CN110827542A

CN110827542A - 一种高速公路安全车距预警系统

Info

Publication number: CN110827542A
Application number: CN201911091982.9A
Authority: CN
Inventors: 石英杰; 刘强; 杨阳
Original assignee: Jiangsu Sinoroad Engineering Technology Institute Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Sinoroad Engineering Technology Institute Co Ltd
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2020-02-21

Abstract

本发明涉及车辆预警技术领域，尤其涉及一种高速公路安全车距预警系统，包括：车辆信息检测设备、网络传输设备和中心预警平台；车辆信息检测设备包括毫米波雷达检测机构和视频抓拍机构，毫米波雷达检测机构用于检测车辆运行状态信息即车速、车距，视频抓拍机构用于采集车辆外观信息；网络传输设备与车辆信息检测设备通讯，网络传输设备将检测设备检测的车辆信息传输至中心预警平台，中心预警平台用于判断当前道路车辆间距是否安全，当车辆间距落入预警范围内时，中心预警平台自动发布预警信息。本发明通过路侧毫米波雷达检测设备并匹配视频抓拍，对高速公路车辆车速及车辆间距进行有效实时监测，预警车辆是否保持安全车距。

Description

一种高速公路安全车距预警系统

技术领域

本发明涉及车辆预警技术领域，尤其涉及一种高速公路安全车距预警系统。

背景技术

目前的车辆预警系统主要有两种类型，一种是自动驾驶方向的车辆防撞系统、另一类是基于GPS、北斗等的车载设备定位的安全车距预警系统。

自动驾驶方向的车辆防撞系统是车辆生产企业在车辆上安装的一项新型安全防护功能，该系统通过安装在车辆上的测距雷达获得前、后车辆位置信息，根据所获得的前车和后车的车辆信息，发出预警并限制所述车辆启动其自动紧急制动系统。该方法和系统可避免车辆由于因前方路况而紧急刹车导致被后车追尾的风险。

基于车载设备定位系统的安全车距预警系统可以对安装定位系统车辆位置进行实时监测，车载定位设备向控制中心实时发送单车位置信息，中心通过识别车辆间实时位置信息，通过车载设备对危险驾驶车辆进行提示预警。

然而上述两类车辆预警系统均存在一定缺陷：车辆防撞系统虽然可以有效提升车辆行驶的安全性，但只有高端车辆具有此项功能，普及率不高，仅作为部分车辆安全防护功能；其次由于各车企之间的竞争关系导致车辆防撞系统种类各异，防撞系统联动较少，导致车流整体安全防撞性能不高；基于车载设备定位系统的安全车距预警系统较车辆防撞系统提升了车辆间的位置信息联动，有效提高安装了车载定位设备车辆的安全。该系统要求行驶车辆必须具有车辆定位系统，但许多老旧车辆上可能无定位设备，存在设备普及率不高；其次车辆定位设备种类较多，存在定位系统接入困难的问题；定位设备仅能上传单车位置信息，不包括车辆外形大小等因素，存在一定误差。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种高速公路安全车距预警系统，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高速公路安全车距预警系统，实现对高速公路车辆速度及车距的实时监测，判断车辆是否保持安全车距，预警车辆危险驾驶行为。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高速公路安全车距预警系统，包括：车辆信息检测设备、网络传输设备和中心预警平台；

所述车辆信息检测设备包括毫米波雷达检测机构和视频抓拍机构，所述毫米波雷达检测机构用于检测车辆运行状态信息即车距、车速，所述视频抓拍机构用于采集车辆外观信息；所述网络传输设备与所述车辆信息检测设备通讯，所述网络传输设备将所述检测设备的检测的车辆信息传输至所述中心预警平台，所述中心预警平台用于判断当前道路车辆间距是否安全，当车辆间距落入预警范围内时，所述中心预警平台自动发布预警信息。

优选地，所述毫米波雷达检测机构包括雷达收发器、放大滤波电路、电磁波产生电路、电平转换电路和控制及测距运算电路；所述电磁波产生电路产生的电磁波经所述放大滤波电路的放大后，经所述雷达收发器发射出去，电磁波遇到车辆反射后被所述雷达收发器接收，经过所述电平转换电路转换后，所述控制及测距运算电路计算出车辆的相对位置及车速。

优选地，所述视频抓拍机构包括视频处理单元、图像抓拍单元和图片存储单元；所述视频处理单元对车辆信息进行录入并识别车辆的信息，所述图像抓拍单元将所述视频处理单元识别到的车辆信息进行截图并保存至所述图片存储单元内。

