CN100456337C - 高速公路智能交通信息平台 - Google Patents
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Abstract
一种高速公路智能交通信息平台，它提供的动态全息行车信息，有“高速公路车辆自动驾驶系统”接收读解和显示，实现了高速公路上车辆的盲目人工驾驶或盲目自动驾驶。实现了高速公路的智能化全程监督管理，司机的违章驾驶得到有效的监督，司机的疲劳驾驶得到很好的解决，实现了车辆的自动计费和交费，提高了高速公路的通车能力，在恶劣天气再也不需要关闭高速公路，前方发生交通事故时，及时提示司机改道行驶方向，防止堵车，发生交通事故时管理部门能在第一时间采取应急措施，减少不必要的损失。提高了高速公路的安全性，提高了高速公路的经济效益，填补了国内外的技术空白。
Description
本发明涉及一种为车辆安全、高速行驶提供导航信息的方法，是高速公路智能交通信息平台。
现今国内外高速公路发展相当迅速，随着高速公路建设的迅猛发展，高速公路的信息系统就显得相对处于落后状态，尤其是性能优良的高速公路信息系统更是国内外的技术空白，由于信息系统技术跟不上高速公路发展的需要，经常发生车辆连环追尾相撞事故，造成人员和财产的惨重损失，现今为了防止车辆追尾相撞的技术措施是；采用超声波测距、雷达测距、激光测距、摄像测距、红外测距等办法测量前方车辆的行驶速度和距离，达到控制自己车辆的行驶速度和方向，防止追尾相撞事故的发生，但是这些技术措施远远不能满足高速公路安全行驶的需要，在出现恶劣天气的时候，管理单位只能关闭高速公路以确保安全，关闭高速公路给国家和人民群众造成重大的经济损失。造成重大交通事故的另一个重要原因是司机疲劳驾驶和司机违章驾驶，由于信息系统技术落后，现今高速公路不能实现智能化全程监督管理，对司机的疲劳驾驶缺乏有效的解决办法，对司机的违章驾驶缺乏有效的监督手段，在发生重大交通事故的时候，由于信息系统技术落后，不能及时提示司机改道行驶方向，经常发生长距离堵车，造成疏导困难。由于信息系统技术落后，高速公路管理部门不能在第一时间采取应急措施，造成重大的经济损失。由于信息系统技术落后，高速公路不能实现车辆的自动计费和交费，延误了司机的时间，影响了高速公路的通车能力。在处理重大交通事故的时候缺乏有效的证据。
本发明的目的是：有高速公路智能交通信息平台提供车辆行驶前方道路精确无误的动态全息行车信息，有“高速公路车辆自动驾驶系统”接收读解和显示，显示出本车和本车前方各车道上行驶车辆的速度、距离、方位的生动形象的动态行驶画面和数据，滚动文字显示出该路段的路况信息、气象信息、公告信息、紧急告戒信息、紧急呼救信息。实现高速公路车辆的盲目人工驾驶或盲目自动驾驶。实现高速公路的智能化全程监督管理，司机的违章驾驶得到有效的监督，司机的疲劳驾驶得到很好的解决，实现车辆的自动计费和交费，提高高速公路的通车能力，在恶劣天气再也不需要关闭高速公路，前方发生交通事故时及时提示司机改道行驶方向，防止堵车，发生交通事故时管理部门能在第一时间采取应急措施，减少不必要的损失。提高高速公路的安全性，提高高速公路的经济效益，填补国内外的技术空白。
本发明的目的是这样实现的：为了达到车辆在高速公路上进行盲目人工驾驶或盲目自动驾驶的目的，高速公路智能交通信息平台必需提供车辆行驶前方道路精确无误的动态全息行车信息，动态全息行车信息包含的内容有：
A.本车行驶的公路里程和在车道上的方位距离。
B.本车行驶车道上前方车辆行驶的公路里程和在车道上的方位距离。
C.本车前方其他车道上行驶车辆行驶的公路里程和在车道上的方位距离。
D.路况信息：包括高速公路名称、向前到达城市、向左到达城市、向右到达城市、前方交会道路名称、最近出口名称和距离、路况提示、上下坡、急转弯、前方停车站距离、前方服务区距离、前方加油站距离、前方紧急避险停车区距离、紧急电话距离、前方收费站距离、及其他服务设施的名称和距离、车辆行驶到该路段的限速规定。
E.气象信息：它包含的内容有气温、风向、风速、雨量、路面有无积冰和积雪。
F.高速公路公告信息。
G.紧急告戒信息：包含的内容有前方行驶车辆的紧急刹车、前方行驶车辆的追尾相撞、前方行驶车辆倾覆和前方行驶车辆的人工紧急呼救的公路里程和在车道上的方位距离。
