CN112700644A - 一种空中智能道路交通管理辅助方法及系统 - Google Patents

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张潮
张森
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黄淑兵
施一珑
李小武
杨卓敏
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Abstract

本发明涉及智能交通应用技术领域，具体公开了一种空中智能道路交通管理辅助方法，包括：获取目标监控区域中的交通要素信息，并依据所述交通要素信息构建一区域综合动态俯视图；判断出所述区域综合动态俯视图中的目标交通违法事件；实时对所述目标交通违法事件中的违法主体推送其违法认定信息。本发明还公开了一种空中智能道路交通管理辅助系统。本发明提供的空中智能道路交通管理辅助方法，可以帮助交管人员做到全天候、全时段在场，全方位、无死角监管，全覆盖、无延迟执法，同时保障交通管理全过程的规范和可追溯，并确保智能交管机器辅助的可控和不断优化。

Description

一种空中智能道路交通管理辅助方法及系统
技术领域
本发明涉及智能交通应用技术领域，更具体地，涉及一种空中智能道路交通管理辅助方法及系统。
背景技术
随着人工智能技术、智能芯片技术、物联网技术、5G技术、轻型无人机技术等的迅速兴起，高度复合的智能交通技术势必突破以往交通管理面临的种种技术障碍，比如大面积长时间遇到交通目标被遮挡而难以处理的问题、单一视觉感知难以准确判断交通目标短时运动变化的问题等，使得有关难题都能够得到较好解决，为交通管理带来跨越性发展可能，因此其具备巨大的潜在社会价值和广阔的应用前景，很有必要研究。
一方面，已有研究中缺乏空中智能道路交通管理辅助方法及系统的研究，另一方面，伴随人工智能技术、智能芯片技术、物联网技术、5G技术、轻型无人机技术等的发展，智能交通领域呼唤能为交管人员提供智能、专业、高效、可控、可扩展的道路交通管理辅助方法及系统。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种空中智能道路交通管理辅助方法及系统，可以帮助交管人员做到全天候、全时段在场，全方位、无死角监管，全覆盖、无延迟执法，同时保障交通管理全过程的规范和可追溯，并确保智能交管机器辅助的可控和不断优化。
作为本发明的第一个方面，提供一种空中智能道路交通管理辅助方法，包括：
步骤S110：获取目标监控区域中的交通要素信息，并依据所述交通要素信息构建一区域综合动态俯视图；
步骤S120：判断出所述区域综合动态俯视图中的目标交通违法事件；
步骤S130：实时对所述目标交通违法事件中的违法主体推送其违法认定信息。
进一步地，所述步骤S110中，还包括：通过装配AI芯片的智能无人机或者装配多个智能多功能摄像机的高杆来获取所述目标监控区域中的交通要素信息。
进一步地，所述交通要素信息至少包括视觉信息、车辆状态信息以及信号灯信息，所述视觉信息至少包括从空中捕获的人、车、路俯视视觉信息，所述车辆状态信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有车辆的车轮转速信息，所述信号灯信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有行人信号灯的灯色信息、剩余时间信息和所有车辆信号灯的灯色信息、剩余时间信息。
进一步地，还包括：对进入所述目标监控区域中的交通主体进行事前提醒、事中警报、事后警示以及辅助取证。
进一步地，所述步骤S120之后，还包括：依据所述目标交通违法事件自动生成所述违法主体的违法认定信息。
作为本发明的第二个方面，提供一种空中智能道路交通管理辅助系统，包括：
空中采集检测跟踪模块，用于获取目标监控区域中的交通要素信息，并依据所述交通要素信息构建一区域综合动态俯视图；
逻辑判断模块，用于判断出所述区域综合动态俯视图中的目标交通违法事件；
实时违法推送模块，用于实时对所述目标交通违法事件中的违法主体推送其违法认定信息。
进一步地，所述空中采集检测跟踪模块为装配AI芯片的智能无人机或者装配多个智能多功能摄像机的高杆。
