CN107230389A - 一种山区多弯路段安全预警系统及方法 - Google Patents

一种山区多弯路段安全预警系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种山区多弯路段安全预警系统及方法，所述山区多弯路段安全预警系统包括相互匹配的山区多弯路段路边安全预警系统和山区多弯路段车载安全预警系统，山区多弯路段路边安全预警系统包括车牌识别单元、车辆定位信号接收单元、弯道边缘安全距离监测单元、弯道车辆状态监测单元和数据处理单元，山区多弯路段车载安全预警系统包括微处理单元、GPS定位器、外置GPS定位信号接收器、加速度传感器、车载端短距离数据通信模块、LED显示器、报警器和车载端外部存储器。本发明提供的技术方案根据弯道路段的实际状况结合弯道上行驶的车辆状况，提前对经过弯道路段的车辆进行警示，为驾驶员争取更多的反应时间，大大降低了事故发生的概率及其严重性。

Description

一种山区多弯路段安全预警系统及方法
技术领域
本发明涉及道路安全预警技术领域，尤其涉及一种山区多弯路段安全预警系统及方法。
背景技术
随着大众消费水平的提高，越来越多的人选择驾车或乘车出行，随之而来的就是出行路上的安全问题，尤其是在山区的多弯路段事故概率较高，而且一旦发生事故，后果均比较严重。在弯道上发生交通事故的原因主要有两个：第一个是超速行驶，第二个是由于弯道的复杂程度或者周围多山多树导致视野受限或者存在视觉盲区。这两个原因均会极大的缩短驾驶员在事故即将发生时的反应时间，而且这个时间往往小于人的正常反应时间。实际情况就是在驾驶员还没完全反应过来的时候事故已然发生了，即使驾驶员意识到要采取措施避免事故，已经没有让他采取有效措施的时间了。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种山区多弯路段安全预警系统及方法，至少部分解决上述技术问题。
为此，本发明提供一种山区多弯路段安全预警系统，包括相互匹配的山区多弯路段路边安全预警系统和山区多弯路段车载安全预警系统；
所述山区多弯路段路边安全预警系统包括车牌识别单元、车辆定位信号接收单元、弯道边缘安全距离监测单元、弯道车辆状态监测单元和数据处理单元，所述车牌识别单元包括前段摄像头、中段摄像头和后段摄像头，所述车辆定位信号接收单元包括前段定位接收器、中段定位接收器和后段定位接收器，所述弯道边缘安全距离监测单元包括前段测距传感器、中段测距传感器和后段测距传感器，所述弯道车辆状态监测单元包括前段毫米波雷达、中段毫米波雷达和后段毫米波雷达，所述数据处理单元包括路边端短距离数据通信模块、路边端外部存储器和嵌入式处理器；
所述前段摄像头、中段摄像头、后段摄像头、前段定位接收器、中段定位接收器、后段定位接收器、前段测距传感器、中段测距传感器、后段测距传感器、前段毫米波雷达、中段毫米波雷达、后段毫米波雷达、路边端短距离数据通信模块、路边端外部存储器分别与所述嵌入式处理器连接；
所述前段摄像头用于识别经过弯道路段的前段的车辆的车牌号，所述中段摄像头用于识别经过弯道路段的中段的车辆的车牌号，所述后段摄像头用于识别经过弯道路段的后段的车辆的车牌号；
所述前段定位接收器用于接收经过弯道路段的前段的车辆的定位信号，所述中段定位接收器用于接收经过弯道路段的中段的车辆的定位信号，所述后段定位接收器用于接收经过弯道路段的后段的车辆的定位信号；
所述前段测距传感器用于测量经过弯道路段的前段的车辆距弯道边缘的距离，所述中段测距传感器用于测量经过弯道路段的中段的车辆距弯道边缘的距离，所述后段测距传感器用于测量经过弯道路段的后段的车辆距弯道边缘的距离；
所述前段毫米波雷达用于测量经过弯道路段的前段的车辆的数量、速度、车距和行驶方向，所述中段毫米波雷达用于测量经过弯道路段的中段的车辆的数量、速度、车距和行驶方向，所述后段毫米波雷达用于测量经过弯道路段的后段的车辆的数量、速度、车距和行驶方向；
所述路边端外部存储器用于存储静态数据和动态数据，所述静态数据包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息，所述动态数据包括各个传感器测量的数据、所述数据处理单片机运行的初始数据、中间数据以及结果数据；
所述嵌入式处理器用于处理所述山区多弯路段路边安全预警系统的各个数据采集单元传回的数据以及所述外部存储器存储的静态数据，而且输出处理结果；
所述路边端短距离数据通信模块用于将所述处理结果发送至经过弯道路段的车辆的山区多弯路段车载安全预警系统，以对经过弯道路段的车辆进行提醒；
