CN105469641A - 一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置及预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置及预警方法，包括数据采集模块、信息处理模块及预警模块，具体方法如下：对山区高速公路的线形资料进行分析，确定待检测单元，对待检测单元布设数据采集模块用以采集各单元单向各车道的车速以及车辆运行的视频信息。信息处理模块接收视频信息并进行图像处理以获取检测单元的车辆数，这些实时信息被传递到预警模块，预警显示模块根据信息处理结果驱动可变显示模块显示相应的提示信息，从而对过往车辆进行预警，减少因车辆未达到安全间距而引发的交通事故，提升山区高速公路行驶安全性。

Description

一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置及预警方法

技术领域

本发明涉及公路安全监控技术领域，具体涉及一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置及预警方法。

背景技术

在高速公路推动国民经济高速发展的同时，随之而来的交通安全问题也日益突出。由于受地形条件限制，山区高速公路急弯纵坡比例大、道路线形多变、隧道桥梁较多，加之山区气候环境多变，雨雪、大雾天气较为常见，使得山区高速公路发生交通事故的致死率以及特大交通事故率比其他地形高速公路高很多。

山区高速公路线形复杂程度(线形几何参数、线形组合方式等)与其高事故率之间有着不可分割的关系，而车辆追尾和刹车失灵是导致山区高速公路事故发生的主要原因之一。因此，通过视频检测、图像识别以及雷达测速的方法对山区高速公路路段车辆行驶的危险状态进行判别及预警，可以减少因未达到行驶安全间距而导致的事故发生。

图像识别和雷达测速是已发展较为成熟的技术，其设备更是具有足够的选择空间，利用图像识别和雷达测速的方式进行山区高速公路特殊线形路段的险态判别和预警，可以减少事故的发生，提升行车安全性。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置及预警方法。

本发明采用如下技术方案：

一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置，包括待检测单元，数据采集模块、信息处理模块及预警模块；

所述数据采集模块由用于采集待检测单元车辆群视频的CMOS传感器及用于采集待检测单元各车道车速的雷达传感器构成；

所述信息处理模块由信息处理器及无线发射模块构成；

所述预警模块由无线接收模块及可变显示模块构成；

所述无线发射模块、CMOS传感器及雷达传感器分别与信息处理器连接，所述信息处理器将对数据处理结果发送到无线发射模块，无线接收模块接收数据处理结果，然后通过可变显示模块实时显示。

所述可变显示模块由GPRS无线控制卡和LED显示屏构成。

所述信息处理器采用型号为TMS320C6748处理器。

所述CMOS传感器及雷达传感器通过龙门架安装在待检测单元的上方。

一种山区高速公路特殊线形路段险态判别预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1获取待预警的山区高速公路的线形资料，确定起始点并进行路段检测单元划分，最后筛选出特殊线形检测单元，确定待检测单元；

S2在待检测单元上方设置CMOS传感器及雷达传感器，CMOS传感器采集待检测单元的视频，雷达传感器采集待检测单元单向各车道的车速，

S3信息处理模块下达指令给CMOS传感器，采集待检测单元的道路车流状况图像，信息处理模块根据该图像计算出该待检测单元的车辆数N，同时发送指令给雷达传感器，以N为计数周期测量该待检测单元车辆的车速，进行统计分析并得到85％位车速v₈₅；

S4计算该检测单元的最小安全间距及满足最小安全间距的最大车辆数；

S5将该待检测单元的车辆数N与满足最小安全间距的最大车辆数进行对比，判断待检测单元的车辆是否处于危险状态，将相应预警信息通过无线发射模块发送给下游的预警模块，驱动可变显示模块显示信息。

