CN113257024A - 一种基于v2i的高速公路雨雾环境防追尾预警方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法及系统，所述方法包括：测量目标安全监测区间的实时雨量、空气湿度及能见度后进行分级，得到雨量等级信息和能见度等级信息，探测目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离；根据目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到分级预警结果；将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，以提醒驾驶员前方通行区域的实时道路信息及分级预警结果。本发明通过结合V2I技术和高速公路雨雾天气预警与引导系统，为具备V2I功能的车辆提供实时超视距预警和雾区通行引导信息，有效减少由雨雾天气造成的高速公路交通事故。

Description

一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法及系统

技术领域

本发明涉及交通安全技术领域，尤其是涉及一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法及系统。

背景技术

在高速公路上，雨雾天气，尤其是突发的浓雾暴雨，会严重减低空气能见度，影响驾驶员对行车安全距离和车道形态的判断。同时，由于湿滑的路面降低了路面摩擦系数，导致车辆的制动性能下降，因此，雨雾天气的出现给高速公路的行车安全造成了严重威胁，高速碰撞、二次追尾和连环追尾等严重事故常见于雨雾多发季节。

目前，针对雨雾天气的高速公路行车安全问题，现有技术主要包括两种应对思路：一是以限速、限流和开雾灯等传统人为管控方式进行应对；二是应用信息化和智能化技术的高速公路雨雾天气诱导系统，通过配备能见度检测仪、车辆检测单元、数据通讯计算处理软硬件、LED显示屏和语音控制器等模块，能够实时检测车流量、车距和能见度，并根据不同道路状态发出多级报警，对司机的判断和驾驶起到良好的辅助效果，可以有效地降低由于雨雾天气造成的高速公路交通事故。

但是，在对现有技术的研究与实践过程中，本发明的发明人发现，目前针对雨雾天气的高速公路行车问题的两种应对思路都存在一些缺陷，例如通过限速、限流和开雾灯等传统人为管控方式应对，人力成本高，效率低且无法有效控制事故的发生。而应用信息化和智能化技术的高速公路雨雾天气诱导系统，虽然对降低由于雨雾天气造成的高速公路交通事故有一定效果，但其报警形式以车外的LED显示和道路轮廓灯指引为主，驾驶员容易因为能见度不足、车外噪音过大、驾驶车速过快或驾驶经验不足等因素错过预警信息，难以完全避免事故发生的可能性。因此，亟需一种能够克服上述缺陷的高速公路雨雾环境防追尾预警方法。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法及系统，能够有效降低由于雨雾天气造成的高速公路交通事故。

为解决上述问题，本申请实施例的第一方面提供了一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，至少包括如下步骤：

测量目标安全监测区间的实时雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，得到所述目标安全监测区间的雨量等级信息；

测量所述目标安全监测区间的当前道路能见度并按能见度大小进行分级，得到所述所述目标安全监测区间的能见度等级信息；

探测所述目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离；

根据所述目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到对应的分级预警结果；

将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，以提醒驾驶员前方通行区域的实时道路信息及分级预警结果。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，还包括：

根据所述分级预警结果控制车道线上等间距布设的智能车道示廓灯进行分级预警和车道引导，以提醒和引导驾驶员通过前方通行区域。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述测量目标安全监测区间的实时雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，得到所述目标安全监测区间的雨量等级信息，具体为：

通过第一安全监测区间的智能路测单元中的雨量测量模块测量第二安全监测区间内的实时雨量及空气湿度，并按雨量大小进行分级，将分级后的雨量等级信息输入所述第一安全监测区间的智能路测单元的中央控制器。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述测量所述目标安全监测区间的当前道路能见度并按能见度大小进行分级，得到所述所述目标安全监测区间的能见度等级信息，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元中的能见度测量模块测量第二安全监测区间内的当前道路能见度，并按能见度大小进行分级，将分级后的能见度等级信息输入至所述第一安全监测区间的智能路测单元的中央控制器；