所述山区多弯路段车载安全预警系统包括微处理单元、GPS定位器、外置GPS定位信号接收器、加速度传感器、车载端短距离数据通信模块、LED显示器、报警器和车载端外部存储器，所述GPS定位器、外置GPS定位信号接收器、加速度传感器、车载端短距离数据通信模块、LED显示器、报警器和车载端外部存储器分别与所述微处理单元连接；
所述GPS定位器用于提供车辆位置的定位信息；
所述外置GPS定位信号接收器用于接收除所述GPS定位器的定位信号之外的其他定位信号；
所述加速度传感器用于监测车辆的加速度；
所述车载端短距离数据通信模块用于与所述山区多弯路段路边安全预警系统进行通信；
所述微处理单元用于处理所述山区多弯路段路边安全预警系统传输过来的实时数据，而且根据处理结果控制所述LED显示器进行显示以及所述报警器进行报警；
所述LED显示器用于在所述微处理单元的控制之下进行信息显示；
所述报警器用于在所述微处理单元的控制之下进行声音提示；
所述车载端外部存储器用于存储静态信息和动态信息，所述静态信息包括车牌号和车辆识别信息，所述动态信息包括所述山区多弯路段安全预警车载装置监测的加速度、定位信息和所述实时数据。
可选的，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。
可选的，所述车牌识别单元根据弯道路段的结构信息和预设的监测范围设置摄像头的数量，以覆盖整个弯道路段区域，所述弯道路段的结构信息包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息。
可选的，所述车辆定位信号接收单元根据弯道路段的结构信息和预设的监测范围设置定位接收器的数量，以覆盖整个弯道路段区域，所述弯道路段的结构信息包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息。
可选的，所述弯道边缘安全距离监测单元根据弯道路段的结构信息和预设的监测范围设置测距传感器的数量，以覆盖整个弯道路段区域，所述弯道路段的结构信息包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息。
可选的，所述弯道车辆状态监测单元根据弯道路段的结构信息和预设的监测范围设置毫米波雷达的数量，以覆盖整个弯道路段区域，所述弯道路段的结构信息包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息。
本发明还提供一种山区多弯路段安全预警方法，所述山区多弯路段安全预警方法采用任一所述的山区多弯路段安全预警系统，所述山区多弯路段安全预警方法包括：
S101，所述山区多弯路段路边安全预警系统的弯道车辆状态监测单元实时监测是否有车辆驶入监测范围，若无车辆驶入，则所述山区多弯路段安全预警系统待机；若有车辆驶入，则所述山区多弯路段安全预警系统启动，同时经过多弯路段的车辆的山区多弯路段车载安全预警系统的GPS定位器或外置GPS定位信号接收器提供车辆的定位信息，并将所述定位信息发送至所述山区多弯路段路边安全预警系统中对应的前段定位接收器、中段定位接收器和后段定位接收器；所述加速度传感器开始监测车辆加速度，并不断地将测量的车辆位置数据和车辆加速度数据传输至所述山区多弯路段车载安全预警系统的微处理单元；
S102，所述微处理单元对接收到的数据进行处理，根据处理结果控制所述LED显示器显示车辆的速度和加速度，同时通过所述车载端短距离通信模块与所述路边端短距离通信模块之间的实时通信，将数据传输至所述山区多弯路段路边安全预警系统的嵌入式处理器；
S103，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段摄像头、中段摄像头和后段摄像头分别对弯道路段的前段、中段和后段车辆的车牌号进行识别，并将实时数据传输至所述车牌识别单元，数据经过所述车牌识别单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理；
S104，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段定位接收器、中段定位接收器和后段定位接收器分别接收经过弯道路段的前段、中段和后段车辆的定位信号，并将实时数据传输至所述车辆定位信号接收单元，数据经过所述车辆定位信号接收单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理；
