一种高速公路车辆异常行为的全程监测警示系统和方法

• 摘要：

  本发明公开了一种高速公路车辆异常行为的全程监测警示系统和方法,包括路端监测系统、后台云端集成系统以及车辆警示系统;所述路端监测系统、所述车辆警示系统均与所述后台云端集成系统相连接;路端监测系统用于获取车辆实时行驶速度、所在车道和车牌信息,并且路端监测系统将监测到的信息单向发送到后台云端集成系统;后台云端集成系统用于对路端监测系统发来的数据进行计算,提取出车辆异常行为信息并发送给相关车辆;车辆警示系统实现对驾驶员的警示功能,包括:数据接收模块、语音播报模块;数据接收模块接收后台云端集成系统传来的车辆异常行为信息,然后利用语音播报模块向本车驾驶员传递警示信息.本发明极大提升高速公路的交通安全性.

• 专利类型：

  发明专利

• 申请/专利号：

  CN202010124280.2

• 申请日期：

  2020.02.27

• 公开/公告号：

  CN111325978A

• 公开/公告日：

  2020-06-23

• 发明人：

  陈龙 周奇扬 蔡英凤 王海 李祎承 刘擎超

• 申请人：

  江苏大学

• 主分类号：

  G08G1/01(2006.01),G,G08,G08G,G08G1

• 分类号：

  G08G1/01(2006.01),G08G1/017(2006.01),G08G1/052(2006.01),G,G08,G08G,G08G1,G08G1/01,G08G1/017,G08G1/052

• 主权项：

  1.一种高速公路车辆异常行为的全程监测警示系统,其特征在于,包括路端监测系统、后台云端集成系统以及车辆警示系统;所述路端监测系统、所述车辆警示系统均与所述后台云端集成系统相连接; 路端监测系统用于获取车辆实时行驶速度、所在车道和车牌信息,并且路端监测系统将监测到的信息单向发送到后台云端集成系统; 后台云端集成系统用于对路端监测系统发来的数据进行计算,提取出车辆异常行为信息并发送给相关车辆; 车辆警示系统实现对驾驶员的警示功能,包括:数据接收模块、语音播报模块;数据接收模块接收后台云端集成系统传来的车辆异常行为信息,然后利用语音播报模块向本车驾驶员传递警示信息. 2.根据权利要求1所述的一种高速公路车辆异常行为的全程监测警示系统,其特征在于,所述路端监测系统包括四个模块:路端道路信息获取模块、路端存储模块、路端计算模块和路端数据发送模块;其中路端道路信息获取模块一方面利用监测距离为2km的毫米波雷达获取道路车辆的纵向速度和位置坐标,另一方面利用光学摄像头检测车辆的车牌信息;然后将监测得到的数据和车道-位置矩阵信息存储在路端存储模块中;路端计算模块利用路端存储模块中的车道-位置矩阵将车辆位置的横向坐标转化为车辆目前正处于的车道的编号信息;所述路端数据发送模块将路端监测系统监测计算得到的道路车辆纵向速度、车道信息和车牌信息发送给后台云端集成系统. 3.根据权利要求1所述的一种高速公路车辆异常行为的全程监测警示系统,其特征在于,所述后台云端集成系统包含六个模块:后台数据接收模块、后台计算模块、后台数据存储模块、后台数据监测模块、后台车辆信息数据库、后台数据发送模块;数据接收模块用于接收路端监测系统发来的数据,并将原始数据保存在后台数据存储模块;后台计算模块通过处理保存在后台数据存储模块中的原始数据,提取出车辆异常行为信息,并将车辆异常行为字典存储于后台数据存储模块中;后台数据监测模块分析车辆异常行为字典中的数据,若获取到车辆异常行为数据,结合后台车辆信息数据库中存储的已有车辆车牌、颜色、型号和外形等信息,通过后台数据发送模块将车辆异常行为信息发送给当事车辆及其周边车辆. 4.根据权利要求1所述的一种高速公路车辆异常行为的全程监测警示系统,其特征在于,所述路端监测系统使用光缆与所述后台云端集成系统连接,所述后台云端集成系统使用5G网络与所述车辆警示系统连接. 5.