CN106355954A - 一种盲区碰撞预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盲区碰撞预警系统，包括：多个智能手持移动设备，其能够获取用户的速度信息，方向信息和位置信息，云计算平台，其能够接收所述智能手持移动设备获取的速度信息，方向信息和位置信息，所述云计算平台能够计算是否有碰撞可能，并且能够将碰撞预警信息发送给智能手持移动设备，以控制智能手持移动设备进行报警。本发明还提供了一种盲区碰撞预警方法。本发明将车联网，云计算技术和手持移动设备相连，提升了道路交通参与者间的信息交互能力。云计算中心对道路交通参与者的宏观调控，大大提高了道路交通的安全性与效率。

Description

一种盲区碰撞预警系统及方法

技术领域

本发明交通预警技术领域，特别涉及一种基于车联网与智能手持移动设备的盲区碰撞预警系统及方法。

背景技术

伴随城市汽车数量与建筑数量的快速增长，城市道路交通环境愈发复杂。然而，交通配套设施不够完善，特别是在十字路口与道路盲区处；由于没有足够的危险警示设施，时常引发交通事故，造成的经济损失也不可估量。此外，随着手持电子设备的发展，越来越多的行人行走在城市道路中时，过于关注手持电子设备，而忽视了对道路交通状况的观察，由此引发的交通事故亦屡见不鲜。

发明内容

本发明提供了一种盲区碰撞预警系统及方法，通过集成车联网感知技术和在线电子地图定位功能的智能手持移动设备以及对应的云计算平台，为道路交通参与者提供潜在的碰撞报警。

本发明的另一个目的是解决用户与目标之间距离计算不精确的缺陷，通过对实时距离的修正，精确得到用户与目标之间的距离。

本发明提供的技术方案为：

一种盲区碰撞预警系统，包括：

多个智能手持移动设备，其能够获取用户的速度信息,方向信息和位置信息；

云计算平台，其能够接收所述智能手持移动设备获取的速度信息和位置信息，所述云计算平台能够计算是否有碰撞可能，并且能够将碰撞预警信息发送给智能手持移动设备，以控制智能手持移动设备进行报警。

优选的是，所述智能手持移动设备采用IOS或Android系统。

优选的是，所述智能手持移动设备能够与车辆行车电脑连接，以获取用户驾驶车辆时的车速和方向。

优选的是，所述智能手持移动设备上设置有WIFI模块，其通过无线传输方式与车辆行车电脑连接。

优选的是，所述智能手持移动设备上设置有扬声器、闪光灯和震动马达，以通过扬声器发出报警声，通过闪光灯发出报警灯光，通过震动马达发出报警震动。

优选的是，所述智能手持移动设备上设置有电子陀螺仪传感器，以获取用户的速度信息。

一种盲区碰撞预警方法，包括以下步骤：

步骤一、通过智能手持移动设备进行登录，并获取用户的物理尺寸；

步骤二、通过智能手持移动设备获取用户的速度和方向和位置和时间信息，

步骤三、智能手持移动设备将用户物理尺寸以及实时的速度、方向和位置信息传递给云计算平台；

步骤四、云计算平台实时计算用户与目标的直线距离d

其中，为用户与目标之间的连线与水平方向的夹角，V₁为用户的速度，V₂为目标的速度，ω₁为用户的速度方向与水平方向的夹角，ω₂为目标的速度方向与水平方向的夹角，t为时间；

并对用户与目标的直线距离d进行修正，得到

Δt为延修正参数，α₁和α₂分别为用户与目标的加速度；

当云计算平台计算出当d≤15时，发送碰撞预警信号给智能手持移动设备，所述智能手持移动设备收到碰撞预警信号后扬声器发出报警声，闪光灯发出灯光信号，震动马达发出振动信号。

