CN106846915A - 智能交通防撞系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一套智能交通防撞系统及实现方法，在路口各个方向或弯道两侧都部署有雷达探测器，雷达探测器将采集到的各个方向的所有运动目标的速度与距离信息传递给中央处理模块，中央处理模块分析所有运动目标的信息，分析计算相撞的可性能。解决交叉路口和弯道的盲区问题，代替驾驶员或行人探测盲区内的交通情况，估算对方目标是否会对自己构成威胁，以最简单的信息，给出提示，让驾驶员提前100米甚至更远（具体距离根据实际情况而定从30米至300米都可以，本说明以100米为例）就知道其它方向有没有运动目标靠近，会不会有碰撞的危险。

Description

智能交通防撞系统及实现方法

所属技术领域

本发明涉及交通安全领域，特别是智能交通防撞系统及实现方法。

背景技术

随着现代生活水平的提高,私家车越来越多,同时各地发开建设如火如荼,各类工程车辆也在不断增加。交通事故日益频繁，特别是在交叉路口与弯道，这些地方常常伴有视线不良的情况，是事故发生的主要原因，特别是对于路况不熟悉的人，比如说来此旅游的客人。

红绿灯之类的交通系统，对于交通流量不够大的地方是不方便安装的，会降低道路的通行率，影响出行体验。

目前比较常用的方法是在路口安装测速雷达，用测速来让强制司机减速，但这问题同样相当严重，路上到处都是测速探头，要扣分的探头太烦人，不扣分的探头，熟悉的司机不会理它。

一味地让司机减速，这是以前智能化自动化技术落后时地古董方法。重点应当在于解决交叉路口和弯道的盲区问题。

发明内容

为了克服上述不足, 本发明提供一套智能交通防撞系统及实现方法，解决交叉路口和弯道的盲区问题，代替驾驶员或行人探测盲区内的交通情况，估算对方目标（本发明论述中【目标】与【运动目标】都是同一个意思，就是指路上存在的运动物体，包括人，车等）是否会对自己构成威胁，尽量以最简单的信息，给驾驶员或行人提示，让驾驶员或行人提前100米甚至更远（具体距离根据实际情况而定从30米至300米都可以，本说明以100米为例）就知道其它方向有没有运动目标靠近，会不会有碰撞的危险。

在路口各个方向或弯道两侧都部署有雷达探测器，雷达探测器将采集到的各个方向的所有运动目标的速度与距离信息传递给中央处理模块，中央处理模块分析所有运动目标的信息，判断相撞的可性能，通过指示模块给行人或驾驶员相应的指示。

本发明所采用的技术方案

为了简化说明文件，我们创造两个概念：撞击时间差量，撞击距离差量

参照图4：

撞击距离差量：假设Ca、Cd两目标会相撞，目标Ca到达撞击点P（目标行进路线交叉点）时，目标Cd到达位置Cd1,Cd1距离P点（即Ca1处）即为撞击距离差量。

撞击时间差量：假设Ca、Cd两目标会相撞，目标Ca到达撞击点P时，按照Cd的速度以及加速度，走完撞击距离差量所需要的时间，即为撞击时间差量。也就是Ca、Cd各自行驶到撞击点P所需要的时间Ta、Td的差值。

本发明所述的智能交通防撞系统，包括电源、雷达探测器、中央处理模块、指示模块，其特征在于在路口各个方向或弯道两侧都部署有雷达探测器，雷达探测器将采集到的各个方向的所有运动目标的速度与距离信息传递给中央处理模块，中央处理模块分析所有运动目标的信息。

所述的雷达探测器采集的运动目标信息还可包括方位角、截面积等信息中的一种或几种。电源为市电或太阳能或两者的结合。所述的指示模块包括示警灯、LED显示屏、简易发光标识、语音模块，四者中的一种或几种，雷达探测器与中央处理模块之间的数据传输，指示模块与中央处理模块之间的数据传输，都可以通过增加无线模块建立无线传输。