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述探测所述目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元探测在预设时间段内进入第二安全监测区间的车辆总数，通过所述第二安全监测区间内的智能路测单元探测在预设时间段内流出所述第二安全监测区间的车辆总数，并发送至所述第一安全监测区间的智能路测单元的中央控制器，以计算所述第二安全监测区间的区间通行效率及滞留车辆平均距离。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到对应的分级预警结果，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元根据第二安全监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到所述第二安全监测区间的分级预警结果；其中，所述实时道路信息包括雨量等级信息、能见度等级信息、区间通行效率和滞留车辆平均距离。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元搜索第一安全监测区间和第二安全监测区间内具备V2I功能的智能车辆，在建立信息交互后，将所述第二安全监测区间内的实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆的车载单元中。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述分级预警结果控制车道线上等间距布设的智能车道示廓灯进行分级预警和车道引导，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元控制第二安全监测区间内车道线上等间距布设的智能车道示廓灯，按照所述分级预警结果控制亮灯密度、灯光颜色、灯光亮度及灯光闪烁。

本申请实施例的第二方面提供了一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警系统，包括：

雨量测量模块，用于测量目标安全监测区间的实时雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，得到所述目标安全监测区间的雨量等级信息；

能见度测量模块，用于测量所述目标安全监测区间的当前道路能见度并按能见度大小进行分级，得到所述所述目标安全监测区间的能见度等级信息；

车流量测量模块，用于探测所述目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离；

分级预警模块，用于根据所述目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到对应的分级预警结果；

V2I智能交互模块，用于将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，以提醒驾驶员前方通行区域的实时道路信息及分级预警结果。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警系统，还包括：

道路示廓报警控制模块，用于根据所述分级预警结果控制车道线上等间距布设的智能车道示廓灯进行分级预警和车道引导，以提醒和引导驾驶员通过前方通行区域。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法及系统，所述方法包括：测量目标安全监测区间的实时雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，得到所述目标安全监测区间的雨量等级信息；测量所述目标安全监测区间的当前道路能见度并按能见度大小进行分级，得到所述所述目标安全监测区间的能见度等级信息；探测所述目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离；根据所述目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到对应的分级预警结果；将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，以提醒驾驶员前方通行区域的实时道路信息及分级预警结果。

与现有技术相比，本发明实施例能够考虑必定会出现的具备V2X功能智能车辆与传统非智能运输车辆同时运营的场景，兼顾不同技术特点的车辆在雨雾天气高速公路安全通行的需求，结合V2I技术和高速公路雨雾天气诱导系统的技术逻辑，形成更安全的高速公路雨雾天气预警与引导系统，为具备V2X功能的车辆提供实时的超视距预警和雾区通行引导信息，同时也为传统车辆提供直观的分级预警和通行引导，从而有效地减少由于雨雾天气造成的高速公路交通事故。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法的流程示意图；

图2为本发明第一实施例提供的另一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法的流程示意图；

图3为本发明第一实施例提供的基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法的一种实施方式的示意图；

图4为本发明第二实施例提供的一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警系统的结构示意图；

图5为本发明第二实施例提供的另一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

首先介绍本发明可以提供的应用场景，如为雨雾天气高速公路上的车辆提供防追尾预警和通行引导。

本发明第一实施例：

请参阅图1-3。

如图1所示，本实施例提供了一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，至少包括如下步骤：

S1、测量目标安全监测区间的实时雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，得到所述目标安全监测区间的雨量等级信息；

具体的，对于步骤S1，通过测量安全监测区间n内的当前雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，将雨量等级信息输入至智能路测单元。

S2、测量所述目标安全监测区间的当前道路能见度并按能见度大小进行分级，得到所述所述目标安全监测区间的能见度等级信息；

具体的，对于步骤S2，通过测量安全监测区间n内的当前道路能见度，并按能见度大小分级，将能见度等级信息输入至智能路测单元。

S3、探测所述目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离；

具体的，对于步骤S3，探测在时间段T内进入安全监测区间n内的车辆总数和流出安全监测区间n内的车辆总数，计算该安全监测区间n的车流量、通行效率和滞留车辆平均距离。

S4、根据所述目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到对应的分级预警结果；

具体的，对于步骤S4，综合计算安全监测区间n内的降雨量、能见度、区间车流量、区间通行效率和滞留车辆平均距离等信息，按照预设策略进行前方通行区域分级预警决策，得到该区间的分级预警结果。

S5、将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，以提醒驾驶员前方通行区域的实时道路信息及分级预警结果。

具体的，对于步骤S5，搜寻当前安全监测区间与前一个安全监测区间具备V2I功能的智能车辆，将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，从而通过声音、图像和触感等形式提醒驾驶员前方通行区域的实时道路信息和分级预警结果。

