CN116434604A - 一种智能交通锥桶安全警示系统及控制方法 - Google Patents

一种智能交通锥桶安全警示系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能交通锥桶安全警示系统及控制方法，所述智能交通锥桶安全警示系统包括智能交通锥桶，所述智能交通锥桶上设置有远距毫米波雷达、摄像头、定位模块、路端通信控制模块；所述远距毫米波雷达与路端通信控制模块相连，所述远距毫米波雷达用于探测跟踪前方的车辆的运动状态数据；所述摄像头与路端通信控制模块相连，所述摄像头用于采集智能交通锥桶前方车辆的图像数据；所述定位模块与路端通信控制模块相连，所述定位模块用于输出智能交通锥桶的经纬度坐标信息。本发明提供一种智能交通锥桶安全警示系统及控制方法，可判断车辆与智能交通锥桶的碰撞风险，并提前发送给正在接近的车辆，提高驾驶安全性。

Description

一种智能交通锥桶安全警示系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种智能交通锥桶安全警示系统及控制方法，属于交通警示装置技术领域。
背景技术
目前，在现代交通场景中，交通锥桶作为一种常见的交通隔离警戒设施被广泛使用，可以提前向驾驶员进行警示，提醒驾驶员注意安全，在确保交通安全方面起到了重要作用。交通锥桶的主要使用场景有：路面维修警示、安全隔离、危险提示、交通封闭、其他警戒场景，
对于自动驾驶车辆来说，需提前感知识别到车辆前方的交通锥桶和前方道路信息和交通状态，以支持车辆系统提前规划车辆行驶路线，控制车辆的行驶状态，确保车辆行驶安全性，提高驾驶体验。
当前道路上常用的交通锥桶主要有如下几种类型：
1、第一种交通锥桶材质一般为塑料，贴有醒目的反光条。
2、第二种交通锥桶材质一般为塑料，贴有醒目的反光条，且加装有警示灯或类似警示灯的警示灯光装置，和上述第一种交通锥桶相比，灯光警示装置可以更容易让驾驶者注意到或让车载感知传感器识别到。
当前的交通锥桶主要靠自身的颜色、反光条或灯光警示装置让驾驶者或车载感知传感器识别到，当前的交通锥桶存在如下缺点：
1、无法识别自身的位置信息，如经度纬度坐标、所在车道；
2、无法识别道路状态信息，限速、交通通行状态；
3、无法识别车辆的行驶状态，如车速、车辆和交通锥桶的距离等；
4、无法识别自身和车辆是否存在碰撞风险；
由于受复杂的交通状况、恶劣的天气等因素的影响，驾驶者和车载感知传感器存在漏识别和误识别的问题，这种漏识别和误识别可能导致车辆驾驶事故，或降低驾驶体验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种智能交通锥桶安全警示系统及控制方法，可判断车辆与智能交通锥桶的碰撞风险，并提前发送给正在接近的车辆，提高驾驶安全性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
本发明一方面提供一种智能交通锥桶安全警示系统，它包括智能交通锥桶，所述智能交通锥桶上设置有远距毫米波雷达、摄像头、定位模块、路端通信控制模块；
所述远距毫米波雷达与路端通信控制模块相连，所述远距毫米波雷达用于探测跟踪前方的车辆的运动状态数据；
所述摄像头与路端通信控制模块相连，所述摄像头用于采集智能交通锥桶前方车辆的图像数据；
所述定位模块与路端通信控制模块相连，所述定位模块用于输出智能交通锥桶的经纬度坐标信息；
所述路端通信控制模块用于读取摄像头拍摄的图像数据，读取远距毫米波雷达发送的车辆的运动状态数据，读取定位模块发送的智能交通锥桶的经纬度坐标信息；所述路端通信控制模块基于摄像头、远距毫米波雷达和定位模块发送的数据进行融合计算，分析出车辆的运动状态，并计算出运动的车辆和智能交通锥桶是否存在碰撞风险。
进一步，所述智能交通锥桶上设置有警示灯，所述警示灯与路端通信控制模块相连，所述警示灯用于在车辆与智能交通锥桶存在碰撞风险时进行闪烁报警。
进一步，所述智能交通锥桶上设置有扬声器，所述扬声器与路端通信控制模块相连，所述扬声器用于在车辆与智能交通锥桶存在碰撞风险时进行语音报警。
