CN101958056B - 司机闯红灯防碰撞紧急预警系统 - Google Patents

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一种司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，包括机箱（11）和箱体后面板（17），具有输入端和输出端的计算机信息处理器（3）设置在机箱（11）内，监控摄像机（1）、微波雷达测速仪（2）、气象综合传感器（4）与输入端相连接，输出端与预警音响功率模块（5）、预警激光发射控制器（6）和预警信号无线共用分配器（8）相连接，其特征在于：预警扬声器（9）与预警音响报警功率模块（5）的输出端相连接，激光器（7）与预警激光发射控制器（6）的输出端相连接。本发明，给交通路口绿灯放行的行人、车辆及时发出司机闯红灯防碰撞预警信号，使被放行人员车辆提高警惕性，迅速采取保护措施，减少与避免交通事故的发生，保障人民生命车辆财产安全。

Description

司机闯红灯防碰撞紧急预警系统
技术领域
本发明涉及交通安全技术领域，尤其是一种司机闯红灯防碰紧急预警系统。
背景技术
现代交通车流量不断增加，因司机不遵守交通法规闯红灯而引发的交通事故经常发生，预防此类事故，仅靠传统的行政处罚手段已难以禁绝个别司机的不当违规行为，特别是在我国道路交叉路口多，视野狭窄，过路行人无法环顾左右较远路况的情况下，缺乏及时有效地对违章司机闯红灯时的防碰撞预知手段，加之违章司机的侥幸心理，红灯亮时强行加速通过，致使车毁人亡的悲剧时常发生，无法禁绝。
中国专利20082020730.8一种防止机动车闯红灯的装置，提出的技术方案是在城市交通路口的机动车行车线出设置随黄灯闪亮而升起和红灯结束时而落下的动态减速带，强制司机减速行车；中国专利20081020159.2一种防止车辆乱闯红灯的挡车器的技术方案是把一个或多个障碍物理设于路口的地底，当红灯亮时障碍物自动升起，阻挡闯红灯车辆。以上制止司机闯红灯的技术方案属于主动阻挡系统，适合与城市内低车速，窄车道轻型车辆多的环境中安装施工使用，但在郊外多车道，载重车辆重达几十吨甚至上百吨的现实情况下，难以实施与奏效。由于以上种种原因，如何主动防范司机闯红灯时给放行车辆行人带来的危险一直未有及时主动有效的预警措施。
发明内容
本发明提出了一种司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，使用这种系统可以在昼夜24小时内及时发现闯红灯违章车辆的前进动向，并及时发出预警信号，通知过路车辆及行人，使其尽快采取应对措施，减少与避免碰撞事故的发生。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，包括机箱和箱体后面板，计算机信息处理器设置在机箱内，具有输入端和输出端，监控摄像机、微波测速雷达气象综合传感器与输入端相连接，输出端与预警音响功率模块、预警激光发射控制器和预警信号无线共用分配器相连接，其特征在于：预警扬声器与预警音响音响报警功率模块的输出端相连接，激光器与预警激光发射控制器的输出端相连接。
所述的监视摄像机1、微波雷达测速仪2、计算机仪器处理器3、预警音响功率模块5、预警激光发射控制器6和电源10 共同安装在机箱11内，气象综合传感器4安装在机箱11的后部上面，激光器7、预警信号无线共用分配器8和箱体固定卡16安装在箱体11下端，红绿灯同步控制信号输入端12、预警扬声器接线端13、共同监控摄像机输入端14、电源输入线15安装在箱体11后面板17上并分别引出。
所述的监控摄像机可以单独配置也可以与路口原有的违章监控摄像机共用。
所述的微波测速雷达采用工作频率在10—40G内的微波雷达测速仪，在100米内距离上具有大于±10°的波束探测宽度。
所述的计算机信息处理器采用嵌入式工业级主板，数据运行速度达到每秒钟—亿次。
所述的气象综合传感器为24小时探测所处路口湿度、风向风力、雨雪雾等气象条件的变化，并将以上参数综合输送给计算机信息处理器，作为判断车辆闯红灯时的客观环境影响条件和刹车时摩擦系数的大小对刹车距离的影响的对比计算综合参考依据。
