CN112382054A - 一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统及方法。其中方法包括：疲劳监测模块在行车过程中对驾驶员面部进行疲劳特征捕捉，由信息提示模块对驾驶员进行疲劳提醒；根据GPS导航模块所制定的行驶路线，在即将到达有交通信号灯的路口时，计算分析模块判断交通信息通讯模块获取的行驶方向上各车道前车信息，并进行最佳车道推荐；同时计算分析模块获取车速信息和交通信号灯时间进行减速停车预测。本发明实现了根据周边交通情况和车辆自身信息进行智能推荐车道和提前减速停车预警，同时结合疲劳监测系统，提高了车辆在行驶过程中的驾驶平顺性和安全性。

Description

一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车预警系统和智能交通技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统及方法。

背景技术

随着经济的发展和人民生活水平的提高，私家车更多地进入到寻常百姓家中，汽车保有量也在逐年增加，道路上车辆数量的增加也使得交通环境变得更加复杂，对驾驶员的驾驶技术和交通判断能力也提出了更高的要求。在驾驶汽车行进过程中，驾驶疲劳是一个重要的安全隐患，驾驶员常常会因注意力高度集中容易陷入疲劳而导致交通事故发生；此外汽车在通过复杂的交通路口时，对于技术不够娴熟或驾驶经验不足的驾驶员，选择车道和判断红绿灯时间成为不小的难题，轻则可能造成堵车而长时间等待或紧急制动，带来不好的驾驶体验，重则可能违反交通法规，甚至发生交通事故。因此在车辆上设有对驾驶员进行预警提示的系统显得尤为关键，这也能够很好地辅助驾驶员进行驾驶操作。

在车联网技术和智能交通技术蓬勃发展的今天，车辆与交通环境的联系越来越密切，也极大地推动了车辆的智能化进程。与此同时，路对车的作用也越来越重要，车路协同系统由此应运而生。在车路协同技术的支持下，车辆能够实时与交通设施如红绿灯、分流车道等进行通信，同时能够快速获取周围车辆的信息，从而对车辆的运行做出智能决策，用以提示驾驶员进行相应的驾驶操作，实现车辆运行平稳和提高行车安全性的目的。目前对驾驶员疲劳行为监测和红绿灯预测有一些相关研究，但作用比较单一，没有形成一种完整的驾驶预警系统和方法。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统及方法。本发明系统对车辆行进过程中驾驶员疲劳监测、行驶路线规划、路口车道选择、红绿灯时间预测等几个方面进行预警提示，更好地辅助驾驶员完成驾驶行程。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，包括：电性连接的疲劳监测模块、GPS导航模块、交通信息通讯模块、车辆信息采集模块、计算分析模块以及信息提示模块；

疲劳监测模块，用于监测驾驶时长、捕捉驾驶员面部特征，并将捕捉到的驾驶员面部特征与疲劳特征库进行比较，进而判断驾驶员是否处于疲劳状态；

GPS导航模块，用于规划车辆到达目的地的行驶路线，获取交通路口车道选择信息、道路限速信息，并将获取到的信息发送至所述计算分析模块；

交通信息通讯模块，用于获取车辆行驶路线中前方路口的交通信息，并将信息发送至所述计算分析模块；

车辆信息采集模块，用于实时获取车辆的状态信息，并将信息发送至所述计算分析模块；

计算分析模块，用于接收所述疲劳监测模块、GPS导航模块、交通信息通讯模块、以及车辆信息采集模块发送的信息，根据预设的控制策略，判断车辆所处路段及驾驶员情况，生成相应的指令发送至所述信息提示模块；

信息提示模块，用于接收所述计算分析模块发送的指令，并将指令以图像和语音形式反馈给驾驶员。

进一步地，所述交通信息通讯模块获取的车辆行驶路线中前方路口的交通信息包括：交通路口的红绿灯时间信息、障碍物信息、行驶车道前车数量信息、车辆到停止线的距离信息。

进一步地，所述车辆信息采集模块获取的车辆的状态信息包括：位置信息、速度信息以及时间信息。

进一步地，所述计算分析模块判断车辆所处路段及驾驶员情况包括：

判断车辆所处路段：车辆是否有多车道选择、最佳车道是否有前车，当前红灯剩余时间是否需要停车、当前绿灯剩余时间是否足够通过；

判断驾驶员情况：是否处于疲惫状态、连续驾驶时间是否达到法规规定疲劳驾驶时长、当前车速是否超过所行驶路段限速。

进一步地，所述计算分析模块中预设的控制策略包括：

车辆行驶时，疲劳监测模块开始持续监测，若监测到驾驶员有驾驶疲劳特征时，则通过语音提示驾驶员停车休息，反之，则不提示，同时开始计时至4小时提示驾驶员休息，车辆停20分钟后计时清零，计时期间若监测到驾驶员仍处于疲惫状态，则继续进行休息提示；