上面的动态全息行车信息的(A)称为拖影信息。
其中(A)、(C)、(E)、(F)、(G)条的组合信息称为组合拖影信息。
其中(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)条的组合信息称为高速公路智能交通信息平台的系统信息，或称为动态全息行车信息。
本发明的技术方案是这样的：在沿高速公路的中央隔离带二侧边线上，分别按照一定的间隔距离安装电子路标器，在每个电子路标器内包括；无线发射模块(34)、中央处理器(35)、路况信息只读存储器(36)、公路里程只读存储器(37)距离传感器(38)、无线接收模块(39)。它们的工作过程是：每个行驶车辆上装备有一个无线发射模块，发射无线信标信号，这个无线发射模块发射的信标信号的功率很小，只有在车辆行驶到电子路标器附近时，这个电子路标器内的无线接收模块(39)才能接收到这个行驶车辆发射的无线信标信号，无线接收模块(39)便触发距离传感器(38)进入工作状态，距离传感器(38)便自动测量该车辆到距离传感器(38)的距离，这个方位距离信息与公路里程只读存储器(37)内存储的该电子路标器所在安装位置的公路里程信息在中央处理器(35)内组成公路里程信息和方位距离信息的组合信息，这个组合信息成为该车辆的拖影信息。公路里程只读存储器(37)内存储的该电子路标器所在安装位置的公路里程信息是指：高速公路起点站的0公里处到该电子路标器所在安装位置的公路里程。
该车辆的拖影信息与中央处理器(35)接收到的由前方电子路标器传送过来的其他车道上的车辆的拖影信息、气象信息的拖影信息、高速公路公告信息的拖影信息、紧急告戒信息的拖影信息组成组合拖影信息。组合拖影信息由电子路标器向后方的电子路标器拖影式一个接一个的传送。
本车辆的拖影信息与前方电子路标器传送过来的组合拖影信息和路况信息只读存储器(36)里路况信息，组成的高速公路智能交通信息平台的动态全息行车信息。动态全息行车信息由无线发射模块(34)向行驶到该电子路标器路段的车辆发送，由该车辆的“高速公路车辆自动驾驶系统”接收读解。在该车辆的“高速公路车辆自动驾驶系统”的显示器上显示出本车行驶的公路里程、行驶速度和在车道上的方位距离的动态全息行车信息、本车前方各车道上车辆的速度、距离、方位的动态全息行车信息、显示该路段的路况信息、气象信息、高速公路公告信息、紧急告戒信息的动态全息行车信息，供司机进行盲目人工驾驶或盲目自动驾驶车辆行驶。
由于采用上述技术方案，本发明的高速公路智能交通信息平台提供的精确无误的动态全息行车信息，实现了在高速公路上用“高速公路车辆自动驾驶系统”进行盲目人工驾驶或盲目自动驾驶。实现了高速公路的智能化全程监督管理，司机的违章驾驶得到有效的监督，司机的疲劳驾驶得到很好的解决，实现了车辆的自动计费和交费，提高了高速公路的通车能力，在恶劣天气再也不需要关闭高速公路，前方发生交通事故时及时提示司机改道行驶方向，防止堵车，发生交通事故时管理部门能在第一时间采取应急措施，减少了不必要的损失。提高了高速公路的安全性，提高了高速公路的经济效益，填补国内外的技术空白。
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细描述。
图1是本发明高速公路行车示意图。
图2是本发明相邻二个电子路标器的连接方框图。
在图中1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11车辆，12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27.电子坐标器，28.稳压电源，29.二极管，30、31.电感，32、33.电容，34.无线发射模块，35.中央处理器，36.路况信息只读存储器，37.公路里程只读存储器，38.距离传感器，39.无线接收模块。