所述的预警激光发射控制器为激光器发射提供汞电源和发射角度变换伺服控制，发射预警信号的激光器采用发光波长分别为650nm、532nm，激光功率100-300mw的红绿激光器，在夜间发出预警信号时向地面扫描发射X或其他形状的激光预警标识。
所述的预警信号无线共用分配器采用编码电路把预警信号调制到315MC、433MC超高频段辐射出去，被另一对应路口的预警信号无线共用分配器所接收，起到同步发出提示预警信号告知放行人员车辆防范闯红灯车辆带来的安全隐患。
以上各预警单元组成的预警系统四套为一组，分别安装在交通路口4个方向的红绿灯横杠上，与红绿信号灯同步切换工作。
本发明所产生的有益效果：给交通路口绿灯放行的行人、车辆及时发出司机闯红灯防碰撞预警信号，使被放行人员车辆提高警惕性，迅速采取保护措施，减少与避免交通事故的发生，保障人民生命车辆财产安全。
附图说明
图中1是本发明的系统方框示意图。
图2本发明的结构组合示意图。
图3本发明的安装使用示意图。
图4是本发明的预警效果示意图。
图中，1监控摄像机 2微波雷达测速仪 3计算机信息处理器 4气象综合传感器5预警音响功率模块6预警激光发射控制器 7激光器  8预警信号无线共用分配器  9预警扬声器 10电源 11机箱12红绿灯同步控制信号输入端  13预警扬声器接线端  14共用监控摄像机输入端 15电源输入线  16箱体固定卡  17箱体后面板。 
具体实施方式
参照图1，是本发明的系统方框示意图。计算机信息处理器3具有输入端和输出端，其中：监控摄像机1、微波雷达测速仪2和气象综合传感器4与计算机信息处理器3的输入端相连接，输出端与预警音响功率模块5、预警激光发射控制器6和预警信号无线共用分配器8相连接，预警扬声器9相连接在预警音响音响报警功率模块5的输出端，激光器7连接在预警激光发射控制器6的输出端。
参照图2，本发明的结构组合示意图。司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，包括机箱11和箱体后面板17，计算机信息处理器3设置在机箱11内，监视摄像机1、微波雷达测速仪2、计算机仪器处理器3、预警音响功率模块5、预警激光发射控制器6和电源10 共同安装在机箱11内，气象综合传感器4安装在机箱11的后部上面，激光器7、预警信号无线共用分配器8和箱体固定卡16安装在箱体11下端，红绿灯同步控制信号输入端12、预警扬声器接线端13、共同监控摄像机输入端14、电源输入线15安装在箱体11后面板17上并分别引出。
参照图3，是本发明的安装使用示意图。本预警系统设备一套为4部，分别安装在十字路口4个方向红绿灯横杆上面，监视摄像机1微波雷达测速仪24小时开机，不间断监控前方路面交通状况。
参照图4，是本发明的预警效果示意图。预警系统红绿灯同步控制信号输入端12与红灯电源并接取一电压信号，当红灯亮时，+5V电压加至红绿灯同步控制信号输入端12上面，本机监控摄像机1，微波测速雷达2输入到计算机信号处理器3上的信号接通监控路面车辆，此时计算机信号处理3控制接通预警信号无线共用分配器8的电源处于待机状态，如果这时本路口有强行驶进闯红灯车辆，安装在本路口红绿灯桅杆上的监控摄像机1微波雷达测速仪2监测到强闯车辆信息后输入计算机信息处理器3与存储信息进行对比分析后通过预警信号无线共用分配器8向横向路口预警系统发出无线预警信号，被安装在横向绿灯放行路口预警系统无线共用分配器7接收，通过计算机信息处理器3向预警音响功率模块5预警激光发射器6发出报警指令，白天通过预警扬声器9警笛报警或语音指示向开始放行的车辆行人发出告警，夜间启动预警激光发射器6激光器7向地面连续扫描发射高亮度红绿激光告警字符标志，使行人车辆警惕及时采取躲避措施。 当本路口预警系统切换到绿灯放行时，连接在红灯上的同步信号输入端口12断电，监控摄像机、微波雷达测速仪的输出信号暂时被机内电子开关切断无输出，避免产生误报。
本系统预警条件参数依据如下：
1、红灯亮时，红灯下面停车线车道都被静止车辆占满时不报警。