S105，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段测距传感器、中段测距传感器和后段测距传感器分别监测经过弯道路段前段、中段和后段最外侧靠弯道边缘的车辆与弯道路段边缘的距离，并将实时数据传输至所述弯道边缘安全距离监测单元，数据经过所述弯道边缘安全距离监测单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理；
S106，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段毫米波雷达、中段毫米波雷达和后段毫米波雷达分别监测经过弯道路段前段、中段和后段车辆的车辆数量、车辆速度、车辆距离和行驶方向，并将实时数据传输至所述弯道车辆状态监测单元，数据经过所述弯道车辆状态监测单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理；
S107，所述嵌入式处理器将上述数据与所述路边端外部存储器存储的弯道路段的基本信息进行对应地融合处理，通过所述路边端短距离通信模块与所述车载端短距离通信模块之间的实时通信将处理之后的数据传输至所述山区多弯路段车载安全预警系统的微处理单元，所述弯道路段的基本信息包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息；
S108，所述微处理单元将上述数据显示在所述山区多弯路段车载安全预警系统的LED显示器上，并通过所述报警模块进行语音提示，以提醒驾驶员采取安全措施；
S109，重复执行步骤S101～S108，直到所有车辆驶出所述山区多弯路段安全预警系统的监测范围。
可选的，所述山区多弯路段路边安全预警系统的预警速度阈值的计算公式为
v为预警速度阈值；
δ为预警速度修正系数；
α为摩擦系数修正系数；
f0为初始摩擦系数；
g为重力加速度，默认取值9.8m/s2；
R为山区弯道半径；
其中，α的取值范围为0～1，δ的取值范围为0.1～1。
可选的，所述山区多弯路段路边安全预警系统的预警加速度阈值为2m/s2。
可选的，所述山区多弯路段路边安全预警系统的最外侧边缘的安全距离范围为0.8m～1.3m，所述山区多弯路段路边安全预警系统的最外侧边缘距离处于0.8m～1.3m之间时触发预警，所述山区多弯路段路边安全预警系统的最外侧边缘距离小于0.8m时触发危险警告。
本发明具有下述有益效果：
本发明提供的山区多弯路段安全预警系统及方法之中，所述山区多弯路段安全预警系统包括相互匹配的山区多弯路段路边安全预警系统和山区多弯路段车载安全预警系统，所述山区多弯路段路边安全预警系统包括车牌识别单元、车辆定位信号接收单元、弯道边缘安全距离监测单元、弯道车辆状态监测单元和数据处理单元，所述山区多弯路段车载安全预警系统包括微处理单元、GPS定位器、外置GPS定位信号接收器、加速度传感器、车载端短距离数据通信模块、LED显示器、报警器和车载端外部存储器。本发明提供的技术方案根据弯道路段的实际状况结合弯道上行驶的车辆状况，提前对经过弯道路段的车辆进行警示，为驾驶员争取更多的反应时间，大大降低了事故发生的概率及其严重性。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种山区多弯路段安全预警系统的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种山区多弯路段安全预警方法的流程图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的山区多弯路段安全预警系统及方法进行详细描述。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种山区多弯路段安全预警系统的结构示意图。如图1所示，所述山区多弯路段安全预警系统包括相互匹配的山区多弯路段路边安全预警系统和山区多弯路段车载安全预警系统，所述山区多弯路段路边安全预警系统包括车牌识别单元、车辆定位信号接收单元、弯道边缘安全距离监测单元、弯道车辆状态监测单元和数据处理单元，所述车牌识别单元包括前段摄像头、中段摄像头和后段摄像头，所述车辆定位信号接收单元包括前段定位接收器、中段定位接收器和后段定位接收器，所述弯道边缘安全距离监测单元包括前段测距传感器、中段测距传感器和后段测距传感器，所述弯道车辆状态监测单元包括前段毫米波雷达、中段毫米波雷达和后段毫米波雷达，所述数据处理单元包括路边端短距离数据通信模块、路边端外部存储器和嵌入式处理器。本实施例提供的技术方案根据弯道路段的实际状况结合弯道上行驶的车辆状况，提前对经过弯道路段的车辆进行警示，为驾驶员争取更多的反应时间，大大降低了事故发生的概率及其严重性。
