CN113313938B - 一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导方法及系统 - Google Patents

一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导方法及系统，方法包括：步骤1：计算第i车辆检测模块、第i Beacon基站、第i控制模块的布设安全间隔L1、L2，第i车辆检测模块检测当前车辆的车头时距、实时车速并进行等级划分得到时距等级信息、车速等级信息并传输给第i控制模块；步骤2：第i控制模块根据所获取的时距等级信息、车速等级信息进行计算并得到危险等级，并根据危险等级来采取相应的控制引导措施；步骤3：第i Beacon基站发送广播数据包，行驶车辆通过设备的蓝牙接收广播数据包；i∈[1,2]。本发明对驾驶人的危险驾驶行为进行控制引导，提前告知驾驶人驾驶信息，进而减少紧急制动等驾驶行为，保障道路的安全有效运行。

Description

一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制 引导方法及系统
技术领域
本发明属于智能交通技术领域，涉及一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导方法，还涉及一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导系统。
背景技术
随着我国经济的快速增长，高速公路的通行总里程也在逐年上升，但机动车总保有量也随之迅速提升，此外由于早期建设的资金限制以及对远期交通量的预测不足，现有高速不能匹配逐渐增长的社会需求。针对这些问题，本着“资源节约、绿色环保”的原则，高速公路改扩建成为很多地区政府的选择。在高速公路改扩建施工期间，会处于不同的施工场景。当高速公路封闭半幅道路施工时，为达到“边通车，边施工”的目的，此时需通过中央分隔带保通开口将车辆引导至另半幅路面，实现高速公路双向四车道保障通行。但是由于驾驶人对道路线形变化的认知不够充分和标志标识布设的不够充分，致使驾驶人存在一定的认知错误，不能准确的获取道路线形信息，因此可能会采取一些不正确的驾驶措施，如紧急制动、紧急换道等行为，严重影响了交通流的正常运行。此时如果可以对驾驶人采取一定的引导措施，将会改善此类现象。
但是在现有改扩建高速公路保通开口处由于没有统一的相关规定，并且现有保通开口一般只是设置交通标示牌和相关诱导设施，驾驶人不能及时获得相关的交通预告信息，进而无法采取对应的驾驶策略。
发明内容
针对改扩建高速公路保通开口处信息诱导不够充分的问题，本发明的目的在于提供了一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导方法，对驾驶人的危险驾驶行为进行控制引导，提前告知驾驶人驾驶信息，进而减少紧急制动等驾驶行为，保障道路的安全有效运行。
本发明的另一个目的在于提供了一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导系统，通过两次提醒来实现对驾驶人的逐级控制，避免单次提醒后驾驶人无法有效调整自身驾驶行为的情况，保障系统安全有效的运行。
为进一步实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导方法，包括以下步骤：
步骤1：计算第i车辆检测模块、第i Beacon基站、第i控制模块的布设安全间隔L1、L2，第i可变标识板位于第i控制模块前方，布设间隔为L，第i车辆检测模块检测当前车辆的车头时距、实时车速并进行等级划分得到时距等级信息、车速等级信息并传输给第i控制模块，i∈[1,2]；
步骤2：第i控制模块根据所获取的时距等级信息、车速等级信息进行计算并得到危险等级，并根据危险等级来采取相应的控制引导措施；
当危险等级为三级时，第i Beacon基站和第i可变标识板不进行工作；
当危险等级为二级时，第i可变标识牌开启工作；
当危险等级为一级时，第i Beacon基站和第i可变标识板同步开启工作，i∈[1,2]；
步骤3：第i Beacon基站发送广播数据包，行驶车辆通过设备的蓝牙接收广播数据包，并根据接收广播数据包信息来进行车内语音播报；i∈[1,2]。