优选的是，步骤一中，登陆后选择用户类型，所述用户类型分为汽车驾驶员和非汽车驾驶员，并且能够在汽车驾驶员类别中选择车辆型号，根据车辆型号得到用户的物理尺寸。

优选的是，步骤二中，云计算平台根据用户的位置信息，以用户为圆心，半径15m的圆形区域内，将其他用户的位置发送给智能手持移动设备。

优选的是，所述用户类型分为非汽车驾驶员时，使用户的物理尺寸为3.4m*1.25m*2.25m。

本发明的有益效果是：本发明将车联网，云计算技术和手持移动设备相连，提升了道路交通参与者间的信息交互能力。云计算中心对道路交通参与者的宏观调控，大大提高了道路交通的安全性与效率。通过分析云计算中心收集到的交通信息，可以更好的规划道路交通基础设施建设。同时，由于智能手持移动设备可以实时上传交通信息到云计算平台，因此可以实时发现并预测交通拥堵情况，及时做好相应措施。为道路交通参与者提供潜在的碰撞报警功能，为提高城市交通安全性提供一定的辅助手段，为提高城市交通效率提供一定的帮助。

附图说明

图1为本发明所述的盲区碰撞预警系统结构示意图。

图2为本发明所述的盲区碰撞预警方法流程图。

图3为本发明所述的用户与目标位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供了一种基于车联网与智能手持移动设备的盲区碰撞预警系统，包括智能手持移动设备110，其采用市售智能数字移动电话机，具有中央处理器、图形处理器、LCD/OLED显示屏、移动通信模块、WIFI模块、GPS/北斗模块、电子陀螺仪传感器、USB接口、闪光灯，所述的智能手持移动设备110采用IOS或Android系统。

所述WIFI模块具备蓝牙功能，能够接收来自汽车OBD接口传来的汽车动力学数据。

所述GPS/北斗模块采用内置GPS(支持A-GPS)/北斗模块，能够进行定位。

所述智能手持移动设备110的对应平台为云计算平台120，使用SaaS云服务实现SaaS层的应用；所述智能手持移动设备110与云计算平台120间通过用户数据报协议UDP和传输控制协议TCP等方式连接。

所述智能手持移动设备110通过电子陀螺仪、蓝牙模块获得用户的速度与方向数据，通过GPS/北斗模块和WIFI模块、移动通信模块获得用户的位置信息；通过WIFI模块、移动通信模块将用户的实时位置信息和动态信息上传至云计算平台120，并接收来自云计算平台120发送的用户与目标的位置标定信息以及危险报警信息；通过扬声器、闪光灯、振动马达向用户发出危险警报。

所述智能手持移动设备110上传的实时动态信息包括，用户身份为非汽车驾驶员的信息为自身的速度、经度、维度、海拔以及时间；用户身份为汽车驾驶员的信息为车辆的速度、经度、维度、海拔以及时间和其他车辆传感器数据；所述智能手持移动设备的通信协议基于LTE、TCP和UDP等。

云计算平台120通过接收有智能手持移动设备110上传的用户动力学数据与位置信息，将与用户处于同一区域内，并登录直奔系统的目标实时标注在应用的电子地图中；同时，云计算平台120将计算在一定区域内用户与目标是否存在碰撞可能，若存在潜在威胁，则通过应用向用户发出危险警告，同时在电子地图中标出与用户存在碰撞可能的目标位置。

使用本发明提供的基于车联网与智能手持移动设备的盲区碰撞预警系统进行盲区碰撞预警的方法为：

步骤一S210、在智能手持移动设备110上安装有为基于车联网与智能手持移动设备的盲区碰撞预警系统在智能手持移动设备上工作而开发的配套应用。在智能手持移动设备110开启蜂窝移动网络或局域网后，智能手持移动设备110通过传输控制协议TCP连接至云计算平台120，在智能手持移动设备110的应用中通过注册的用户名和密码登录至对应的服务器平台；

登陆后，用户选择自身的身份类别，分为汽车驾驶员和非汽车驾驶员连个类别，并选择其物理尺寸。身份为汽车驾驶员的用户在本系统的应用中可以选择自身驾驶汽车的型号，以确定自身的物理尺寸；本系统默认用户身份为非汽车驾驶员的物理尺寸为3.4m*1.25m*2.25m的长方体；

