CN117253367A - 一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法 - Google Patents

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付玉强
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Abstract

本发明涉及一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，属于交通智能感知技术领域，通过交通数据采集模块利用非视觉传感器实时采集高速公路车辆位置信息，数据处理模块对车辆轨迹数据进行边端处理，数据传输模块将边端处理数据发送至云端，抛洒物判断模块负责根据轨迹特征判断抛洒物位置，可变限速信息发布模块利用RSU向道路使用者发布抛洒物位置信息。本发明提供的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，利用非视觉传感器获取的车辆实时轨迹数据，摆脱了抛洒物检测对视觉传感器的依赖，利用车辆轨迹数据从统计学意义上实现抛洒物判断及位置估计，解决了传统抛洒物检测精度低误报率高的问题。本发明具备可复制推广、鲁棒性强的特点。

Description

一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法
技术领域
本发明属于交通智能感知技术领域，尤其是涉及一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法。本发明具备可复制推广、鲁棒性强的特点。
背景技术
随着高速公路里程的不断增长，机动车保有量节节攀升，由于高速公路抛洒物诱发的事故数量也在不断增长。这些抛洒物既包括货车上由于未捆绑严实而掉下的货物，也包括汽车故障掉落的碎片，以及部分驾驶人违法抛出的垃圾物品。这些物品或大或小，给高速公路使用者安全带来了极大威胁。因此对高速公路抛洒物进行实时、准确地检测成为亟待解决的问题。
不同于高速公路上的机动车、非机动车、行人等目标，抛洒物不具备图像上的通用特征，同时基于视觉传感器对抛洒物进行感知会存在由于摄像头抖动、亮度变化、阴影晃动等产生的抛洒物误报的情况。
发明内容
本发明基于雷达等非视觉传感器进行轨迹采集已经成为未来智慧高速发展的趋势，及车辆本就具备对抛洒物进行躲避的行为，基于历史车辆轨迹数据和实时车辆轨迹分布，可以在统计学意义上实现抛洒物判断和识别，从而实现不依赖于视觉传感器的抛洒物间接判断。本发明提供的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，利用非视觉传感器获取的车辆实时轨迹数据(例如CN 202110589275.3一种基于毫米波雷达数据的车辆轨迹拼接方法；CN 202011179544.0一种基于毫米波雷达数据的车道线形检测方法)，摆脱了抛洒物检测对视觉传感器的依赖，利用车辆轨迹数据从统计学意义上实现抛洒物判断及位置估计，解决了传统抛洒物检测精度低误报率高的问题。
本发明为实现其目的采用的技术方案：
一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，构建轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警系统，包括交通数据采集模块、边端数据处理模块、数据传输模块、抛洒物判断模块和抛洒物信息发布模块；包括以下步骤：
(1)所述的交通数据采集模块利用非视觉高精度车辆位置传感器实时采集高速公路车辆车道级位置轨迹信息，将采集的交通数据传输到边端数据处理模块进行边端处理，然后将处理后的数据通过数据传输模块传输到云端；
(2)抛洒物判断模块设置在云端，所述的抛洒物判断模块构建了道路栅格网，并根据步骤(1)边端处理数据在道路栅格网上构建车辆轨迹分数分布图，根据历史车辆轨迹在道路栅格网上的分布构建轨迹衰减函数，据此对实时车辆轨迹分布情况进行判断并获得实时车辆轨迹的异常分布情况，根据实时车辆轨迹的异常分布情况判断抛洒物的位置；
(3)利用抛洒物信息发布模块对个体车辆播报抛洒物的位置，并发出预警信息。
进一步地，步骤(1)中所述的非视觉高精度车辆位置传感器为毫米波雷达或激光雷达。
进一步地，步骤(1)中其车辆位置采集和传输的频率应为毫秒级，车辆位置定位精度应为分米级及以上，能适应全天候及多种气象条件下的车辆位置及车速监测。
进一步地，步骤(2)中，抛洒物的位置的判断具体包括以下步骤：
1)以0.1m为单位长度将道路栅格化，获取道路栅格化点阵；
2)将历史车辆轨迹根据实际位置投影于道路栅格化点阵中，以车辆轨迹点为圆心，选取距离最近的道路栅格点，将该车辆轨迹点投影到该道路栅格点；
3)根据2)中的方法将设备运行期间一个月内所有车辆轨迹投影到道路栅格点上，并统计该段时间内每个道路栅格点在工作日及周末节假日对应的早晚高峰及平峰的小时平均投影点数Ni；
4)利用实时轨迹数据统计每个小时投影到每个道路栅格点的小时平均投影点数Di，计算该点投影系数：
5)若Pi＜0.3则对该点进行标记；
6)若Pi＜0.3持续时间超过2小时，则认为该点有抛洒物或障碍物。
进一步地，步骤(3)中利用RSU对个体车辆播报抛洒物的位置。
本发明的有益效果是：
本发明方法构建的高速公路抛洒物检测及避让预警系统所用的数据为路侧固定的毫米波雷达和激光雷达检测设备采集数据，采用的是实时的雷达数据，具有检测精度高，检测速度快的特点，通过分布式计算可以实现车辆位置信息实时感知，不依赖视觉传感器。
利用非视觉传感器获取的车辆实时轨迹数据，摆脱了抛洒物检测对视觉传感器的依赖，利用车辆轨迹数据从统计学意义上实现抛洒物判断及位置估计，解决了传统抛洒物检测精度低误报率高的问题。
附图说明
图1是实施例中轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法流程原理示意图。
图2是实施例中轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法中抛洒物预警设备布设方法图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，该方法利用非视觉传感器获取的车辆实时轨迹数据，摆脱了抛洒物检测对视觉传感器的依赖，利用车辆轨迹数据从统计学意义上实现抛洒物判断及位置估计，最终通过RSU实现抛洒物预警信息发布。该方法包括如下步骤：
构建一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，包括交通数据采集模块、边端数据处理模块、数据传输模块、抛洒物判断模块和抛洒物信息发布模块。
具体地，所述的交通数据采集模块利用毫米波雷达或激光雷达等非视觉传感器负责实时采集高速公路车辆车道级位置轨迹信息，其车辆位置采集和传输的频率应为毫秒级，车辆位置定位精度应为分米级及以上，能适应全天候及多种气象条件下的车辆位置及车速监测，将采集的交通数据传输到边端数据处理模块进行边端处理，然后将处理后的数据通过数据传输模块传输到云端。
抛洒物判断模块设置在云端，所述的抛洒物判断模块构建了道路栅格网，并在道路栅格网上构建车辆轨迹分数分布图，根据历史车辆轨迹在道路栅格网上的分布构建轨迹衰减函数，据此对实时车辆轨迹分布情况进行判断并获得实时车辆轨迹的异常分布情况。
具体地，以0.1m为单位长度将道路栅格化，获取道路栅格化点阵。
将历史车辆轨迹根据实际位置投影于道路栅格化点阵中，以车辆轨迹点为圆心，选取距离最近的道路栅格点，将该车辆轨迹点投影到该道路栅格点。
根据的方法将设备运行期间一个月内所有车辆轨迹投影到道路栅格点上，并统计该段时间内每个道路栅格点在工作日及周末节假日对应的早晚高峰及平峰的小时平均投影点数Ni。
利用实时轨迹数据统计每个小时投影到每个道路栅格点的小时平均投影点数Di，计算该点投影系数：
若Pi＜0.3则对该点进行标记；
若Pi＜0.3持续时间超过2小时，则认为该点有抛洒物或障碍物。
利用RSU对个体车辆播报抛洒物的位置。