可选的，步骤1中所述安全间隔L1、L2按以下公式计算：
Figure RE-GDA0003179923680000021
Figure RE-GDA0003179923680000022
其中，L1、L2为安全间隔，S0为两车不相撞的安全距离，v为改扩建高速公路正常行驶情况下的85％位车速，t为驾驶员反应时间；
可选的，步骤1所述布设间隔为L，L＝10m。
可选的，步骤1所述第i车辆检测模块检测的车头时距等级信息为：
若车头时距＜X1时，车头时距等级信息为一级，X1＝2s；
若车头时距介于[X1,X2]之间时，车头时距等级信息为二级，[X1,X2]＝[2,5]；
若车头时距>X2时，车头时距等级信息为三级，X2＝5s。
可选的，步骤1所述第i车辆检测模块检测的车速等级信息为：
若车速＜Z1时，车速等级信息为一级，Z1＝60km/h；
若车速介于[Z1,Z2]之间时，车速等级信息为二级，[Z1,Z2]＝[60,80]；
若车速>Z2时，车速等级信息为三级，Z2>80km/h。
步骤1中的第i控制模块所得到的车头时距等级信息为Xi；
步骤1中的第i控制模块所得到的车速等级信息为Yi。
可选的，步骤2中的第i控制模块根据所获取的时距等级信息、车速等级信息进行计算并得到危险等级。具体如下所示：
W＝x*Xi+y*Yi
其中：W代表车辆危险等级；
x、y代表各因素的权重系数，x＝0.5，y＝0.5；
Xi代表车头时距等级信息；
Yi代表车速等级信息；其中，i∈[1,2]；
当分级指数7＜W＜10时，车辆危险等级为一级；
当分级指数4＜W≤7时，车辆危险等级为二级；
当分级指数0＜W≤4时，车辆危险等级为三级；
步骤2中当车辆危险等级为一级、二级时，第i可变标识板显示道路限速信息。
当车辆危险等级为三级时，不进行工作。
可选的，步骤3中的第i Beacon基站发送广播数据包为：
data＝{DJ}
data为第i Beacon基站发送广播数据包，DJ为发生的提示信息“前方即将变道，请小心行驶”。
上述步骤中，步骤2是关键，由于现有设施中缺乏针对保通开口的相关安全设施，也无法对其交通状态进行引导控制，因此提出一种改扩建高速公路保通开口处车辆危险等级的计算方法，可以对通过保通开口处的车辆状态进行识别并进行引导控制，解决了保通开口处无法实现车辆状态实时预警控制的技术问题，改善了现有改扩建高速公路保通开口的交通安全水平。
相应的，本发明还要求保护一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导系统，包括：
车辆检测模块，包括第一车辆检测模块、第二车辆检测模块，用于采集相邻两车的车头时距以及车辆的实时车速；
Beacon基站，包括第一Beacon基站、第二Beacon基站，用于发送车内语音播报信息，依据第一控制模块、第二控制模块发送的工作指令进行工作；
可变标识板，包括第一可变标识板、第二可变标识板，用于显示道路限速信息，依据第一控制模块、第二控制模块发送的工作指令进行工作；
控制模块，包括第一控制模块、第二控制模块，用于对检测的车头时距和实时车速数据进行计算，若相邻两车的车头时距大于时间阈值且车速低于车速阈值，则第一 Beacon基站、第二Beacon基站和第一可变标识板、第二可变标识板不进行工作，否则依据不同状态采取对应控制措施；
在改扩建高速公路保通开口前方以安全间隔L1布设所述第一车辆检测模块、所述第一Beacon基站、所述第一控制模块；
第一可变标识板位于第一控制模块前方，布设间隔为L，L＝10m；
以安全间隔L2布设所述第二车辆检测模块、所述第二Beacon基站、所述第二控制模块；
第二可变标识板位于第二控制模块前方，布设间隔为L，L＝10m；
安全间隔L2>安全间隔L1；
所述第一车辆检测模块与所述第一控制模块通过有线方式连接，所述第一控制模块与所述第一可变标识板、第一Beacon基站通过有线方式连接；
所述第二车辆检测模块与所述第二控制模块通过有线方式连接，所述第二控制模块与所述第二可变标识板、第二Beacon基站通过有线方式连接。
作为优选，所述车辆检测模块采用wave-s无线地磁车辆检测器。
作为优选，所述控制模块采用Micro820可编程逻辑控制器系统。
作为优选，所述可变标识牌采用LED显示屏。