当车辆经过交通路口时，判断导航规划的路线在路口是否有多车道可选择，若是，则选择行驶方向上多车道中车辆数量最少的车道作为最佳车道推荐，反之，则将前方唯一车道作为最佳车道推荐；当车辆选定行驶车道后，若车道前方有车则依次跟随前车行驶通过交通路口，反之，则根据红绿灯剩余时间进一步判断。

当所行驶车道前方无车时，若信号灯为绿灯且剩余时间足够车辆以安全车速通过，则提示安全通过交通路口，若剩余时间不足以使车辆以安全车速通过，则提示提前减速停车等待；若信号灯为红灯且剩余时间小于车辆以安全车速到达停止线的时间，则提示安全通过交通路口，若剩余时间不足以使车辆以安全车速通过，则提示提前减速停车等待。

本发明还提供了一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示方法，该方法基于上述汽车驾驶预警提示系统实现，包括如下步骤：

S1、车辆在运行过程中，所述疲劳监测模块始终开启并持续监测驾驶员状态，若判断驾驶员处于不疲劳状态，开始计时并执行步骤S2，若判断驾驶员处于疲劳状态，则执行步骤S5；

S2、所述GPS导航模块根据车辆出发地和目的地规划行驶路线，同时获取交通路口车道选择信息、道路限速信息，并将信息发送至所述计算分析模块，执行步骤S3；

S3、所述交通信息通讯模块获取车辆行驶路线中前方路口的交通信息，所述车辆信息采集模块获取车辆的状态信息，并将获取到的信息发送至所述计算分析模块，执行步骤S4；

S4、结合预设的汽车预警控制策略，所述计算分析模块接收到驾驶员处于疲劳状态的信息或计时超过4小时的信息，作出提示休息的决策；同时接收所述GPS导航模块获取的交通路口车道选择信息、道路限速信息、接收所述交通信息通讯模块获取的行驶车道前车数量信息，并作出最佳车道推荐的决策，进一步接收所述交通信息通讯模块获取的交通路口的红绿灯时间信息、车辆到停止线的距离信息以及车辆信息采集模块获取的车速信息，并作出通过红绿灯前的驾驶操作决策，执行步骤S5；

S5、所述信息提示模块接收所述计算分析模块作出的决策，以图像和语音的形式提示驾驶员。

进一步地，所述步骤S4中预设的汽车预警控制策略包括：

S41、车辆在行驶的整个过程中，疲劳监测模块持续识别驾驶员是否处于疲惫状态，若监测到处于疲惫状态，则立即提示停车休息指令，若未监测到处于疲惫状态，则执行步骤S42；

S42、启动计时装置，计时时长设置为4小时，到达4小时后发出休息提示，执行步骤S43，计时期间若监测到驾驶员处于疲惫状态则进行休息提示，在停车20分钟后计时清零。

S43、所述GPS导航模块规划到达目的地的行驶路线，并将车辆实时位置、路线信息和交通路口车道选择信息发送至交通信息通讯模块，执行步骤S44；

S44、交通信息通讯模块接收GPS导航模块的交通路口车道选择信息后，获取将要行驶车道的前车数量信息和可供选择的车道数目发送至计算分析模块，比较可供选择车道上的前车数量，判断前车数量最少的车道为最佳车道并提示给驾驶员；若行驶方向只存在唯一车道，则将该车作为最佳车道推荐给驾驶员；若计算分析模块判断存在多条最佳车道，即多条可选择车道上前车数目相等时，则继续根据最佳车道数量进行判断，若存在两条最佳车道，则决策右侧车道为最佳车道，若存在三条及以上最佳车道，则决策中间车道为最佳车道；计算分析模块向信息提示模块发送推荐最佳车道的指令执行步骤S45。