一种高速公路车辆异常行为的全程监测警示方法,其特征在于,包括如下: S1:车辆经由收费站进入高速公路路段,收费站利用摄像头记录车辆车牌信息,并上传至云端; S2:云端利用车辆车牌信息创建一个车辆异常行为字典,字典内记录了车辆速度信息、换道信息和应急车道占用信息; S3:每隔2km为一段将高速公路分为n段,其中n＝L/2,L为高速公路的长度,在每段路的路尾架设一个路端监测系统,分别测量车辆在各路段的行驶数据,包括车辆的纵向速度、车道信息和车牌信息,并将数据传送给后台云端集成系统; S4:后台云端集成系统获取由各个路端设置的路端监测系统发来的车辆行驶数据,并通过后台计算模块运算分析,提取出异常行为车辆数据信息;然后经过分类后存入各车自己的车辆异常行为字典中,并将行为字典保存在后台数据存储模块; S5:后台数据监测模块持续监测各车的车辆异常行为字典,如果发现异常情况,则调取车辆信息数据库中对应具有异常行为车辆的颜色和型号信息,并执行警示信息发送; S6:车辆警示系统接收到后台云端集成系统发出的车辆异常行为信息,通过该模块要求对应车辆立刻停止执行异常行为;同时,向异常行为车辆周围其他车辆发出警示信息,包括异常行为车的车牌、颜色、型号和异常行为,以提醒驾驶员注意安全; S7:若发现有车辆占据应急车道,完成前述后台工作人员电话确认后,同时通过车辆警示系统集成模块向占据应急车道车辆后方10km以内的其他车辆发出警示信息,将应急车道被占据的位置进行汇报,提醒驾驶员注意安全;本车的车辆警示系统接收由后台云端集成系统传来的警示信息,并通过语音播报模块将信息传达给驾驶员; S8:车辆经由收费站离开高速公路路段,收费站利用摄像头记录车辆车牌信息,并上传至云端; S9:云端获得车辆车牌信息,并删除此车辆的车辆异常行为字典,释放内存. 6.根据权利要求5所述的一种高速公路车辆异常行为的全程监测警示方法,其特征在于,所述步骤S2中,车辆异常行为字典格式如下所示: {'name':'#######', 'changeLane':[[a1,b1,c1],[a2,b2,c2]……], 'overSpeed':[[d1,e1],[d2,e2]……], 'underSpeed':[[f1,g1],[f2,g2]……], 'laneOccupancy':[h1,h2] } 其中, #######:车辆的车牌号为#######; a,b,c:车辆在第a路段换道b次,其中c次危险换道行为; d,e:在第d路段超速,车辆最高时速为e km/h; f,g:在第f路段速度低于限定最低时速,车辆最低时速为g km/h; h:车辆在第h路段有占用应急车道行为. 7.根据权利要求5所述的一种高速公路车辆异常行为的全程监测警示方法,其特征在于,步骤S3中,车辆的纵向速度、车道信息的测量方法如下: S3-1-1:当车辆行驶进入毫米波雷达监测范围时,路端计算模块为此车构建一个编码,记为code.然后,毫米波雷达以5Hz的频率检测车辆位置和速度信息,由于车辆是一个有一定体积大小的实际物体,所以可以把车辆位置简化为一个点(x,y),x为车辆中心线横坐标,y为车辆车头所处位置纵坐标; 并以矩阵的形式存储于路端存储模块中,记为矩阵M,矩阵M为: 其中i表示此时车辆处于第i个周期,即车辆进入毫米波雷达范围0.2i秒; 其中xi表示车辆在第i个周期内处于的横向位置.设定毫米波雷达监测范围的中线为横向位置0点,向右为正方向,向左为负方向,单位为米; 其中yi表示车辆在第i个周期内处于的纵向位置,设定毫米波雷达监测范围的最远点即距离毫米波雷达距离为2km的点,也就是上一个路段毫米波雷达所处位置为0点,本毫米波雷达所处位置为2000,单位为米; 其中vi表示车辆在第i个周期时的瞬时速度,单位为km/h; 矩阵中的信息不断迭代更新,直到车辆离开毫米波雷达监测范围,当车辆离开毫米波雷达监测范围时,毫米波雷达向本地路端计算模块发送一个(code,'out')元组,其中code为车辆编码,'out'是一个字符串常量; 在路端存储模块中建立一个变量k,初始值设为k＝np.inf,即正无穷,k表示车辆在毫米波雷达监测范围内经历的总周期数; S3-1-2:监测路端计算模块中判断是否收到毫米波雷达发送的(code,'out')元组;如果收到,则对比元组中的code值与本车的code值是否相同;如果相同,将k的值改为k＝n;其中n为车辆信息矩阵M中最后行第一列xn的下标; S3-1-3:路端计算模块读取路端存储模块中的车辆信息矩阵M中的第j行,第一次执行此步骤时取j为1,读取的向量记为X,暂存在路端计算模块内存中; S3-1-4:路端计算模块在S3-1-3中读取的向量为X＝[xj yj vj],路端计算模块将yj与车道-位置矩阵N中的第一列进行比较,找出一个ti使得ti