本实施例中，所述前段摄像头、中段摄像头、后段摄像头、前段定位接收器、中段定位接收器、后段定位接收器、前段测距传感器、中段测距传感器、后段测距传感器、前段毫米波雷达、中段毫米波雷达、后段毫米波雷达、路边端短距离数据通信模块、路边端外部存储器分别与所述嵌入式处理器连接，所述前段摄像头用于识别经过弯道路段的前段的车辆的车牌号，所述中段摄像头用于识别经过弯道路段的中段的车辆的车牌号，所述后段摄像头用于识别经过弯道路段的后段的车辆的车牌号，所述前段定位接收器用于接收经过弯道路段的前段的车辆的定位信号，所述中段定位接收器用于接收经过弯道路段的中段的车辆的定位信号，所述后段定位接收器用于接收经过弯道路段的后段的车辆的定位信号。
参见图1，所述前段测距传感器用于测量经过弯道路段的前段的车辆距弯道边缘的距离，所述中段测距传感器用于测量经过弯道路段的中段的车辆距弯道边缘的距离，所述后段测距传感器用于测量经过弯道路段的后段的车辆距弯道边缘的距离，所述前段毫米波雷达用于测量经过弯道路段的前段的车辆的数量、速度、车距和行驶方向，所述中段毫米波雷达用于测量经过弯道路段的中段的车辆的数量、速度、车距和行驶方向，所述后段毫米波雷达用于测量经过弯道路段的后段的车辆的数量、速度、车距和行驶方向。
本实施例中，所述前段摄像头、中段摄像头和后段摄像头，以全部覆盖弯道路段的原则，分别布置于弯道路段的前段、中段和后段。所述前段测距传感器、中段测距传感器和后段测距传感器分别与前段摄像头、中段摄像头和后段摄像一一对应，以全部覆盖弯道路段的原则，布置于弯道路段的前段、中段和后段。所述前段毫米波雷达、中段毫米波雷达和后段毫米波雷达分别与前段摄像头、中段摄像头和后段摄像一一对应，以全部覆盖弯道路段的原则，布置于弯道路段的前段、中段和后段。
本实施例中，所述前段摄像头、中段摄像头、后段摄像头、前段测距传感器、中段测距传感器、后段测距传感器、前段毫米波雷达、中段毫米波雷达、后段毫米波雷达与所述嵌入式处理器通过RS-232接口连接。可选的，所述前段测距传感器、中段测距传感器和后段测距传感器为激光测距传感器，型号为ZLDS10X。所述前段毫米波雷达、中段毫米波雷达和后段毫米波雷达的型号为KEH-146T。在实际应用中，可以根据实际弯道的复杂程度布置一个或多个山区多弯路段路边安全预警系统。
本实施例中，所述路边端外部存储器用于存储静态数据和动态数据，所述静态数据包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息，所述动态数据包括各个传感器测量的数据、所述数据处理单片机运行的初始数据、中间数据以及结果数据，所述嵌入式处理器用于处理所述山区多弯路段路边安全预警系统的各个数据采集单元传回的数据以及所述外部存储器存储的静态数据，而且输出处理结果，所述路边端短距离数据通信模块用于将所述处理结果发送至经过弯道路段的车辆的山区多弯路段车载安全预警系统，以对经过弯道路段的车辆进行提醒。
参见图1，所述山区多弯路段车载安全预警系统包括微处理单元、GPS定位器、外置GPS定位信号接收器、加速度传感器、车载端短距离数据通信模块、LED显示器、报警器和车载端外部存储器，所述GPS定位器、外置GPS定位信号接收器、加速度传感器、车载端短距离数据通信模块、LED显示器、报警器和车载端外部存储器分别与所述微处理单元连接。本实施例提供的技术方案根据弯道路段的实际状况结合弯道上行驶的车辆状况，提前对经过弯道路段的车辆进行警示，为驾驶员争取更多的反应时间，大大降低了事故发生的概率及其严重性。
本实施例中，所述GPS定位器用于提供车辆位置的定位信息，所述外置GPS定位信号接收器用于接收除所述GPS定位器的定位信号之外的其他定位信号，所述加速度传感器用于监测车辆的加速度。可选的，所述GPS定位器5型号为NEO-6M，所述加速度传感器为三轴加速度传感器，型号为GY-521MPU6050。
参见图1，所述车载端短距离数据通信模块用于与所述山区多弯路段路边安全预警系统进行通信，所述微处理单元用于处理所述山区多弯路段路边安全预警系统传输过来的实时数据，而且根据处理结果控制所述LED显示器进行显示以及所述报警器进行报警，所述LED显示器用于在所述微处理单元的控制之下进行信息显示，所述报警器用于在所述微处理单元的控制之下进行声音提示，所述车载端外部存储器用于存储静态信息和动态信息，所述静态信息包括车牌号和车辆识别信息，所述动态信息包括所述山区多弯路段安全预警车载装置监测的加速度、定位信息和所述实时数据。