2、红灯亮时，红灯下面停车线车道大多数占有静止车辆，但有一条无静止车辆占道线路上有快速移动车辆且（含摩托车）无刹车迹象或在距路口30米内距离车速大于60公里时发出预警信号（视综合计算参数决定）。
3、对探测到的大型、超大型载重车辆闯红灯时优先预警。
4、对是否闯红灯车辆预警判断的数据来源依据：1、有关汽车刹车距离的技术指标，2、司机刹车反映时间S（秒），3、地面摩擦系数与气象条件，4、车辆是否有突然减速刹车迹象，5、以往的大量参考图片与资料数据的对比分析等五个方面。对前往红灯路口快速移动的车辆，测速后信息经信息处理器对车辆时速与制动距离的分析判定在前方红灯路口无法仃住的车辆进行报警，例如：假设晴天时地面摩擦系数u 为0.8，车辆时速100公里，刹车距离约等于30米，80公里时刹车距离22米，司机从发现红灯到制动平均要有0.5—1秒左右的延迟，100公里时速的车辆秒速约等于30米，各种因素作用下刹车距离会增加到2-3倍，此时100公里时速的车辆到红灯路口能够停住车辆的安全距离是80-100米，时速80公里的车辆的安全距离是60—70米。
判断行驶中车辆是否能够在红灯前制动仃住的计划计算方法。
刹车距离的计算：
车子刹车主要取决于轮胎与地面之间的摩擦力，摩擦力的大小取决于摩擦系数为u，则刹车距离s=v*v/2gμ（g=9.8m/s2）,由此可见，刹车距离与速度的平方成正比，与摩擦系数反比。当摩擦系数一定时，刹车距离取决与车速，如果车速增加1倍，刹车距离将增大至4倍。
摩擦系数u与多种因素有关，晴天时一般值为0.8左右，雨天可降至0.2以下，冰雪路面就更低了，假设摩擦系数u为0.8，则不同的车速，刹车距离如下；
车速（km/h）:20 30 40 50 60 70 80 90 100 
刹车距离(m):2.0 4.4 7.9 12.3 17.7 24.1 31.5 39.7 49.2 
车速(km/h):120 150 180 200 250 
刹车距离（m）:70.9 110.7 159.4 196.8 307.6
行车时，司机从想刹车到踩刹车减速，需0.5—1S的反应时间不同，按1秒分中的动作时间计算，刹车距离将增大到如下数值：
车速（km/h）:20 30 40 50 60 70 80 90 100 
刹车距离（m）:104.2 152.4 209.4 252.4 377.0
在雨雪天，地面摩擦系数降到0.5—0.1左右，预警系统将自动根据气象综合传感器提供的气象因素，修正数据作为判断车辆是否会闯红灯的科学依据。
以上数据资料是司机看到红灯亮起时主动想刹车时的刹车距离，在实际行车中闯红灯的司机大多数是心存侥幸而未刹车减速甚至加油门快速通过，提前采取刹车措施而未刹住车的情况仅占少数，那么我们就可以根据运动车辆的运动速度和是否具有刹车制动快速减速迹向和该车辆前方是否已有静止等待放行的车辆等综合数据来判断该汽车是否在闯红灯。
预警激光发射控制器6使用和舞台激光器相同或类似的带有伺服电机控制发射角度的机械扫描装置，可根据编辑时序摆动激光器向地面上前后左右发出扫描角度在60度以内的x形或其它形状的激光警示条纹或字符图案。为防止激光直接照射到司机或行人眼内造成眩晕与不适，激光器只向红绿灯桅杆下前行一定角度内的行人或车内方向进行距离照射警示。实际使用中大多数停车线是在红绿灯前面5-20米范围以内，在夜间使用时同向激光照射到地面或车辆上时警示效果范围显著，而且不会对人造成直视伤害。
预警音响功率模块5驱动的预警高音扬声器9安放在红绿灯桅杆上面，采用2只高音扬声器背靠背安装使用，喇叭口分别对着车道的前后方向发音，扩大预警复盖面。

Claims (8)