S45、车辆选择车道后，计算分析模块判断所选车道是否有前车，若是，则不作任何提示，跟随前车依次通过路口；若否，则执行步骤S46；

S46、计算分析模块判断车道无前车，则由交通信息通讯模块获取红绿灯时间、车辆距停止线距离，GPS导航模块获取限速信息以及车辆信息采集模块获取车速信息，并将信息发送至计算分析模块，执行步骤S47；

S47、计算分析模块接收信息后判断前方红绿灯是否为绿灯，若是，则执行步骤S48，若否，则执行步骤S49；

S48、前方为绿灯且剩余时间为t₀，当前车速为v₁，当前路段车辆限速为v₀，且保证v₁始终小于v₀，车辆距停止线距离为s，汽车以当前车速从当前位置到达停止线时间为t₁＝s/v₁，预留安全时间为t₂，计算分析模块计算判断t₁+t₂是否小于t₀，若是，则决策以安全车速v₂，v₂＝s/(t₁+t₂)通过，若否，则决策汽车提前减速并准备停车等待，并以图像和语音形式提示驾驶员；

S49、前方为红灯且剩余时间为t'₀，当前车速为v₁，当前路段车辆限速为v₀，且保证v₁始终小于v₀，车辆距停止线距离为s，汽车以当前车速从当前位置到达停止线时间为t₁＝s/v₁，预留安全时间为t₂，则计算分析模块计算判断t₁-t₂是否大于t'₀，若否，则决策汽车提前减速并准备停车等待，若是，则决策以安全车速v₁通过，并以图像和语音形式提示驾驶员。

一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时，执行上述基于车路协同的汽车驾驶预警提示方法。

一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器通过所述计算机程序执行上述基于车路协同的汽车驾驶预警提示方法。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，与GPS导航系统相结合，根据已规划的车辆行驶路线，实时获取路口导向、道路限速等信息，同时对周围车辆信息进行分析，推荐最佳行驶车道，减少了排队等待时间，有效提高了行车效率，同时提高了驾驶安全性。

2、本发明提供的基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，其疲劳监测模块为首要判断模块，并在行车途中持续监测，在确保驾驶员处于非疲劳状态下进行后续预警提示，为安全行车设置了总保险，防止了驾驶员因处于疲劳状态而对后续预警提示视而不见，提高了预警提示的有效性。

3、本发明提供的基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，其中对红绿灯时间预测可以有效辅助驾驶员进行路口行车判断，既避免了驾驶员在路口前发生紧急制动带来较差的驾驶体验，也能防止误闯红灯而违反交通法规。从而有效提高了驾驶的平顺性和安全性。

4、本发明提供的基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，对交通情况不同的路段的适应效果都比较好，对于车流量较多车道多的路口可以很好地进行车道选择推荐，对于车流量较少的路口能够准确预测红绿灯信息，对于长时间行驶的高速公路行程可以进行疲劳预警，给驾驶员带来较好的驾驶体验。

5、本发明提供的基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，在智能决策的基础上充分考虑驾驶员的主观操作意愿，给予了驾驶员对车辆操作的主动权。

基于上述理由本发明可在汽车预警系统和智能交通等领域广泛推广。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统结构框图。

图2为本发明方法流程图。

图3为本发明方法中预设的汽车预警控制策略流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，包括：电性连接的疲劳监测模块、GPS导航模块、交通信息通讯模块、车辆信息采集模块、计算分析模块以及信息提示模块；

疲劳监测模块，用于监测驾驶时长、捕捉驾驶员面部特征，并将捕捉到的驾驶员面部特征与疲劳特征库进行比较，进而判断驾驶员是否处于疲劳状态；

GPS导航模块，用于规划车辆到达目的地的行驶路线，获取交通路口车道选择信息、道路限速信息，并将获取到的信息发送至所述计算分析模块；

交通信息通讯模块，用于获取车辆行驶路线中前方路口的交通信息，并将信息发送至所述计算分析模块；

车辆信息采集模块，用于实时获取车辆的状态信息，并将信息发送至所述计算分析模块；

计算分析模块，用于接收所述疲劳监测模块、GPS导航模块、交通信息通讯模块、以及车辆信息采集模块发送的信息，根据预设的控制策略，判断车辆所处路段及驾驶员情况，生成相应的指令发送至所述信息提示模块；