在优选的实施例中，如图2所示，所述基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，还包括：

S6、根据所述分级预警结果控制车道线上等间距布设的智能车道示廓灯进行分级预警和车道引导，以提醒和引导驾驶员通过前方通行区域。

具体的，对于步骤S6，根据不同安全监测区间的分级预警结果控制智能车道示廓灯的运行，包括控制亮灯密度、灯光颜色、灯光亮度及灯光闪烁，对对安全监测区间n的传统非智能车辆以及V2I智能车辆提供鲜明且带有车道引导功能的预警信号，提醒并引导驾驶员安全通过雨雾事故区域；其中，所述智能车道示廓灯等间距布设在各个监测区间的车道线上。

在优选的实施例中，对于所述步骤S1，具体为：

通过第一安全监测区间的智能路测单元中的雨量测量模块测量第二安全监测区间内的实时雨量及空气湿度，并按雨量大小进行分级，将分级后的雨量等级信息输入所述第一安全监测区间的智能路测单元的中央控制器。

需要说明的是，本实施例中提到的第一安全监测区间为第二安全监测区间的前一个安全监测区间，第二安全监测区间为当前的目标安全监测区间。

在具体的实施例中，对于步骤S1，通过前一个安全监测区间n-1的智能路测单元RSU(n-1)配置的的雨量测量模块对当前目标安全监测区间n内的当前雨量及空气湿度进行测量并按降雨量大小分级，将雨量等级信息输入前一个安全监测区间上配备的智能路测单元RSU(n-1)的中央控制器。

在优选的实施例中，对于所述步骤S2，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元中的能见度测量模块测量第二安全监测区间内的当前道路能见度，并按能见度大小进行分级，将分级后的能见度等级信息输入至所述第一安全监测区间的智能路测单元的中央控制器；

在具体的实施例中，对于步骤S2，通过前一个安全监测区间n-1的智能路测单元RSU(n-1)配置的能见度测量模块对当前安全检测区间n内的当前道路能见度进行测量并按能见度大小分级，将能见度等级信息输入前一个安全监测区间上配备的智能路测单元RSU(n-1)的中央控制器。

在优选的实施例中，对于所述步骤S3，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元探测在预设时间段内进入第二安全监测区间的车辆总数，通过所述第二安全监测区间内的智能路测单元探测在预设时间段内流出所述第二安全监测区间的车辆总数，并发送至所述第一安全监测区间的智能路测单元的中央控制器，以计算所述第二安全监测区间的区间通行效率及滞留车辆平均距离。

具体的，对于步骤S3，通过前一个安全监测区间n-1的智能路测单元RSU(n-1)配置的红外探测仪探测在时间段T内进入当前安全监控区间n的车辆总数Cin，通过当前安全监控区间n的智能路测单元RSU(n)配置的红外探测仪探测在时间段T内流出安全监控区间n的车辆总数Cout；RSU(n-1)的车流量测量模块接收RSU(n)发送的车辆总数Cout，计算(Cin-Cout)/Cin。

若(Cin-Cout)/Cin>0，则认为安全监测区间n行驶不通畅，(Cin-Cout)/Cin值越大，通行效率越差。Cin-Cout表示时间T内滞留在安全监测区间n的车辆数量。假设安全监测区间n长度为L，为m条车道高速公路，滞留车辆平均分布于安全区间n内，则可计算安全监测区间n内滞留车辆平均距离为mL/(Cin-Cout)。向RSU(n-1)的中央控制器输入实时计算的区间通行效率、“行驶缓慢或拥堵”指令及滞留车辆平均距离。

若(Cin-Cout)/Cin≤0，则认为安全监测区间n行驶通畅，(Cin-Cout)/Cin值越小，通行效率越高，直接向RSU(n-1)的中央控制器输入实时计算的区间通行效率及“行驶顺畅”指令。

在优选的实施例中，对于所述步骤S4，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元根据第二安全监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到所述第二安全监测区间的分级预警结果；其中，所述实时道路信息包括雨量等级信息、能见度等级信息、区间通行效率和滞留车辆平均距离。