当路口或弯道任一方向有运动目标，雷达探测器将此运动目标的速度、距离等信息传递到给中央处理器，中央处理模块根据预先设定的极限参数，结合加速度（通过雷达采集到的原始运动信息计算出来的）逐一对比所有方向已存在的运动目标的信息，计算分析相撞可性能。

所述的极限参数包括速度、撞击时间差量、撞击距离差量中的一种或几种。

当至少有两个运动方向交叉的目标，且存在如下一种或几种情况时，判断为有相撞危险：

a，至少有一个目标的运动速度超过设定的极限速度；

b，撞击距离差量小于设定的极限值；

c，撞击时间差量小于设定的极限值。

运动交叉点即假定撞击点P，实际应用中通常简化为道路中心方向的交叉点。

当判断出有相撞危险时，通过指示模块给行人或司机相应的指示，比如说红色示警灯闪烁，也可以用其他方式，比如LED显示屏、简易发光标识、语音模块，来提示行人或驾驶员当前情况很危险。

当判断出其他方向有运动目标，但尚未超出设定的安全范围时（即上文所述的a、b、c三个撞击判断条件，不符合，具体按实际情况设定），则可根据预设情况来处理，比如说：激发黄色提示其它方向有运动目标靠近。或无任何动作。

本发明对传统路口与弯道交通安全设施进行智能化革新，解决交叉路口和弯道的盲区问题，代替驾驶员探测盲区内的交通情况，估算对方车辆是否会对自己构成威胁，尽量以最简单的信息，给驾驶员操作提示，有益效果如下：

1，安全：能根据路上运动目标的实时情况，给司机恰当的提示，提前100米甚至更远，就能让司机知道其它方向盲区的运动目标情况，防止相撞；

2，驾车体验好：即使侧边路口来车，没有碰撞危险，就不会给出红色警报；

3，节能：只在必要提示的时候才给提示，比如说十字路口，三方有车，即使有相撞危险，则没车的那一方也不会亮起示警灯；

4，提高城市形象，当指示模块中有LED显示屏时，在无任何警报的情况下，可显示公共通知和信息。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的第一个实施例的全局安装示意图。

图2是本发明的第一个实施例的系统结构示意图。

图3是本发明的第一个实施例的撞击分析程序流程图。

图4是本发明的第一个实施例的撞击距离差量、撞击时间差量示意图。

图5是本发明的第一个实施例的太阳能供电示意图。

图6是本发明的第二个实施例的太阳能与市电互补供电示意图。

图7是本发明的第二个实施例的语音指示模块示意图。

图8是本发明的第一个实施例的示警灯指示模块示意图。

图9是本发明的雷达探测器方位角意图。

图10是本发明的中央处理模块与指示模块之间的无线数据传输结构示意图。

图11是本发明的中央处理模块与雷达探测器之间的无线数据传输结构示意图。

图中，

A、B、C、D为第一实施例的四个方向；

Ra、Rb、Rc、Rd分别为A、B、C、D四个方向的雷达探测器；

Sa、Sb、Sc、Sd分别为A、B、C、D四个方向的指示模块；

P点为各个方向的交叉点，即假定撞击点。

Ca为第一实施例中A方向的车

Cd为第一实施例中D方向的车

Ca1为第一实施例中，假设A方向的车Ca行驶到P点位置

Cd1为第一实施例中，当A方向的车Ca行驶到P点位置时，Cd所处的位置。

Lx为第一实施例中，Cd1位置到P点的距离，即：撞击距离差量。

Tx为第一实施例中，Cd从Cd1位置运动到P点的需要的时间，即：撞击时间差量。

中央处理模块S1，雷达探测器S2，指示模块S3，电源总体示意S4，第一实施例的太阳能电源S41，第二个实施例的太阳能与市电互补供电S42，第二个实施例的语音指示模块S30，第一个实施例的示警灯指示模块S31，H1为雷达探测器Ra、Rb,指示模块Sa、Sb的安装横杆，H2为雷达探测器Rc、Rd,指示模块Sc、Sd的安装横杆，立柱未画出。

