CN112349109A - 一种基于车辆震感的道路监管方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车辆震感的道路监管方法和系统，所述方法包括如下步骤：获取车辆振动数据，判断振动数据的方向和来源，所述振动数据包括第一振幅a和第二振幅b；所述第一振幅a为车辆本体位置振幅，所述第二振幅b为车辆轮毂减震器连接杆位置振幅；计算车辆的行使速度V；根据GPS实时采集当前车辆位置信息；根据所述第一振幅a和第二振幅b计算修正振幅d，所述修正振幅d用于判路面路况信息；根据当前车辆路位置信息和修正振幅d实时标记路况信息。所述方法和系统采用振动传感器获取车辆行驶过程中的振动数据，根据所述振动数据判断行驶过程中的路面信息，从而可以无需人工对路面进行判断，提高路面破损判断效率。

Description

一种基于车辆震感的道路监管方法和系统

技术领域

本发明涉及物联网领域，尤其涉及交通物联网领域，特别涉及一种基于车辆震感的道路监管方法和系统。

背景技术

现有技术中道路监管需要对路面进行拍摄才能判断路面的路况，通常的操作方法是操作人员用人眼或监控摄像头下判断该路面是否出现破损或障碍物，并且通过GPS定位系统将该位置标记为破损路段，进一步将该位置上传至道路管理系统，通过系统可以查看需要维修的路段位置，可派遣相关维修人员对该路段进行维修。但是现有技术存在如下问题：若存在无摄像头位置的路段出现道路破损，则无法快速判断道路破损的位置，并且传统人工判断效率低下，无法实现道路破损快速识别定位和维修。

发明内容

本发明其中一个发明目的在于提供一种基于车辆震感的道路监管方法和系统，所述方法和系统采用振动传感器获取车辆行驶过程中的振动数据，根据所述振动数据判断行驶过程中的路面信息，从而可以无需人工对路面进行判断，提高路面破损判断效率。

本发明其中一个发明目的在于提供一种基于车辆震感的道路监管方法和系统，所述监管方法充分考虑车辆的减震结构特征，分别采集车辆不同位置的振动数据，根据不同位置的振动数据进行修正，获取修正后的振动数据，根据修正后的振动数据判断路况，从而使得本发明可适配更多的车辆，并且路况的判断将更加准确。

本发明其中一个发明目的在于提供一种基于车辆震感的道路监管方法和系统，所述方法和系统结合GPS的实时定位系统，在行使的过程中根据振动数据可实时自动地对破损路段进行标记，并将标记的路段上传至管理系统，无需获取路面的实际图片，可实现对破损路段的准确定位。

本发明另一个发明目的在于提供一种基于车辆震感的道路监管方法和系统，所述方法和系统在车辆轮毂的驱动轴位置安装所述振动传感器，并同时在所述车辆本体安装所述振动传感器，通过双传感器获取车辆两个位置的振动数据，可避免车辆避障系统对振动传感器数据的影响。

本发明其中一个发明目的在于提供一种基于车辆震感的道路监管方法和系统，所述方法和系统建立两个振动传感器数据、车辆速度之间的判断模型，该判断模型用于在不同车速下判断路面的破损情况，可以保障不同速度下精确地判断破损路面。

本发明其中一个发明目的在于提供一种基于车辆震感的道路监管方法和系统，所述方法和系统中的振动传感器采集车辆运行过程中的振动方向，可根据振动方向判断路面破损、路面水平方向是否存在障碍物、或结合摄像头判断是否发生交通事故等，将发生交通事故的发生地上传至道路交通系统并报警。

为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种基于车辆震感的道路监管方法，所述方法包括如下步骤：

获取车辆振动数据，判断振动数据的方向和来源，所述振动数据包括第一振幅a和第二振幅b；

所述第一振幅a为车辆本体位置振幅，所述第二振幅b为车辆轮毂减震器连接杆位置振幅；

计算车辆的行使速度V ；

根据GPS实时采集当前车辆位置信息；

根据所述第一振幅a和第二振幅b计算修正振幅d，所述修正振幅d用于判路面路况信息；

根据当前车辆路位置信息和修正振幅d实时标记路况信息。

根据本发明其中一个较佳实施例，设置第一振幅a权值x₁和第二振幅b权值x₂，设置第一振幅阈值，计算修正振幅d：d=a*x₁+b*x₂，其中x₂=k*m*s，k为调整参数，m为车辆质量，s为减震器阻尼系数，x₁+x₂=1，若所述修正振幅d大于所述第一振幅阈值，则标记当前位置为破损路段。