所述计算最小相邻车辆安全间距具体为：

$L_{S_{ij}}=l+l_a+\frac{v_{85}t}{3.6}+L_z$

式中：——第i个检测单元第j条车道上相邻车辆的最小安全间距；

l——单个车辆的车长，取5.0m；

l_a——停车安全间距；

v₈₅——85％位车速；

t——驾驶人反应时间；

L_z——前后车的制动间距差。

所述满足最小安全间距的最大车辆数，具体为：

则第i个检测单元第j条车道上满足最小安全间距的最大车辆数为：

$Q_{S_{ij}}=\frac{S_{ij}}{L_{s_{ij}}}=\frac{S_{ij}}{l+l_a+\frac{v_{85}t}{3.6}}$

其中S_ij——第i个检测单元第j条车道的长度；

假定附着系数相同，即L_z＝0，则

具体判别为：

(1)若则说明处于危险状态，可变显示模块显示红色报警信息；

(2)若则说明处于安全状态，可变显示模块显示绿色正常信息。

本发明的有益效果：本发明可以实时监测山区高速公路特殊线形路段运行车辆是否满足行车安全间距，随之对车辆运行状态进行判别，并依据判别结果对驾驶员进行险态预警，以提示驾驶员调整车速、保持驾驶安全间距。本发明可实现智能化、高效化解决山区特殊线形路段因驾驶员不能保持安全间距而发生交通事故的问题，以提升山区高速公路的行车安全性。

附图说明

图1是本发明的结构连接示意图；

图2是本发明实施例中各个部分的安装示意图；

图3是本发明的待检测单元的筛选流程图；

图4是本发明的路段划分示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置，包括待检测单元、数据采集模块、信息处理模块及预警模块；

所述数据采集模块由用于采集待检测单元车辆群视频的CMOS传感器及用于采集待检测单元各车道车速的雷达传感器构成，所述数据采集模块通过龙门架安装在待检测单元的上方，如图2所述，本实施例在待检测路段中每间隔100米安装CMOS传感器、可变显示模块安装在下游200米显示。

所述信息处理模块由信息处理器及无线发射模块构成；通过信息处理器对数据的处理控制预警模块显示相应的提示信息，从而对过往车辆的通行进行预警，减少因未达到车辆安全间距而引发的交通事故，提升山区高速公路行驶安全性。

所述预警模块由无线接收模块及可变显示模块构成，还包括供电模块，具体预警模块通过太阳能电池供电，具体地，采用太阳能光伏板将太阳能转换成电能，并将电能存储于蓄电池中，以便在不同时段下为整个预警装置供电。

所述无线发射模块、CMOS传感器及雷达传感器分别与信息处理器连接，所述信息处理器将对数据处理结果发送到无线发射模块，无线接收模块接收数据处理结果，然后通过可变显示模块实时显示。

本实施例中，CMOS传感器是图像传感器的常用类型，本装置采用sonyFCB-EH6300CMOS图像传感器，感光元件尺寸为1/2.8，像素达330万，拥有20倍光学变焦和F1.6光圈，能自动切换宽动态和可在光线不足的使用环境中获得降噪，支持全高清品质的图像输出，输出数字信号与信息处理器连接。

雷达传感器：雷达传感器可以测量车辆实时速度，其应用原理为多普勒效应，当雷达所发射的高频信号照射在其作用范围内的移动目标反射时，它的频率值改变，利用发送与接收信号的频率差，通过公式计算出物体运动的速度，这种多普勒频移正比于移动目标的速度。选用杭州来莱科技有限公司生产的HT3000测速雷达，该雷达传感器测速准确度为±1km/h，测速范围为5～240km/h，满足高速路测速要求，通过RS232协议与信息处理器通讯。

信息处理器：选用TMS320C6748信息处理器，该处理器是德州仪器推出浮点功能的全新高性能处理器，是业界功耗最低的浮点数字信号处理器(DSP)，可充分满足高能效、连通性设计对高集成度外设、更低热量耗散以及更长电池使用寿命的需求。具有RS232串口和USB接口，支持SPI、IIC总线等，获取CMOS传感器和雷达传感器数据，处理后通过GPRS网络发送出去

可变显示模块：可变显示模块由GPRS无线控制卡和LED屏组成。GPRS无线控制卡接收信息处理器的信息，并驱动LED显示屏，显示相应信息。

一种山区高速公路特殊线形路段险态判别预警方法，包括如下步骤：

S1获取待预警的山区高速公路的线形资料，确定起始点并进行路段检测单元划分，最后筛选出特殊线形检测单元，确定待检测单元，所述特殊线形指长大下坡、连续急弯等，具体划分及筛选过程如图3所示；本实施例中最后得到待检测单元如图4所示，A为起点，B为终点，分为5个检测单元1-5。

S2在待检测单元上方设置CMOS传感器及雷达传感器，CMOS传感器采集待检测单元的视频，雷达传感器采集待检测单元单向各车道的车速，

S3信息处理模块下达指令给CMOS传感器，采集待检测单元的道路车流状况图像，信息处理模块根据该图像计算出该待检测单元的车辆数N，同时发送指令给雷达传感器，以N为计数周期测量该待检测单元车辆的车速，进行统计分析并得到85％位车速v₈₅；