本实施例中，所述车牌识别单元以覆盖整个弯道范围的原则，根据弯道复杂程度和监测范围增加或减少布置摄像头的数量。所述车辆定位信号接收单元以覆盖整个弯道范围的原则，根据弯道复杂程度和监测范围来增加或减少布置定位接收器的数量。所述弯道边缘安全距离监测单元以覆盖整个弯道范围的原则，根据弯道复杂程度和监测范围来增加或减少布置测距传感器的数量。所述弯道车辆状态监测单元以覆盖整个弯道范围的原则，根据弯道复杂程度和监测范围来增加或减少布置毫米波雷达的数量。
本实施例提供的山区多弯路段安全预警系统包括相互匹配的山区多弯路段路边安全预警系统和山区多弯路段车载安全预警系统，所述山区多弯路段路边安全预警系统包括车牌识别单元、车辆定位信号接收单元、弯道边缘安全距离监测单元、弯道车辆状态监测单元和数据处理单元，所述山区多弯路段车载安全预警系统包括微处理单元、GPS定位器、外置GPS定位信号接收器、加速度传感器、车载端短距离数据通信模块、LED显示器、报警器和车载端外部存储器。本实施例提供的技术方案根据弯道路段的实际状况结合弯道上行驶的车辆状况，提前对经过弯道路段的车辆进行警示，为驾驶员争取更多的反应时间，大大降低了事故发生的概率及其严重性。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种山区多弯路段安全预警方法的流程图。如图2所示，所述山区多弯路段安全预警方法采用实施例一提供的山区多弯路段安全预警系统。关于山区多弯路段安全预警系统，请参见实施例一的具体描述，此处不再赘述。
参见图2，所述山区多弯路段安全预警方法包括：
S101，所述山区多弯路段路边安全预警系统的弯道车辆状态监测单元实时监测是否有车辆驶入监测范围，若无车辆驶入，则所述山区多弯路段安全预警系统待机；若有车辆驶入，则所述山区多弯路段安全预警系统启动，同时经过多弯路段的车辆的山区多弯路段车载安全预警系统的GPS定位器或外置GPS定位信号接收器提供车辆的定位信息，并将所述定位信息发送至所述山区多弯路段路边安全预警系统中对应的前段定位接收器、中段定位接收器和后段定位接收器；所述加速度传感器开始监测车辆加速度，并不断地将测量的车辆位置数据和车辆加速度数据传输至所述山区多弯路段车载安全预警系统的微处理单元。
S102，所述微处理单元对接收到的数据进行处理，根据处理结果控制所述LED显示器显示车辆的速度和加速度，同时通过所述车载端短距离通信模块与所述路边端短距离通信模块之间的实时通信，将数据传输至所述山区多弯路段路边安全预警系统的嵌入式处理器。
S103，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段摄像头、中段摄像头和后段摄像头分别对弯道路段的前段、中段和后段车辆的车牌号进行识别，并将实时数据传输至所述车牌识别单元，数据经过所述车牌识别单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理。
S104，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段定位接收器、中段定位接收器和后段定位接收器分别接收经过弯道路段的前段、中段和后段车辆的定位信号，并将实时数据传输至所述车辆定位信号接收单元，数据经过所述车辆定位信号接收单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理。
S105，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段测距传感器、中段测距传感器和后段测距传感器分别监测经过弯道路段前段、中段和后段最外侧靠弯道边缘的车辆与弯道路段边缘的距离，并将实时数据传输至所述弯道边缘安全距离监测单元，数据经过所述弯道边缘安全距离监测单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理。
本实施例提供的前段测距传感器、中段测距传感器和后段测距传感器监测经过弯道路段前段、中段和后段最外侧靠弯道边缘的车辆与弯道路段边缘的距离，防止车辆掉落山区弯道边缘的悬崖。
S106，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段毫米波雷达、中段毫米波雷达和后段毫米波雷达分别监测经过弯道路段前段、中段和后段车辆的车辆数量、车辆速度、车辆距离和行驶方向，并将实时数据传输至所述弯道车辆状态监测单元，数据经过所述弯道车辆状态监测单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理。