信息提示模块，用于接收所述计算分析模块发送的指令，并将指令以图像和语音形式反馈给驾驶员。

作为本发明优选的实施方式，所述交通信息通讯模块获取的车辆行驶路线中前方路口的交通信息包括：交通路口的红绿灯时间信息、障碍物信息、行驶车道前车数量信息、车辆到停止线的距离信息。

作为本发明优选的实施方式，所述车辆信息采集模块获取的车辆的状态信息包括：位置信息、速度信息以及时间信息。

作为本发明优选的实施方式，所述计算分析模块判断车辆所处路段及驾驶员情况包括：

判断车辆所处路段：车辆是否有多车道选择、最佳车道是否有前车，当前红灯剩余时间是否需要停车、当前绿灯剩余时间是否足够通过；

判断驾驶员情况：是否处于疲惫状态、连续驾驶时间是否达到法规规定疲劳驾驶时长、当前车速是否超过所行驶路段限速。

作为本发明优选的实施方式，所述计算分析模块中预设的控制策略包括：

车辆行驶时，疲劳监测模块开始持续监测，若监测到驾驶员有驾驶疲劳特征时，则通过语音提示驾驶员停车休息，反之，则不提示，同时开始计时至4小时提示驾驶员休息，车辆停20分钟后计时清零，计时期间若监测到驾驶员仍处于疲惫状态，则继续进行休息提示；

当车辆经过交通路口时，判断导航规划的路线在路口是否有多车道可选择，若是，则选择行驶方向上多车道中车辆数量最少的车道作为最佳车道推荐，反之，则将前方唯一车道作为最佳车道推荐；当车辆选定行驶车道后，若车道前方有车则依次跟随前车行驶通过交通路口，反之，则根据红绿灯剩余时间进一步判断。

当所行驶车道前方无车时，若信号灯为绿灯且剩余时间足够车辆以安全车速通过，则提示安全通过交通路口，若剩余时间不足以使车辆以安全车速通过，则提示提前减速停车等待；若信号灯为红灯且剩余时间小于车辆以安全车速到达停止线的时间，则提示安全通过交通路口，若剩余时间不足以使车辆以安全车速通过，则提示提前减速停车等待。

本发明还提供了一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示方法，包括：配备上述汽车驾驶预警提示系统的汽车在行进过程中，疲劳监测模块持续监测驾驶员疲劳特征，若监测到疲劳信息，则发送休息指令至信息提示模块；反之，则不发送任何指令至信息提示模块，并在行车过程中进行计时，连续驾驶4小时后发送休息指令至信息提示模块，计时期间若监测到驾驶员处于疲惫状态则进行休息提示，在停车20分钟后计时清零；驾驶员在行驶至交通路口时，GPS导航模块获取道路限速信息、行驶路线信息，交通信息通讯模块实时获取行驶方向上各车道前车信息、红绿灯信息及车辆到停止线距离信息，车辆信息采集模块获取车速及位置信息，并将信息实时发送至所述计算分析模块；计算分析模块处理行驶路线信息和车道中前方车辆数量信息，判断是否存在最佳车道；若当前路口只存在唯一车道，则决策该车道为最佳车道并将指令发送至所述信息提示模块；若当前路口存在多车道可选择，则决策前车数量最少的车道为最佳车道并将指令至所述信息提示模块；车道选择完成后，计算分析模块判断最佳车道中前方车辆数量信息和红绿灯时间信息；若车道前方有车，则不发送任何指令至所述信息提示模块；若车道前方无车，则判断信号灯是否为绿灯，若为绿灯且剩余时间足够车辆以安全车速通过，则发送安全通过指令至所述信息提示模块，若剩余时间不足以使车辆以安全车速通过，则发送提前减速停车指令至所述信息提示模块。若为红灯且剩余时间小于车辆以安全车速到达停止线的时间，则发送安全通过指令；若交通信息通讯模块未获取到行驶方向上某车道车辆信息，则判断当前该车道前方无车；若所述计算分析模块判断存在多条最佳车道，即多条车道前车数目相等时，则继续根据最佳车道数量进行判断，若存在两条最佳车道，则决策右侧车道为最佳车道，若存在三条及以上最佳车道，则决策中间车道为最佳车道。计算分析模块向信息提示模块发送推荐最佳车道的指令。信息提示模块接收到计算分析模块发送的指令，并进行相应的提示。若GPS导航模块判断车辆前方即将通过路口,但交通信息通讯模块未监测到交通路口红绿灯信息，则判断前方路口无红绿灯，发送路口无指示灯信息至计算分析模块，计算分析模块作出依据周围路况和交通法规安全行车的决策，并将指令发送至信息提示模块。

