CN109387218B - 车载设备及道路维护辅助管理系统 - Google Patents

车载设备及道路维护辅助管理系统 Download PDF

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Abstract

一种车载设备及道路维护辅助管理系统。该车载设备连接于车辆总线，并获得下述信息：车速、加速度及位置，上述信息全部或部分地来自于车辆总线；以及，基于所获得的上述信息，对车辆是否在所行驶道路上遭遇道路破损进行检测，包括：若连续检测到车辆沿行驶方向的瞬时减速且各瞬时减速度值大于第一阈值，以及，若连续检测到车辆沿垂直于地面的瞬时加速和各相邻瞬时加速度值的差值大于第二阈值；以及，在连续检测到上述瞬时减速及瞬时加速后，继续检测到的实时车速未趋于0；则，车载设备生成道路破损报告，报告包括检测到上述瞬时减速及瞬时加速的时间区间内的位置。本发明能提高道路维护管理的效率的同时也不增加额外的硬件成本。

Description

车载设备及道路维护辅助管理系统
技术领域
本发明涉及车联网技术，特别涉及车载设备及道路维护辅助管理系统。
背景技术
目前，城市对于道路的维护大部分还依赖于道路维护部门人工巡视发现道路破损后进行后续修复作业，或者依赖于设置在固定路段的传感设备发现道路破损后进行后续修复作业。近期，一些道路维护部门也搭建了服务于道路维护的后台，该后台面向公众提供道路破损报告电话，通过接收在某一路段往来的公众车辆有关该路段道路破损的电话报告来协调修复作业。
虽然由公众车辆发现并报告道路破损的方式扩大了对道路破损的检测面，也较之传统方式有更好的实时性。但是，发现道路破损仍然是依赖人工方式，且由于公众并非专业人士，其对道路破损的报告可能并不准确。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种自动车载设备及道路维护辅助管理系统，以提供更准确的道路破损检测及更高效的道路维护管理。
为了解决上述问题，本发明利用一种车载设备，包括：其连接于车辆总线，并获得下述信息：车速、加速度及位置，上述信息全部或部分地来自于车辆总线；以及，基于所获得的上述信息，对车辆是否在所行驶道路上遭遇道路破损进行检测，包括：若连续检测到车辆沿行驶方向的瞬时减速且各瞬时减速度值大于第一阈值，以及，若连续检测到车辆沿垂直于地面的瞬时加速且各相邻瞬时加速度值的差值大于第二阈值；以及，在连续检测到上述瞬时减速及瞬时加速后，继续检测到的实时车速未趋于0，则，车载设备生成道路破损报告，报告包括检测到上述瞬时减速及瞬时加速的时间区间内的位置。
本发明还提供一种道路维护辅助管理系统，其特征在于，包括：多个道路检测节点及网络端服务器，各检测节点与网络端服务器之间联网通信；道路检测节点为行驶中的车辆，各车辆均装载有车载设备；
所述车载设备连接于车辆总线，并获得下述信息：车速、加速度及位置，上述信息全部或部分地来自于车辆总线；以及，基于所获得的上述信息，对车辆是否在所行驶道路上遭遇道路破损进行检测，包括：若连续检测到车辆沿行驶方向的瞬时减速且各瞬时减速度值大于第一阈值，以及，若连续检测到车辆沿垂直于地面的瞬时加速且各相邻瞬时加速度值的差值大于第二阈值；以及，在连续检测到上述瞬时减速及瞬时加速后，继续检测到的实时车速未趋于0，则，车载设备生成道路破损报告，报告包括检测到上述瞬时减速及瞬时加速的时间区间内的位置；
车载设备还包括网络通信模块，以将上述道路破损报告发送至所述网络端服务器；或者车载设备通过车辆总线将上述道路破损报告发送至车载网络通信模块，并通过车载网络通信模块将上述道路破损报告发送至所述网络端服务器；
网络端服务器基于所接收到的道路破损报告进行道路维护辅助管理。
与现有技术相比，上述方案具有以下优点：通过已在大部分有后台管理的(例如安吉星，出租车队，滴滴车队等)车辆上标配的感测设备获得有关车速、加速度及位置的感测信息，并以此信息来代替传统的人工识别进行道路破损的检测。上述感测信息可以帮助准确描述车辆当前遭遇的道路破损情况(主要通过沿行驶方向的瞬时减速和沿垂直于地面的瞬时加速的检测)，因而相对于传统的人工识别更自动，可靠和准确。由此，更准确的道路破损报告也能提高道路维护管理的效率。此外，由于对于道路破损的检测都是借助于已经装载在车辆上的感测设备，也不会增加额外的硬件成本。
附图说明
图1是本发明车载设备的一种实施例工作示意图；
图2是本发明道路维护辅助管理系统的一种实施例架构及工作示意图；