在图1高速公路行车示意图中，高速公路中央隔离带的二侧分别有停车道、爬坡道、行车道、超车道，在停车道、爬坡道、行车道、超车道上分别有行驶着的车辆(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)。在高速公路中央隔离带的二侧边线上按照一定的间隔距离安装有电子路标器(12)、(13)、(14)、(15)、(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)、(27)，电子路标器的安装间隔距离在5-10m为宜。所安装的电子路标器区分为上行线和下行线，上行线的电子路标器内的无线发射模块(34)无线接收模块(39)与下行线的电子路标器内的无线发射模块(34)无线接收模块(39)的工作模式或编码不同，避免上行线和下行线在同一路段的无线信号相互干扰。每个电子路标器内的无线发射模块(34)无线接收模块(39)也采用不同的工作模式，避免电子路标器内的无线信号相互干扰。
图2是本发明相邻二个电子路标器的连接方框图，在图2中的虚线方框图内由无线发射模块(34)、中央处理器(35)、路况信息只读存储器(36)、公路里程只读存储器(37)、距离传感器(38)、无线接收模块(39)组成电子坐标器。每个稳压电源(28)经二极管(29)向数个电子坐标器提供直流电源，相邻电子坐标器之间有电源正线和负线相连，电源正线同时作为相邻电子坐标器之间的组合拖影信息的传输通道，电源负线作为公共地线，电子坐标器内的电感(30)、(31)起直流通路，交流断路作用，电容(32)、(33)起滤波作用。
下面详细描述本发明的拖影信息产生过程：
拖影信息的产生过程是这样的：每个行驶在高速公路上的车辆上安装有一个无线发射模块，无线发射模块在车辆行驶过程中连续发射无线信标信号，无线信标信号发射功率很小，其作用距离只有20-30m，只有在车辆行驶到电子坐标器附近时电子坐标器内的无线接收模块(39)才能有效地接收到无线信标信号，进而触发距离传感器(38)进入测距状态，安装在电子坐标器内的距离传感器的探测方向必须与行驶车道相垂直，以便精确的测量到行驶车辆到中央隔离带边线的精确方位距离。所以将无线信标信号发射功率设计得很小的原因是，为了在高速公路上无车辆经过时，能使电子坐标器内的距离传感器(38)和无线发射模块(34)暂停工作，节省了电能。
距离传感器(38)输出的距离信息，传送到中央处理器(35)进行运算处理，在运算处理中将距离信息分别归类为：从中央隔离带边线到超车道与行车道的交界线为超车道距离信息，超车道距离信息与该点的公路里程信息组合成为该车辆在超车道的拖影信息。从超车道与行车道的交界线到行车道与爬坡道的交界线为行车道距离信息，行车道距离信息与该点的公路里程信息组合成为该车辆在行车道的拖影信息。从行车道与爬坡道的交界线到爬坡道与停车道的交界线为爬坡道距离信息，爬坡道距离信息与该点的公路里程信息组合成为该车辆在爬坡道的拖影信息。从爬坡道与停车道的交界线到停车道边线为停车道距离信息，停车道距离信息与该点的公路里程信息组合成为该车辆在停车道的拖影信息。停车道边线以外为无效信息，消除无效信息可以消除高速公路道外车辆和建筑物的干扰。
下面描述组合拖影信息的产生过程及传送过程和高速公路智能交通信息平台的动态全息行车信息产生过程及传送过程：
前方电子路标器传送过来的组合拖影信息包含有：一个超车道的拖影信息，一个行车道的拖影信息，一个爬坡道的拖影信息，一个停车道的拖影信息，一个气象信息的拖影信息、一个高速公路公告信息的拖影信息和一个紧急告戒信息的拖影信息。气象信息的拖影信息和高速公路的公告信息的拖影信息由高速公路终点站发布。
前方电子路标器传送过来的组合拖影信息有三个任务：
其一，在没有车辆经过电子路标器的时候，电子路标器不产生新的拖影信息，前方电子路标器传送过来的组合拖影信息没有任何改变继续向后方的电子路标器传送。
其二，在有车辆经过电子路标器的时候，电子路标器里产生这个车辆所在车道新的拖影信息，这个新的拖影信息，替代同一车道前方电子路标器传送过来的组合拖影信息里的拖影信息，组成新的组合拖影信息向后方的电子路标器传送。在有车辆经过电子路标器的时候，电子路标器的无线接收模块(39)接收到“高速公路车辆自动驾驶系统”发出的紧急告戒信息的时候，这个紧急告戒信息与电子路标器里的公路里程只读存储器(37)的公路里程信息组合成紧急告戒拖影信息，紧急告戒拖影信息加入新的组合拖影信息向后方的电子路标器传送。
无线接收模块(39)接收到“高速公路车辆自动驾驶系统”发出的紧急告戒信息有以下几项：