进一步，所述车辆的运动状态数据包括车辆的移动速度、车辆与智能交通锥桶之间的距离。
进一步，还包括远程云平台、路端通信基站和车载OBU模块，所述路端通信控制模块通过路端通信基站与远程云平台进行无线通信，所述车载OBU模块通过路端通信基站与远程云平台进行无线通信，所述车载OBU模块与路端通信控制模块进行无线通信。
进一步，所述路端通信控制模块还包括故障诊断功能，所述路端通信控制模块实时监测路端通信控制模块、摄像头、远距毫米波雷达、定位模块的故障状态，并可以将故障状态信息发送至路端通信基站和远程云平台。
本发明另一方面提供一种智能交通锥桶安全警示系统的控制方法，它包括：
步骤S1、智能交通锥桶根据定位模块输出的智能交通锥桶的经纬度坐标信息，结合路端通信控制模块内的高精度地图，进行融合计算，对智能交通锥桶进行高精度定位，计算出智能交通锥桶所在的经纬度位置数据、智能交通锥桶所在车道信息、智能交通锥桶在车道中的相对位置(和车道线的相对距离)、车道限速信息；
步骤S2、智能交通锥桶通过远距毫米波雷达和摄像头探测智能交通锥桶前方的移动车辆，进行车辆探测识别；
步骤S3、智能交通锥桶根据智能交通锥桶前方车辆的行驶速度、加速度以及距离，计算智能交通锥桶和前方车辆之间的安全时距TTC，根据安全时距TTC判断智能交通锥桶和前方车辆之间是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险则进行报警；
步骤S4、智能交通锥桶与远程云平台和车载OBU模块进行信息交互，由车辆OBU模块决策驾驶策略，远程云平台实时分析判断智能交通锥桶的工作状态和现场交通状态。
进一步，所述步骤S2具体包括如下步骤：
步骤S21、计算智能交通锥桶前方车辆的移动速度、车辆到智能交通锥桶的距离、车辆行驶方向及方位数据、车辆类型、交通限速标牌的限速信息；
步骤S22、根据每分钟通过车辆的数量、平均车速和限速信息，计算道路交通通行效率。
进一步，所述步骤S3中计算智能交通锥桶和前方车辆之间的安全时距TTC，根据安全时距TTC判断智能交通锥桶和前方车辆之间是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险则进行报警，具体包括如下步骤：
所述远距毫米波雷达和摄像头测得智能交通锥桶和前方车辆的距离为xc(t)，前方车辆的速度差为vr(t)，所述安全时距TTC的表达式为：
Figure BDA0003980654180000031
若安全时距TTC≦3s，所述路端通信控制模块则判定车辆和智能交通锥桶之间存在碰撞风险；
若安全时距TTC>3s，所述路端通信控制模块则判定车辆和锥桶之间不存在碰撞风险；
所述路端通信控制模块根据碰撞风险状态控制警示灯进行亮灭报警：
若TTC≦3s，则进行严重危险警示，闪烁频率6Hz；
若3s<TTC≦6s，则进行中度危险警示，闪烁频率3Hz；
若6s<TTC，则进行一般警示提醒，闪烁频率1Hz。
进一步，所述步骤S4具体包括如下步骤：
车辆OBU模块获取智能交通锥桶发送的高精度定位数据和车辆的运动状态数据，并结合车载摄像头和车载毫米波雷达感知的结果进行融合分析，综合判断车辆前方交通状态，决策驾驶策略，控制车速；
远程云平台从车载OBU模块和路端通信控制模块获取高精度定位数据和车辆的运动状态数据，实时分析判断智能交通锥桶的工作状态和现场交通状态。
采用了上述技术方案，本发明通过智能交通锥桶探测识别目标车辆类型、行驶速度、距离，识别出自身的位置信息、处在道路中的哪一车道内等，识别出所在车道的限速信息，识别出道路交通通行状态。智能交通锥桶具有数据交互和通信功能，可将道路状态信息发送给车端、路端设备和云端。智能交通锥桶可计算自身和车辆之间的碰撞危险，并控制警示灯进行灯光警示，提醒驾驶者注意操控车辆。智能交通锥桶与远程云平台以及车载OBU模块完成相关数据交互，可将道路交通信息和碰撞风险提前发送给正在接近的车辆，让正在接近的车辆和云端提前获取道路交通信息和碰撞，辅助云端和车载系统进行驾驶策略的评估分析，提高驾驶安全性和驾驶体验。
