CN112937439B - 一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统及方法 - Google Patents

一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统及方法，所述系统：包括云端服务器、控制中心和车辆客户端，其中，车辆客户端：用于实时采集车辆行驶参数，将车辆行驶参数与公交车安全驾驶模型数据相对比，在参数超过设定范围时，发出报警信号和/或车辆控制指令；控制中心：用于通过云端服务器读取所有车辆的驾驶状态，实现对车辆的实时监控；云端服务器：用于连接控制中心和车辆客户端，将经过训练的公交车安全驾驶模型发给各个车辆客户端，同时云端服务器根据车辆客户端发回的安全驾驶数据更新安全驾驶模型。本发明可实时分析驾驶行为的安全性并发出风险等级给报警模块和控制模块，同时数安全驾驶数据用于迭代更新安全驾驶模型。

Description

一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统及方法
技术领域
本发明涉及交通安全技术领域，具体指一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统及方法。
背景技术
公交车是公共交通工具，营运车辆，车上乘客的安全至关重要，对驾驶员驾驶行为进行分析和预测意义重大。当公交车驾驶员因心理状态、生命体征、疲劳状态等不利于安全行车时，就会使车辆行驶状态发生变化，严重时产生危险行为。现有技术方案主要是采用GPS定位技术确定车辆当前位置，不能实时监控和预测驾驶员行为；或者是采用车内摄像头对驾驶员行为监控，避免打电话、抽烟、疲劳驾驶等行为；或者是依据车辆异常轨迹模型在事后对驾驶员行为进行评估，均不能有效提升驾驶安全。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统及方法，旨在通过监控车辆运动学参数、车辆位置，与正常驾驶数据对比，分析和预测潜在安全风险，保护乘客生命财产安全、避免发生重大交通事故。
为实现上述目的，本发明所设计的一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统，其特殊之处在于，所述系统包括云端服务器、控制中心和车辆客户端，其中，
所述车辆客户端：用于实时采集车辆行驶参数，将车辆行驶参数与公交车安全驾驶模型数据相对比，在参数超过设定范围时，发出报警信号和/或车辆控制指令；
所述控制中心：用于通过云端服务器读取所有车辆的驾驶状态，实现对车辆的实时监控；
所述云端服务器：用于连接所述控制中心和车辆客户端，将经过训练的公交车安全驾驶模型发给各个车辆客户端，同时云端服务器根据车辆客户端发回的安全驾驶数据更新安全驾驶模型。
进一步地，所述车辆客户端包括车辆参数采集模块、时间模块、地图模块、报警模块、控制模块和数据处理模块，其中：
所述车辆参数采集模块：用于采集车辆行驶参数，
所述时间模块：用于提供数据采集时的时间，
所述地图模块：用于提供数据采集时的位置信息、道路交通信息、车辆行驶轨迹；
所述数据处理模块：用于根据参数采集模块、时间模块、地图模块输入的信号与公交车安全驾驶模型数据相对比，在参数超过设定范围时，发出报警指令和/或车辆控制指令；
所述报警模块：用于根据报警指令发出响应级别的报警信号；
所述控制模块：用于根据车辆控制指令对车辆进行控制。
更进一步地，所述车辆参数采集模块采集车辆速度、加速度、方向盘转角、油门开度、转向灯状态、刹车状态信息。
更进一步地，所述数据处理模块根据参数采集模块、时间模块、地图模块输入的信号与已经建立的公交车安全驾驶模型相对比，在同一个时间、相同的路段、相同的车流量时，当车辆的速度、加速度、方向盘转角、油门开度超过设定范围，判断驾驶员驾驶行为异常，触发报警指令和/或车辆控制指令。
更进一步地，所述控制模块用于控制车辆的制动系统、转向系统、动力系统和车身控制系统。
更进一步地，所述报警指令分为三级，一级时控制报警模块的仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警；二级时控制报警模块仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警、语音报警，报警频率变高，声音变大；三级时控制报警模块仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警、语音报警，报警频率变高，声音变大，并启动控制指令。
更进一步地，所述数据处理模块将车辆行驶参数发送至云端服务器，对于未触发报警指令的安全驾驶数据用于更新迭代安全驾驶模型，对于触发了报警指令的不安全驾驶数据，更新到不安全驾驶案例库中。
本发明还提出一种公交车驾驶员驾驶行为预警方法，所述方法基于上述一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统实现，具体步骤包括：