作为本发明优选的实施方式，上述一种基于车路协同的城市有轨电车平交路口汽车预警方法，如图2所示，具体包括如下步骤：

S1、车辆在运行过程中，所述疲劳监测模块始终开启并持续监测驾驶员状态，若判断驾驶员处于不疲劳状态，开始计时并执行步骤S2，若判断驾驶员处于疲劳状态，则执行步骤S5；

S2、所述GPS导航模块根据车辆出发地和目的地规划行驶路线，同时获取交通路口车道选择信息、道路限速信息，并将信息发送至所述计算分析模块，执行步骤S3；

S3、所述交通信息通讯模块获取车辆行驶路线中前方路口的交通信息，所述车辆信息采集模块获取车辆的状态信息，并将获取到的信息发送至所述计算分析模块，执行步骤S4；

S4、结合预设的汽车预警控制策略，所述计算分析模块接收到驾驶员处于疲劳状态的信息或计时超过4小时的信息，作出提示休息的决策；同时接收所述GPS导航模块获取的交通路口车道选择信息、道路限速信息、接收所述交通信息通讯模块获取的行驶车道前车数量信息，并作出最佳车道推荐的决策，进一步接收所述交通信息通讯模块获取的交通路口的红绿灯时间信息、车辆到停止线的距离信息以及车辆信息采集模块获取的车速信息，并作出通过红绿灯前的驾驶操作决策，执行步骤S5；

S5、所述信息提示模块接收所述计算分析模块作出的决策，以图像和语音的形式提示驾驶员。

作为本发明优选的实施方式，如图3所示，所述步骤S4中预设的汽车预警控制策略包括：

S41、车辆在行驶的整个过程中，疲劳监测模块持续识别驾驶员是否处于疲惫状态，若监测到处于疲惫状态，则立即提示停车休息指令，若未监测到处于疲惫状态，则执行步骤S42；

S42、启动计时装置，计时时长设置为4小时，到达4小时后发出休息提示，执行步骤S43，计时期间若监测到驾驶员处于疲惫状态则进行休息提示，在停车20分钟后计时清零。

S43、所述GPS导航模块规划到达目的地的行驶路线，并将车辆实时位置、路线信息和交通路口车道选择信息发送至交通信息通讯模块，执行步骤S44；

S44、交通信息通讯模块接收GPS导航模块的交通路口车道选择信息后，获取将要行驶车道的前车数量信息和可供选择的车道数目发送至计算分析模块，比较可供选择车道上的前车数量，判断前车数量最少的车道为最佳车道并提示给驾驶员；若行驶方向只存在唯一车道，则将该车作为最佳车道推荐给驾驶员；若计算分析模块判断存在多条最佳车道，即多条可选择车道上前车数目相等时，则继续根据最佳车道数量进行判断，若存在两条最佳车道，则决策右侧车道为最佳车道，若存在三条及以上最佳车道，则决策中间车道为最佳车道；计算分析模块向信息提示模块发送推荐最佳车道的指令执行步骤S45。

S45、车辆选择车道后，计算分析模块判断所选车道是否有前车，若是，则不作任何提示，跟随前车依次通过路口；若否，则执行步骤S46；

S46、计算分析模块判断车道无前车，则由交通信息通讯模块获取红绿灯时间、车辆距停止线距离，GPS导航模块获取限速信息以及车辆信息采集模块获取车速信息，并将信息发送至计算分析模块，执行步骤S47；

S47、计算分析模块接收信息后判断前方红绿灯是否为绿灯，若是，则执行步骤S48，若否，则执行步骤S49；

S48、前方为绿灯且剩余时间为t₀，当前车速为v₁，当前路段车辆限速为v₀，且保证v₁始终小于v₀，车辆距停止线距离为s，汽车以当前车速从当前位置到达停止线时间为t₁＝s/v₁，预留安全时间为t₂，计算分析模块计算判断t₁+t₂是否小于t₀，若是，则决策以安全车速v₂，v₂＝s/(t₁+t₂)通过，若否，则决策汽车提前减速并准备停车等待，并以图像和语音形式提示驾驶员；