进一步地，所述交通要素信息至少包括视觉信息、车辆状态信息以及信号灯信息，所述视觉信息至少包括从空中捕获的人、车、路俯视视觉信息，所述车辆状态信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有车辆的车轮转速信息，所述信号灯信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有行人信号灯的灯色信息、剩余时间信息和所有车辆信号灯的灯色信息、剩余时间信息。
进一步地，还包括外部设备模块，所述外部设备模块用于对进入所述目标监控区域中的交通主体进行事前提醒、事中警报、事后警示以及辅助取证。
进一步地，所述逻辑判断模块，还用于依据所述目标交通违法事件自动生成所述违法主体的违法认定信息。
本发明提供的空中智能道路交通管理辅助方法及系统具有以下优点：支持在任意道路交通区域，为交管人员提供此区域的交通管理辅助，并可选择地启用人工干预模块，为交通管理人员提供智能、专业、高效、可控、可扩展的交通管理辅助，帮助交通管理人员获得强大的全时、全感、全管的智能交管机器辅助，以便交管人员能够做到全天候、全时段在场，全方位、无死角监管，全覆盖、无延迟执法，同时保障交通管理全过程的规范和可追溯。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的空中智能道路交通管理辅助方法的流程图。
图2为本发明提供的空中智能道路交通管理辅助方法的具体实施方式流程图。
图3为本发明提供的空中智能道路交通管理辅助系统的组织架构示意图。
图4为本发明提供的区域综合动态俯视图。
图5为本发明提供的基于分区分级的区域综合动态俯视图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的空中智能道路交通管理辅助方法及系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。显然，所描述的实施例为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本实施例中提供了一种空中智能道路交通管理辅助方法，如图1所示，空中智能道路交通管理辅助方法包括：
步骤S110：获取目标监控区域中的交通要素信息，并依据所述交通要素信息构建一区域综合动态俯视图；
步骤S120：判断出所述区域综合动态俯视图中的目标交通违法事件；
步骤S130：实时对所述目标交通违法事件中的违法主体推送其违法认定信息。
优选地，所述步骤S110中，还包括：通过装配AI芯片的智能无人机或者装配多个智能多功能摄像机的高杆来获取所述目标监控区域中的交通要素信息。
本发明提供的空中智能道路交通管理辅助方法，应用场景为任意道路交通区域，数据来源于高速率、低延时的无线网络，数据类型多样，主要包括来自空中的俯视视觉数据、来自地面的物联网数据、来自云端的权威校验数据。
具体地，所述步骤S120中，采用特定逻辑判断规则，对所述区域综合动态俯视图完成目标交通违法事件的检测及取证；其中，特定逻辑判断规则是以特定道路交通法规为依据，采取的特定算法设计，来实现对目标交通违法事件的检测，并按照届时相应取证规范保存证据，可以提供的是任意要求的有关数字信息，对取证规范的可追踪能力由方法的可扩展设计保证。
具体地，所述步骤S120中，单次取证时，都可以智能调配其他能够锁定当前违法对象的网络设备，上传与此次违法事件有关的信息，辅助形成全面立体的违法证据。
优选地，所述交通要素信息至少包括视觉信息、车辆状态信息以及信号灯信息，所述视觉信息至少包括从空中捕获的人、车、路俯视视觉信息，所述车辆状态信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有车辆的车轮转速信息，所述信号灯信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有行人信号灯的灯色信息、剩余时间信息和所有车辆信号灯的灯色信息、剩余时间信息。
优选地，还包括：对进入所述目标监控区域中的交通主体进行事前提醒、事中警报、事后警示以及辅助取证。
优选地，所述步骤S120之后，还包括：依据所述目标交通违法事件自动生成所述违法主体的违法认定信息，并确保在违法主体离开目标监控区域前将违法认定信息传达；当发生严重违法行为时，比如发生严重伤害并伴有肇事逃逸，还将传送违法主体的身份信息，可能包括车辆综合身份信息、人员综合身份信息，给到公安交管部门，辅助及时完成对违法主体的缉查布控。
需要说明的是，区域综合动态俯视图具备对指定交通目标进行多要素检测或多要素跟踪能力，指定交通目标包括人、车、路、灯等，其中，多要素检测或多要素跟踪能力是通过对视觉信息应用基于深度学习的检测或跟踪算法，并融合高频采集的物联网信息来实现的。