具体实施方式：

参照图1和图2，本实施例以十字路口为例进行简要说明：

A、B、C、D为十字路口的四个方向，P点为各个方向的交叉点；

Ra、Rb、Rc、Rd分别为A、B、C、D四个方向的雷达探测器；

Sa、Sb、Sc、Sd分别为A、B、C、D四个方向的指示模块；

安装方面，雷达探测器与指示模块的安装与普通交通红绿灯，测速探头的安装相同，都是立柱或立柱加横杆方式，探测器和指示模块在道路上空5米左右处，这个到处可见，不再赘述，此处为简化说明，A、B方向的雷达探测器Ra、Rb和指示模块Sa、Sb共用一条横杆H1，C、D方向的探测器Rc、Rd和指示模块Sc、Sd也共用一条横杆H2，只是各自朝向不一样，实际使用中，四组雷达探测器都可以分开安装。

A方向的雷达探测器Ra探测A方向的运动目标的速度、距离、反射截面积、方位角信息，在本实施例中，中央处理器将忽略远离雷达探测器的目标。

A方向的指示模块面向A方向的靠近的目标，给他们提示其它方向的运动目标情况。

如图2所示，所有雷达探测器和指示模块，均连接到中央处理模块S1，电源为整个系统供电。

如图5所示，太阳能板的输出接到太阳能控制器，通过太阳能控制器给蓄电池充电，同时通过变压模块向系统供电，具体内容都是公知知识，都有现成的配件买，不再赘述。

本技术方案的关键在于，解决交叉路口和弯道的盲区问题，代替驾驶员探测盲区内的交通情况，估算对方车辆是否会对自己构成威胁，尽量以最简单的信息，给驾驶员操作提示。

中央处理模块S1的大致处理过程参照图3和图1，雷达探测器Ra、Rb、Rc、Rd，分别面向路口的四个方向，不停地检测该路口的运动目标情况，每个雷达探测器均可同时探测多个运动目标，以50HZ的频率更新，将探测到的数据发送给中央处理模块S1。

中央处理模块每收到一组数据，都会将数据与该路口已经存在的所有目标的信息进行对比，如果找到目标，则更新此目标的信息，如果没有找到，则说明这个目标是新出现的，需要新建一片存储空间，用于保存该目标的数据。

每一个目标的数据主要包括以下几项内容，其一为雷达探测器检测到的临时数据（距离，速度，方位角，反射截面积等）和每组临时数据产生的时间，其二为根据最近几次临时数据计算出来的平均数据，其三为根据平均数据计算出来的加速度，其四为相关计算的辅助数据，包括平均速度计时，加速度计时。

本实施例采用了计算平均值，是因为当前能同时检测速度和距离多种信息的雷达探测器精度不是非常高，用平均值可以使得系统更加稳定可靠，实际中不用也可以。

所谓平均速度计时，是指多久时间计算一次平均值（包括距离等其他信息的平均值），加速度计时也是如此，加速度计时一结束，就代表需要用此次平均速度Vt和刚开始加速度计时时的平均速度V0来计算加速度，计算完成后将原来的V0用Vt替换掉，重新开始加速度计时。

加速度A，根据以下公式计算

V0为之前的平均速度，Vt为刚算出来的平均速度，T为两个平均速度的时间间隔。

如图3所示，将当前运动目标的自身数据处理完成后，中央处理模块就会拿此运动目标的数据与其它会与此运动目标所在方向有交叉的方向的所有运动目标进行逐一分析计算

对照图4，假设当前目标为A方向的运动目标Ca，将Ca的信息和C，D方向存在的目标逐一分析计算，对面方向B参不参加分析，可根据预先设置来决定。

如果此时此刻，B、C、D都没有发现运动目标，那么就算安全，示警灯无动作，或者安装有LED显示屏时，LED显示屏显示公共信息通知，比如说“旅途愉快”，“欢迎来到XX”之类的信息。

如果此时此刻， D方向有一个运动目标Cd，但经过计算分析，没有超出安全范围，也就是说中央处理模块认为不会相撞，那么示警灯可以显示黄灯，提醒行人或驾驶员注意下，也可以无动作，根据实际设定情况而定，然后再对其它目标进行对比分析，直到所有目标都分析完或者有目标存在撞击危险，则重新分析下一组雷达探测器数据。