S4计算该检测单元的最小安全间距及满足最小安全间距的最大车辆数；

S5将该待检测单元的车辆数N与满足最小安全间距的最大车辆数进行对比，判断待检测单元的车辆是否处于危险状态，将相应预警信息通过无线发射模块发送给下游的预警模块，驱动可变显示模块显示信息。

(1)若则说明处于危险状态，预警装置显示红色报警信息；

(2)若则说明处于安全状态，预警装置显示绿色正常信息。

所述计算最小相邻车辆安全间距具体为：

$L_{S_{ij}}=l+l_a+\frac{v_{85}t}{3.6}+L_z$

式中：——第i个检测单元第j条车道上相邻车辆的最小安全间距；

l——单个车辆的车长，取5.0m；

l_a——停车安全间距；

v₈₅——85％位车速；

t——驾驶人反应时间；

L_z——前后车的制动间距差。

所述满足最小安全间距的最大车辆数，具体为：

则第i个检测单元第j条车道上满足最小安全间距的最大车辆数为：

$Q_{S_{ij}}=\frac{S_{ij}}{L_{s_{ij}}}=\frac{S_{ij}}{l+l_a+\frac{v_{85}t}{3.6}}$

其中S_ij——第i个检测单元第j条车道的长度；

假定附着系数相同，即L_z＝0，则

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置，包括待检测单元，其特征在于，包括数据采集模块、信息处理模块及预警模块；

所述数据采集模块由用于采集待检测单元车辆群视频的CMOS传感器及用于采集待检测单元各车道车速的雷达传感器构成；

所述信息处理模块由信息处理器及无线发射模块构成；

所述预警模块由无线接收模块及可变显示模块构成；

所述无线发射模块、CMOS传感器及雷达传感器分别与信息处理器连接，所述信息处理器将数据处理结果发送到无线发射模块，无线接收模块接收数据处理结果，然后通过可变显示模块实时显示。

2.根据权利要求1所述的一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置，其特征在于，所述可变显示模块由GPRS无线控制卡和LED显示屏构成。

3.根据权利要求1所述的一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置，其特征在于，所述信息处理器采用型号为TMS320C6748处理器。

4.根据权利要求1所述的一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置，其特征在于，所述CMOS传感器及雷达传感器通过龙门架安装在待检测单元的上方。

5.应用权利要求1-4任一项所述的一种山区高速公路特殊线形路段险态判别装置的预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1获取待预警的山区高速公路的线形资料，确定起始点并进行路段检测单元划分，最后筛选出特殊线形检测单元，确定待检测单元；

S2在待检测单元上方设置CMOS传感器及雷达传感器，CMOS传感器采集待检测单元的视频，雷达传感器采集待检测单元单向各车道的车速，

S3信息处理模块下达指令给CMOS传感器，采集待检测单元的道路车流状况图像，信息处理模块根据该图像计算出该待检测单元的车辆数N，同时发送指令给雷达传感器，以N为计数周期测量该待检测单元车辆的车速，进行统计分析并得到85％位车速v₈₅；

S4计算该检测单元的最小安全间距及满足最小安全间距的最大车辆数；

S5将该待检测单元的车辆数N与满足最小安全间距的最大车辆数进行对比，判断待检测单元的车辆是否处于危险状态，将相应预警信息通过无线发射模块发送给下游的预警模块，驱动可变显示模块显示信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算最小相邻车辆安全间距具体为：

$L_{S_{ij}}=l+l_a+\frac{v_{85}t}{3.6}+L_z$

式中：——第i个检测单元第j条车道上相邻车辆的最小安全间距；

l——单个车辆的车长，取5.0m；

l_a——停车安全间距；

v₈₅——85％位车速；

t——驾驶人反应时间；

L_z——前后车的制动间距差。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述满足最小安全间距的最大车辆数，具体为：

则第i个检测单元第j条车道上满足最小安全间距的最大车辆数为：

$Q_{S_{ij}}=\frac{S_{ij}}{L_{s_{ij}}}=\frac{S_{ij}}{l+l_a+\frac{v_{85}t}{3.6}}$

其中S_ij——第i个检测单元第j条车道的长度；

假定附着系数相同，即L_z＝0，则

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具体判别为：

(1)若则说明处于危险状态，可变显示模块显示红色预警信息；

(2)若则说明处于安全状态，可变显示模块显示绿色正常信息。