上述系统中，控制模块是关键模块，其可以对采集的车头时距和实时车速数据进行处理并发布相应的工作指令。可变标识板和Beacon基站布设是从车外视认和车内语音播报的角度来提升驾驶人的信息认知能力。解决了单一设施无法有效对车辆进行引导控制的技术问题和难点，通过布设两个设施来实现双重引导控制，避免了单一设施引导控制的局限性，进而提升了引导控制的效率。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过改扩建高速公路保通开口前的车辆实时车速和与前车车头时距来确认当前车辆的危险等级，对车辆的危险状态进行评估，之后根据评估的等级来采取不同的控制引导方法，进而提示驾驶人采取合理的驾驶行为。通过布设两个设施来实现双重引导控制，避免了单一设施引导控制的局限性，进而提升了引导控制的效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明方法的步骤框图；
图2为本发明的系统各模块布设示意图；
图3为本发明的模块连接关系图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施示例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
下述实施例以开阳高速为例，结合图1-3对本发明作进一步说明。
实施例1。
一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导系统，如图2、图3所示，包括：
车辆检测模块，包括第一车辆检测模块、第二车辆检测模块，用于采集相邻两车的车头时距以及车辆的实时车速；
Beacon基站，包括第一Beacon基站、第二Beacon基站，用于发送车内语音播报信息，依据第一控制模块、第二控制模块发送的工作指令进行工作；
可变标识板，包括第一可变标识板、第二可变标识板，用于显示道路限速信息，依据第一控制模块、第二控制模块发送的工作指令进行工作；
控制模块，包括第一控制模块、第二控制模块，用于对检测的车头时距和实时车速数据进行计算，若相邻两车的车头时距大于时间阈值且车速低于车速阈值，则第一 Beacon基站、第二Beacon基站和第一可变标识板、第二可变标识板不进行工作，否则依据不同状态采取对应控制措施。
其中，所述车辆检测模块采用wave-s无线地磁车辆检测器；所述控制模块采用Micro820可编程逻辑控制器系统；所述可变标识牌采用LED显示屏。
在改扩建高速公路保通开口前方以安全间隔L1布设所述第一车辆检测模块、所述第一Beacon基站、所述第一控制模块；
第一可变标识板位于第一控制模块前方，布设间隔为L，L＝10m；
以安全间隔L2布设所述第二车辆检测模块、所述第二Beacon基站、所述第二控制模块；
第二可变标识板位于第二控制模块前方，布设间隔为L，L＝10m；
安全间隔L2>安全间隔L1；
其中，所述第一车辆检测模块与所述第一控制模块通过有线方式连接；所述第一控制模块与所述第一可变标识板、第一Beacon基站通过有线方式连接；
所述第二车辆检测模块与所述第二控制模块通过有线方式连接；所述第二控制模块与所述第二可变标识板、第二Beacon基站通过有线方式连接。
如图2、图3所示，本发明的控制模块与车辆检测模块放于同一位置，便于施工设置，beacon基站与控制模块放于同一位置。可变标识板放于前方L处，是考虑到驾驶人的视认性，L为固定值10m，原因为考虑到驾驶人动态视认性，故取为10m。
在改扩建高速公路保通开口处设置本系统的目的是为了引导控制车辆行驶，采用两级引导已足够满足此导控需求，可在车辆未引导成功情况下再次引导。采用三级或更多级会产生冗余信息，从交通心理学上会使得驾驶人产生厌倦等消极信息，从而忽略此导控，不利于实现引导控制。
实施例2。
一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：计算第i车辆检测模块、第i Beacon基站、第i控制模块的布设安全间隔L1、L2，第i可变标识板位于第i控制模块前方，布设间隔为L，第i车辆检测模块检测当前车辆的车头时距、实时车速并进行等级划分得到时距等级信息、车速等级信息并传输给第i控制模块，i∈[1,2]；
步骤1中所述的安全间隔L1、L2按以下公式计算：
