CN109658722A - 一种基于多源道路感知的智能路侧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多源道路感知的智能路侧系统，包括多源道路传感器数据采集模块、计算及数据分析模块和驾驶安全信息发布模块；所述多源道路传感器数据采集模块用于采集道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息；所述计算及数据分析模块用于对所述道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息进行数据的分析、处理，得到驾驶安全辅助信息；所述驾驶安全信息发布模块用于为行经智能路侧系统覆盖范围的车辆发布所述驾驶安全辅助信息。本发明能够向行经智能路侧系统覆盖范围的车辆提供驾驶安全辅助信息，使得用户能够对道路状况有更直观全面的了解，让用户在驾驶时更加安全。

Description

一种基于多源道路感知的智能路侧系统
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，具体的说，是一种基于多源道路感知的智能路侧系统。
背景技术
智能交通系统是将先进的信息技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术以及计算机技术等有效地综合运用于整个交通管理体系，从而建立起一种大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。而且车辆的行驶安全除了人为因素影响外，还极易受到道路周围环境的影响，例如：道路结冰积雪、严重积水、突发横风或者遇到岔道、弯道等道路忽然变化的因素。现有的智能路侧系统主要用于快速识别交通状态和突发事件，缺乏对道路环境变化的必要感知以及来自于智能路侧系统的辅助驾驶安全的必要信息，无法实时为车辆驾驶员提供道路环境信息和辅助驾驶的综合性评价信息。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种基于多源道路感知的智能路侧系统，技术方案如下：
一种基于多源道路感知的智能路侧系统，包括多源道路传感器数据采集模块、计算及数据分析模块和驾驶安全信息发布模块，其中：
所述多源道路传感器数据采集模块用于采集道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息，并将所采集的道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息传输至所述计算及数据分析模块；
所述计算及数据分析模块用于对所述道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息进行数据的分析、处理，得到驾驶安全辅助信息；
所述驾驶安全信息发布模块用于为行经智能路侧系统覆盖范围的车辆发布所述驾驶安全辅助信息。
本发明的有益效果是：通过多源道路传感器数据采集模块对智能路侧系统覆盖区域的道路环境类传感器的数据信息以及行经智能路侧系统覆盖区域的车辆行驶状态数据信息进行采集，通过计算及数据分析模块对多源道路传感器数据采集模块采集的数据进行处理，得到驾驶安全辅助信息，并通过驾驶安全信息发布模块向行经智能路侧系统覆盖区域的车辆发布驾驶安全辅助信息，使得用户能够对车辆即将行经的道路的状况有实时全面的了解，而且用户能够根据基于多源道路感知的智能路侧系统提供的驾驶安全辅助信息及时调整行车状态，保证了车辆驾驶人员的行车安全。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述多源道路传感器数据采集模块还包括通信硬件设备和用于通信系统数据互联的物联网通信协议。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过通信硬件设备采集道路环境类传感器的数据信息，所述通信协议则定义不同硬件设备的功能，实现通信硬件设备的数据互联。
进一步地，所述通信硬件设备包括运营商网络通信模组，所述运营商网络通信模组用于与多个智能路侧系统进行通信并收集其数据信息，且所述运营商网络通信模组用于将所采集的数据信息传送至所述计算及数据分析模块。
进一步地，所述运营商网络通信模组为4G通信模块、NB-IoT通信模块、GPRS通信模块的一种或几种。