优选的，在监测到有车辆驶入监测范围后系统启动运行，步骤S103～S106是同步进行的。
S107，所述嵌入式处理器将上述数据与所述路边端外部存储器存储的弯道路段的基本信息进行对应地融合处理，通过所述路边端短距离通信模块与所述车载端短距离通信模块之间的实时通信将处理之后的数据传输至所述山区多弯路段车载安全预警系统的微处理单元，所述弯道路段的基本信息包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息。
本实施例提供的嵌入式处理器在接收到步骤S102～S106传输过来的数据后，将这些数据与路边端外部存储器存储存储的弯道路段基本信息进行对应地融合处理。具体来说，将接收的车辆位置、车辆速度、车辆加速度、行驶方向等信息标注在山区弯道路段的地形图上，再使用不同颜色的标注方式区分不同速度区间和行驶方向的车辆。同时，对于车辆速度和车辆加速度超过预警速度阈值、预警加速度阈值或者有超过阈值趋势的车辆，以及车辆位置超过弯道最外侧边缘安全距离或者有超过安全距离趋势的车辆，本实施例发送预警信息。
本实施例中，所述山区多弯路段路边安全预警系统的预警速度阈值的计算公式为
v为预警速度阈值；
δ为预警速度修正系数；
α为摩擦系数修正系数；
f0为初始摩擦系数；
g为重力加速度，默认取值9.8m/s2；
R为山区弯道半径；
其中，α的取值范围为0～1，δ的取值范围为0.1～1。α根据山区弯道路段的温度和湿度在初始摩擦系数的基础上修正f0，修正后的摩擦系数为αf0，δ根据路面湿滑状态对预警速度进行修正。
S108，所述微处理单元将上述数据显示在所述山区多弯路段车载安全预警系统的LED显示器上，并通过所述报警模块进行语音提示，以提醒驾驶员采取安全措施。
S109，重复执行步骤S101～S108，直到所有车辆驶出所述山区多弯路段安全预警系统的监测范围。
本实施例中，所述山区多弯路段路边安全预警系统的预警加速度阈值为2m/s2。所述山区多弯路段路边安全预警系统的最外侧边缘的安全距离范围为0.8m～1.3m，所述山区多弯路段路边安全预警系统的最外侧边缘距离大于1.3m时不触发预警，所述山区多弯路段路边安全预警系统的最外侧边缘距离处于0.8m～1.3m之间时触发预警，所述山区多弯路段路边安全预警系统的最外侧边缘距离小于0.8m时触发危险警告。
本实施例提供的山区多弯路段安全预警方法之中，所述山区多弯路段安全预警系统包括相互匹配的山区多弯路段路边安全预警系统和山区多弯路段车载安全预警系统，所述山区多弯路段路边安全预警系统包括车牌识别单元、车辆定位信号接收单元、弯道边缘安全距离监测单元、弯道车辆状态监测单元和数据处理单元，所述山区多弯路段车载安全预警系统包括微处理单元、GPS定位器、外置GPS定位信号接收器、加速度传感器、车载端短距离数据通信模块、LED显示器、报警器和车载端外部存储器。本实施例提供的技术方案根据弯道路段的实际状况结合弯道上行驶的车辆状况，提前对经过弯道路段的车辆进行警示，为驾驶员争取更多的反应时间，大大降低了事故发生的概率及其严重性。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种山区多弯路段安全预警系统，其特征在于，包括相互匹配的山区多弯路段路边安全预警系统和山区多弯路段车载安全预警系统；
所述山区多弯路段路边安全预警系统包括车牌识别单元、车辆定位信号接收单元、弯道边缘安全距离监测单元、弯道车辆状态监测单元和数据处理单元，所述车牌识别单元包括前段摄像头、中段摄像头和后段摄像头，所述车辆定位信号接收单元包括前段定位接收器、中段定位接收器和后段定位接收器，所述弯道边缘安全距离监测单元包括前段测距传感器、中段测距传感器和后段测距传感器，所述弯道车辆状态监测单元包括前段毫米波雷达、中段毫米波雷达和后段毫米波雷达，所述数据处理单元包括路边端短距离数据通信模块、路边端外部存储器和嵌入式处理器；
所述前段摄像头、中段摄像头、后段摄像头、前段定位接收器、中段定位接收器、后段定位接收器、前段测距传感器、中段测距传感器、后段测距传感器、前段毫米波雷达、中段毫米波雷达、后段毫米波雷达、路边端短距离数据通信模块、路边端外部存储器分别与所述嵌入式处理器连接；
所述前段摄像头用于识别经过弯道路段的前段的车辆的车牌号，所述中段摄像头用于识别经过弯道路段的中段的车辆的车牌号，所述后段摄像头用于识别经过弯道路段的后段的车辆的车牌号；
所述前段定位接收器用于接收经过弯道路段的前段的车辆的定位信号，所述中段定位接收器用于接收经过弯道路段的中段的车辆的定位信号，所述后段定位接收器用于接收经过弯道路段的后段的车辆的定位信号；