根据本发明另一个较佳实施例，设置基准速度V₀，设定影响参数h，当前速度为V，其中第一振幅的权值为x₁₀=1-h*(V/V₀)，设置第二振幅权值x₂₀= h*(V/V₀)，根据所述第一振幅权值x₁₀和第二振幅权值x₂₀计算修正振幅d= a*x₁₀+b*x₂₀，用于获取不同车速下的修正振幅，预设第一振幅阈值，若不同车速下的修正振幅大于所述第一振幅阈值，则记当前位置为破损路段。

根据本发明另一个较佳实施例，判断所述振动数据的振幅的方向，获取平行于车辆行驶方向上的第三振幅c，设定第二振动阈值，若所述第三振幅c大于所述第二振幅阈值，则标记当前位置为存在路障或交通事故。

根据本发明另一个较佳实施例，实时采集车辆后方的视频数据，当所述修正振幅大于所述第一振幅阈值时，自动截取车辆当前位置后方的视频数据，用于上传路况信息。

根据本发明另一个较佳实施例，实时采集车辆前方的视频数据，当所述第三振幅大于所述第二振幅阈值时，自动截取车辆当前位置前方的视频数据，用于上传路况信息或交通事故图像。

根据本发明另一个较佳实施例，计算所述修正振幅大于所述第一振幅阈值的时间段，并计算该时间段内的移动距离，根据所述移动距离计算破损路段的长度。

根据本发明另一个较佳实施例，获取修正振幅，根据所述修正振幅计算车辆当前位置的破损路段深度，其中所述修正振幅为垂直路面方向的振幅分量。

为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种基于车辆震感的道路监管系统，所述系统包括：

第一振动传感器；

第二振动传感器；

第三振动传感器；

GPS定位模块；

处理模块；

其中所述第一振动传感器设置于车辆本体，用于采集车辆本体垂直方向上的振幅分量；所述第二振动传感器设置于车辆轮毂的减震器连接杆上，用于采集车辆轮毂位置非减震状态垂直路面方向上的振幅分量，第三振动传感器设置于车辆本体，用于采集车辆行驶方向上的振幅分量，所述处理模块分别通讯连接所述第一振动传感器、第二振动传感器和第三振动传感器，用于采集并处理振动数据，GPS定位模块获取车辆实时位置信息，所述处理模块根据振动数据和GPS定位数据对破损路段进行标注。

附图说明

图1显示的是本发明一种基于车辆震感的道路监管方法的流程示意图；

图2显示的是本发明一种基于车辆震感的道路监管系统示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

请结合图1-2，本发明公开了一种基于车辆震感的道路监管方法和系统，所述系统采用了至少3个振动传感器，所述3个振动传感器用于采集车辆行驶过程中的振动数据，需要说明的是，三个振动传感器分别采集的是车辆行驶过程中不同部位或方向上的振动数据。具体的，所述振动传感器包括第一振动传感器、第二振动传感器和第三振动传感器，其中所述第一振动传感器设置于车辆本体，所述第二传感器设置于车辆轮毂的减震器连接杆上，所述第三传感器可设置于车辆本体或减震器连接杆上，所述第一振动传感器、第二振动传感器和第三振动传感分别固定于安装位置。其中所述第一振动传感器用于采集车辆本体在垂直方向上的振幅分量，所述第二振动传感器用于采集车轮在运行过程中垂直方向上的振幅分量，需要说明的是，由于大部分车辆都安装有减震器，因此车辆本体在减震器的作用下振动数据并不精确，部分振动在减震器的作用下无法传导到车辆本体，所述车辆本体是除了和减震器连接的轮毂部分的车辆其他部分，但由于减震器的功能并非使得车辆完全无振动，部分振动也会传导至车辆本体，因此，为了获取更加精准的车辆振动数据，需要同时获取减震状态下车辆本体的振动数据和非减震状态下轮毂位置的振动数据。

值得一提的是，所述系统进一步包括处理模块和GPS定位模块，所述处理模块通讯连接所述GPS定位模块，所述处理模块可通讯连接远程控制平台，所述GPS定位模块实时获取当前车辆的位置信息，其中所述车辆的位置信息可根据所述处理器和GPS定位模块综合判断获得，所述处理器可配置地图信息，通过可视化的方式显示车辆在地图上的位置信息，比如现有的谷歌地图、百度地图等，所述GPS定位模块还用于计算车辆当前的速度V，并计算车辆的行使距离。