作为本发明的另一实施例，请同时参照图2，提供一种空中智能道路交通管理辅助系统，其中，包括：
空中采集检测跟踪模块，用于获取目标监控区域中的交通要素信息，并依据所述交通要素信息构建一区域综合动态俯视图；
逻辑判断模块，用于判断出所述区域综合动态俯视图中的目标交通违法事件；
实时违法推送模块，用于实时对所述目标交通违法事件中的违法主体推送其违法认定信息。
具体地，实时违法推送模块，实时地对区域内所述目标交通违法事件中违法主体推送其违法认定信息，做到震慑交通违法主体，或针对特定严重违法行为将其推送公安部门，即时完成缉查布控准备；实时违法推送模块可以由无人机担当，实时地计算生成规范化的违法认定信息，由高性能智能芯片与高速率、低时延的5G网络，确保在违法主体离开目标监控区域前将违法认定信息传达；传达目标可以是网联车或违法嫌疑车主的便携式智能设备，强制违法嫌疑对象的接收设备启用语音功能播报违法认定信息，做到震慑交通违法主体。
优选地，所述空中采集检测跟踪模块为装配AI芯片的智能无人机或者装配多个智能多功能摄像机的高杆，或者其他能够获取道路的俯视视觉数据的装备来构成。
优选地，所述逻辑判断模块为装配AI芯片的智能无人机来担当，也可以由装配多个智能多功能摄像机的高杆来担当，或者其他能够获取道路的俯视视觉数据的装备来担当，重点是它们都具备高性能计算模块。
优选地，所述实时违法推送模块为装配AI芯片的智能无人机来担当，也可以由装配多个智能多功能摄像机的高杆来担当，或者其他能够获取道路的俯视视觉数据的装备来担当，重点是它们都具备高速率、低延时的无线传输模块。
优选地，所述交通要素信息至少包括视觉信息、车辆状态信息以及信号灯信息，所述视觉信息至少包括从空中捕获的人、车、路俯视视觉信息，所述车辆状态信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有车辆的车轮转速信息，所述信号灯信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有行人信号灯的灯色信息、剩余时间信息和所有车辆信号灯的灯色信息、剩余时间信息。
优选地，还包括外部设备模块，所述外部设备模块用于对进入所述目标监控区域中的交通主体进行事前提醒、事中警报、事后警示以及辅助取证，其中，外部设备模块可以由布设在目标监控区域内的声光电装备、卡口抓拍设备、车内行车记录仪等构成，图3做了部分示意；其中，事前提醒、事中警报以及事后警示，是指配合逻辑判断模块的实时判断，在逻辑判断模块的智能调配下，应用声光电装备对将要发生道路交通违法的目标交通主体(人、车等)进行对应违法类型的提醒、劝阻，对正在进行道路交通违法的目标交通主体(人、车等)进行对应违法类型的警报、正告，对完成道路交通违法的目标交通主体(人、车等)进行对应违法类型的警示、规劝；其中，辅助取证，是指配合逻辑判断模块抓取其他视角的场景、目标信息，辅助形成全面立体的违法证据。
优选地，还包括人工干预模块，所述人工干预模块用于允许交管人员在验证身份后，有记录地干预此交管辅助系统的任意过程；其中，人工干预模块是指考虑了人工干预对本系统的必要性，而对外设置的交互模块，其需要能够在交管人员完成身份信息核验后，允许交管人员接替本系统的一切智能决策，确保本系统的每一个决策环节都可由操作者完成，包括但不限于对自动生成的违法推送信息正确性的确认、对外部设备任务的修正与确认等，同时要求对操作全过程做到可追溯；另外，对人工干预的操作日志可以同时在无人机、交互设备、云端做备份，便于做到可追溯和篡改校验，可以采用区块链技术。
优选地，还包括算法扩展模块，所述算法扩展模块用于允许维护人员在验证身份后，有记录地更新交通管理系统的监管算法，调整违法监管范围，相应扩展其他模块的工作方式；其中，算法扩展模块是指考虑了本系统优化或增添任一道路交通违法监管功能的必要性，而对外设置的交互模块，其需要能够在维护人员完成身份信息核验后，主要允许维护人员优化逻辑判断模块已有算法，或为扩展道路交通违法监管范围而新增算法，同时要求对操作全过程做到可追溯；另外，可以向无人机提交性能优化了的逻辑判断算法，或者当交通法规修改后，更换过时的逻辑判断算法；另外，对算法扩展的操作日志可以同时在无人机、交互设备、云端做备份，便于做到可追溯和篡改校验，可以采用区块链技术。
优选地，所述逻辑判断模块，还用于依据所述目标交通违法事件自动生成所述违法主体的违法认定信息。