Figure RE-GDA0003179923680000061
Figure RE-GDA0003179923680000071
其中，L1、L2为安全间隔，S0为两车不相撞的安全距离，v为改扩建高速公路正常行驶情况下的85％位车速，t为驾驶员反应时间；
通过实地调查，S0取为30m，v取60km/h，t取1.5秒，经计算得L1＝55m，L2＝135m；
通过查阅文献，步骤1所述布设间隔为L，L＝10m；
步骤1所述第i车辆检测模块检测的车头时距等级信息为：
若车头时距＜X1时，车头时距等级信息为一级；X1＝2s；
若车头时距介于[X1,X2]之间时，车头时距等级信息为二级；[X1,X2]＝[2,5]；
若车头时距>X2时，车头时距等级信息为三级。X2＝5s。
步骤1所述第i车辆检测模块检测的车速等级信息为：
若车速＜Z1时，车速等级信息为一级；Z1＝60km/h；
若车速介于[Z1,Z2]之间时，车速等级信息为二级；[Z1,Z2]＝[60,80]；
若车速>Z2时，车速等级信息为三级。Z2>80km/h。
步骤1中的第i控制模块所得到的车头时距等级信息为Xi；
步骤1中的第i控制模块所得到的车速等级信息为Yi；
步骤2：第i控制模块根据所获取的时距等级信息、车速等级信息进行计算并得到危险等级，并根据危险等级来采取相应的控制引导措施；
当危险等级为三级时，第i Beacon基站和第i可变标识板不进行工作；
当危险等级为二级时，第i可变标识牌开启工作；
当危险等级为一级时，第i Beacon基站和第i可变标识板同步开启工作。i∈[1,2]；
具体的，步骤2中的第i控制模块根据所获取的时距等级信息、车速等级信息进行计算并得到危险等级。具体如下所示：
W＝x*Xi+y*Yi
其中：W代表车辆危险等级；
x、y代表各因素的权重系数，x＝0.5，y＝0.5；
Xi代表车头时距等级信息；
Yi代表车速等级信息；其中，i∈[1,2]；
表1：改扩建高速公路保通开口分级指标权重取值表
Figure RE-GDA0003179923680000072
Figure RE-GDA0003179923680000081
当分级指数7＜W＜10时，车辆危险等级为一级；
当分级指数4＜W≤7时，车辆危险等级为二级；
当分级指数0＜W≤4时，车辆危险等级为三级；
步骤2中当车辆危险等级为一级、二级时，第i可变标识板显示道路限速信息。
当车辆危险等级为三级时，不进行工作。
步骤3：第i Beacon基站发送广播数据包，行驶车辆通过设备的蓝牙接收广播数据包，并根据接收广播数据包信息来进行车内语音播报；i∈[1,2]；
具体的，步骤3中的第i Beacon基站发送广播数据包为：
data＝{DJ}
data为第i Beacon基站发送广播数据包，DJ为发生的提示信息“前方即将变道，请小心行驶”。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：计算第i车辆检测模块、第i Beacon基站、第i控制模块的布设安全间隔L1、L2，第i可变标识板位于第i控制模块前方，布设间隔为L，第i车辆检测模块检测当前车辆的车头时距、实时车速并进行等级划分得到时距等级信息、车速等级信息并传输给第i控制模块，i∈[1,2]；
L1指的是所布设的第一车辆检测模块到保通开口的距离，L2指的是所布设的第二车辆检测模块到保通开口的距离；
步骤1中所述安全间隔L1、L2按以下公式计算：
Figure FDA0003603568430000011
Figure FDA0003603568430000012
式中，L1、L2为安全间隔，S0为两车不相撞的安全距离，v为改扩建高速公路正常行驶情况下的85％位车速，t为驾驶员反应时间；
步骤1所述第i车辆检测模块检测的车头时距等级信息为：
若车头时距＜X1时，车头时距等级信息为一级，X1＝2s；
若车头时距介于[X1,X2]之间时，车头时距等级信息为二级，[X1,X2]＝[2,5]；
若车头时距>X2时，车头时距等级信息为三级，X2＝5s；
步骤1所述第i车辆检测模块检测的车速等级信息为：
若车速＜Z1时，车速等级信息为一级，Z1＝60km/h；
若车速介于[Z1,Z2]之间时，车速等级信息为二级，[Z1,Z2]＝[60,80]；
若车速>Z2时，车速等级信息为三级，Z2＝80km/h；