具体而言，当车辆在行使过程中，所述第一振动传感器获取第一振幅，所述第二传感器获取车辆的第二振幅，第一振幅和第二振幅代表车辆本体和轮毂位置的振动幅度，车辆在一定的速度下行使到存在破损或路障的路段时，车轮出现垂直向下或向上的振动，并将振动传导至车辆本体。在本发明其中一个较佳实施例中，根据车辆减震器的相关参数分别计算所述第一振幅和第二振幅的修正振幅，定义第一振幅为a，第二振幅为b,设置第一振幅权值x₁和第二振幅的权值x₂，该权值是根据车辆质量、减震参数综合计算获取，其中x₁+x₂=1，其中所述第二振幅权值为x₂=k*m*s，k为调整参数，m为车辆质量，s为减震器阻尼系数。所述调整参数k优选为在车速为5米/秒时实验下设定的数值，在本发明其他可行实施例中，调整参数的获取可以是1-100米/s范围任意速度下实验获取的并设定的参数。该调整参数k为定值参数，不随实际速度发生变化。所述修正振幅d=a*x₁+b*x₂，所述修正振幅d代表着车辆整体的振幅情况，因此可避免减震器、车辆质量，车辆构造等原因影响振幅数据获取的精确度，可提高车辆振动感应灵敏度。

在本发明另一较佳实施例中，由于车辆的行驶速度不同，对破损路段的避震振幅不同，当车速较快时，车辆行驶过破损路段时，即使破损路段存在较大坑洼，车体本身的振幅会非常小，而轮毂因为需要通过轮胎接触到破损路段的路面从而振幅变化不大，本发明进一步提供另一种较佳实施方式：根据车辆的行驶速度修正第一振幅权值x₁₀和第二振幅权值x₂₀；设定非零的基准速度V₀，V₀可优选设置为5米/秒，设定影响参数h，其中该影响参数h和车辆减震器的阻尼系数、车辆重量相关，并且h值为基准速度V₀下测定的影响参数，代表破损路面深度和第二振幅b之间的关系。具体的，h=k₀*m*s，k₀为基准速度V₀下的调整参数，m为车辆质量，s为车辆避震器阻尼系数，在选定车辆时，其阻尼系数s和质量m确定，在选定基准速度V₀时，k₀值确定，进一步确定影响参数h₀。根据GPS定位模块记录当前车辆的车速V和位置，第一振幅权值x₁₀关于车速V的修正值为:x₁₀=1-h*(V/V₀)，对应的第二振幅权值x₂₀关于车速V的修正值为x₂₀=h*(V/V₀)，将一定车速V下的修正的第一振幅权值x₁₀和第二振幅权值x₂₀代理入修正振幅公式d=a*x₁₀+b*x₂₀可获得对应速度下的修正振幅，进一步根据该修正振幅和预设的第一振幅阈值对比以判断车辆当前位置的道路破损状况，需要说明的是所述影响参数值0＜h＜1，并且0≤h*(V/V₀) ≤1，当h*(V/V₀)值大于1时，系统直接将h*(V/V₀)定值为1，其中所述影响参数h为根据减震器和车体自身的运动关系实验获取，即表示振动传导的效果，该传导效果可用于计算破损深度。

进一步的，所述处理器中设置第一振幅阈值，当所述处理模块获取第一振幅a和第二振幅b，并计算所述修正振幅d，同时将所述修正振幅d和所述第一振幅阈值对比，若所述修正振幅大于所述第一振幅阈值时，所述处理模块根据GPS定位模块截取车辆当前位置信息，所述处理模块将截取的车辆当前位置信息标记为破损路段。进一步的，所述GPS模块采集当前车辆的当前位置，计算修正振幅大于所述第一振幅阈值的振动初始位置和速度，持续监控所述修正振幅，若修正振幅小于所述第一振幅阈值，则记录该车辆位置为振动终止位置，并计算该终止位置和初始位置车辆里程表盘的行驶路程，将该行驶路程标记为道路破损的路段长度，由于现实生活中GPS定位计算车辆的行驶距离通常计算的端点之间的直线距离，因此采集车辆自身里程表盘的行驶距离将获得更精准的破损路段长度。

值得一提的是，在本发明另一较佳实施例中，所述系统还具有多个摄像头，所述摄像头通讯连接所述处理模块，所述摄像头用于向所述处理模块上传是路面图像或视频信息。当车辆行驶过程中，感应并计算的修正振幅大于所述第一振幅阈值，所述处理模块拍摄当前位置的路况信息。具体的所述摄像头包括前摄像头和后摄像头，所述前摄像头安装于车辆的前方，所述后摄像头安装于所述车辆的后方，当所述修正振幅大于所述第一振幅时，所述处理模块向所述后摄像头发送拍摄指令，获取车辆后方的图像或视频数据，所述处理模块图像或视频数据保存并上传至远程控制平台，远程控制平台可根据该数据判断路面的破损状况，并调度道路维修人员进行维修，因此通过上述车辆的震感数据直接获取破损路段的位置信息以及图像信息，无需人工对所述破损路段进行查看。