在具体的实施例中，对于步骤S4，RSU(n-1)的中央控制器综合计算安全监测区间n内的降雨量、能见度、区间通行效率、区间滞留车辆平均距离等信息，进行前方通行区域分级预警决策，系统预设的预警等级共有五级，分为正常通行(无预警)、气象路况条件不良谨慎驾驶(一级预警)、气象路况条件较差谨慎通行(二级预警)、气象路况条件恶劣低速通行(三级预警)、气象路况条件极端恶劣禁止通行(四级预警)共五级。

其中，具体决策逻辑如下：

1)若通行效率(Cin-Cout)/Cin≤0，正常通行(无预警)；

2)若通行效率(Cin-Cout)/Cin>0，根据天气条件(能见度作为主要天气指标)、区间滞留车辆平均距离划分为一级预警、二级预警、三级预警和四级预警，预警具体规则如下：

a)气象路况条件不良谨慎驾驶(一级预警)：100m≤能见度＜200m且50m≤区间滞留车辆平均距离＜100m；

b)气象路况条件较差谨慎通行(二级预警)：50m≤能见度＜100m且50m≤区间滞留车辆平均距离＜100m；

c)气象路况条件恶劣低速通行(三级预警)：50m≤能见度＜100m且区间滞留车辆平均距离≤50m；

d)气象路况条件极端恶劣禁止通行(四级预警)：能见度＜50m。

在优选的实施例中，对于所述步骤S5，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元搜索第一安全监测区间和第二安全监测区间内具备V2I功能的智能车辆，在建立信息交互后，将所述第二安全监测区间内的实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆的车载单元中。

在具体的实施例中，对于步骤S5，RSU(n-1)搜寻安全监测区间n与安全监测区间n-1内部具备V2I功能的智能车辆，建立信息交互，将安全监测区间n内的天气、路况、车流量及安全预警信息通过LTE-V或5G等形式传送至车载单元OBU，OBU综合自车的位置、车速、驾驶员状态等自车状态信息，经过运算处理后，OBU将来自RSU(n-1)的分级预警、天气状况、路况拥堵等信息通过声音(包括但不限于车载语音信息播报)、图像(包括但不限于仪表盘或多媒体中控台信息提醒)、触感(包括但不限于安全带预紧、方向盘震动)等形式提醒驾驶员。

在优选的实施例中，对于所述步骤S6，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元控制第二安全监测区间内车道线上等间距布设的智能车道示廓灯，按照所述分级预警结果控制亮灯密度、灯光颜色、灯光亮度及灯光闪烁。

在具体的实施例中，对于步骤S6，RSU(n-1)控制安全监测区间n车道线上等间距布设的智能车道示廓灯，按照五种预警等级，通过控制亮灯密度、灯光颜色、灯光亮度及灯光闪烁，对安全监测区间n的传统非智能车辆以及V2I智能车辆提供鲜明且带有车道引导功能的预警信号，提醒并引导驾驶员安全通过雨雾事故区域，避免对于不具备V2I功能的传统非智能车辆不适用的问题。

如图3所示，本实施例还提供了一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法的一种实施方式，以单向四车道高速公路为例，在道路一侧按平均间隔L布置智能路测单元(RSU)，两两相邻的RSU组成了安全监控区间(区间长度为L)，每个RSU均配备了雨量测量模块、能见度测量模块、车流量测量模块、V2I智能模块以及道路示廓及分级警示控制模块，布设方案如图1所示，安全监控区间长度L可根据RSU的无线通信时延、常发雨雾事故路段的长度，在平衡建设成本基础上确定，一般为1000-2000米。

本实施例提供的一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，包括：测量目标安全监测区间的实时雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，得到所述目标安全监测区间的雨量等级信息；测量所述目标安全监测区间的当前道路能见度并按能见度大小进行分级，得到所述所述目标安全监测区间的能见度等级信息；探测所述目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离；根据所述目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到对应的分级预警结果；将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，以提醒驾驶员前方通行区域的实时道路信息及分级预警结果。

本实施例通过考虑中短期内必定会出现的智能车辆与传统非智能运输车辆同时运营场景，兼顾不同技术特点的车辆在雨雾天气高速公路安全通行的需求，形成更安全的高速公路雨雾天气预警与诱导系统，为具备V2X功能的车辆提供实时的超视距预警和雾区通行引导信息，同时也为传统车辆提供直观的分级预警和通行引导，以有效地降低由于雨雾天气造成的高速公路交通事故。为建设车路协同环境下的高速示范运营道路提供基建参考，针对雨雾天气下高速公路频发的运营背景，为车路协同技术提供更加迫切的应用落脚点，技术可行且具有明确的应用需求。