Claims (7)

1.一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，其特征在于，构建轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警系统，包括交通数据采集模块、边端数据处理模块、数据传输模块、抛洒物判断模块和抛洒物信息发布模块；包括以下步骤：
(1)所述的交通数据采集模块利用非视觉高精度车辆位置传感器实时采集高速公路车辆车道级位置轨迹信息，将采集的交通数据传输到边端数据处理模块进行边端处理，然后将处理后的数据通过数据传输模块传输到云端；
(2)抛洒物判断模块设置在云端，所述的抛洒物判断模块构建了道路栅格网，并在道路栅格网上构建车辆轨迹分数分布图，根据历史车辆轨迹在道路栅格网上的分布构建轨迹衰减函数，据此对实时车辆轨迹分布情况进行判断并获得实时车辆轨迹的异常分布情况，根据实时车辆轨迹的异常分布情况判断抛洒物的位置；
(3)利用抛洒物信息发布模块对个体车辆播报抛洒物的位置，并发出预警信息。
2.根据权利要求1所述的一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，其特征在于：步骤(1)中所述的非视觉高精度车辆位置传感器为毫米波雷达或激光雷达。
3.根据权利要求1所述的一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，其特征在于：步骤(1)中其车辆位置采集和传输的频率应为毫秒级，车辆位置定位精度应为分米级及以上，能适应全天候及多种气象条件下的车辆位置及车速监测。
4.根据权利要求1所述的一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，其特征在于：步骤(1)中边端处理为数据处理模块利用边缘计算单元对车辆轨迹数据进行结构化处理及分析。
5.根据权利要求1所述的一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，其特征在于：步骤(1)中数据传输模块利用光纤或无线信号发射器进行发送。
6.根据权利要求1所述的一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，其特征在于：步骤(2)中，抛洒物的位置的判断具体包括以下步骤：
1)以0.1m为单位长度将道路栅格化，获取道路栅格化点阵；
2)将历史车辆轨迹根据实际位置投影于道路栅格化点阵中，以车辆轨迹点为圆心，选取距离最近的道路栅格点，将该车辆轨迹点投影到该道路栅格点；
3)根据2)中的方法将设备运行期间一个月内所有车辆轨迹投影到道路栅格点上，并统计该段时间内每个道路栅格点在工作日及周末节假日对应的早晚高峰及平峰的小时平均投影点数Ni；
4)利用实时轨迹数据统计每个小时投影到每个道路栅格点的小时平均投影点数Di，计算该点投影系数：
5)若Pi＜0.3则对该点进行标记；
6)若Pi＜0.3持续时间超过2小时，则认为该点有抛洒物或障碍物。
7.根据权利要求1所述的一种轨迹数据驱动的高速公路抛洒物检测及避让预警方法，其特征在于：步骤(3)中利用RSU对个体车辆播报抛洒物的位置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117494029A (zh) * 2023-12-29 2024-02-02 苏州映赛智能科技有限公司 一种道路抛洒物事件识别方法及装置
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