采用上述进一步方案的有益效果是：运营商网络通信模组能够通过无线的方式采集部署于临近区域道路的其它智能路侧系统的各类感知信息，可以实现多个智能路侧系统之间的数据交互。
进一步地，所述通信硬件设备还包括LoRa通信模组，所述LoRa通信模组用于采集道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息，并将采集的数据信息传送至所述计算及数据分析模块。
进一步地，所述LoRa通信模组具体包括F1号频段和F2号频段，所述F1号频段用于与道路环境类传感器建立通信以获得所述道路环境类传感器的数据信息；且所述F1号频段还用于调节道路环境类传感器的工作状态；所述F2号频段用于与无线地磁传感器建立通信以获得车辆行驶状态数据信息。
采用上述进一步方案的有益效果是：F1号频段用于采集道路环境类传感器的数据信息，F2号频段用于无线地磁传感器建立通信以获得车辆的位置信息，采用F1号频段和F2号频段双频设计，多源道路传感器数据采集模块可以同时收集智能路侧系统覆盖区域的各类感知信息，使得数据采集速度大幅提高；而且通过F1号频段调节道路环境类传感器的工作状态，使得非工作状态的道路环境类传感器可以进入休眠状态，使得传感器的能耗大幅降低。。
进一步地，所述计算及数据分析模块具体用于通过驾驶安全评估算法策略对所述道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息进行数据的分析、处理，得到驾驶安全辅助信息。
进一步地，所述计算及数据分析模块具体用于，
获取所述多源道路传感器数据采集模块采集的道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息；
对所述道路环境类传感器的数据信息进行异常数据清理；
根据预设的季节选择规则或用户预定义的规则对经异常数据清理后的数据进行选择，并按照数据的重要度进行排序处理；
对经排序处理后的数据进行数据特征提取；
将提取到的数据特征与道路环境的真实情况进行评估，得到评估差异值，当所述评估差异值不超过预设容忍阈值区间范围时，则将所述提取到的数据特征与所述车辆行驶状态数据进行关联，通过所述驾驶安全评估算法策略的行车安全等级评估功能对行经所述智能路侧系统覆盖区域的车辆进行车辆行车安全等级评估，得到行车安全等级评估结果；
将所述行车安全等级评估结果与道路环境真实结果进行比较得到差值，当所述差值在预设阈值区间范围内时，则从所述行车安全等级评估结果中得到驾驶安全辅助信息，并将所述驾驶安全辅助信息传递至驾驶安全信息发布模块。
进一步地，所述计算及数据分析模块还具体用于，
当所述评估差异值超过预设容忍阈值区间范围，或者，所述差值在预设阈值区间范围外时，重新根据预设的季节选择规则或用户预定义的规则对经异常数据清理后的数据进行选择，直至得到驾驶安全辅助信息。
采用上述进一步方案的有益效果是：计算及数据分析模块通过执行驾驶安全评估算法策略，对所述道路环境类传感器的数据信息进行清理、提取并结合获得的所述车辆行驶状态数据信息进行数据分析处理，得到驾驶安全辅助信息，使得所获得的驾驶安全辅助信息更加适应实时的道路环境的变化，更好地为驾驶员提供实时准确的道路环境信息，为人员驾驶安全提供保证。
进一步地，所述驾驶安全信息发布模块包括V2X信息发布模组和数显信息发布模组，所述V2X信息发布模组用于为装有V2X车载终端的车辆提供所述驾驶安全辅助信息；所述数显信息发布模组用于为未装配V2X车载终端的车辆提供所述驾驶安全辅助信息。
采用上述进一步方案的有益效果是：V2X信息发布模组能够为装备有V2X车载终端的智能物网联车辆直接提供驾驶安全辅助信息，数显信息发布模组则为暂未装配V2X车载终端的车辆驾驶员提供醒目的数显信息提示，所述智能路侧系统通过驾驶安全信息发布模块能够为不同类型的车辆提供驾驶安全辅助信息。
附图说明
图1为本发明一种基于多源道路感知的智能路侧系统的系统框图；
图2为本发明一种基于多源道路传感器数据采集模块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种基于多源道路感知的智能路侧系统的系统框图，包括多源道路传感器数据采集模块、计算及数据分析模块和驾驶安全信息发布模块，其中：