A.当车辆发生紧急刹车的时候，“高速公路车辆自动驾驶系统”上的惯性传感器输出信号给“高速公路车辆自动驾驶系统”上的无线发射模块，无线发射模块发射的车辆紧急刹车的紧急告戒无线信息。
B.当车辆发生倾覆的时候，“高速公路车辆自动驾驶系统”上的倾斜传感器输出信号给“高速公路车辆自动驾驶系统”上的无线发射模块，无线发射模块发射的车辆倾覆的紧急告戒无线信息。
C.当车辆发生追尾相撞的时候，“高速公路车辆自动驾驶系统”上的撞击传感器输出信号给“高速公路车辆自动驾驶系统”上的无线发射模块，无线发射模块发射的车辆追尾相撞的紧急告戒无线信息。
D.当发生交通事故的时候，司机按动“高速公路车辆自动驾驶系统”上的紧急呼救按纽，紧急呼救输出信号给“高速公路车辆自动驾驶系统”上的无线发射模块，无线发射模块发射的紧急呼救的紧急告戒无线信息。
“高速公路车辆自动驾驶系统”里的无线发射模块发射的无线信标信号和惯性传感器、倾斜传感器、撞击传感器、紧急呼救的紧急告戒无线信号采用不同的编码，以便在接收过程中区分紧急告戒的性质。
路旁的电子路标器里的无线接收模块(39)接收到“高速公路车辆自动驾驶系统”里的无线发射模块发射的紧急告戒无线信息，紧急告戒信息与公路里程信息组合成紧急告戒拖影信息，紧急告戒拖影信息与组合拖影信息组成新的组合拖影信息由电子路标器拖影式传送，带有紧急告戒拖影信息的新的组合拖影信息，使后方所有行驶车辆经过任何一个电子路标器都会接收到电子路标器发送的紧急告戒信息，一路通知后方所有行驶车辆的司机，及时采取应急措施。带有紧急告戒拖影信息的新的组合拖影信息一路传送到高速公路始点站的管理部门，高速公路管理部门能及时采取应急措施。
组合拖影信息以串行传送的模式向后方的电子路标器传送，组合拖影信息可以采用无线或有线方式传送，本实施例采用有线方式传送，后方的电子路标器就象接力赛跑一样拖影式一个接一个地向后方传送，
其三，前方电子路标器传送过来的组合拖影信息与由电子路标器产生的新的拖影信息及路况信息只读存储器(36)里的路况信息在中央处理器(35)里组合成高速公路智能交通信息平台的动态全息行车信息，动态全息行车信息以串行传送的模式向无线发射模块(34)传送，无线发射模块(34)以串行发送的模式向主人驾驶的车辆发送无线动态全息行车信息。
在附图1的本发明高速公路行车示意图中可以更明确的显示它们之间相互关系，以车辆(10)为例：车辆(10)经过电子路标器(24)，电子路标器(24)便测得车辆(10)到电子路标器(24)的距离，这个距离信息在电子路标器(24)的中央处理器(35)内分别归类为爬坡道距离信息，这个距离信息与电子路标器(24)里的公路里程只读存储器(37)的公路里程信息组合成为车辆(10)的爬坡道拖影信息。电子路标器(24)同时接收到从电子路标器(25)传送过来的组合拖影信息：有车辆(6)的超车道拖影信息、车辆(8)的行车道拖影信息、爬坡道、停车道上前方车辆的拖影信息、气象信息的拖影信息、高速公路公告信息的拖影信息和紧急告戒信息的拖影信息，组成的组合拖影信息。车辆(10)经过电子路标器(24)产生的爬坡道拖影信息替代了从电子路标器(25)传送过来的前方爬坡道上车辆的爬坡道拖影信息，组合成新的组合拖影信息，这个新的组合拖影信息由电子路标器(24)向电子路标器(23)传送。
电子路标器(25)传送过来的组合拖影信息、电子路标器(24)产生的爬坡道拖影信息、电子路标器(24)里的路况信息只读存储器(36)里的路况信息组合成高速公路智能交通信息平台的动态全息行车信息供电子路标器(24)里的无线发射模块(34)发射。
本高速公路智能交通信息平台的动态全息行车信息，供车辆(10)里的“高速公路车辆自动驾驶系统”接收读解，在“高速公路车辆自动驾驶系统”的显示器上显示出本车和本车前方各车道上车辆行驶的生动形象的动态行驶画面和数据，司机便可以知道本车行驶的里程、所在车道中的位置、车速，同时也可以知道本车同一车道上前方车辆的车距、车速、在车道中的位置，也可以知道相邻车道车辆的车距、车速、在车道中的位置，知道本车与邻车道车辆的侧向平行距离。同时滚动文字显示出由电子路标器内路况信息只读存储器(36)提供的路况信息：有高速公路名称、向前到达城市、向左到达城市、向右到达城市、前方交会道路名称、最近出口名称和距离、路况提示、上下坡、急转弯、前方停车站距离、前方服务区距离、前方加油站距离、前方紧急避险停车区距离、紧急电话距离、前方收费站距离、及其他服务设施的名称和距离、车辆行驶到该路段的限速规定，气象信息：它包含的内容有气温、风向、风速、雨量、路面有无积冰和积雪的全息行车信息。高速公路公告信息和紧急告戒信息。紧急告戒信息包含有：紧急告戒性质、紧急告戒发生的地点和所在车道的方位。