空中采集检测跟踪模块、逻辑判断模块、实时违法推送模块以及外部设备模块的四者智能联动，能够有效实现强大的全时、全感、全管的智能交管机器辅助，并通过人工干预模块和算法扩展模块的应用，确保智能交管机器辅助的可控和不断优化。
下面结合本发明的具体示例，一个监管不礼让行人违法的空中智能道路交通管理辅助方法及系统，对本发明提供的空中智能道路交通管理辅助方法进行详细的描述。
如图3所示，旋翼无人机所示意，本实例选用装配AI芯片的智能无人机来获取目标监控区域中的交通要素信息，在一包含行人信号灯和斑马线的路口，实现空中采集检测跟踪模块功能，且无人机应具备无线充电和智能防抖动以及红外夜视能力，保障无人机能多天候、大时段的有效运行；采用高速率、低延时的5G网络承担系统通信任务。
无人机锁定路口周边区域为目标监控区域，如图3中圆形区域所示意，来采集区域内目标的综合交通信息，至少包括从空中捕获的人、车、路俯视图像，行人朝向信息和从物联网请求的当前道路交通区域所有车辆的车轮转速信息、行人和车辆信号灯的灯色、剩余时间信息；对物联网信息获取具体是，无人机对网联车和网联设备提出接入请求，同时可通过数字证书技术明确自身身份，之后获得接入对象的认可及请求信息，并在网联车、网联设备及云端留存此次连接的唯一凭证。
如图4所示，应用图3中收集到的交通要素信息构建区域综合动态俯视图，图3是对局部的示意，通过应用基于深度学习的检测或跟踪算法，并融合高频采集的物联网信息，区域综合动态俯视图实现了对斑马线、行车道的检测，对行人、车辆运动的检测及跟踪，对行人朝向、车辆车轮转速的检测，同时所有交通对象的位置数据有共用的坐标系。
逻辑判断模块对区域综合动态俯视图，采用检测不礼让行人违法所需的设计及逻辑判断规则，完成对不礼让行人的交通违法事件的检测及取证，具体如下：
(1)此实例所指不礼让行人违法是，中华人民共和国道路交通安全法所规定的“机动车行经人行横道时，应当减速行驶；遇行人正在通过人行横道，应当停车让行。机动车行经没有交通信号的道路时，遇行人横过道路，应当避让”。出于对逻辑判断算法鲁棒性和高效性的考虑，在区域综合动态俯视图基础上，提出安全半圆区与分区分级思想，设计了基于分区分级的区域综合动态俯视图，如图5所示，是对局部的示意，安全半圆区是以每个横过道路的行人头部中心为圆心，向行人朝向方向画出的半圆区域，它是一个逻辑概念用于辅助逻辑判断，不存在物理实体；分区分级是对道路区域以空间位置和信号灯时段的不同组合为依据，所做的逻辑分区与分级；
(2)设道路区域W＝A∪B…∪X，其中A为人行横道，B为行车道，记行人通行信号灯为绿灯的人行横道为Ag，行人通行信号灯为红灯的人行横道为Ar，类似的，还有Bg和Br等；设行人头部中心坐标P＝(a,b)，有P1＝(a1,b1),P2＝(a2,b2),…,Pn＝(an,bn)，记t时刻的行人头部中心坐标为tP，设单辆机动车区域坐标集合V，有V1,V2,…,Vn，记t时刻的单辆机动车区域坐标集合为tV，设单辆机动车对应的车轮转速为s，有s1,s2,…sn，记t时刻机动车车轮转速为ts；设以行人头部中心p为圆心的安全半圆区域为R，R的公式如下：
Figure BDA0002851147080000061
其中，r为半圆半径，α为行人朝向与横坐标轴的夹角，有R1,R2,…Rn，转直角坐标系坐标集合，有R1,R2,…Rn，记t时刻有tR，定义一级安全半圆区域并集
Figure BDA0002851147080000062
二级安全半圆区域并集
Figure BDA0002851147080000063
三级安全半圆区域并集
Figure BDA0002851147080000064
四级安全半圆区域并集
Figure BDA0002851147080000065
(3)设计如下逻辑判断规则
Figure BDA0002851147080000071
其中，上述逻辑判断规则的公式中，W是道路区域变量，P是行人区域变量，V是车辆区域变量，s是车轮转速变量，R是安全半圆区域变量；
上述公式右侧第一行：当有行人在绿灯时的人行横道上时，任一辆汽车刚处于行人安全半圆区域的并集范围内，同时其车轮转速大于零时，输出对应车辆的区域、ID、时刻，认定这些车辆涉嫌不礼让行人违法；
上述公式右侧第二行：当有行人在绿灯时的人行横道附近行车道上时，任一辆汽车刚处于行人安全半圆区域的并集范围内，同时其车轮转速大于零时，并且车轮转速大于上一时刻转速，输出对应车辆的区域、ID、时刻，认定这些车辆未注意避让行人；
上述公式右侧第三行：当有行人在红灯时的人行横道上时，任一辆汽车刚处于行人安全半圆区域的并集范围内，同时其车轮转速大于零时，输出对应车辆的区域、ID、时刻，认定这些车辆涉嫌不礼让行人违法，同时有行人涉嫌闯红灯；