所述多源道路传感器数据采集模块用于采集道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息，并将所采集的道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息传输至所述计算及数据分析模块；
所述计算及数据分析模块用于对所述道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息进行数据的分析、处理，得到驾驶安全辅助信息；
所述驾驶安全信息发布模块用于为行经智能路侧系统覆盖范围的车辆发布所述驾驶安全辅助信息。
具体地，所述多源道路传感器数据采集模块包括通信硬件设备和用于通信硬件设备系统数据互联的物联网通信协议；所述通信硬件设备包括运营商网络通信模组和LoRa通信模组；多源道路传感器数据采集模块通过LoRa通信模组与道路环境类传感器建立通信以采集其数据信息；运营商网络通信模组用于与部署于临近区域的其它智能路侧系统建立通信，可以实现智能路侧系统之间的数据交互，能够提供给计算及数据分析模块部署于临近区域道路的其它智能路侧系统的各类感知信息。
需要说明的是，所述通信协议用主要对LoRa通信模组进行控制，例如通信协议定义了F1号频段的LoRa通信模组功能为接收道路环境类传感器的感知数据信息，即F1号频段的LoRa通信模组默认处于RX状态，当道路环境类传感器有数据上传，F1号频段即可接收。
具体地，计算及数据分析模块用于接收多源道路传感器数据采集模块的数据信息，所述计算及数据分析模块具体用于通过驾驶安全评估算法策略对所述道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息进行数据的分析、处理，得到驾驶安全辅助信息。
需要说明的是，多源道路传感器数据采集模块数据传输至计算及数据分析模块的方式可以是有线通信方式或无线通信方式的一种或两种。
可选地，所述计算及数据分析模块构建于嵌入式计算机平台上，包括嵌入式处理器和嵌入式操作系统，计算及数据分析模块的处理器可优选为ARMCortex-A15，操作系统可优选为基于Linux的轻量级操作系统。
具体地，驾驶安全信息发布模块用于接收来自于计算及数据分析模块得到的驾驶安全辅助信息，并通过信息发布模组向行经智能路侧系统覆盖区域的车辆提供所述驾驶安全辅助信息；驾驶安全信息发布模块具体包括V2X信息发布模组和数显信息发布模组，所述V2X信息发布模组能够为装备有V2X车载终端的智能物网联车辆直接提供驾驶安全辅助信息，数显信息发布模组则为暂未装配V2X车载终端的车辆驾驶员提供醒目的数显信息提示。
可选地，计算及数据分析模块的数据传输至驾驶安全信息发布模块的方式可以是有线通信方式或无线通信方式的一种或两种。
如图2所示，所述通信硬件设备包括运营商网络通信模组，所述运营商网络通信模组用于与部署于临近区域的其它智能路侧系统建立通信，可以实现智能路侧系统之间的数据交互，能够提供给计算及数据分析模块部署于临近区域道路的其它智能路侧系统的各类感知信息。
具体地，所述运营商网络通信模组为4G通信模块、NB-IoT通信模块、GPRS通信模块的一种或几种。
具体地，所述通信硬件设备还包括LoRa通信模组，所述LoRa通信模组用于采集道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息，并将采集的数据信息传送至所述计算及数据分析模块。
具体地，所述LoRa通信模组具体包括F1号频段和F2号频段，所述F1号频段用于与道路环境类传感器建立通信以获得所述道路环境类传感器的数据信息；且所述F1号频段还用于调节道路环境类传感器的工作状态；所述F2号频段用于与无线地磁传感器建立通信以获得车辆行驶状态数据信息。
需要说明的是，道路环境类传感器包括但不限于道路结冰传感器、道路积水传感器、道路积雪检测传感器、雨量传感器、风力/风向监测传感器等传感器。其中，无线地磁传感器成对部署于距离智能路侧系统一定范围内的位置，当车辆行驶过部署无线地磁传感器的位置时，则将车辆经过该位置的信息及时上报给智能路侧系统。
需要说明的是，所述F1号频段用于调节道路环境类传感器的工作状态是指在该类型传感器非工作时间可以调节其休眠时间。例如智能路侧系统可以通过F1号频段在非结冰季调整结冰传感器或在非雨季调整雨量传感器的休眠时间，通过调节道路环境类传感器的工作状态可以极大地降低传感器的能耗。
具体地，所述计算及数据分析模块具体用于，