如果此时此刻， D方向有一个运动目标Cd，但经过计算分析，已经超出安全范围，会相撞，那么立即向所有有运动目标存在的方向，激发红色警报（比如说示警灯呈红色，或LED显示屏显示相应的撞击信息提示，显示对方的距离，速度等），重新分析下一组雷达探测器数据，并且记录本次引起红色警报的双方目标Ca、Cd。

当中央处理模块收到雷达探测器更新的Ca、Cd数据，重新分析危险消失后，警报消失。

当Ca、Cd走出雷达探测器的探测范围后（忽不忽略远离的目标，视预先设置而定，通常情况下会设置成忽略，比如说：A方向的目标Ca直行，向A方向的雷达探测器Ra靠近,但是当驶过（或走过，下同）Ra所在位置，进入Rb的探测范围内，它对于Rb来说，是远离，此时目标Ca是可以设置能忽略的），Ca、Cd的所有信息将会清除，或被其它目标代替，警报状态也会随之更新。

中央处理模块S1分析完目标Ca后，再继续处理雷达探测器传输来的下一组数据，仍然是先查找所属目标，然后再与其他方向的目标逐一计算分析，不停地循环这一过程。

以Ca、Cd为例，撞击距离差量计算过程如下：

假设当下Ca、Cd的速度分别为Va、Vd。行驶到撞击点P的时间分别为Ta、Td。

加速度分别为Aa、Ad。

离P点的距离为La、Ld（等于目标到雷达探测器的距离（雷达输出的目标距离）加上或减去P点到雷达探测器的距离（预先设置）参照图1，是加是减依据实际安装而定）。

当Ca加速度为0时按以下公式计算Ta:

当Ca加速度不为0时按以下公式计算Ta:

同样计算出Td，假设Ca，Cd的加速度都不为零。

比较Ta、Td两个时间哪个短，假设Ca先到撞击点P，即Ta<Td，其它情况以此类推。

那么撞击时间差量Tx如下：

撞击距离差量Lx如下：

而极限速度比较，则是分别拿Va，Vd与预先设定的极限速度相比，当全部小于极限速度时，则说明两个目标的速度都很慢，没必要给红色警报。

在本实施例选择的判断条件是：在双方目标的运动速度都超过设定的极限速度（设定为15KM/h）的前提下，判断其它两个条件，满足一个就当有撞击危险，给出红色警报，否则当成在安全范围内：

a，撞击距离差量小于设定的极限值（30米）。

b，撞击时间差量小于设定的极限值（2秒）。

实际使用情况中，这三项条件可以千变万化，并且可以根据不同的条件，中央处理模块S1控制指示模块给出不同的指示信息。

以上所述只是为了说明本发明的大致思路，具体使用中，可千变万化，存在许多可选方案，比如说指示模块，上面的实施例中主要以示警灯进行了大概说明，LED显示屏也稍微提了下，示警灯和发光标示雷同，如图8所示，都是中央处理模块S控制功率驱动模块驱动警示灯或发光标识给出指示，所不同之处只是外形上的区别，发光标识可以做成各式各样的造型，具体内容以及LED显示屏的控制都属于本领域的公知内容，不再细说。

如果有必要，可以增加语音指示模块，如图7所示，把需要告知驾驶者或行人的信息以语音的方式发出，需要发出的信息内容可以预先录制，经过MP3播放模块形成语音信号、功放模块放大语音信号，经扬声器发出声音。

需要发出的信息内容以也可以用文字的形式存储，需要播放的时候，以语音合成模块将文字合成语音信号，同样经功放模块放大语音信号，再由扬声器发出声音，由于语音信号的传播限制，一般情况下是不用语音指示模块，而且无论是MP3模块还是语音合成模块、功放模块都属于本领域的公知知识，也有现成的配件模块，在此就只做简要说明，不再赘述。

当有LED显示屏或语音模块的时候，系统将可以为行人或驾驶员提供更为具体的指示，比如说中央处理模块根据相撞计算方法，计算出双方的安全速度，通过显示屏显示，或语音模块播放语音，让驾驶员按此速度通过路口或弯道。