上述公式右侧第四行：当有行人在红灯时的人行横道附近行车道上时，任一辆汽车刚处于行人安全半圆区域的并集范围内，同时其车轮转速大于零时，并且车轮转速大于上一时刻转速，输出对应车辆的区域、ID、时刻，认定这些车辆未注意避让行人，同时有行人涉嫌闯红灯；
实时获取某一时刻各种不礼让行人的各个车辆有关的信息，能够在分区分级的区域综合动态俯视图中唯一确认各违法车辆及其对应的特定违法事件，然后按照届时相应取证规范，可以主要以违法时刻为依据，调取各有关网联设备记录的某些时刻或时段数字信息，最终保存为证据。
如图3所示，外部设备模块具体用于：
(1)当车辆逼近安全半圆区时，可以由无人机调配路面喇叭提示“请注意礼让行人”；当车辆驶入安全半圆区时，可以由无人机调配路面喇叭警报“请立即礼让行人”；当车辆穿行安全半圆区时，可以由无人机调配路面喇叭警示“车辆XXX，你已涉嫌实施不礼让行人违法”；
(2)当未被礼让的行人，在行人信号灯绿灯时却未走在斑马线上时，还可以由无人机调配路面喇叭一同播报“要走斑马线请迅速离开”；当未被礼让的行人在行人信号灯红灯时，还可以由无人机调配路面喇叭一同播报“红灯禁止穿越马路”。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种空中智能道路交通管理辅助方法，其特征在于，包括：
步骤S110：获取目标监控区域中的交通要素信息，并依据所述交通要素信息构建一区域综合动态俯视图；
步骤S120：判断出所述区域综合动态俯视图中的目标交通违法事件；
步骤S130：实时对所述目标交通违法事件中的违法主体推送其违法认定信息。
2.根据权利要求1所述的空中智能道路交通管理辅助方法，其特征在于，所述步骤S110中，还包括：通过装配AI芯片的智能无人机或者装配多个智能多功能摄像机的高杆来获取所述目标监控区域中的交通要素信息。
3.根据权利要求1所述的空中智能道路交通管理辅助方法，其特征在于，所述交通要素信息至少包括视觉信息、车辆状态信息以及信号灯信息，所述视觉信息至少包括从空中捕获的人、车、路俯视视觉信息，所述车辆状态信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有车辆的车轮转速信息，所述信号灯信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有行人信号灯的灯色信息、剩余时间信息和所有车辆信号灯的灯色信息、剩余时间信息。
4.根据权利要求1所述的空中智能道路交通管理辅助方法，其特征在于，还包括：对进入所述目标监控区域中的交通主体进行事前提醒、事中警报、事后警示以及辅助取证。
5.根据权利要求1所述的空中智能道路交通管理辅助方法，其特征在于，所述步骤S120之后，还包括：依据所述目标交通违法事件自动生成所述违法主体的违法认定信息。
6.一种空中智能道路交通管理辅助系统，其特征在于，包括：
空中采集检测跟踪模块，用于获取目标监控区域中的交通要素信息，并依据所述交通要素信息构建一区域综合动态俯视图；
逻辑判断模块，用于判断出所述区域综合动态俯视图中的目标交通违法事件；
实时违法推送模块，用于实时对所述目标交通违法事件中的违法主体推送其违法认定信息。
7.根据权利要求6所述的空中智能道路交通管理辅助系统，其特征在于，所述空中采集检测跟踪模块为装配AI芯片的智能无人机或者装配多个智能多功能摄像机的高杆。
8.根据权利要求6所述的空中智能道路交通管理辅助系统，其特征在于，所述交通要素信息至少包括视觉信息、车辆状态信息以及信号灯信息，所述视觉信息至少包括从空中捕获的人、车、路俯视视觉信息，所述车辆状态信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有车辆的车轮转速信息，所述信号灯信息至少包括从物联网请求的目标监控区域中所有行人信号灯的灯色信息、剩余时间信息和所有车辆信号灯的灯色信息、剩余时间信息。
9.根据权利要求6所述的空中智能道路交通管理辅助系统，其特征在于，还包括外部设备模块，所述外部设备模块用于对进入所述目标监控区域中的交通主体进行事前提醒、事中警报、事后警示以及辅助取证。
10.根据权利要求6所述的空中智能道路交通管理辅助系统，其特征在于，所述逻辑判断模块，还用于依据所述目标交通违法事件自动生成所述违法主体的违法认定信息。
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