S49、前方为红灯且剩余时间为t'₀，当前车速为v₁，当前路段车辆限速为v₀，且保证v₁始终小于v₀，车辆距停止线距离为s，汽车以当前车速从当前位置到达停止线时间为t₁＝s/v₁，预留安全时间为t₂，则计算分析模块计算判断t₁-t₂是否大于t'₀，若否，则决策汽车提前减速并准备停车等待，若是，则决策以安全车速v₁通过，并以图像和语音形式提示驾驶员。

由此，通过采集驾驶员信息、车辆信息和周边车辆信息、红绿灯信息，对汽车、驾驶员、交通环境进行综合智能判断，形成一套完整的行车预警提示方案，有效辅助驾驶员安全行车，提高了汽车的驾驶舒适性和平稳性，也大大提高了道路通行效率。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，其特征在于，包括：电性连接的疲劳监测模块、GPS导航模块、交通信息通讯模块、车辆信息采集模块、计算分析模块以及信息提示模块；

疲劳监测模块，用于监测驾驶时长、捕捉驾驶员面部特征，并将捕捉到的驾驶员面部特征与疲劳特征库进行比较，进而判断驾驶员是否处于疲劳状态；

GPS导航模块，用于规划车辆到达目的地的行驶路线，获取交通路口车道选择信息、道路限速信息，并将获取到的信息发送至所述计算分析模块；

交通信息通讯模块，用于获取车辆行驶路线中前方路口的交通信息，并将信息发送至所述计算分析模块；

车辆信息采集模块，用于实时获取车辆的状态信息，并将信息发送至所述计算分析模块；

计算分析模块，用于接收所述疲劳监测模块、GPS导航模块、交通信息通讯模块、以及车辆信息采集模块发送的信息，根据预设的控制策略，判断车辆所处路段及驾驶员情况，生成相应的指令发送至所述信息提示模块；

信息提示模块，用于接收所述计算分析模块发送的指令，并将指令以图像和语音形式反馈给驾驶员。

2.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，其特征在于，所述交通信息通讯模块获取的车辆行驶路线中前方路口的交通信息包括：交通路口的红绿灯时间信息、障碍物信息、行驶车道前车数量信息、车辆到停止线的距离信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，其特征在于，所述车辆信息采集模块获取的车辆的状态信息包括：位置信息、速度信息以及时间信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，其特征在于，所述计算分析模块判断车辆所处路段及驾驶员情况包括：

判断车辆所处路段：车辆是否有多车道选择、最佳车道是否有前车，当前红灯剩余时间是否需要停车、当前绿灯剩余时间是否足够通过；

判断驾驶员情况：是否处于疲惫状态、连续驾驶时间是否达到法规规定疲劳驾驶时长、当前车速是否超过所行驶路段限速。

5.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示系统，其特征在于，所述计算分析模块中预设的控制策略包括：

车辆行驶时，疲劳监测模块开始持续监测，若监测到驾驶员有驾驶疲劳特征时，则通过语音提示驾驶员停车休息，反之，则不提示，同时开始计时至4小时提示驾驶员休息，车辆停20分钟后计时清零，计时期间若监测到驾驶员仍处于疲惫状态，则继续进行休息提示；

当车辆经过交通路口时，判断导航规划的路线在路口是否有多车道可选择，若是，则选择行驶方向上多车道中车辆数量最少的车道作为最佳车道推荐，反之，则将前方唯一车道作为最佳车道推荐；当车辆选定行驶车道后，若车道前方有车则依次跟随前车行驶通过交通路口，反之，则根据红绿灯剩余时间进一步判断。

当所行驶车道前方无车时，若信号灯为绿灯且剩余时间足够车辆以安全车速通过，则提示安全通过交通路口，若剩余时间不足以使车辆以安全车速通过，则提示提前减速停车等待；若信号灯为红灯且剩余时间小于车辆以安全车速到达停止线的时间，则提示安全通过交通路口，若剩余时间不足以使车辆以安全车速通过，则提示提前减速停车等待。

6.一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示方法，其特征在于，该方法基于所述权利要求1-5中任意一项所述的汽车驾驶预警提示系统实现，包括如下步骤：

S1、车辆在运行过程中，所述疲劳监测模块始终开启并持续监测驾驶员状态，若判断驾驶员处于不疲劳状态，开始计时并执行步骤S2，若判断驾驶员处于疲劳状态，则执行步骤S5；