高速公路智能交通信息平台提供的动态全息行车信息足以满足司机进行盲目人工驾驶的需要。司机也可以向“高速公路车辆自动驾驶系统”的中央处理器设定盲目自动驾驶参数，由盲目自动驾驶仪自动控制车辆的油门、换档、制动和方向，达到盲目自动驾驶车辆行驶的目的。
高速公路智能交通信息平台提供的动态全息行车信息使“高速公路车辆自动驾驶系统”实现了车辆进道后的自动计费，自动交费，收费站自动收费目的。自动计费和自动交费提高了高速公路的通车能力。
高速公路智能交通信息平台提供的紧急告戒信息在前方道路发生交通事故时，及时提示司机改道行驶方向，防止长距离堵车，造成疏导困难。紧急告戒信息能使高速公路管理部门在第一时间采取应急措施，防止造成更大的损失。
“高速公路车辆自动驾驶系统”里存储着车辆进道后本车和本车相邻车辆全部行驶记录，全部行驶记录用以对车辆行驶的全程监督管理，用以违章处理，用以作为处理重大交通事故的有效证据。
由于采用上述技术方案，高速公路智能交通信息平台提供的动态全息行车信息，使“高速公路车辆自动驾驶系统”实现了高速公路上车辆的盲目人工驾驶或盲目自动驾驶。实现了高速公路的智能化全程监督管理，司机的违章驾驶得到有效的监督，司机的疲劳驾驶得到很好的解决，实现了车辆的自动计费和交费，提高了高速公路的通车能力，在恶劣天气再也不需要关闭高速公路，前方发生交通事故时，及时提示司机改道行驶方向，防止堵车，发生交通事故时管理部门能在第一时间采取应急措施，减少不必要的损失。提高了高速公路的安全性，提高了高速公路的经济效益，填补了国内外的技术空白。
Claims (2)
1.一种高速公路智能交通信息平台，是一种为车辆安全、高速行驶提供导航信息的方法，这种高速公路智能交通信息平台的结构实体是：在沿高速公路中央隔离带二侧边线上分别按照一定间隔距离安装的电子路标器，相邻电子路标器之间由导线连接，在每个电子路标器内有：无线发射模块(34)、中央处理器(35)、路况信息只读存储器(36)、公路里程只读存储器(37)、距离传感器(38)、无线接收模块(39)，其特征是：高速公路智能交通信息平台为车辆安全、高速行驶提供的动态全息行车信息，动态全息行车信息包含有：(A)本车辆的行驶信息，这个本车辆的行驶信息是由车辆行驶到该路段电子路标器里的公路里程只读存储器(37)里的公路里程信息和电子路标器里的距离传感器(38)测量得到的车辆在车道上的方位距离信息组成的，(B)组合信息，组合信息包括：本车辆的拖影信息、前方电子路标器传送过来的组合拖影信息、路况信息只读存储器(36)里的路况信息，其中前方电子路标器传送过来的组合拖影信息有：一个超车道的拖影信息、一个行车道的拖影信息、一个爬坡道的拖影信息、一个停车道的拖影信息、一个气象信息的拖影信息、一个高速公路公告信息的拖影信息、一个紧急告戒信息的拖影信息，过往车辆以串行模式接收经过路段电子路标器发送的动态全息行车信息数据，动态全息行车信息数据经过车辆上的显示器接收、读解、显示，显示出本车和本车前方各车道上行驶车辆的速度、距离、方位的动态行驶画面和数据，滚动文字显示出该路段的路况信息、气象信息、公告信息、紧急告戒信息，车辆驾驶员依据显示器显示的图形、文字信息实现车辆的盲目人工驾驶，或者由显示器输出的自动驾驶数据驱动车辆自动驾驶仪自动驾驶车辆安全、高速行驶。
2.如权利要求1所述的高速公路智能交通信息平台，其特征是：高速公路智能交通信息平台的组合拖影信息数据的传输方式是以串行传送的模式向后方的电子路标器单向传输的，后方的电子路标器就象接力赛跑一样一个接一个地向后方电子路标器传送的。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090128 Termination date: 20100408 |