本发明第二实施例：

请参阅图4-5。

如图4所示，本实施例提供了一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警系统，包括：

雨量测量模块100，用于测量目标安全监测区间的实时雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，得到所述目标安全监测区间的雨量等级信息。

在具体的实施例中，对于雨量测量模块100，通过前一个安全监测区间n-1的智能路测单元RSU(n-1)配置的的雨量测量模块对当前目标安全监测区间n内的当前雨量及空气湿度进行测量并按降雨量大小分级，将雨量等级信息输入前一个安全监测区间上配备的智能路测单元RSU(n-1)的中央控制器。

能见度测量模块200，用于测量所述目标安全监测区间的当前道路能见度并按能见度大小进行分级，得到所述所述目标安全监测区间的能见度等级信息。

具体的，对于能见度测量模块200，通过前一个安全监测区间n-1的智能路测单元RSU(n-1)配置的能见度测量模块对当前安全检测区间n内的当前道路能见度进行测量并按能见度大小分级，将能见度等级信息输入前一个安全监测区间上配备的智能路测单元RSU(n-1)的中央控制器。

车流量测量模块300，用于探测所述目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离。

具体的，对于车流量测量模块300，通过前一个安全监测区间n-1的智能路测单元RSU(n-1)配置的红外探测仪探测在时间段T内进入当前安全监控区间n的车辆总数Cin，通过当前安全监控区间n的智能路测单元RSU(n)配置的红外探测仪探测在时间段T内流出安全监控区间n的车辆总数Cout；RSU(n-1)的车流量测量模块接收RSU(n)发送的车辆总数Cout，计算(Cin-Cout)/Cin。

分级预警模块400，用于根据所述目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到对应的分级预警结果。

具体的，对于分级预警模块400，RSU(n-1)的中央控制器综合计算安全监测区间n内的降雨量、能见度、区间通行效率、区间滞留车辆平均距离等信息，进行前方通行区域分级预警决策，系统预设的预警等级共有五级，分为正常通行(无预警)、气象路况条件不良谨慎驾驶(一级预警)、气象路况条件较差谨慎通行(二级预警)、气象路况条件恶劣低速通行(三级预警)、气象路况条件极端恶劣禁止通行(四级预警)共五级。

V2I智能交互模块500，用于将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，以提醒驾驶员前方通行区域的实时道路信息及分级预警结果。

具体的，对于V2I智能交互模块500，RSU(n-1)搜寻安全监测区间n与安全监测区间n-1内部具备V2I功能的智能车辆，建立信息交互，将安全监测区间n内的天气、路况、车流量及安全预警信息通过LTE-V或5G等形式传送至车载单元OBU，OBU综合自车的位置、车速、驾驶员状态等自车状态信息，经过运算处理后，OBU将来自RSU(n-1)的分级预警、天气状况、路况拥堵等信息通过声音(包括但不限于车载语音信息播报)、图像(包括但不限于仪表盘或多媒体中控台信息提醒)、触感(包括但不限于安全带预紧、方向盘震动)等形式提醒驾驶员。

在优选的实施例中，所述基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警系统，还包括：

道路示廓报警控制模块600，用于根据所述分级预警结果控制车道线上等间距布设的智能车道示廓灯进行分级预警和车道引导，以提醒和引导驾驶员通过前方通行区域。

在具体的实施例中，对于道路示廓报警控制模块600，RSU(n-1)控制安全监测区间n内车道线上等间距布设的智能车道示廓灯，按照五种预警等级，通过控制亮灯密度、灯光颜色、灯光亮度及灯光闪烁，对安全监测区间n的传统非智能车辆以及V2I智能车辆提供鲜明且带有车道引导功能的预警信号，提醒并引导驾驶员安全通过雨雾事故区域，避免对于不具备V2I功能的传统非智能车辆不适用的问题。

如图5所示，本实施例还提供了另一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警系统，包括：

雨量监测模块：通过雨量传感器测量安全监测区域内的降雨量，并根据降雨量对监测区域内的降雨情况进行定性分级(无雨、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨)等级别，并将定性分级信息和降雨量测量值输入RSU的中央控制器进行环境计算与判读。