附图说明
图1为本发明的智能交通锥桶的结构示意图；
图2为本发明的智能交通锥桶的原理框图；
图3为本发明的智能交通锥桶安全警示系统的原理框图；
图4为本发明的智能交通锥桶安全警示系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种智能交通锥桶安全警示系统，它包括智能交通锥桶，智能交通锥桶上设置有远距毫米波雷达、摄像头、定位模块、路端通信控制模块、扬声器和警示灯。图1中，1、智能交通锥桶，2、路端通信控制模块，3、定位模块，4、远距毫米波雷达，5、摄像头，6、警示灯，7、扬声器。
如图1所示，本实施例的智能交通锥桶的桶身和当前主流的交通锥桶的材质和功能相同，表面涂有反光涂层或反光条，可以警示车载系统及驾驶者；智能交通锥桶作为路端通信控制模块、摄像头、远距毫米波雷达、定位模块、警示灯和扬声器的安装载体。
如图2所示，具体地，本实施例的远距毫米波雷达与路端通信控制模块相连，远距毫米波雷达用于探测跟踪前方的车辆的运动状态数据，车辆的运动状态数据包括车辆的移动速度、车辆与智能交通锥桶之间的距离。
摄像头与路端通信控制模块相连，摄像头用于采集智能交通锥桶前方车辆的图像数据。
定位模块与路端通信控制模块相连，定位模块基于GPS、RTK和IMU技术，定位模块用于输出智能交通锥桶的经纬度坐标信息。
路端通信控制模块用于通过LVDS通信读取摄像头拍摄的图像数据，通过CAN通信读取远距毫米波雷达发送的车辆的运动状态数据，通过CAN通信读取定位模块发送的智能交通锥桶的经纬度坐标信息；路端通信控制模块基于摄像头、远距毫米波雷达和定位模块发送的数据进行融合计算，分析出车辆的运动状态，并计算出运动的车辆和智能交通锥桶是否存在碰撞风险。路端通信控制模块还具有故障诊断功能，路端通信控制模块实时监测路端通信控制模块、摄像头、远距毫米波雷达、定位模块的故障状态，并可以将故障状态信息发送至路端通信基站和远程云平台，提醒维修。
警示灯与路端通信控制模块相连，警示灯用于在车辆与智能交通锥桶存在碰撞风险时进行闪烁报警(闪烁频率可以进行自定义)。
扬声器与路端通信控制模块相连，扬声器用于在车辆与智能交通锥桶存在碰撞风险时进行语音报警。
如图3所示，本实施例的智能交通锥桶安全警示系统还包括远程云平台、路端通信基站和车载OBU模块，路端通信控制模块通过路端通信基站与远程云平台进行无线通信，车载OBU模块通过路端通信基站与远程云平台进行无线通信，车载OBU模块与路端通信控制模块进行无线通信。
路端通信控制模块支持DSRC/LTE-V2X/5G-V2X/5G通信方式，可以和路端通信基站、远程云平台、附近行驶的车辆进行无线通信，进行数据交互。路端通信控制模块可以识别分析出交通状态数据、车辆运动状态数据、智能交通锥桶和车辆的碰撞风险数据，通过无线通信方式(DSRC/LTE-V2X/5G-V2X/5G)发送给路端通信基站、远程云平台以及附近行驶的车辆。
路端通信基站可以支持持DSRC/LTE-V2X/5G-V2X/5G多种通信方式，可以和车载OBD模块和智能锥桶进行通信，获取车辆行驶状态数据、交通状态数据、智能交通锥桶故障状态数据，然后通过5G传输给远程远端服务器。
远程云平台可以与路端通信基站、车载OBU模块、智能交通锥桶的路端通信控制模块通过5G进行通信，获取交通现场数据和智能锥桶系统的故障状态。
车载OBU模块可以支持DSRC/LTE-V2X/5G-V2X/5G多种通信方式，可以和路边通信基站、智能锥桶、云端进行通信，完成交通状态数据交互。
实施例二
如图4所示，本实施例提供一种智能交通锥桶安全警示系统的控制方法，它包括：
步骤S1、智能交通锥桶根据定位模块输出的智能交通锥桶的经纬度坐标信息，结合路端通信控制模块内的高精度地图，进行融合计算，对智能交通锥桶进行高精度定位(定位精度≦20cm)，计算出智能交通锥桶所在的经纬度位置数据、智能交通锥桶所在车道信息、智能交通锥桶在车道中的相对位置(和车道线的相对距离)、车道限速信息；