步骤二S220、用户根据身份类别选择相应的获得实时动态信息，包括用户身份为非汽车驾驶员的信息为自身的方向、速度、经度、维度、海拔以及时间；用户身份为汽车驾驶员的信息为车辆的方向、速度、经度、维度、海拔以及时间和其他车辆传感器数据，和位置信息；

步骤三S230、用户实时位置等信息通过UDP或TCP协议上传至云计算平台120，云计算平台120将一定区域内的用户与目标的相对位置在应用的电子地图中标注出来；

步骤四S240、当系统预判出用户与目标存在潜在碰撞危险时，应用由后台运行转为前台运行，在显示用户与目标相对位置的同时，发出警示信号，包括通过智能手持移动设备的闪光灯发出灯光信号，通过智能手持移动设备的扬声器发出声音信号，通过智能手持移动设备的震动马达发出振动信号，提示用户避免与目标发生碰撞。

用户与目标在同一海拔平面发生碰撞存在以下几种可能：1、迎面撞击；2、侧向撞击；3、追尾。

本发明的碰撞预测算法主要研究第二种和第三种情况，用户与目标发生侧向撞击的情况如图3所示。由于本发明的警戒范围是以用户为圆心，半径15m的圆形区域，因此图中用两个半径为15m的圆代表用户和目标。在目标进入用户的警戒区域后，碰撞预警系统便应向用户发出报警。

设U₁为用户，以速度V₁匀速运动；U₂为目标，以速度V₂匀速运动，两者运动方向如图所示。设U₁在原点(0，0)，d为用户U₁与目标U₂的直线距离，则U₂

U₁运行轨迹为(tV₁cosω₁,tV₁sinω₁)；

U₂运行轨迹为

其中，为用户与目标之间的连线与水平方向的夹角，V₁为用户的速度，V₂为目标的速度，ω₁为用户的速度方向与水平方向的夹角，ω₂为目标的速度方向与水平方向的夹角，t为时间。

由于目标在进入以用户为圆心，半径15m的圆形区域内时，本发明的碰撞预警系统将向用户发出危险报警。因此，当d＝15时，系统将发出警报，目标与用户发生追尾是是的特殊情况。

当U₁和U₂分别以加速度α₁和α₂匀加速运动时，设初始时间为0，U₁和U₂的初始位置为(0，0)，则由运动学公式：得：

同理：

本发明的碰撞预警系统将获得的各项数据代入预测模型中，当d＝15时，碰撞预警系统向用户发出警告。

当U₁和U₂分别以加速度α₁和α₂变加速运动时，由运动学公式：得：

$x=x_0+v_{0}t+\underset{0}{\overset{t}{\∫}}\underset{0}{\overset{t}{\∫}}adt\·dt$

则

本发明的碰撞预警系统将获得的各项数据代入预测模型中，当d＝15时，碰撞预警系统向用户发出警告。

由于智能手持移动设备与云计算平台的信息交互，会受用户的移动速度和与基站的距离以及通讯技术的固有时延影响而存在通信延迟的现象。由此造成本发明的碰撞预测模型存在对用户的位置以及与目标的距离的误差，为修正误差，本发明引入了通信时延修正参数Δt，其中：

Δt＝Δt_网络+Δt_通信

将通信时延修正参数Δt代入碰撞预测模型中有：

(1)当U₁以速度V₁匀速运动；U₂以速度V₂匀速运动时：

(2)当U₁和U₂分别以加速度α₁和α₂匀加速运动时：

(3)当U₁和U₂分别以加速度α₁和α₂变加速运动时

为使本发明的碰撞预警系统同对用户的运动状态判别和碰撞预警更准确，本发明结合用户的物理尺寸数据和运动状态信息进行了安全距离补偿。即将在通讯时延时间内用户的移动距离加入预测模型中。通过用户上传的速度信息和时延数据以及用户的物理尺寸以及上一时刻的位置信息作为参考量，获得世纪碰撞预警的时间与位置信息。

步骤二中，所述的获得实时动态信息和位置信息的方式包括，当用户身份为非汽车驾驶员时，通过智能手持移动设备获得用户的定位信息以及其他动态信息；当用户身份为汽车驾驶员时，将智能手持移动设备通过蓝牙与汽车的OBD接口连接，由车载传感器获得车辆的动态信息，智能手持移动设备将以上信息作为确定用户位置的参考量，结合GPS信息得到用户实时位置信息。