能见度检测模块：通过能见度仪测量安全监测区域内的能见度，并根据能见度对监测区域内的能见度情况进行定性分级(优、良、中、差、极差)等级别，并将定性分级信息和能见度测量值输入RSU的中央控制器进行环境计算与判读。

车流量测量模块：通过安全监测区域起点与终点的RSU信息交互综合计算区间车流辆量与区间滞留车辆平均距离。RSU上配备的智能红外车辆探测仪，在红外图像基础上识别车辆及统计，且不受雨雾天气影响。以安全监测区域n为例进行原理解释，RSU(n-1)上配置的红外探测仪探测在时间段T内进入安全监控区间的车辆总数Cin，RSU(n)上配置的红外探测仪探测在时间段T内流出安全监控区间的车辆总数Cout；RSU(n-1)的车流量测量模块接收RSU(n)发送的车辆总数Cout，计算(Cin-Cout)/Cin；若(Cin-Cout)/Cin>0，则认为安全监测区间n行驶不通畅，(Cin-Cout)/Cin值越大，通行效率越差。假设安全监测区间n长度为L，为m条车道高速公路，滞留车辆平均分布于安全区间n内，则可计算安全监测区间n内滞留车辆平均距离为mL/(Cin-Cout)。向RSU(n-1)的中央控制器输入实时计算的区间通行效率、“行驶缓慢或拥堵”指令及滞留车辆平均距离。若(Cin-Cout)/Cin≤0，则认为安全监测区间n行驶通畅，(Cin-Cout)/Cin值越小，通行效率越高，直接向RSU(n-1)的中央控制器输入实时计算的区间通行效率及“行驶顺畅”指令。

V2I智能交互模块：按照固定通信协议进行信息交互的功能模块，主要负责智能路侧单元RSU与智能车辆车辆车载单元OBU及相邻RSU之间的信息发送、信息接收、信息解释等功能，RSU与OBU中具有配备这一功能模块。

道路示廓报警控制模块：RSU中配备的道路示廓报警控制模块，根据RSU中央控制器运算决策后输出的安全预警等级，从预先设定的预警信号库中选择与当前预警等级对应的道路示廓灯光控制序列，并按照控制序列控制道路轮廓指示及分级警示灯按照一定规律点亮，从而起到车道引导和安全预警的效果。

道路轮廓指示及分级警示灯：沿着车道线等间隔布设的警示灯，一条车道线上的警示灯共用一条控制总线，但是可以独立工作，且灯光亮度、颜色、闪烁效果等存在多级调节。一条车道线上的警示灯可以根据RSU中道路示廓报警控制模块发出的控制序列实现不同亮度、颜色、灯光密度组合的车道引导和警示效果，为检测区域内的传统非智能车辆和智能车辆提供安全通行引导和警示。

本实施例提供的一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警系统，包括：雨量测量模块，用于测量目标安全监测区间的实时雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，得到所述目标安全监测区间的雨量等级信息；能见度测量模块，用于测量所述目标安全监测区间的当前道路能见度并按能见度大小进行分级，得到所述所述目标安全监测区间的能见度等级信息；车流量测量模块，用于探测所述目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离；分级预警模块，用于根据所述目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到对应的分级预警结果；V2I智能交互模块，用于将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，以提醒驾驶员前方通行区域的实时道路信息及分级预警结果；道路示廓报警控制模块，用于根据所述分级预警结果控制车道线上等间距布设的智能车道示廓灯进行分级预警和车道引导，以提醒和引导驾驶员通过前方通行区域。

本实施例考虑中短期内必定会出现的具备V2X功能智能车辆与传统非智能运输车辆同时运营的场景，结合V2I技术和高速公路雨雾天气诱导系统的技术逻辑，形成更安全的高速公路雨雾天气预警与诱导系统，为具备V2X功能的车辆提供实时的超视距预警和雾区通行引导信息，同时也为传统车辆提供直观的分级预警和通行引导，以有效地降低由于雨雾天气造成的高速公路交通事故。通过针对不同技术特点的车辆的安全通行需求，融合雾区引导技术与V2I技术，综合集成雨量、能见度、区间车流量、区间滞留车辆平均距离等监测功能，将气象条件、路况元素量化、归类成五级道路预警等级，并通过控制道路示廓灯的灯光亮度、点亮密度、颜色等特征组合，对通行车辆提供车道引导和安全警示。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