所述第三振动传感器用于获取平行于车辆行驶方向上的第三振幅c，该第三振幅c为车辆前进方向的振幅分量，由于车辆行驶过程中，道路的路况不同，并且道路可能存在路障等，使得除了车辆加速度以外的水平方向的第三振幅c，需要说明的是，所述处理器设有第二振幅阈值，当所述第三振动传感器获取的平行于车辆行驶方向上的第三振幅c大于所述第二振幅阈值，则所述处理器获取GPS定位模块传输的当前车辆位置信息，将当前车辆位置对应的路段判断为存在路障，并进一步对该路段进行标记。在本发明另一较佳实施例中，所述第三振幅c可判断是否发生交通事故，若所述第三振幅c大于预设的第二振幅阈值，则进一步调用所述前摄像头拍摄车辆前方的图像或视频数据，将拍摄的车辆图像或视频数据上传至云端，云端可采用深度神经网络判断该路况是否为交通事故，或将拍摄的车辆前方图像或视频数据上传至远程平台，通过人工查阅的方式判断是否发生交通事故。当将车辆前方判别为交通事故后，所述处理模块进一步发出报警信，需要说明的是，所述深度神经网络为现有技术，对于交通事故等突发事件可以通过大数据训练获取可识别交通事故的模型来判别，本发明对此不再详细说明。也就是说，本发明通过对第三振动传感器的车辆行驶方向振动数据进行判别可有效及时地发现交通事故。

特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线段、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线段的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线段、电线段、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明，本发明的目的已经完整并有效地实现，本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (9)

1.一种基于车辆震感的道路监管方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

获取车辆振动数据，判断振动数据的方向和来源，所述振动数据包括第一振幅a和第二振幅b；

所述第一振幅a为车辆本体位置振幅，所述第二振幅b为车辆轮毂减震器连接杆位置振幅；

计算车辆的行使速度V ；

根据GPS实时采集当前车辆位置信息；

根据所述第一振幅a和第二振幅b计算修正振幅d，所述修正振幅d用于判路面路况信息；

根据当前车辆路位置信息和修正振幅d实时标记路况信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于车辆震感的道路监管方法，其特征在于，设置第一振幅a权值x₁和第二振幅b权值x₂，设置第一振幅阈值，计算修正振幅d：d=a*x₁+b*x₂，其中x₂=k*m*s，k为调整参数，m为车辆质量，s为减震器阻尼系数，x₁+x₂=1，若所述修正振幅d大于所述第一振幅阈值，则标记当前位置为破损路段。

3.根据权利要求1所述的一种基于车辆震感的道路监管方法，其特征在于，设置基准速度V₀，设定影响参数h，当前速度为V，其中第一振幅的权值为x₁₀=1-h*(V/V₀)，设置第二振幅权值x₂₀= h*(V/V₀)，根据所述第一振幅权值x₁₀和第二振幅权值x₂₀计算修正振幅d= a*x₁₀+b*x₂₀，用于获取不同车速下的修正振幅，预设第一振幅阈值，若不同车速下的修正振幅大于所述第一振幅阈值，则记当前位置为破损路段。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于车辆震感的道路监管方法，其特征在于，判断所述振动数据的振幅的方向，获取平行于车辆行驶方向上的第三振幅c，设定第二振动阈值，若所述第三振幅c大于所述第二振幅阈值，则标记当前位置为存在路障或交通事故。

5.根据权利要求2或3所述的一种基于车辆震感的道路监管方法，其特征在于，实时采集车辆后方的视频数据，当所述修正振幅大于所述第一振幅阈值时，自动截取车辆当前位置后方的视频数据，用于上传路况信息。

6.根据权利要求4所述的一种基于车辆震感的道路监管方法，其特征在于，实时采集车辆前方的视频数据，当所述第三振幅大于所述第二振幅阈值时，自动截取车辆当前位置车辆前方的视频数据，用于上传路况信息或交通事故图像。

7.根据权利要求2或3所述的一种基于车辆震感的道路监管方法，其特征在于，计算所述修正振幅大于所述第一振幅阈值的时间段，并计算该时间段内的移动距离，根据所述移动距离计算破损路段的长度。

8.根据权利要求2所述的一种基于车辆震感的道路监管方法，其特征在于，获取修正振幅，根据所述修正振幅计算车辆当前位置的破损路段深度，其中所述修正振幅为垂直路面方向的振幅分量。

9.一种基于车辆震感的道路监管系统，其特征在于，所述系统包括：

第一振动传感器；

第二振动传感器；

第三振动传感器；

GPS定位模块；

处理模块；

其中所述第一振动传感器设置于车辆本体，用于采集车辆本体垂直方向上的振幅分量；所述第二振动传感器设置于车辆轮毂的减震器连接杆上，用于采集车辆轮毂位置非减震状态垂直路面方向上的振幅分量，第三振动传感器设置于车辆本体，用于采集车辆行驶方向上的振幅分量，所述处理模块分别通讯连接所述第一振动传感器、第二振动传感器和第三振动传感器，用于采集并处理振动数据，GPS定位模块获取车辆实时位置信息，所述处理模块根据振动数据和GPS定位数据对破损路段进行标注。

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