图3是应用本发明道路维护辅助管理系统进行道路维护管理的一种实现过程示意图。
具体实施方式
在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
针对背景技术提及的人工发现及报告道路破损的不足，本发明的发明人提出借助目前在大部分有后台管理的(例如安吉星，出租车队，滴滴车队等),车辆上标配的感测设备来自动进行道理破损检测及报告。通过从感测设备的感测数据中发现符合道路破损的车辆状态并上报，并通过后台进行比对认证，以实现上述自动检测及报告的目的。
具体地，设置一带有时间信息的车辆状态矢量S→来表征车辆的实时状态。该车辆状态矢量通过下述公式(1)描述
S→ t＝(Pt →，Vt →，At →) (1)
其中，Pt →代表车辆的实时位置矢量，其通过带时间戳的位置信息描述，Vt →代表车辆的实时速度矢量，At →代表车辆的实时加速度矢量。也就是说，通过实时监测上述三个表征量来获得车辆的实时状态，以用作道路破损检测。
上述的实时监测实际可通过获取相应感测设备的感测数据来实现。参照图1所示，本发明的车载设备被设计成可自动实现道路破损检测及报告的装置。具体地，该车载设备可以集成有全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)模块或通过连接于车辆总线(例如图1所示的CAN总线)，以获得车辆的实时位置。GNSS例如有美国的GPS系统、中国的北斗系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧洲的Galileo系统等。车载设备还可以通过集成的加速度传感器或通过连接于CAN总线获取加速度(例如来自于独立加速度传感器)。车载设备还可以通过例如图1所示的CAN总线获取车速(例如来自于轮速传感器)。可以理解的是，基于车载设备所集成的感测设备的不同，其从CAN总线上获取的信息也不同。即，车载设备所需获取的上述信息可以全部或部分地来自于CAN总线。
车载设备还包括处理模块，其能基于所获得的上述信息，对车辆是否在所行驶道路上遭遇道路破损进行检测。具体地，若连续检测到车辆沿行驶方向的瞬时减速且各瞬时减速度值大于第一阈值，如下述公式(2)所描述的
Figure GDA0003843953220000041
其中，以t、t+1、t+2表示车辆自某一时间开始的连续时间点，
Figure GDA0003843953220000042
Figure GDA0003843953220000043
表示车辆在上述各连续时间点沿行驶方向的瞬时加速度，第一阈值m为一预设的负值阈值。即，满足上述公式(2)时即代表车辆自某一时间开始的各连续时间点均产生了大于预设阈值的瞬时减速。
以及，若连续检测到车辆沿垂直于地面的瞬时加速且各相邻瞬时加速度值的差值大于第二阈值，如下述公式(3)所描述的
Figure GDA0003843953220000044
Figure GDA0003843953220000052
其中，
Figure GDA0003843953220000053
表示车辆在时间t～t+3各连续时间点沿垂直于地面的瞬时加速度，以ΔAZ表示两相邻时间点沿垂直于地面的瞬时加速度的差值。第二阈值K为一预设的正值阈值。即，满足上述公式(3)时即代表车辆自某一时间开始的各连续时间点均处于垂直于地面加速且大于预设阈值的运动中。
以及，若接下来连续检测到车辆的实时车速均未趋向于零，如下述公式(4)所描述的
Vt+1≥Vt+2&Vt+2≥Vt+3&Vt+3≥q (4)
其中，Vt+1,Vt+2,Vt+3表示在检测到车辆在时间t的瞬时减速后，车辆在接下来的连续时间点的瞬时速度,q代表一个可调经验阈值。即，此描述条件排除碰撞的情况。
在满足上述公式(2)、(3)、(4)后，车载设备生成道路破损报告，报告包括检测到上述瞬时减速及瞬时加速的时间区间内的位置Pt、Pt+1、Pt+2。
可选的，为进一步提高道路检测报告的准确性，车载设备还可以在后续第一时间内若连续检测到车辆沿垂直于地面的瞬时加速去除噪声后已趋于0，且所述后续第一时间内车辆沿行驶方向的瞬时加速度大于第三阈值，再生成所述道路破损报告如下述公式(5)所描述的
·
Figure GDA0003843953220000051
在进一步满足上述公式(5)后才生成道路破损报告。当然，报告中也可以包括车辆本身的识别码(例如发动机号、车架号等)以区分各个不同车辆的报告。