优选地，所述网络传输设备包括无线通信模块，所述无线通信模块的网络传输采用4G/5G无线网络。

优选地，所述中心预警平台包括信息接入模块、信息处理模块和信息发布模块，所述信息接入模块用于接收所述毫米波雷达检测机构传输的车辆间距及车速信息，所述信息处理模块与所述信息接入模块连接，用于判断车速及车距是否安全；所述信息发布模块用于根据所述信息处理模块的判断结果生成主动管控信息，并推送至高速调度指挥中心。

优选地，所述信息接入模块采用多信道接入协议，所述多信道接入协议包括控制信道和数据信道，所述控制信道用于传输帧长较短的控制帧，所述数据信道用于传输帧长较长的数据帧。

优选地，所述信息处理模块对安全车距的判断标准如下：

当车速v＞100km/h时，车辆间距d＞100m；

当车速100km≥v≥60km/h时，车辆间距d＞车速v的数值m；

优选地，所述信息发布模块包括路侧发布和互联网发布，在所述信息处理模块发现低于安全车距下的危险驾驶车辆后，首先将预警信息发送至高速调度运营指挥中心，然后由信息发布模块直接向道路侧发布设备发送预警信息；其次，信息发布模块匹配车辆导航APP，利用导航APP向途径车辆驾驶员发送危险驾驶行为信息预警。

本发明的有益效果为：本发明通过高速毫米波雷达检测设备并匹配视频抓拍，对高速公路车辆车速及车辆间距进行有效实时监测，预警车辆是否保持安全车距。由于毫米波雷达具有识别距离远、穿透能力强、空间分辨率高的优点，对车辆的识别更加精准，通过视频与毫米波雷达检测设备的融合实现了交通数据可视化特征，对提高车辆行驶安全提供了更高的保障。本系统通过在路侧设置检测设备实时测量出道路上车辆的车速及车距，同时路侧感知设备系统还可以采用互联网发布的方式，提升服务对象的信息识别效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中高速公路安全车距预警系统的示意图；

图2～图3为本发明实施例中毫米波雷达检测机构检测原理示意图；

图4为本发明实施例中安全车距预警系统的工作原理图；

图5为本发明实施例中毫米波雷达检测机构的组成框图；

图6为本发明实施例中视频抓拍机构的组成框图；

图7为本发明实施例中车辆信息检测设备的结构示意图。

附图标记：10-车辆信息检测设备、11-毫米波雷达检测机构、12-视频抓拍机构、13-旋转调节柱、14-底座、20-网络传输设备、21-无线通信模块、30-中心预警平台、31-信息接入模块、32-信息处理模块、33-信息发布模块、111-雷达收发器、112-放大滤波电路、113-电磁波产生电路、114-电平转换电路、115-测距运算电路、121-视频处理单元、122-图像抓拍单元、123-图片存储单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示的高速公路安全车距预警系统，包括：车辆信息检测设备10、网络传输设备20和中心预警平台30；

车辆信息检测设备10包括毫米波雷达检测机构11和视频抓拍机构12，毫米波雷达检测机构11用于检测车辆间距即车速，视频抓拍机构12用于采集车辆信息；网络传输设备20与车辆信息检测设备10通讯，网络传输设备20将车辆信息检测设备10的信息传输至中心预警平台30，中心预警平台30用于判断当前道路车辆间距是否安全，当车辆间距落入预警范围内时，中心预警平台30自动发布预警信息。具体的，请参照图7，车辆信息检测设备10包括底座14、转向调节柱13和毫米波雷达检测机构11和视频抓拍机构12，其中，毫米波雷达检测机构11与视频抓拍机构12固定在一个壳体内，便于对车辆信息的采集，而且转向调节柱13底侧固定有调节螺母，通过螺母的松紧，可以调节转向调节柱13的方向和高度，提高车辆信息检测设备10的适用性。