步骤S2、智能交通锥桶通过远距毫米波雷达和摄像头探测智能交通锥桶前方250m范围内的移动车辆，进行车辆探测识别；
步骤S3、智能交通锥桶根据智能交通锥桶前方车辆的行驶速度、加速度以及距离，计算智能交通锥桶和前方车辆之间的安全时距TTC，根据安全时距TTC判断智能交通锥桶和前方车辆之间是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险则进行报警；
步骤S4、智能交通锥桶与远程云平台和车载OBU模块进行信息交互，由车辆OBU模块决策驾驶策略，远程云平台实时分析判断智能交通锥桶的工作状态和现场交通状态。
具体地，本实施例的步骤S2具体包括如下步骤：
步骤S21、计算智能交通锥桶前方车辆的移动速度、车辆到智能交通锥桶的距离、车辆行驶方向及方位数据、车辆类型、交通限速标牌的限速信息；
步骤S22、根据每分钟通过车辆的数量、平均车速和限速信息，计算道路交通通行效率。
具体地，本实施例的步骤S3中计算智能交通锥桶和前方车辆之间的安全时距TTC，根据安全时距TTC判断智能交通锥桶和前方车辆之间是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险则进行报警，具体包括如下步骤：
远距毫米波雷达和摄像头测得智能交通锥桶和前方车辆的距离为xc(t)，前方车辆的速度差为vr(t)，安全时距TTC的表达式为：
Figure BDA0003980654180000061
若安全时距TTC≦3s，路端通信控制模块则判定车辆和智能交通锥桶之间存在碰撞风险；
若安全时距TTC>3s，路端通信控制模块则判定车辆和锥桶之间不存在碰撞风险；
路端通信控制模块根据碰撞风险状态控制警示灯进行亮灭报警：
若TTC≦3s，则进行严重危险警示，闪烁频率6Hz；
若3s<TTC≦6s，则进行中度危险警示，闪烁频率3Hz；
若6s<TTC，则进行一般警示提醒，闪烁频率1Hz。
具体地，本实施例的，步骤S4具体包括如下步骤：
车辆OBU模块获取智能交通锥桶发送的高精度定位数据和车辆的运动状态数据，并结合车载摄像头和车载毫米波雷达感知的结果进行融合分析，综合判断车辆前方交通状态，决策驾驶策略，控制车速，提供行车安全性；
远程云平台从车载OBU模块和路端通信控制模块获取高精度定位数据和车辆的运动状态数据，实时分析判断智能交通锥桶的工作状态和现场交通状态。
1、交通现场的车辆通行效率、通过的车辆数量等；
2、基于车辆速度、距离、碰撞风险等，远程向车载系统发送提醒信息，提醒车载系统注意智能交通锥桶，实时控制策略，确保行车安全；
3、记录存储交通现场的交通画面图像，作为追溯交通违章及交通事故原因的依据；
4、记录和识别智能交通锥桶的故障信息，并及时提醒维修。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能交通锥桶安全警示系统，其特征在于，它包括智能交通锥桶，所述智能交通锥桶上设置有远距毫米波雷达、摄像头、定位模块、路端通信控制模块；
所述远距毫米波雷达与路端通信控制模块相连，所述远距毫米波雷达用于探测跟踪前方的车辆的运动状态数据；
所述摄像头与路端通信控制模块相连，所述摄像头用于采集智能交通锥桶前方车辆的图像数据；
所述定位模块与路端通信控制模块相连，所述定位模块用于输出智能交通锥桶的经纬度坐标信息；
所述路端通信控制模块用于读取摄像头拍摄的图像数据，读取远距毫米波雷达发送的车辆的运动状态数据，读取定位模块发送的智能交通锥桶的经纬度坐标信息；所述路端通信控制模块基于摄像头、远距毫米波雷达和定位模块发送的数据进行融合计算，分析出车辆的运动状态，并计算出运动的车辆和智能交通锥桶是否存在碰撞风险。
2.根据权利要求1所述的智能交通锥桶安全警示系统，其特征在于：所述智能交通锥桶上设置有警示灯，所述警示灯与路端通信控制模块相连，所述警示灯用于在车辆与智能交通锥桶存在碰撞风险时进行闪烁报警。
3.根据权利要求1所述的智能交通锥桶安全警示系统，其特征在于：所述智能交通锥桶上设置有扬声器，所述扬声器与路端通信控制模块相连，所述扬声器用于在车辆与智能交通锥桶存在碰撞风险时进行语音报警。