1)云端服务器通过连接车辆客户端，将经过训练的公交车安全驾驶模型发给各个车辆客户端，车辆客户端中的车辆参数采集模块采集车辆行驶参数，数据处理模块将车辆行驶参数与公交车安全驾驶模型数据相对比，在参数超过设定范围时，发出报警指令和/或车辆控制指令；
2)车辆客户端中的报警模块根据报警指令发出报警信号，控制模块根据车辆控制指令控制车辆；
3)云端服务器根据车辆客户端发回的安全驾驶数据更新安全驾驶模型；
4)控制中心通过云端服务器实时接收所有车辆的驾驶状态，实现对车辆的实时监控。
优选地，所述步骤1)中车辆行驶参数超过设定范围的10％为一级报警；超过设定范围的20％为二级报警；超过设定范围的30％为三级报警，同时触发控制指令。
优选地，所述步骤2)中当报警指令为一级时控制报警模块的仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警；当报警指令为二级时控制报警模块仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警、语音报警，报警频率变高，声音变大；当报警指令为三级时控制报警模块仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警、语音报警，报警频率变高，声音变大，并启动控制指令。
本发明的优点在于：
1、公交车的特殊性在于行驶路线的固定化，在相同的时间，相同的路段，公交车的行驶速度、加速度、方向都有一个合理的范围，当车辆参数、车辆轨迹偏离这个合理的范围时，可以认为驾驶员行为存在一定的风险，需要及时提醒和制止。
2、本发明通过当前车辆行驶状态、时间、地图模块与过往安全驾驶模型对比分析，实时监控车辆状态，预测出风险等级，并采取相应的报警和控制措施，避免产生车辆冲入江河、撞墙等危险行为，保护乘客生命财产安全。
3、本发明将安全驾驶数据发回云端服务器，有助于迭代更新安全驾驶模型。
4、本发明系统发现数据满足危险驾驶行为特征时，即可及时快速的发出报警，应对危险状况。
附图说明
图1为系统架构图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明提出的一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统，本系统包括云端服务器、控制中心和车辆客户端，其中，
车辆客户端：用于实时采集车辆行驶参数，将车辆行驶参数与公交车安全驾驶模型数据相对比，在参数超过设定范围时，发出报警信号和/或车辆控制指令；
控制中心：用于通过云端服务器读取所有车辆的驾驶状态，实现对车辆的实时监控；
云端服务器：用于连接所述控制中心和车辆客户端，将经过训练的公交车安全驾驶模型发给各个车辆客户端，同时云端服务器根据车辆客户端发回的安全驾驶数据更新安全驾驶模型。
车辆客户端包括车辆参数采集模块、时间模块、地图模块、报警模块、控制模块和数据处理模块。其中：车辆参数采集模块：用于采集车辆行驶参数，车辆参数采集模块实时采集车辆速度、加速度、方向盘转角、油门开度、转向灯状态、刹车状态等，时间模块提供数据采集时的时间，地图模块提供数据采集时的位置信息，道路交通情况，车辆行驶轨迹。
时间模块：用于提供数据采集时的时间，
地图模块：用于提供数据采集时的位置信息、道路交通信息、车辆行驶轨迹；对于车辆客户端，关于时间模块，如果车辆可以实时发出时间信息，可以不添加单独的时间模块，采集车辆上的时间即可，关于地图模块，如果车辆已有定位导航功能，可以不添加单独的地图模块，采集车辆上的位置导航信息即可。
数据处理模块：用于根据参数采集模块、时间模块、地图模块输入的信号与公交车安全驾驶模型数据相对比，在参数超过设定范围时，发出报警指令和/或车辆控制指令。数据处理模块根据参数采集模块、时间模块、地图模块输入的信号与已经建立的公交车安全驾驶模型相对比，在同一个时间，相同的路段，相同的车流量时，车辆的速度、加速度、行驶方向都是明确一致的，在一个合理的范围内。当数据对比分析过程中发现某个车辆参数不正常时，例如，当车辆在桥上行驶时，如果车辆发生急转向和持续的急加速，且未有刹车意图，此时可以判断驾驶员驾驶行为异常，可能是将车辆开入江河中，此时根据风险等级划分，先是风险等级1，先报警提示驾驶员，当驾驶员没有采取有效措施时，风险等级提升为2，报警声音提高，频率提高，同时语音播报，提醒驾驶员和乘客注意并采取措施确保安全，如果车辆状态依然没有改善，此时风险等级提升为3，发送风险等级信号给控制模块执行相关控制。对于安全的驾驶数据，数据处理模块需要发给云端服务器，用于更新迭代安全驾驶模型，对于不安全驾驶数据，数据处理模块发给云端服务器，更新到不安全驾驶案例库中，当后期再发生这类情况时，系统可以快速响应。