可选的，为进一步提高道路检测报告的准确性，依据上述时间区间内的位置，判断车辆在上述时间区间内的实时位置Pt、Pt+1、Pt+2是否处于导航地图范围内的市政道路。这可以通过与地图上的道路信息比对(MAP MATCHING)来完成。当车载设备在判断结果为地图范围内的市政道路时,车载设备当上述公式(2)、(3)、(4)(5)的条件均满足时，就认为车辆当前遭遇了道路破损的情况，由此生成道路破损报告。当然，报告中也可以包括车辆本身的识别码(例如发动机号、车架号等)以区分各个不同车辆的报告。
为提供更易综合验证的道路破损报告，车载设备根据系统设计及存储机制还可进行如下操作：
当车速V<第四阈值时，触发摄像头拍摄车辆前方路况并存储所拍摄的路况。摄像头可以是集成于车载设备中，或者车载设备通过车辆总线与摄像头连接。所存储的路况也作为道路破损报告上传的一部分。
车载设备生成的道路破损报告可发送至网络端服务器以进一步确认道路破损，以利于道路维护管理。具体地，可以通过在车载设备中集成网络通信模块，以将上述道路破损报告发送至网络端服务器。或者，车载设备通过车辆总线将上述道路破损报告发送至车载网络通信模块，并通过车载网络通信模块将上述道路破损报告发送至网络端服务器。
图2示出了一种道路维护辅助管理系统的架构。各个在道路上处于行驶中的车辆作为移动检测节点，在通过上述说明检测到道路破损后，向后台网络端服务器发送道路破损报告。而网络端服务器可对道路破损报告进行有条件的确认(例如，多个检测节点对同一路段报告道路破损)，或后台派遣同后台系统内其他查验车辆前往道路破损报告指向的道路进行现场查验，如条件满足，生成自动报告及自动上传，以决定是否确认。在确认某一路段破损后，网络端服务器可向道路维护管理方发送经确认的道路破损报告。
结合参照图2及图3，以进一步说明道路维护辅助管理系统进行道路维护管理的一种实施过程。结合上述车载设备生成道路破损报告的说明，网络端服务器在收到道路破损报告后，会先依据道路破损报告中的位置判断是否为对某一路段道路破损的首次报告。若是的话，网络端服务器可以选择等待其他指向同一路段的报告进行交叉验证。例如，网络端服务器在接收到针对某一路段的首次道路破损报告后的第五阈值时间内，当再次接收到针对该路段的道路破损报告时，确认针对该路段的道路破损报告。或者，也可以选择如图3所示的，生成查验工单以派遣同后台系统内其他查验车辆进行现场查验并在条件满足下自动生成报告及上传。网络端服务器还可以依据查验车辆上传的该路段的路况图像判断是否对道路破损报告进行确认。
若网络端服务器认为道路破损报告有误，则可不予确认而忽略该报告。若网络端服务器认为道路破损报告无误，则可对道路破损报告进行确认，并将经确认的道路破损报告发送至例如城建运营部门等道路维护管理方。
在确认道路破损报告前或在向道路维护管理方发送经确认的道路破损报告之前，网络端服务器还可进一步判断道路破损报告指向的路段是否为已知的工程作业(例如政府主导的路段改造施工)导致。若是已知的工程作业，则可忽略该道路破损报告。若不是已知的工程作业，则网络端服务器可确认道路破损报告并将经确认的道路破损报告发送至城建运营部门。城建运营部门后续可根据道路破损报告派遣作业车辆前往报告中的路段进行修复作业。如此，服务器对所接收的道路破损报告的上述确认操作可以避免不必要的道路破损报告对修复作业资源的浪费。
可选的，对于所接收的道路破损报告，网络端服务器还可依据道路破损报告包括的上述时间区间内的位置，判断车辆的实时位置是否处于导航地图范围内的市政道路上。具体地，网络端服务器可以将报告中位置与地图数据比对，以判断车辆是否处于导航地图范围内的市政道路上。若否，则忽略该道路破损报告。若是，可单独或与上述各确认处理结合以对道路破损报告进行确认处理。如此，也可进一步避免不必要的道路破损报告对修复作业资源的浪费。当然，考虑到目前网络通信技术(4G、5G技术提供的高速率、高带宽通信及持续优化中的空中下载技术)的发展，在车辆端更新地图数据也变得越来越方便。因此，上述有关道路破损报告中未识别道路的处理也可放在上述车辆端，即车载设备中实现，二者取其一，或者兼而有之。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种车载设备，其特征在于，其连接于车辆总线，并获得下述信息：车速、加速度及位置，上述信息全部或部分地来自于车辆总线；以及，基于所获得的上述信息，对车辆是否在所行驶道路上遭遇道路破损进行检测，包括：若连续检测到车辆沿行驶方向的瞬时减速且各瞬时减速度值大于第一阈值，以及，若连续检测到车辆沿垂直于地面的瞬时加速和各相邻瞬时加速度值的差值大于第二阈值；以及，在连续检测到上述瞬时减速及瞬时加速后，继续检测到的实时车速未趋于0，则，车载设备生成道路破损报告，报告包括检测到上述瞬时减速及瞬时加速的时间区间内的位置。