获取所述多源道路传感器数据采集模块采集的道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息；
对所述道路环境类传感器的数据信息进行异常数据清理；
根据预设的季节选择规则或用户预定义的规则对经异常数据清理后的数据进行选择，并按照数据的重要度进行排序处理；
对经排序处理后的数据进行数据特征提取；
将提取到的数据特征与道路环境的真实情况进行评估，得到评估差异值，当所述评估差异值不超过预设容忍阈值区间范围时，则将所述提取到的数据特征与所述车辆行驶状态数据进行关联，通过所述驾驶安全评估算法策略的行车安全等级评估功能对行经所述智能路侧系统覆盖区域的车辆进行车辆行车安全等级评估，得到行车安全等级评估结果；
将所述行车安全等级评估结果与道路环境真实结果进行比较得到差值，当所述差值在预设阈值区间范围内时，则从所述行车安全等级评估结果中得到驾驶安全辅助信息，并将所述驾驶安全辅助信息传递至驾驶安全信息发布模块。
具体地，当所述评估差异值超过预设容忍阈值区间范围，或者，所述差值在预设阈值区间范围外时，重新根据预设的季节选择规则或用户预定义的规则对经异常数据清理后的数据进行选择，直至得到驾驶安全辅助信息。
需要说明的是，获取所述多源道路传感器数据采集模块采集的道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息，其中，道路环境类传感器获取的数据获取K种类型的道路环境类传感器的数据，则得到数据集合S＝{s1,s2,…,sK}，所述的K种类型是根据智能路侧系统设定的选择规则对全部道路环境类中的K种类型的传感器进行数据采集。
需要说明的是，对所述道路环境类传感器的数据信息进行异常数据清理；是指对获取到的任意一种道路环境类传感器的数据Si进行异常数据清理，则得到清理后的数据集合为Di＝[Di1,Di2,…,Dim]T，则K种类型的道路环境类传感器的数据经过异常数据清理后，就会得到数据集合D＝[D1,D2,…,DK]T。
需要说明的是，根据预设的季节选择规则或用户预定义的规则对经异常数据清理后的数据进行选择，并按照数据的重要度进行排序处理，是指对多类型传感器数据对于车辆驾驶安全评估的重要性影响进行排序。例如：在冬季道路结冰传感器和道路积雪监测传感器采集数据值在车辆驾驶安全评估中占据主导影响；而在非冬季的降雨季节，雨量传感器和风速风向传感器在车辆驾驶安全评估中占据主要影响；而且数据集D经过排序功能处理，即得到选择后的数据集D′，通过排序功能对数据集D进行处理，不仅可以调整不同参数对驾驶安全的重要性影响，而且可以达到消除冗余数据提高计算速度的效果。
需要说明的是，对经排序处理后的数据进行数据特征提取，本发明定义了一个估计功能对所述数据集D′的数据特征进行提取，即将数据集D′作为输入，经过的运算，获得一个估计值的集合D″。
另外，所述计算及数据分析模块在通过驾驶安全评估算法策略的行车安全等级评估功能对行经所述智能路侧系统覆盖区域的车辆进行车辆行车安全等级评估时，可以在预设时段T1之后或用户设定的时间点T2重新启动，其目的是让智能路侧系统能够根据道路周边的环境进行适应性调整，对参数进行调优；而且所述车辆行驶安全评估算法策略执行完待下一次重启时间到之前各参数不改变，只将行经车辆的行驶状态作为参数，得到即时的评估结果；另外，计算及数据分析模块会将一段时间的道路环境类传感器的数据进行存储，用于为后续评估提供必要的历史数据支撑。
另外，在实际应用场景中，智能路侧系统还在智能路侧系统覆盖区域的道路旁边设置有数显屏，用于为行经智能路侧系统覆盖范围的车辆提供安全信息提示。
需要说明的是，为了有效控制智能路侧系统的能耗，所述数显屏只在多源道路传感器数据采集模块接收到来自于无线地磁传感器的信息后才会被触发，为行经车辆提供安全信息提示，其它情况下均处于休眠状态，不显示任何信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多源道路感知的智能路侧系统，其特征在于：包括多源道路传感器数据采集模块、计算及数据分析模块和驾驶安全信息发布模块，其中：
所述多源道路传感器数据采集模块用于采集道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息，并将所采集的道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息传输至所述计算及数据分析模块；