报警模块：用于根据报警指令发出响应级别的报警信号；控制模块：用于根据车辆控制指令对车辆进行控制。报警模块根据数据处理模块发送的风险等级信号执行相应的报警模式，包括仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警、语音报警等，随着风险等级的提升，报警的频率和强度相应的提高，当风险等级为最高时，语音报警功能提醒驾驶员和乘客注意安全。
控制模块用来控制车辆的制动系统、转向系统、动力系统、车身控制系统等，当风险等级提升到3时，控制模块切断驾驶员控制，开始自主控制车辆，根据车辆异常状态采取相应的制动、转向动作，例如，当车辆异常加速时，控制模块发出制动信号，制动减速度根据地图模块提供的车流状况、道路轨迹、道路周边建筑物等信息制定，如果车辆刚好行驶到丁字路口，必要时需要同时控制转向系统，避免驶离道路，当车辆停稳后，及时打开车门，方便乘客转移到安全位置。
云端服务器连接车辆客户端和控制中心，控制中心可以通过云端服务器读取所有车辆的驾驶状态，实现对车辆的实时监控，同时云端服务器根据车辆客户端发回的安全驾驶数据更新安全驾驶模型，把不安全驾驶案例更新到数据库内，把迭代更新的安全驾驶模型和不安全驾驶案例库发回车辆客户端。
控制中心可以实时监控每一台车的行驶状态，工作人员可以在任意时刻查看公交车运行状态，当遇到不安全驾驶行为时，数据处理模块会将风险状况发回控制中心，工作人员可以同步提醒驾驶员，当风险等级持续最高时，工作人员可以及时赶往现场，同时可以及时通知医护、消防赶往现场救援等，有效提升车辆行车安全。
公交车安全驾驶模型建立方法及迭代更新：同一条路线上每天有数十台车在路上运行，非常方便采集数据建立安全驾驶模型，每台车数据处理中心将参数采集模块、时间模块、地图模块输入的数据发给云端服务器，经过一段时间的数据积累，就可以快速的拥有大量的真实又价值的数据，包括公交车行驶路线上每个位置、每个时间段、道路交通流量、车辆安全运行的状态等，通过数据挖掘算法，集群、分割、孤立点分析、神经网络算法等方法深入数据内部，剔除掉一些干扰数据，挖掘出有价值的数据，这样就可以快速处理大量的数据，在处理数据的过程中，分析人员可以通过可视化窗口监管数据处理过程，及时发现并纠正问题，对数据各个维度分析完后，就可以建立车辆安全驾驶模型，界定出各个数据的合理范围，然后就可以用新的一组数据验证模型的正确性。数据采集，数据分析，模型建立，模型验证是一个完整的循环，经过多次的循环后就可以得到可靠的安全驾驶模型，云端服务器将建立好的安全驾驶模型发给各个车辆客户端，此时车辆客户端数据处理模块就拥有了预测分析能力，可以依据交通流量、时间、车辆运行位置，预测分析车辆速度、加速度、方向盘转角、油门开度、转向灯状态、刹车状态等，当发现异常时可以及时处理。在该系统使用过程中，车辆客户端数据处理模块将采集到的数据同步传回云端服务器，服务器对安全驾驶数据分析处理后纳入安全驾驶模型，迭代更新，提高鲁棒性，对不安全驾驶数据分析后纳入不安全驾驶数据库，并建立数据相应的特征，当数据处理模块发现数据满足这些特征时，即可及时快速的发出报警，应对危险状况。
当公交车驾驶员因心理状态、生命体征、疲劳状态等不利于安全行车时，就会使车辆行驶状态发生变化，严重时产生危险行为，如果采用了该技术方案中描述的系统，车辆客户端即可通过当前车辆行驶状态、时间、地图模块与过往安全驾驶模型对比分析，实时监控车辆状态，预测出风险等级，并采取相应的报警和控制措施，避免产生车辆冲入江河、撞墙等危险行为，保护乘客生命财产安全。基于上述一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统，本发明还提出一种预警方法，具体步骤包括：
1)云端服务器通过连接车辆客户端，将经过训练的公交车安全驾驶模型发给各个车辆客户端，车辆客户端中的车辆参数采集模块采集车辆行驶参数，数据处理模块将车辆行驶参数与公交车安全驾驶模型数据相对比，在参数超过设定范围时，发出报警指令和/或车辆控制指令；车辆行驶参数超过设定范围的10％为一级报警；超过设定范围的20％为二级报警；超过设定范围的30％为三级报警，同时触发控制指令。
2)车辆客户端中的报警模块根据报警指令发出报警信号，控制模块根据车辆控制指令控制车辆；风险等级分为3级，1级和2级均为报警模式，3级为报警和控制模式，一般情况下，当车辆行驶状态异常时，风险等级为1，此时仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警；风险等级为2，此时仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警、语音报警，报警频率变高，声音变大；风险等级为3，此时除了报警模式，还对应有控制模式，控制车辆的制动系统、转向系统、车身系统等。同时，风险等级会通过云端服务器发送到控制中心。
3)云端服务器根据车辆客户端发回的安全驾驶数据更新安全驾驶模型；
4)控制中心通过云端服务器实时接收所有车辆的驾驶状态，实现对车辆的实时监控。