2.如权利要求1所述的车载设备，其特征在于，在生成道路破损报告前，还包括：在后续第一时间内若连续检测到车辆沿垂直于地面的瞬时加速去除噪声后已趋于0，且所述后续第一时间内车辆沿行驶方向的瞬时加速度大于第三阈值，则生成所述道路破损报告。
3.如权利要求1所述的车载设备，其特征在于，所述车载设备集成下述的一种或多种模块：加速度传感器、卫星定位系统、轮速传感器；或者车载设备通过车辆总线与上述一种或多种模块通信。
4.如权利要求1所述的车载设备，其特征在于，车载设备还包括网络通信模块，以将上述道路破损报告发送至网络端服务器；或者车载设备通过车辆总线将上述道路破损报告发送至车载网络通信模块，并通过车载网络通信模块将上述道路破损报告发送至网络端服务器。
5.如权利要求1所述的车载设备，其特征在于，车载设备还集成有摄像头，或者通过车辆总线与摄像头连接，在实时车速小于第四阈值时，触发摄像头拍摄车辆前方路况；以及，所生成的道路破损报告中还包括上述时间区间内所拍摄的路况。
6.如权利要求1所述的车载设备，其特征在于，车载设备依据上述时间区间内的位置，判断车辆在上述时间内是否处于地图范围内的市政道路上；若否，则取消发送道路破损报告。
7.一种道路维护辅助管理系统，其特征在于，包括：多个道路检测节点及网络端服务器，各检测节点与网络端服务器之间联网通信；道路检测节点为行驶中的车辆，各车辆均装载有车载设备；
所述车载设备连接于车辆总线，并从车辆总线获得全部或部分的下述信息：车速、加速度、及位置；以及，基于所获得的上述信息，对车辆是否在所行驶道路上遭遇道路破损进行检测，包括：若连续检测到车辆沿行驶方向的瞬时减速且各瞬时减速度值大于第一阈值，以及，若连续检测到车辆沿垂直于地面的瞬时加速且各相邻瞬时加速度值的差值大于第二阈值；以及，在连续检测到上述瞬时减速及瞬时加速后，继续检测到的实时车速未趋于0，则，车载设备生成道路破损报告，报告包括检测到上述瞬时减速及瞬时加速的时间区间内的位置；
车载设备还包括网络通信模块，以将上述道路破损报告发送至所述网络端服务器；或者车载设备通过车辆总线将上述道路破损报告发送至车载网络通信模块，并通过车载网络通信模块将上述道路破损报告发送至所述网络端服务器；
网络端服务器基于所接收到的道路破损报告进行道路维护辅助管理。
8.如权利要求7所述的道路维护辅助管理系统，车载设备在生成道路破损报告前，还包括：在后续第一时间内若连续检测到车辆沿垂直于地面的瞬时加速去除噪声后已趋于0，且所述后续第一时间内车辆沿行驶方向的瞬时加速度大于第三阈值，则生成所述道路破损报告。
9.如权利要求7所述的道路维护辅助管理系统，车载设备还集成有摄像头，或者通过车辆总线与摄像头连接，在实时车速小于第四阈值时，触发摄像头拍摄车辆前方路况；以及，所生成的道路破损报告中还包括上述时间区间内所拍摄的路况。
10.如权利要求7所述的道路维护辅助管理系统，其特征在于，所述道路维护辅助管理系统包括：网络端服务器基于所接收到的道路破损报告判断是否确认道路破损报告；对已确认的道路破损报告，网络端服务器将其发送至城建运营部门。
11.如权利要求10所述的道路维护辅助管理系统，其特征在于，还包括：网络端服务器在接收到道路破损报告后，生成对报告所涉及路段的道路破损进行查验的查验工单，并将查验工单分派至报告所涉及路段附近的查验车辆；以及，依据查验车辆上传的所述路段的路况图像判断是否对道路破损报告进行确认。
12.如权利要求10所述的道路维护辅助管理系统，其特征在于，网络端服务器在接收到针对某一路段的首次道路破损报告后的第五阈值时间内，当再次接收到针对该路段的道路破损报告时，确认针对该路段的道路破损报告。
13.如权利要求10所述的道路维护辅助管理系统，其特征在于，网络端服务器依据道路破损报告包括的上述时间区间内的位置，判断车辆在上述时间内是否处于地图范围内的市政道路上；若否，则忽略该道路破损报告。
14.如权利要求10所述的道路维护辅助管理系统，其特征在于，所述道路维护辅助管理系统还包括：网络端服务器判断道路破损报告涉及路段是否属于已知的工程作业路段，若是，则忽略该道路破损报告。
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