如图2和图3所示，路侧毫米波雷达雷达测距原理为雷达向路上一车辆发射电磁波，通过接收电磁波遇到车辆后反射的回波，从而判断该车相对位置；再以相同原理监测相邻后车相对位置，利用相邻辆车相对位置，计算车辆间距。车辆间距测量方法：雷达发射器产生的调频连续被(FMCW)信号，遇到车辆后被反射回来，再由雷达信号接收设备接收，经混频放大处理后，可用其差拍信号时间差来表示雷达与目标的距离s_n；同时利用雷达传感器提取横向角度α_n和纵向角度β_n，以此计算前车n+1与后车n车之间间距d_n，计算公式如下:

d_n＝s_nsinα_nsinβ_n-s_n+1sinα_n+1sinβ_n+1。同时利用差拍信号时间与测得的单车行驶距离可以计算出车速v。

本发明实施例的安全车距预警系统的工作原理如图4所示，首先通过设置在高速公路路旁的车辆信息检测设备10采集车辆速度间距信息以及车辆信息，然后将采集到的信息通过网络传输设备20传输至中心预警平台30，中心预警平台30去判断车辆是否处于低于安全驾驶车距的驾驶行为，如果是则发布预警信息，如果不是则结束判断流程，继续对其他车辆进行的车速车距进行安全预警。

如图5所示，毫米波雷达检测机构11包括雷达收发器111、放大滤波电路112、电磁波产生电路113、电平转换电路114和控制及测距运算电路115；电磁波产生电路113产生的电磁波经放大滤波电路112的放大后，经雷达收发器111发射出去，电磁波遇到车辆反射后被雷达收发器111接收，经过电平转换电路114转换后，控制及测距运算电路115计算出车辆的相对位置及车速。毫米波雷达具有识别距离远、穿透能力强、空间分辨率高、不受光照、能见度以及恶劣天气的影响的特点，因此毫米波雷达的探测精度准，探测效果好，大大提高了车辆信息的位置及车速信息的检测准确性。

作为上述实施例的优选，如图6所示，视频抓拍机构12包括视频处理单元121、图像抓拍单元122和图片存储单元123；视频处理单元121对车辆信息进行录入并识别车辆的信息，图像抓拍单元122将视频处理单元121识别到的车辆信息进行截图并保存至图片存储单元123内。在上述实施例中，视频处理单元对视频信息进行处理并分析并检测和跟踪视频信息中心的车辆信息，例如车牌号码、车辆型号等，根据实际需要求对检测和跟踪的结果进行处理，得到相应的交通参数，并将交通参数传输给数据服务器，供交通控制平台使用。此外，在本实施例中，毫米波雷达检测机构11与视频抓拍机构12集成在一个设备上，如图7所示，通过视频及雷达的集成，将车检器功能进一步集成化，有单一车检器功能，集成多功能车检器，兼具多目标检测、分车道检测、交通数据输出、交通决策发布等。集成设置更加节约了设备平台，缩小了设备占据空间尺寸，提高了空间利用率。

作为上述实施例的优选，网络传输设备20包括无线通信模块21，无线通信模块21的网络传输采用4G/5G无线网络。4G/5G无线网络具备高带宽，低时延，高可靠传输速度快的特性。上一节路侧毫米波雷达雷达采集的车辆间距信息，通过4G/5G结合场景下，实现全天候交通事件数据向数据处理中心实时、可靠、快速的传输。

作为上述实施例的优选，请继续参照图1，中心预警平台30包括信息接入模块31、信息处理模块32和信息发布模块33，信息接入模块31用于接收毫米波雷达检测机构11传输的车辆间距及车速信息，信息处理模块32与信息接入模块31连接，用于判断车速及车距是否安全；信息发布模块33用于根据信息处理模块32的判断结果生成主动管控信息，并推送至高速调度指挥中心。通过中心预警平台对车辆危险驾驶行为的判别及对危险驾驶车辆精准发布预警信息。

进一步地，信息接入模块31采用多信道接入协议，多信道接入协议包括控制信道和数据信道，控制信道用于传输帧长较短的控制帧，数据信道用于传输帧长较长的数据帧。通过信道的合理分配确定节点接入信道的时机，从而解决竞争与冲突的避免问题。

具体的，信息处理模块32对安全车距的判断标准如下：

当车速v＞100km/h时，车辆间距d＞100m；

当车速100km≥v≥60km/h时，车辆间距d＞车速v的数值m；

当车速在60km＞v＞50km/h时，车辆的间距d＞50m；

保持安全车距是防止追尾事故最直接、最有效、最广泛和最根本的方法，而且根据毫米波雷达传输的车辆间距即车速信息，对于安全车距及车速的判断方式简单，不需要复杂的计算即可快速得出，当信息处理模块判断车辆该车速下，与前车间距小于安全车距后，匹配视频抓拍车辆号牌、类型、外形信息并立即提示预警。