S2、所述GPS导航模块根据车辆出发地和目的地规划行驶路线，同时获取交通路口车道选择信息、道路限速信息，并将信息发送至所述计算分析模块，执行步骤S3；

S3、所述交通信息通讯模块获取车辆行驶路线中前方路口的交通信息，所述车辆信息采集模块获取车辆的状态信息，并将获取到的信息发送至所述计算分析模块，执行步骤S4；

S4、结合预设的汽车预警控制策略，所述计算分析模块接收到驾驶员处于疲劳状态的信息或计时超过4小时的信息，作出提示休息的决策；同时接收所述GPS导航模块获取的交通路口车道选择信息、道路限速信息、接收所述交通信息通讯模块获取的行驶车道前车数量信息，并作出最佳车道推荐的决策，进一步接收所述交通信息通讯模块获取的交通路口的红绿灯时间信息、车辆到停止线的距离信息以及车辆信息采集模块获取的车速信息，并作出通过红绿灯前的驾驶操作决策，执行步骤S5；

S5、所述信息提示模块接收所述计算分析模块作出的决策，以图像和语音的形式提示驾驶员。

7.根据权利要求6所述的一种基于车路协同的汽车驾驶预警提示方法，其特征在于，所述步骤S4中预设的汽车预警控制策略包括：

S41、车辆在行驶的整个过程中，疲劳监测模块持续识别驾驶员是否处于疲惫状态，若监测到处于疲惫状态，则立即提示停车休息指令，若未监测到处于疲惫状态，则执行步骤S42；

S42、启动计时装置，计时时长设置为4小时，到达4小时后发出休息提示，执行步骤S43，计时期间若监测到驾驶员处于疲惫状态则进行休息提示，在停车20分钟后计时清零。

S43、所述GPS导航模块规划到达目的地的行驶路线，并将车辆实时位置、路线信息和交通路口车道选择信息发送至交通信息通讯模块，执行步骤S44；

S44、交通信息通讯模块接收GPS导航模块的交通路口车道选择信息后，获取将要行驶车道的前车数量信息和可供选择的车道数目发送至计算分析模块，比较可供选择车道上的前车数量，判断前车数量最少的车道为最佳车道并提示给驾驶员；若行驶方向只存在唯一车道，则将该车作为最佳车道推荐给驾驶员；若计算分析模块判断存在多条最佳车道，即多条可选择车道上前车数目相等时，则继续根据最佳车道数量进行判断，若存在两条最佳车道，则决策右侧车道为最佳车道，若存在三条及以上最佳车道，则决策中间车道为最佳车道；计算分析模块向信息提示模块发送推荐最佳车道的指令执行步骤S45。

S45、车辆选择车道后，计算分析模块判断所选车道是否有前车，若是，则不作任何提示，跟随前车依次通过路口；若否，则执行步骤S46；

S46、计算分析模块判断车道无前车，则由交通信息通讯模块获取红绿灯时间、车辆距停止线距离，GPS导航模块获取限速信息以及车辆信息采集模块获取车速信息，并将信息发送至计算分析模块，执行步骤S47；

S47、计算分析模块接收信息后判断前方红绿灯是否为绿灯，若是，则执行步骤S48，若否，则执行步骤S49；

S48、前方为绿灯且剩余时间为t₀，当前车速为v₁，当前路段车辆限速为v₀，且保证v₁始终小于v₀，车辆距停止线距离为s，汽车以当前车速从当前位置到达停止线时间为t₁＝s/v₁，预留安全时间为t₂，计算分析模块计算判断t₁+t₂是否小于t₀，若是，则决策以安全车速v₂，v₂＝s/(t₁+t₂)通过，若否，则决策汽车提前减速并准备停车等待，并以图像和语音形式提示驾驶员；

S49、前方为红灯且剩余时间为t'₀，当前车速为v₁，当前路段车辆限速为v₀，且保证v₁始终小于v₀，车辆距停止线距离为s，汽车以当前车速从当前位置到达停止线时间为t₁＝s/v₁，预留安全时间为t₂，则计算分析模块计算判断t₁-t₂是否大于t'₀，若否，则决策汽车提前减速并准备停车等待，若是，则决策以安全车速v₁通过，并以图像和语音形式提示驾驶员。

8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时，执行权利要求6所述的方法。

9.一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器通过所述计算机程序执行权利要求6所述的方法。

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