步骤1中的第i控制模块所得到的车头时距等级信息为Xi；
步骤1中的第i控制模块所得到的车速等级信息为Yi；
步骤2：第i控制模块根据所获取的时距等级信息、车速等级信息进行计算并得到危险等级，并根据危险等级来采取相应的控制引导措施；
当危险等级为三级时，第i Beacon基站和第i可变标识板不进行工作；
当危险等级为二级时，第i可变标识牌开启工作；
当危险等级为一级时，第i Beacon基站和第i可变标识板同步开启工作，i∈[1,2]；
步骤2中的第i控制模块根据所获取的时距等级信息、车速等级信息进行计算并得到危险等级，具体如下所示：
W＝x*Xi+y*Yi
式中：W代表车辆危险等级；
x、y代表各因素的权重系数，x＝0.5，y＝0.5；
Xi代表车头时距等级信息；
Yi代表车速等级信息；
当分级指数7＜W＜10时，车辆危险等级为一级；
当分级指数4＜W≤7时，车辆危险等级为二级；
当分级指数0＜W≤4时，车辆危险等级为三级；
步骤2中当车辆危险等级为一级、二级时，第i可变标识板显示道路限速信息；
当车辆危险等级为三级时，不进行工作；
步骤3：第i Beacon基站发送广播数据包，行驶车辆通过设备的蓝牙接收广播数据包，并根据接收广播数据包信息来进行车内语音播报；i∈[1,2]。
2.根据权利要求1所述的基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导方法，其特征在于，步骤3中的第i Beacon基站发送广播数据包为：
data＝{DJ}
data为第i Beacon基站发送广播数据包，DJ为发生的提示信息：前方即将变道，请小心行驶。
3.一种基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导系统，使用权利要求1或2所述的基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导方法，其特征在于，包括：
车辆检测模块，包括第一车辆检测模块、第二车辆检测模块，用于采集相邻两车的车头时距以及车辆的实时车速；
Beacon基站，包括第一Beacon基站、第二Beacon基站，用于发送车内语音播报信息，依据第一控制模块、第二控制模块发送的工作指令进行工作；
可变标识板，包括第一可变标识板、第二可变标识板，用于显示道路限速信息，依据第一控制模块、第二控制模块发送的工作指令进行工作；
控制模块，包括第一控制模块、第二控制模块，用于对检测的车头时距和实时车速数据进行计算，若相邻两车的车头时距大于时间阈值且车速低于车速阈值，则第一Beacon基站、第二Beacon基站和第一可变标识板、第二可变标识板不进行工作，否则依据不同状态采取对应控制措施；
在改扩建高速公路保通开口前方以安全间隔L1布设所述第一车辆检测模块、所述第一Beacon基站、所述第一控制模块；
第一可变标识板位于第一控制模块前方，布设间隔为L；
以安全间隔L2布设所述第二车辆检测模块、所述第二Beacon基站、所述第二控制模块；
第二可变标识板位于第二控制模块前方，布设间隔为L；
安全间隔L2>安全间隔L1；
其中，所述第一车辆检测模块与所述第一控制模块通过有线方式连接，所述第一控制模块与所述第一可变标识板、第一Beacon基站通过有线方式连接；
所述第二车辆检测模块与所述第二控制模块通过有线方式连接，所述第二控制模块与所述第二可变标识板、第二Beacon基站通过有线方式连接。
4.根据权利要求3所述的基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导系统，其特征在于，所述第一车辆检测模块、第二车辆检测模采用wave-s无线地磁车辆检测器。
5.根据权利要求3所述的基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导系统，其特征在于，所述第一控制模块、第二控制模块采用Micro820可编程逻辑控制器系统。
6.根据权利要求3所述的基于iBeacon技术的改扩建高速公路保通开口分级控制引导系统，其特征在于，所述第一可变标识板、第二可变标识板采用LED显示屏。
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