所述计算及数据分析模块用于对所述道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息进行数据的分析、处理，得到驾驶安全辅助信息；
所述驾驶安全信息发布模块用于为行经智能路侧系统覆盖范围的车辆发布所述驾驶安全辅助信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于多源道路感知的智能路侧系统，其特征在于：所述多源道路传感器数据采集模块还包括通信硬件设备和用于通信系统数据互联的物联网通信协议。
3.根据权利要求2所述的一种基于多源道路感知的智能路侧系统，其特征在于：所述通信硬件设备包括运营商网络通信模组，所述运营商网络通信模组用于与多个智能路侧系统进行通信并收集其数据信息，且所述运营商网络通信模组用于将所采集的数据信息传送至所述计算及数据分析模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于多源道路感知的智能路侧系统，其特征在于：所述运营商网络通信模组为4G通信模块、NB-IoT通信模块、GPRS通信模块的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的一种基于多源道路感知的智能路侧系统，其特征在于：所述通信硬件设备还包括LoRa通信模组，所述LoRa通信模组用于采集道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息，并将采集的数据信息传送至所述计算及数据分析模块。
6.根据权利要求5所述的一种基于多源道路感知的智能路侧系统，其特征在于：所述LoRa通信模组具体包括F1号频段和F2号频段，所述F1号频段用于与道路环境类传感器建立通信以获得所述道路环境类传感器的数据信息；且所述F1号频段还用于调节道路环境类传感器的工作状态；所述F2号频段用于与无线地磁传感器建立通信以获得车辆行驶状态数据信息。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种基于多源道路感知的智能路侧系统，其特征在于：所述计算及数据分析模块具体用于通过驾驶安全评估算法策略对所述道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息进行数据的分析、处理，得到驾驶安全辅助信息。
8.根据权利要求7所述的一种基于多源道路感知的智能路侧系统，其特征在于：所述计算及数据分析模块具体用于，
获取所述多源道路传感器数据采集模块采集的道路环境类传感器的数据信息和车辆行驶状态数据信息；
对所述道路环境类传感器的数据信息进行异常数据清理；
根据预设的季节选择规则或用户预定义的规则对经异常数据清理后的数据进行选择，并按照数据的重要度进行排序处理；
对经排序处理后的数据进行数据特征提取；
将提取到的数据特征与道路环境的真实情况进行评估，得到评估差异值，当所述评估差异值不超过预设容忍阈值区间范围时，则将所述提取到的数据特征与所述车辆行驶状态数据进行关联，通过所述驾驶安全评估算法策略的行车安全等级评估功能对行经所述智能路侧系统覆盖区域的车辆进行车辆行车安全等级评估，得到行车安全等级评估结果；
将所述行车安全等级评估结果与道路环境真实结果进行比较得到差值，当所述差值在预设阈值区间范围内时，则从所述行车安全等级评估结果中得到驾驶安全辅助信息，并将所述驾驶安全辅助信息传递至驾驶安全信息发布模块。
9.根据权利要求8所述的一种基于多源道路感知的智能路侧系统，其特征在于：所述计算及数据分析模块还具体用于，
当所述评估差异值超过预设容忍阈值区间范围，或者，所述差值在预设阈值区间范围外时，重新根据预设的季节选择规则或用户预定义的规则对经异常数据清理后的数据进行选择，直至得到驾驶安全辅助信息。
10.根据权利要求1所述的一种基于多源道路感知的智能路侧系统，其特征在于：所述驾驶安全信息发布模块包括V2X信息发布模组和数显信息发布模组，所述V2X信息发布模组用于为装有V2X车载终端的车辆提供所述驾驶安全辅助信息；所述数显信息发布模组用于为未装配V2X车载终端的车辆提供所述驾驶安全辅助信息。
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