关于雷达探测器输出的目标的方位角和反射截面积信息，一般可以不用，方位角辅助距离可以定位目标的具体位置，但由于是在路上，本身范围就相对狭窄，方位角会很小很小，而且为了留有足够的安全余量，撞击距离差量范围很大，一般不再用方位角来计算。如果非要精确定位，可参照如图9所示，其中L为雷达探测器Ra探测到的目标距离，θ就是方位角，这个角度是目标所在方向与雷达垂直线的夹角，考不考虑方位角对结果没多大影响，计算也简单，仅仅是个三角关系，不再赘述。

反射截面积，雷达探测物体靠雷达发射波束，碰到物体反射回来，从反射截面积可判断出物体的大小，是人还是车，但是非常不精确，通常不用，属于本领域的公知知识，在此不再赘述。

雷达探测器与中央处理模块之间的数据传输，指示模块与中央处理模块之间的数据传输，都可以通过增加无线模块建立无线传输。

特殊情况下，为了安装方便，可能在各个模块之间使用无线数据传输，结构示意图如图10、图11所示，图10为在指示模块与中央处理模块之间用无线传输数据，图11为在雷达探测器与中央处理模块之间用无线传输数据，一般情况下，指示模块或雷达探测器不能处理无线收发模块的数据，通常会增加分处理模块，负责控制处理无线收发模块2的数据，另一端，无线收发模块1与中央处理模块相连，两个无线收发模块之间建立起数据连接。无线收发模块有现成的配件可用，相关技术都属于本领域公知技术，不在赘述。

Claims (10)

1.智能交通防撞系统，其特征在于包括电源、雷达探测器、中央处理模块、指示模块，在路口多个方向或弯道两侧部署有雷达探测器，雷达探测器将采集到的各个方向的运动目标的速度与距离信息传递给中央处理模块，中央处理模块分析所有运动目标的信息，计算分析相撞的可性能，通过指示模块给行人或驾驶员相应的指示,电源给各个模块供电。

2.根据权利要求1所述的智能交通防撞系统，其特征在于，所述的电源为市电或太阳能或两者的结合。

3.根据权利要求1所述的智能交通防撞系统，其特征在于，所述的指示模块包括示警灯、LED显示屏、简易发光标识、语音模块，四者中的一种或几种。

4.根据权利要求1至3任一项所述的智能交通防撞系统，其特征在于，所述的雷达探测器与中央处理模块之间的数据传输、指示模块与中央处理模块之间的数据传输，这两项数据传输任一项都可以是有线传输或无线传输。

5.智能交通防撞系统的实现方法，其特征在于中央处理器通过雷达探测器不断地采集运动目标的速度、距离等信息，根据预先设定的极限参数，计算分析所有方向已存在的运动目标的信息，判断是否有相撞的危险，提前给行人或驾驶员以相应的指示。

6.根据权利要求5所述的智能交通防撞系统的实现方法，其特征在于，所述的要计算分析运动目标的信息还包括加速度，加速度是由中央处理模块根据雷达在前一段时间内采集到的速度信息计算出来的。

7.根据权利要求5所述的智能交通防撞系统的实现方法，其特征在于，所述的极限参数包括速度、撞击时间差量、撞击距离差量中的一种或几种。

8.根据权利要求8所述的智能交通防撞系统的实现方法，其特征在于，所述的极限参数包括速度、撞击时间差量、撞击距离差量中的一种或几种。

9.根据权利要求5所述的智能交通防撞系统的实现方法，其特征在于，当判断出没有相撞危险时，指示模块无动作、或提示公共信息、或提示其它方向有无运动目标靠近。

10.根据权利要求5至9任何一项所述的智能交通防撞系统的实现方法，其特征在于，所述的计算分析方式为：当至少有两个运动方向交叉的目标，且存在如下一种或几种情况时，判断为有相撞危险：

a，至少有一个目标的运动速度超过极限速度；

b，撞击距离差量小于设定的极限值；

c，撞击时间差量小于设定的极限值。