4.根据权利要求1所述的智能交通锥桶安全警示系统，其特征在于：所述车辆的运动状态数据包括车辆的移动速度、车辆与智能交通锥桶之间的距离。
5.根据权利要求1所述的智能交通锥桶安全警示系统，其特征在于：还包括远程云平台、路端通信基站和车载OBU模块，所述路端通信控制模块通过路端通信基站与远程云平台进行无线通信，所述车载OBU模块通过路端通信基站与远程云平台进行无线通信，所述车载OBU模块与路端通信控制模块进行无线通信。
6.根据权利要求1所述的智能交通锥桶安全警示系统，其特征在于：所述路端通信控制模块还包括故障诊断功能，所述路端通信控制模块实时监测路端通信控制模块、摄像头、远距毫米波雷达、定位模块的故障状态，并可以将故障状态信息发送至路端通信基站和远程云平台。
7.一种如权利要求1～6中任一项所述的智能交通锥桶安全警示系统的控制方法，其特征在于，它包括：
步骤S1、智能交通锥桶根据定位模块输出的智能交通锥桶的经纬度坐标信息，结合路端通信控制模块内的高精度地图，进行融合计算，对智能交通锥桶进行高精度定位，计算出智能交通锥桶所在的经纬度位置数据、智能交通锥桶所在车道信息、智能交通锥桶在车道中的相对位置(和车道线的相对距离)、车道限速信息；
步骤S2、智能交通锥桶通过远距毫米波雷达和摄像头探测智能交通锥桶前方的移动车辆，进行车辆探测识别；
步骤S3、智能交通锥桶根据智能交通锥桶前方车辆的行驶速度、加速度以及距离，计算智能交通锥桶和前方车辆之间的安全时距TTC，根据安全时距TTC判断智能交通锥桶和前方车辆之间是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险则进行报警；
步骤S4、智能交通锥桶与远程云平台和车载OBU模块进行信息交互，由车辆OBU模块决策驾驶策略，远程云平台实时分析判断智能交通锥桶的工作状态和现场交通状态。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括如下步骤：
步骤S21、计算智能交通锥桶前方车辆的移动速度、车辆到智能交通锥桶的距离、车辆行驶方向及方位数据、车辆类型、交通限速标牌的限速信息；
步骤S22、根据每分钟通过车辆的数量、平均车速和限速信息，计算道路交通通行效率。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S3中计算智能交通锥桶和前方车辆之间的安全时距TTC，根据安全时距TTC判断智能交通锥桶和前方车辆之间是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险则进行报警，具体包括如下步骤：
所述远距毫米波雷达和摄像头测得智能交通锥桶和前方车辆的距离为xc(t)，前方车辆的速度差为vr(t)，所述安全时距TTC的表达式为：
Figure FDA0003980654170000021
若安全时距TTC≦3s，所述路端通信控制模块则判定车辆和智能交通锥桶之间存在碰撞风险；
若安全时距TTC>3s，所述路端通信控制模块则判定车辆和锥桶之间不存在碰撞风险；
所述路端通信控制模块根据碰撞风险状态控制警示灯进行亮灭报警：
若TTC≦3s，则进行严重危险警示，闪烁频率6Hz；
若3s<TTC≦6s，则进行中度危险警示，闪烁频率3Hz；
若6s<TTC，则进行一般警示提醒，闪烁频率1Hz。
10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括如下步骤：
车辆OBU模块获取智能交通锥桶发送的高精度定位数据和车辆的运动状态数据，并结合车载摄像头和车载毫米波雷达感知的结果进行融合分析，综合判断车辆前方交通状态，决策驾驶策略，控制车速；
远程云平台从车载OBU模块和路端通信控制模块获取高精度定位数据和车辆的运动状态数据，实时分析判断智能交通锥桶的工作状态和现场交通状态。
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