CN106384506A - 一种多车辆复杂路段的道路监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：包括设置在车辆上的射频识别标签，和设置在路面的多个射频识别阅读器；所述射频识别标签具有信号发射功能，发出的信号包含车辆本体信息和车辆状态信息；所述射频识别阅读器呈规则排布于路面上，用于实时读取经过车辆的所述射频识别标签发出的信号。具基于射频识别技术来完成，具有精度高、结构简单、成本低的优点。

Description

一种多车辆复杂路段的道路监控系统
技术领域
本发明涉及交通监控和管理技术，特别是涉及到一种复杂路段的多车辆自动监控技术。
背景技术
目前，对于路面的车辆监控和数据采集主要有两种方式：一种是静态交通探测方式，主要是利用位置固定的定点检测器或摄24GHZ微波雷达传感器车速测流量数据采集；另一种是动态交通探测方式。通常，用来采集交通流数据的定点检测器有感应线圈检测器、超声波检测器、雷达检测器、光电检测器、红外线检测器等。动态交通探测方式是指基于位置不断变化的车辆或手机来获得实时行车速度和旅行时间等交通信息的数据采集方式。动态交通探测的典型方式包括异频雷达收发机、车辆自动检测、全球定位系统装置及手机通信等。
线圈和摄像机(视频监控)是定点检测的典型手段。线圈是磁性检测器的一种变形，它依靠埋在路面下的一个或一组感应线圈产生的电磁感应变化，来检测通过的车辆的状况。该技术非常成熟，且精度较高，适用于交通量较大的道路。然而，其缺点也非常明显，即采集范围有限、损坏率高、施工成本昂贵、施工周期长。另外，这种监控系统因为不能对车辆进行识别而不能定位到车辆的具体信息，只能用于进行数据统计操作，应用面比较狭窄。
城市道路或复杂路面监控更常用的手段是视频监控，视频监控是利用摄像机作为记录设备，通过对一定时间段内的图像进行分析得出交通流的详细资料。对于交叉口交通状况的调查，常采用这种方法。这种方法的优点是比较直观，可以得到最完全的交通资料信息；缺点是成本高、数据整理工作量大(需要大量的图像处理工作)、有时可靠度较低(如大型车辆可能遮挡随行的小型车辆等)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于射频识别技术来完成，具有精度高、结构简单、成本低优点的多车辆复杂路段的道路监控系统。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：包括设置在车辆上的射频识别标签，和设置在路面的多个射频识别阅读器；
所述射频识别标签具有信号发射功能，发出的信号包含车辆本体信息和车辆状态信息；
所述射频识别阅读器呈规则排布于路面上，用于实时读取经过车辆的所述射频识别标签发出的信号。
作为优选，所述射频识别标签为四个，且呈矩形排列，以标示车辆的左前、右前、左后和右后，以便于更加准确获取所述车辆状态信息。
作为具体的，所述车辆状态信息包括车辆位置信息、车辆姿态信息、车辆速度信息和车辆加速度信息。
作为优选，所述射频识别阅读器设置在路面标示线或路面交错区域，相邻的区分不同车道的路面标示线上的所述射频识别阅读器交错设置，路面交错区域的射频识别阅读器按照矩阵方式设置。
作为优选，所述射频识别阅读器的阅读范围大于车道宽度与车辆宽度之差的一半。
作为改进，区分不同车道的路面标示线上的所述射频识别阅读器平时处于休眠状态，当附近射频识别阅读器检测到车辆信息且符合预定条件后激活，按照特定频率读取车辆的射频识别标签信息，当射频识别阅读器不再能检测到车辆的射频识别标签后回复到休眠状态；
车道起始区域和路面交错区域的所述射频识别阅读器一直处于激活状态，按照特定频率读取车辆的射频识别标签信息。
其中，所述特定频率大于两倍车道最高时速除以射频识别阅读器的阅读范围所获得的倍率。
进一步的，区分不同车道的路面标示线上的所述射频识别阅读器平时处于休眠状态，当在所述前射频识别阅读器不再能检测到车辆的所述射频识别标签后，在后的所述射频识别阅读器才开始激活；
对于所述射频识别阅读器的激活方式，由在前所述射频识别阅读器发射开关信号至在后的所述射频识别阅读器来激活在后所述射频识别阅读器；
在前所述射频识别阅读器还可向在后所述射频识别阅读器发送经过车辆的车辆本体信息和车辆状态信息。