步骤三中，所述的一定区域，根据《城市道路工程设计规范》中关于城市道路设计规模的要求，本系统将监测区域设定为以用户为圆心，半径为15m的圆形区域。

步骤三中，所述的用户与目标的相对位置在应用的电子地图中标注出来包括在电子地图中，将以用户为圆心，半径15m的圆形区域内，所有配备本系统的用户与目标标注出来，并随用户的移动而实时更新。

步骤四中，所述的应用由后台运行转为前台运行包括在云计算平台判断用户在一定区域内处于安全状态时，默认应用在智能手持移动设备的后台运行；当云计算平台判断用户与目标在一定区域内存在碰撞可能时，远程调度应用有智能手持移动设备的后台运行转换为前台运行。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种盲区碰撞预警系统，其特征在于，包括：

多个智能手持移动设备，其能够获取用户的速度信息，方向信息和位置信息，

云计算平台，其能够接收所述智能手持移动设备获取的速度信息，方向信息和位置信息，所述云计算平台能够计算是否有碰撞可能，并且能够将碰撞预警信息发送给智能手持移动设备，以控制智能手持移动设备进行报警。

2.根据权利要求1所述的盲区碰撞预警系统，其特征在于，所述智能手持移动设备采用IOS或Android系统。

3.根据权利要求1所述的盲区碰撞预警系统，其特征在于，所述智能手持移动设备能够与车辆行车电脑连接，以获取用户驾驶车辆时的车速和方向。

4.根据权利要求3所述的盲区碰撞预警系统，其特征在于，所述智能手持移动设备上设置有WIFI模块，其通过无线传输方式与车辆行车电脑连接。

5.根据权利要求1所述的盲区碰撞预警系统，其特征在于，所述智能手持移动设备上设置有扬声器、闪光灯和震动马达，以通过扬声器发出报警声，通过闪光灯发出报警灯光，通过震动马达发出报警震动。

6.根据权利要求1所述的盲区碰撞预警系统，其特征在于，所述智能手持移动设备上设置有电子陀螺仪传感器，以获取用户的速度和方向信息。

7.一种盲区碰撞预警方法，其特征在于，使用如权利要求1-6所述的盲区碰撞预警系统，并包括以下步骤：

步骤一、通过智能手持移动设备进行登录，并获取用户的物理尺寸；

步骤二、通过智能手持移动设备获取用户的速度和方向和位置和时间信息，

步骤三、智能手持移动设备将用户物理尺寸以及实时的速度、方向和位置信息传递给云计算平台；

步骤四、云计算平台实时计算用户与目标的直线距离d

其中，为用户与目标之间的连线与水平方向的夹角，V₁为用户的速度，V₂为目标的速度，ω₁为用户的速度方向与水平方向的夹角，ω₂为目标的速度方向与水平方向的夹角，t为时间；

并对用户与目标的直线距离d进行修正，得到

Δt为延修正参数，α₁和α₂分别为用户与目标的加速度；

当云计算平台计算出当d≤15时，发送碰撞预警信号给智能手持移动设备，所述智能手持移动设备收到碰撞预警信号后扬声器发出报警声，闪光灯发出灯光信号，震动马达发出振动信号。

8.根据权利要求7所述的盲区碰撞预警方法，其特征在于，步骤一中，登陆后选择用户类型，所述用户类型分为汽车驾驶员和非汽车驾驶员，并且能够在汽车驾驶员类别中选择车辆型号，根据车辆型号得到用户的物理尺寸。

9.根据权利要求8所述的盲区碰撞预警方法，其特征在于，步骤二中，云计算平台根据用户的位置信息，以用户为圆心，半径15m的圆形区域内，将其他用户的位置发送给智能手持移动设备。

10.根据权利要求8所述的盲区碰撞预警方法，其特征在于，所述用户类型分为非汽车驾驶员时，使用户的物理尺寸为3.4m*1.25m*2.25m。