1.一种司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，包括机箱（11）和箱体后面板（17），具有输入端和输出端的计算机信息处理器（3）设置在机箱（11）内，监控摄像机（1）、微波雷达测速仪（2）、气象综合传感器（4）与计算机信息处理器（3）的输入端相连接，预警音响功率模块（5）、预警激光发射控制器（6）和预警信号无线共用分配器（8）均与计算机信息处理器（3）的输出端相连接，预警扬声器（9）与预警音响报警功率模块（5）的输出端相连接，激光器（7）与预警激光发射控制器（6）的输出端相连接，其特征在于：所述的预警系统的红绿灯同步控制信号输入端（12）与红灯电源并接取一电压信号，当红灯亮时，+5V电压加至红绿灯同步控制信号输入端（12）上面，本机监控摄像机（1）、微波雷达测速仪（2）输入到计算机信号处理器（3）上的信号接通监控路面车辆，此时计算机信号处理器（3）控制接通预警信号无线共用分配器（8）的电源处于待机状态，如果这时本路口有强行驶进闯红灯车辆，安装在本路口红绿灯桅杆上的监控摄像机（1）和微波雷达测速仪（2）监测到强闯车辆信息后输入计算机信息处理器（3）与存储信息进行对比分析后通过预警信号无线共用分配器（8）向横向路口预警系统发出无线预警信号，被安装在横向绿灯放行路口的预警系统的预警信号无线共用分配器（8）接收，通过计算机信息处理器（3）向预警音响功率模块（5）和预警激光发射控制器（6）发出报警指令，白天通过预警扬声器（9）警笛报警或语音指示向开始放行的车辆行人发出告警，夜间启动预警激光发射控制器（6）和激光器（7）向地面连续扫描发射高亮度红绿激光告警字符标志，使行人车辆警惕及时采取躲避措施，当本路口预警系统切换到绿灯放行时，连接在红灯上的同步控制信号输入端（12）断电，监控摄像机、微波雷达测速仪的输出信号暂时被机内电子开关切断无输出，避免产生误报。
2.根据权利要求1所述的一种司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，其特征在于：所述的监控摄像机（1）、微波雷达测速仪（2）、计算机信息处理器（3）、预警音响功率模块（5）、预警激光发射控制器（6）和电源（10）共同安装在机箱（11）内，气象综合传感器（4）安装在机箱（11）的后部上面，激光器（7）、预警信号无线共用分配器（8）和箱体固定卡（16）安装在箱体（11）下端，红绿灯同步控制信号输入端（12）、预警扬声器接线端（13）、共同监控摄像机输入端（14）、电源输入线（15）安装在箱体后面板（17）上并分别引出。
3.根据权利要求1所述的一种司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，其特征在于：所述的监控摄像机（1）可以单独配置也可以与路口原有的违章监控摄像机共用。
4.根据权利要求1所述的一种司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，其特征在于：所述的计算机信息处理器（3）采用嵌入式工业级主板，数据运行速度为每秒钟—亿次。
5.根据权利要求1所述的一种司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，其特征在于：所述的气象综合传感器（4）为24小时探测所处路口湿度、风向风力、雨雪雾气象条件的变化，并将以上参数综合输送给计算机信息处理器（3）。
6.根据权利要求1所述的一种司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，其特征在于：所述的预警激光发射控制器（6）为激光器（7）发射提供汞电源和发射角度变换伺服控制，激光器（7）采用发光波长分别为650nm、532nm，激光功率100-300mw的红绿激光器，在夜间发出预警信号时向地面扫描发射X或其他形状的激光预警标识。
7.根据权利要求1所述的一种司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，其特征在于：所述的预警信号无线共用分配器（8）采用编码电路把预警信号调制到315MC、433MC超高频段辐射出去，被另一对应路口的预警信号无线共用分配器所接收。
8.根据权利要求1所述的一种司机闯红灯防碰撞紧急预警系统，其特征在于：所述的预警系统是四套为一组，分别安装在交通路口4个方向的红绿灯横杠上，与红绿信号灯同步切换工作。
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