作为上述实施例的优选，请继续参照图1，信息发布模块33包括路侧发布和互联网发布，在信息处理模块32发现低于安全车距下的危险驾驶车辆后，首先将预警信息发送至高速调度运营指挥中心，然后由信息发布模块33直接向道路侧发布设备发送预警信息；然后信息发布模块33通过互联网匹配用于的导航APP，利用导航APP向途径车辆驾驶员发送危险驾驶行为信息预警。这里需要指出的是，路侧信息发布设备可以是设置在高速公路两侧的显示屏，通过显示屏提示相应驾驶员，例如：“苏A****车与前方车辆间距较小，请减速慢行”；这里的导航APP快充是通过互联网模块，先根据识别的车牌号信息获取车主的手机号码等信息，然后再将提醒内容通过互联网发送至车主的导航APP例如高德地图、百度地图、腾讯地图等，利用地图APP向途经车辆驾驶员发送危险驾驶行为信息预警，并通过语音提醒，提醒内容形如“您车辆与前方车辆间距较小，请减速慢行”。通过这种提醒方式提高了提醒效率，车主根据导航提醒更及时得采取措施，进一步保障了行车安全。

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说明本发明的原理，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范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种高速公路安全车距预警系统，其特征在于，包括：车辆信息检测设备（10）、网络传输设备（20）和中心预警平台（30）；

所述车辆信息检测设备（10）包括毫米波雷达检测机构（11）和视频抓拍机构（12），所述毫米波雷达检测机构（11）用于检测车辆间距即车速，所述视频抓拍机构（12）用于采集车辆信息；所述网络传输设备（20）与所述车辆信息检测设备（10）通讯，所述网络传输设备（20）将所述车辆信息检测设备（10）的信息传输至所述中心预警平台（30），所述中心预警平台（30）用于判断当前道路车辆间距是否安全，当车辆间距落入预警范围内时，所述中心预警平台（30）自动发布预警信息。

2.根据权利要求1所述的高速公路安全车距预警系统，其特征在于，所述毫米波雷达检测机构（11）包括雷达收发器（111）、放大滤波电路（112）、电磁波产生电路（113）、电平转换电路（114）和控制及测距运算电路（115）；所述电磁波产生电路（113）产生的电磁波经所述放大滤波电路（112）的放大后，经所述雷达收发器（111）发射出去，电磁波遇到车辆反射后被所述雷达收发器（111）接收，经过所述电平转换电路（114）转换后，所述控制及测距运算电路（115）计算出车辆的相对位置及车速。

3.根据权利要求1所述的高速公路安全车距预警系统，其特征在于，所述视频抓拍机构（12）包括视频处理单元（121）、图像抓拍单元（122）和图片存储单元（123）；所述视频处理单元（121）对车辆信息进行录入并识别车辆的信息，所述图像抓拍单元（122）将所述视频处理单元（121）识别到的车辆信息进行截图并保存至所述图片存储单元（123）内。

4.根据权利要求1所述的高速公路安全车距预警系统，其特征在于，所述网络传输设备（20）包括无线通信模块（21），所述无线通信模块（21）的网络传输采用4G/5G无线网络。

5.根据权利要求1所述的高速公路安全车距预警系统，其特征在于，所述中心预警平台（30）包括信息接入模块（31）、信息处理模块（32）和信息发布模块（33），所述信息接入模块（31）用于接收所述毫米波雷达检测机构（11）传输的车辆间距及车速信息，所述信息处理模块（32）与所述信息接入模块（31）连接，用于判断车速及车距是否安全；所述信息发布模块（33）用于根据所述信息处理模块（32）的判断结果生成主动管控信息，并推送至高速调度指挥中心。

6.根据权利要求5所述的高速公路安全车距预警系统，其特征在于，所述信息接入模块（31）采用多信道接入协议，所述多信道接入协议包括控制信道和数据信道，所述控制信道用于传输帧长较短的控制帧，所述数据信道用于传输帧长较长的数据帧。

7.根据权利要求5所述的高速公路安全车距预警系统，其特征在于，所述信息处理模块（32）对安全车距的判断标准如下：

当车速v＞100km/h时，车辆间距d＞100m；

当车速100km≥v≥60km/h时，车辆间距d＞车速v的数值m；

8.根据权利要求5所述的高速公路安全车距预警系统，其特征在于，所述信息发布模块（33）包括路侧发布和互联网发布，在所述信息处理模块（32）发现低于安全车距下的危险驾驶车辆后，首先将预警信息发送至高速调度运营指挥中心，然后由信息发布模块（33）直接向道路侧发布设备发送预警信息；然后信息发布模块（33）通过互联网匹配用于的导航APP，利用导航APP向途径车辆驾驶员发送危险驾驶行为信息预警。