再进一步，所述车辆速度信息由在前所述射频识别阅读器的更前所述射频识别阅读器向在前所述射频识别阅读器发送信号的时刻，与在前所述射频识别阅读器检测到车辆信息的时刻之差，与两个所述射频识别阅读器的距离来计算出；
所述车辆加速度信息由在前所述射频识别阅读器的更前所述射频识别阅读器向在前所述射频识别阅读器发送的车辆速度信息与在前所述射频识别阅读器计算的车辆速度信息来确定出；
在后所述射频识别阅读器获得了在前所述射频识别阅读器发送的所述车辆速度信息和所述车辆加速度信息后，经过拟合计算出辆将要进入其阅读范围的时刻，并在该时刻激活，向外发射射频信号，读取经过车辆的所述车辆本体信息。
作为扩展，所述车辆本体信息包括车辆号牌信息、车主信息、车辆年份、是否营运车辆、是否特殊车辆、违章信息。
进一步扩展，所述道路监控系统还包括中央监控设备，所述中央监控装备获取多个所述射频识别阅读器读取的车辆上的射频识别标签发出的车辆本体信息和车辆状态信息，计算出特定路段的交通状况信息，并将上述信息发送给具有信号接收功能的车辆，对车辆进行交通状况提示、车辆距离警示、路径选择和驾驶策略确定。
与现有技术相比，本发明的优点在于：基于射频识别技术来完成，具有精度高、结构简单、成本低的优点。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例中射频识别标签在车辆上的排布示意图；
图2是根据本发明的一个优选实施例中射频识别阅读器在路面上的排布示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
如图1～2所示，为本发明实施例中射频识别标签1和射频识别阅读器2的排布示意图，其中射频识别标签1焊接设置在车轮附近车辆100底盘上，射频识别阅读器2呈规则分布在路面200上，图2中显示了其交错排列在路面标示线201上的示意图，其中圆形区域表示的是射频识别阅读器2的阅读范围。为行文阅读更加流畅，以下描述中不再对射频识别标签和射频识别阅读器进行标号。
实施例一：车辆上的射频识别标签包括四个，分别设于车辆底盘上前后车轮附近，例如设置在车架或悬臂上，以标示车辆的左前、右前、左后和右后。如图1所示，车辆上的射频识别标签包括四个，分别标示车辆的左前、右前、左后和右后，例如车辆号牌为京A00001，则四个射频识别标签中包括的信息可以是京A00001A、京A00001B、京A00001C和京A00001D，分别表示该车辆的四个车轮位置。
现在一些车辆违章者有事将车牌篡改、使用无牌车牌、使用套牌车辆，以此来逃避监管，而使用本发明的多车辆复杂路段的道路监控系统，射频识别标签固定在车辆底盘上，例如直接焊接在车架或悬臂上，这样违章者进行车辆信息篡改的难度将明显增大，即使套用了他人车牌，也依然会被射频识别阅读器识别。
射频识别标签的成本较低，这样可以在车辆的四个车轮处均设置射频识别标签，这样可以更加准确获取车辆的车辆姿态信息，而不仅仅是车辆的位置信息，对于准确判断车辆发生事故时的车辆的姿态信息有帮助。例如车辆发生事故时，射频识别阅读器判断车辆左前轮压实线，这样可以准确判断出车辆的事故责任。
路面的多个射频识别阅读器设置在路面标示线或路面交错区域上，相邻的区分不同车道的路面标示线上的射频识别阅读器交错设置，路面交错区域的射频识别阅读器按照矩阵方式设置；路面的多个射频识别阅读器设置在路面标示线或路面交错区域上，射频识别阅读器的数量与本发明具体实施方式中多车辆复杂路段的道路监控系统的精度有关，射频识别阅读器的数量越高，越容易得到更准确的信息。但另一方面，射频识别阅读器的成本比较高，因此本发明中如图2所示，相邻的区分不同车道的路面标示线上的射频识别阅读器交错设置，这样可以节省大约一半的射频识别阅读器数量。
路面交错区域指的是十字路口、转盘、丁字路口，在这些区域上有时没有标示路面标示线，因此射频识别阅读器按照矩阵排列，以确保各车辆经过的信息被记录下来。