最后需要说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本专利技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统，其特征在于：所述系统包括云端服务器、控制中心和车辆客户端，其中，
所述车辆客户端：用于实时采集车辆行驶参数，将车辆行驶参数与公交车安全驾驶模型数据相对比，在参数超过设定范围时，发出报警信号和/或车辆控制指令；
所述控制中心：用于通过云端服务器读取所有车辆的驾驶状态，实现对车辆的实时监控；
所述云端服务器：用于连接所述控制中心和车辆客户端，将经过训练的公交车安全驾驶模型发给各个车辆客户端，同时云端服务器根据车辆客户端发回的安全驾驶数据更新安全驾驶模型；
所述车辆客户端包括车辆参数采集模块、时间模块、地图模块、报警模块、控制模块和数据处理模块，其中：
所述车辆参数采集模块：用于采集车辆行驶参数，
所述时间模块：用于提供数据采集时的时间，
所述地图模块：用于提供数据采集时的位置信息、道路交通信息、车辆行驶轨迹；
所述数据处理模块：用于根据参数采集模块、时间模块、地图模块输入的信号与公交车安全驾驶模型数据相对比，在参数超过设定范围时，发出报警指令和/或车辆控制指令；所述数据处理模块根据参数采集模块、时间模块、地图模块输入的信号与已经建立的公交车安全驾驶模型相对比，在同一个时间、相同的路段、相同的车流量时，当车辆的速度、加速度、方向盘转角、油门开度超过设定范围，判断驾驶员驾驶行为异常，触发报警指令和/或车辆控制指令；
所述报警模块：用于根据报警指令发出相应级别的报警信号；
所述控制模块：用于根据车辆控制指令对车辆进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统，其特征在于：所述车辆参数采集模块采集车辆速度、加速度、方向盘转角、油门开度、转向灯状态、刹车状态信息。
3.根据权利要求2所述的一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统，其特征在于：所述控制模块用于控制车辆的制动系统、转向系统、动力系统和车身控制系统。
4.根据权利要求1所述的一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统，其特征在于：所述报警指令分为三级，一级时控制报警模块的仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警；二级时控制报警模块仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警、语音报警，报警频率变高，声音变大；三级时控制报警模块仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警、语音报警，报警频率变高，声音变大，并启动控制指令。
5.根据权利要求1所述的一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统，其特征在于：所述数据处理模块将车辆行驶参数发送至云端服务器，对于未触发报警指令的安全驾驶数据用于更新迭代安全驾驶模型，对于触发了报警指令的不安全驾驶数据，更新到不安全驾驶案例库中。
6.一种公交车驾驶员驾驶行为预警方法，其特征在于：所述方法基于权利要求1～5中任一项所述的一种公交车驾驶员驾驶行为预警系统实现，具体步骤包括：
1)云端服务器通过连接车辆客户端，将经过训练的公交车安全驾驶模型发给各个车辆客户端，车辆客户端中的车辆参数采集模块采集车辆行驶参数，数据处理模块将车辆行驶参数与公交车安全驾驶模型数据相对比，在参数超过设定范围时，发出报警指令和/或车辆控制指令；
2)车辆客户端中的报警模块根据报警指令发出报警信号，控制模块根据车辆控制指令控制车辆；
3)云端服务器根据车辆客户端发回的安全驾驶数据更新安全驾驶模型；
4)控制中心通过云端服务器实时接收所有车辆的驾驶状态，实现对车辆的实时监控。
7.根据权利要求6所述的一种公交车驾驶员驾驶行为预警方法，其特征在于：所述步骤1)中车辆行驶参数超过设定范围的10％为一级报警；超过设定范围的20％为二级报警；超过设定范围的30％为三级报警，同时触发控制指令。
8.根据权利要求6所述的一种公交车驾驶员驾驶行为预警方法，其特征在于：所述步骤2)中当报警指令为一级时控制报警模块的仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警；当报警指令为二级时控制报警模块仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警、语音报警，报警频率变高，声音变大；当报警指令为三级时控制报警模块仪表蜂鸣声音报警、方向盘震动报警、安全带拉紧报警、油门踏板震动报警、语音报警，报警频率变高，声音变大，并启动控制指令。
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