所述前段测距传感器用于测量经过弯道路段的前段的车辆距弯道边缘的距离，所述中段测距传感器用于测量经过弯道路段的中段的车辆距弯道边缘的距离，所述后段测距传感器用于测量经过弯道路段的后段的车辆距弯道边缘的距离；
所述前段毫米波雷达用于测量经过弯道路段的前段的车辆的数量、速度、车距和行驶方向，所述中段毫米波雷达用于测量经过弯道路段的中段的车辆的数量、速度、车距和行驶方向，所述后段毫米波雷达用于测量经过弯道路段的后段的车辆的数量、速度、车距和行驶方向；
所述路边端外部存储器用于存储静态数据和动态数据，所述静态数据包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息，所述动态数据包括各个传感器测量的数据、所述数据处理单片机运行的初始数据、中间数据以及结果数据；
所述嵌入式处理器用于处理所述山区多弯路段路边安全预警系统的各个数据采集单元传回的数据以及所述外部存储器存储的静态数据，而且输出处理结果；
所述路边端短距离数据通信模块用于将所述处理结果发送至经过弯道路段的车辆的山区多弯路段车载安全预警系统，以对经过弯道路段的车辆进行提醒；
所述山区多弯路段车载安全预警系统包括微处理单元、GPS定位器、外置GPS定位信号接收器、加速度传感器、车载端短距离数据通信模块、LED显示器、报警器和车载端外部存储器，所述GPS定位器、外置GPS定位信号接收器、加速度传感器、车载端短距离数据通信模块、LED显示器、报警器和车载端外部存储器分别与所述微处理单元连接；
所述GPS定位器用于提供车辆位置的定位信息；
所述外置GPS定位信号接收器用于接收除所述GPS定位器的定位信号之外的其他定位信号；
所述加速度传感器用于监测车辆的加速度；
所述车载端短距离数据通信模块用于与所述山区多弯路段路边安全预警系统进行通信；
所述微处理单元用于处理所述山区多弯路段路边安全预警系统传输过来的实时数据，而且根据处理结果控制所述LED显示器进行显示以及所述报警器进行报警；
所述LED显示器用于在所述微处理单元的控制之下进行信息显示；
所述报警器用于在所述微处理单元的控制之下进行声音提示；
所述车载端外部存储器用于存储静态信息和动态信息，所述静态信息包括车牌号和车辆识别信息，所述动态信息包括所述山区多弯路段安全预警车载装置监测的加速度、定位信息和所述实时数据。
2.根据权利要求1所述的山区多弯路段安全预警系统，其特征在于，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。
3.根据权利要求1所述的山区多弯路段安全预警系统，其特征在于，所述车牌识别单元根据弯道路段的结构信息和预设的监测范围设置摄像头的数量，以覆盖整个弯道路段区域，所述弯道路段的结构信息包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息。
4.根据权利要求1所述的山区多弯路段安全预警系统，其特征在于，所述车辆定位信号接收单元根据弯道路段的结构信息和预设的监测范围设置定位接收器的数量，以覆盖整个弯道路段区域，所述弯道路段的结构信息包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息。
5.根据权利要求1所述的山区多弯路段安全预警系统，其特征在于，所述弯道边缘安全距离监测单元根据弯道路段的结构信息和预设的监测范围设置测距传感器的数量，以覆盖整个弯道路段区域，所述弯道路段的结构信息包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息。
6.根据权利要求1所述的山区多弯路段安全预警系统，其特征在于，所述弯道车辆状态监测单元根据弯道路段的结构信息和预设的监测范围设置毫米波雷达的数量，以覆盖整个弯道路段区域，所述弯道路段的结构信息包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息。
7.一种山区多弯路段安全预警方法，其特征在于，所述山区多弯路段安全预警方法采用权利要求1-6任一所述的山区多弯路段安全预警系统，所述山区多弯路段安全预警方法包括：
S101，所述山区多弯路段路边安全预警系统的弯道车辆状态监测单元实时监测是否有车辆驶入监测范围，若无车辆驶入，则所述山区多弯路段安全预警系统待机；若有车辆驶入，则所述山区多弯路段安全预警系统启动，同时经过多弯路段的车辆的山区多弯路段车载安全预警系统的GPS定位器或外置GPS定位信号接收器提供车辆的定位信息，并将所述定位信息发送至所述山区多弯路段路边安全预警系统中对应的前段定位接收器、中段定位接收器和后段定位接收器；所述加速度传感器开始监测车辆加速度，并不断地将测量的车辆位置数据和车辆加速度数据传输至所述山区多弯路段车载安全预警系统的微处理单元；