射频识别阅读器的阅读范围大于车道宽度与车辆宽度之差的一半。射频识别阅读器的发射功率与其阅读范围相关，发射功率越高，阅读范围也就越大，但同时也功耗越高，当路面上设置了大量的射频识别阅读器后，整体功耗也十分巨大。因此本发明的多车辆复杂道路监控系统的射频识别阅读器的阅读范围大于车道宽度与车辆宽度之差的一半。例如道路宽度为2.8米，车辆宽度为1.8米，则阅读器的阅读范围为大于0.5米即可。这样，相邻路面标示线上的射频识别阅读器即可覆盖经过的车辆。在具体实施方式中，车辆宽度应该考虑最小机动车宽度，例如smart车为1.6米左右。
区分不同车道的路面标示线上的射频识别阅读器平时处于休眠状态，当附近射频识别阅读器检测到车辆信息且符合预定条件后激活，按照特定频率读取车辆的射频识别标签信息，当射频识别阅读器不再能检测到车辆的射频识别标签后回复到休眠状态。
但是车道起始区域可能没有附近射频识别阅读器检测到车辆信息的情况，因此车道起始区域的射频识别阅读器一直处于激活状态，按照特定频率读取车辆的射频识别标签信息。
相应地，路面交错区域是事故频发地段，而且判断附近射频识别阅读器检测到的车辆信息比较困难(需要考虑前后左右各个方位的射频识别阅读器检测到车辆的信息)，因此路面交错区域的射频识别阅读器也一直处于激活状态，按照特定频率读取车辆的射频识别标签信息。
其中，特定频率大于两倍车道最高时速除以射频识别阅读器的阅读范围所获得的倍率。现在的射频视频阅读器工作频率都很高，所以大于倍率是比较容易实现的，当然为了获得更高的精度，可以采用更高的工作频率获取车辆信息。
实施例二：本实施例中，多车辆复杂路段道路监控系统的构造与工作方式与实施例一相似，不同之处在于，射频识别标签标示的信息还可以更加复杂，不仅包括车牌信息，还可以包括车主信息、车辆年份、是否营运车辆、是否特殊车辆(例如公共交通车辆)、违章信息等。对本发明的多车辆复杂路段的道路监控系统的功能进行进一步细化。
实施例三：本实施例中，改进的是射频识别阅读器的激活控制策略。
当区分不同车道的路面标示线上的射频识别阅读器平时处于休眠状态，仅当在前射频识别阅读器不再能检测到车辆的射频识别标签(车辆离开了在前射频识别阅读器的阅读范围)后，射频识别阅读器才开始激活。
对于射频识别阅读器的激活方式，可以采用中央控制的方式，但由于射频识别阅读器数量十分巨大，控制策略和响应速度难以保证，因此在本发明的具体实施方式中采取的方式是在前射频识别阅读器向在后的射频识别阅读器发送开关信号，由在前的射频识别阅读器来激活在后的射频识别阅读器的方式。
这样的控制方式十分灵活和鲁棒，能够使整个多车辆复杂路段的道路监控系统实现分散控制，控制策略简单灵活，不易发生故障和系统性瘫痪。
实施例四：本实施方式是对实施例三的进一步改进。
实施例三中，在前射频识别阅读器向在后的射频识别阅读器发送开关信号。而本实施方式中，在前射频识别阅读器还可向在后射频识别阅读器发送经过车辆信息以及其速度和加速度信息。
车辆速度信息由在前射频识别阅读器的更前射频识别阅读器向在前射频识别阅读器发送信号的时刻，与在前射频识别阅读器检测到车辆信息的时刻之差，与两个射频识别阅读器的距离来计算出。
车辆加速度信息由在前射频识别阅读器的更前射频识别阅读器向在前射频识别阅读器发送的车辆速度信息与在前射频识别阅读器计算的车辆速度信息来确定出。
在后射频识别阅读器获得了在前射频识别阅读器发送的车辆速度信息和车辆加速度信息后，经过拟合计算出辆将要进入其阅读范围的时刻，并在该时刻激活，向外发射射频信号，读取经过车辆的车辆本体信息。
实施例五：道路监控系统还包括中央监控设备，中央监控装备获取多个射频识别阅读器读取的车辆上的射频识别标签发出的车辆本体信息和车辆状态信息，计算出特定路段的交通状况信息，并将上述信息发送给具有信号接收功能的车辆，对车辆进行交通状况提示、车辆距离警示、路径选择和驾驶策略确定。
相应地，特定车辆的行车电脑接收该特定车辆的违章信息、特定路段的拥堵信息，特定车辆附近车辆的位置、姿态、速度、加速度信息，进行交通状况提示、车辆距离警示。
或者，特定车辆为自动驾驶车辆，接收该特定车辆的违章信息、特定路段的拥堵信息，特定车辆附近车辆的位置、姿态、速度、加速度信息，进行路径选择、自动驾驶策略确定。
例如，当某车辆处于自动驾驶模式时，其获取中央监控装备发送的附近车辆的位置、姿态、速度、加速度信息，这样该车辆根据自身的位置、姿态、速度、加速度状态，能够判断是否变道，是否加速或制动。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：包括设置在车辆上的射频识别标签，和设置在路面的多个射频识别阅读器；