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，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述模块的划分，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，例如多个模块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模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块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模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

Claims (10)

1.一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

测量目标安全监测区间的实时雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，得到所述目标安全监测区间的雨量等级信息；

测量所述目标安全监测区间的当前道路能见度并按能见度大小进行分级，得到所述所述目标安全监测区间的能见度等级信息；

探测所述目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离；

根据所述目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到对应的分级预警结果；

将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，以提醒驾驶员前方通行区域的实时道路信息及分级预警结果。

2.根据权利要求1所述的基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，其特征在于，还包括：

根据所述分级预警结果控制车道线上等间距布设的智能车道示廓灯进行分级预警和车道引导，以提醒和引导驾驶员通过前方通行区域。

3.根据权利要求1所述的基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，其特征在于，所述测量目标安全监测区间的实时雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，得到所述目标安全监测区间的雨量等级信息，具体为：

通过第一安全监测区间的智能路测单元中的雨量测量模块测量第二安全监测区间内的实时雨量及空气湿度，并按雨量大小进行分级，将分级后的雨量等级信息输入所述第一安全监测区间的智能路测单元的中央控制器。

4.根据权利要求1所述的基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，其特征在于，所述测量所述目标安全监测区间的当前道路能见度并按能见度大小进行分级，得到所述所述目标安全监测区间的能见度等级信息，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元中的能见度测量模块测量第二安全监测区间内的当前道路能见度，并按能见度大小进行分级，将分级后的能见度等级信息输入至所述第一安全监测区间的智能路测单元的中央控制器。

5.根据权利要求1所述的基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，其特征在于，所述探测所述目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元探测在预设时间段内进入第二安全监测区间的车辆总数，通过所述第二安全监测区间内的智能路测单元探测在预设时间段内流出所述第二安全监测区间的车辆总数，并发送至所述第一安全监测区间的智能路测单元的中央控制器，以计算所述第二安全监测区间的区间通行效率及滞留车辆平均距离。

6.根据权利要求1所述的基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，其特征在于，所述根据所述目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到对应的分级预警结果，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元根据第二安全监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到所述第二安全监测区间的分级预警结果；其中，所述实时道路信息包括雨量等级信息、能见度等级信息、区间通行效率和滞留车辆平均距离。

7.根据权利要求1所述的基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，其特征在于，所述将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元搜索第一安全监测区间和第二安全监测区间内具备V2I功能的智能车辆，在建立信息交互后，将所述第二安全监测区间内的实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆的车载单元中。

8.根据权利要求2所述的基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警方法，其特征在于，所述根据所述分级预警结果控制车道线上等间距布设的智能车道示廓灯进行分级预警和车道引导，具体为：

通过第一安全监测区间内的智能路测单元控制第二安全监测区间内车道线上等间距布设的智能车道示廓灯，按照所述分级预警结果控制亮灯密度、灯光颜色、灯光亮度及灯光闪烁。

9.一种基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警系统，其特征在于，包括：

雨量测量模块，用于测量目标安全监测区间的实时雨量及空气湿度，并按降雨量大小进行分级，得到所述目标安全监测区间的雨量等级信息；

能见度测量模块，用于测量所述目标安全监测区间的当前道路能见度并按能见度大小进行分级，得到所述所述目标安全监测区间的能见度等级信息；

车流量测量模块，用于探测所述目标安全监测区间的进入车辆总数和流出车辆总数，计算区间通行效率及滞留车辆平均距离；

分级预警模块，用于根据所述目标监测区间的实时道路信息进行前方通行区域分级预警决策，得到对应的分级预警结果；

V2I智能交互模块，用于将实时道路信息及分级预警结果发送至具备V2I功能的智能车辆，以提醒驾驶员前方通行区域的实时道路信息及分级预警结果。

10.根据权利要求9所述的基于V2I的高速公路雨雾环境防追尾预警系统，其特征在于，还包括：

道路示廓报警控制模块，用于根据所述分级预警结果控制车道线上等间距布设的智能车道示廓灯进行分级预警和车道引导，以提醒和引导驾驶员通过前方通行区域。

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