S102，所述微处理单元对接收到的数据进行处理，根据处理结果控制所述LED显示器显示车辆的速度和加速度，同时通过所述车载端短距离通信模块与所述路边端短距离通信模块之间的实时通信，将数据传输至所述山区多弯路段路边安全预警系统的嵌入式处理器；
S103，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段摄像头、中段摄像头和后段摄像头分别对弯道路段的前段、中段和后段车辆的车牌号进行识别，并将实时数据传输至所述车牌识别单元，数据经过所述车牌识别单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理；
S104，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段定位接收器、中段定位接收器和后段定位接收器分别接收经过弯道路段的前段、中段和后段车辆的定位信号，并将实时数据传输至所述车辆定位信号接收单元，数据经过所述车辆定位信号接收单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理；
S105，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段测距传感器、中段测距传感器和后段测距传感器分别监测经过弯道路段前段、中段和后段最外侧靠弯道边缘的车辆与弯道路段边缘的距离，并将实时数据传输至所述弯道边缘安全距离监测单元，数据经过所述弯道边缘安全距离监测单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理；
S106，所述山区多弯路段路边安全预警系统的前段毫米波雷达、中段毫米波雷达和后段毫米波雷达分别监测经过弯道路段前段、中段和后段车辆的车辆数量、车辆速度、车辆距离和行驶方向，并将实时数据传输至所述弯道车辆状态监测单元，数据经过所述弯道车辆状态监测单元的预处理之后传输至所述嵌入式处理器，由所述嵌入式处理器进行处理；
S107，所述嵌入式处理器将上述数据与所述路边端外部存储器存储的弯道路段的基本信息进行对应地融合处理，通过所述路边端短距离通信模块与所述车载端短距离通信模块之间的实时通信将处理之后的数据传输至所述山区多弯路段车载安全预警系统的微处理单元，所述弯道路段的基本信息包括弯道路段的长度、半径、坡度、曲率、弧度、车道数量、车道方向、车道宽度、弯道最外侧车道与弯道边缘的安全距离、弯道路段限速值和弯道路段提醒信息；
S108，所述微处理单元将上述数据显示在所述山区多弯路段车载安全预警系统的LED显示器上，并通过所述报警模块进行语音提示，以提醒驾驶员采取安全措施；
S109，重复执行步骤S101～S108，直到所有车辆驶出所述山区多弯路段安全预警系统的监测范围。
8.根据权利要求7所述的山区多弯路段安全预警方法，其特征在于，所述山区多弯路段路边安全预警系统的预警速度阈值的计算公式为
<mrow> <mi>v</mi> <mo>=</mo> <mi>&amp;delta;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;f</mi> <mn>0</mn> </msub> <mi>g</mi> <mi>R</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> </msup> </mrow> 3
v为预警速度阈值；
δ为预警速度修正系数；
α为摩擦系数修正系数；
f0为初始摩擦系数；
g为重力加速度，默认取值9.8m/s2；
R为山区弯道半径；
其中，α的取值范围为0～1，δ的取值范围为0.1～1。
9.根据权利要求8所述的山区多弯路段安全预警方法，其特征在于，所述山区多弯路段路边安全预警系统的预警加速度阈值为2m/s2。
10.根据权利要求7所述的山区多弯路段安全预警方法，其特征在于，所述山区多弯路段路边安全预警系统的最外侧边缘的安全距离范围为0.8m～1.3m，所述山区多弯路段路边安全预警系统的最外侧边缘距离处于0.8m～1.3m之间时触发预警，所述山区多弯路段路边安全预警系统的最外侧边缘距离小于0.8m时触发危险警告。
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