所述射频识别标签具有信号发射功能，发出的信号包含车辆本体信息和车辆状态信息；
所述射频识别阅读器呈规则排布于路面上，用于实时读取经过车辆的所述射频识别标签发出的信号。
2.根据权利要求1所述的多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：所述射频识别标签为四个，且呈矩形排列，以标示车辆的左前、右前、左后和右后，以便于更加准确获取所述车辆状态信息。
3.根据权利要求2所述的多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：所述车辆状态信息包括车辆位置信息、车辆姿态信息、车辆速度信息和车辆加速度信息。
4.根据权利要求3所述的多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：所述射频识别阅读器设置在路面标示线或路面交错区域，相邻的区分不同车道的路面标示线上的所述射频识别阅读器交错设置，路面交错区域的射频识别阅读器按照矩阵方式设置。
5.根据权利要求4所述的多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：所述射频识别阅读器的阅读范围大于车道宽度与车辆宽度之差的一半。
6.根据权利要求5所述的多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：区分不同车道的路面标示线上的所述射频识别阅读器平时处于休眠状态，当附近射频识别阅读器检测到车辆信息且符合预定条件后激活，按照特定频率读取车辆的射频识别标签信息，当射频识别阅读器不再能检测到车辆的射频识别标签后回复到休眠状态；
车道起始区域和路面交错区域的所述射频识别阅读器一直处于激活状态，按照特定频率读取车辆的射频识别标签信息。
其中，所述特定频率大于两倍车道最高时速除以射频识别阅读器的阅读范围所获得的倍率。
7.根据权利要求6所述的多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：区分不同车道的路面标示线上的所述射频识别阅读器平时处于休眠状态，当在所述前射频识别阅读器不再能检测到车辆的所述射频识别标签后，在后的所述射频识别阅读器才开始激活；
对于所述射频识别阅读器的激活方式，由在前所述射频识别阅读器发射开关信号至在后的所述射频识别阅读器来激活在后所述射频识别阅读器；
在前所述射频识别阅读器还可向在后所述射频识别阅读器发送经过车辆的车辆本体信息和车辆状态信息。
8.根据权利要求7所述的多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：所述车辆速度信息由在前所述射频识别阅读器的更前所述射频识别阅读器向在前所述射频识别阅读器发送信号的时刻，与在前所述射频识别阅读器检测到车辆信息的时刻之差，与两个所述射频识别阅读器的距离来计算出；
所述车辆加速度信息由在前所述射频识别阅读器的更前所述射频识别阅读器向在前所述射频识别阅读器发送的车辆速度信息与在前所述射频识别阅读器计算的车辆速度信息来确定出；
在后所述射频识别阅读器获得了在前所述射频识别阅读器发送的所述车辆速度信息和所述车辆加速度信息后，经过拟合计算出辆将要进入其阅读范围的时刻，并在该时刻激活，向外发射射频信号，读取经过车辆的所述车辆本体信息。
9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：所述车辆本体信息包括车辆号牌信息、车主信息、车辆年份、是否营运车辆、是否特殊车辆、违章信息。
10.根据权利要求9所述的多车辆复杂路段的道路监控系统，其特征在于：所述道路监控系统还包括中央监控设备，所述中央监控装备获取多个所述射频识别阅读器读取的车辆上的射频识别标签发出的车辆本体信息和车辆状态信息，计算出特定路段的交通状况信息，并将上述信息发送给具有信号接收功能的车辆，对车辆进行交通状况提示、车辆距离警示、路径选择和驾驶策略确定。
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