CN117636671B - 乡村道路智能会车的协同调度方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种乡村道路智能会车的协同调度方法和系统，涉及车辆调度技术领域。方法包括：S1：选定会车点，收集会车点的路段信息；S2：通过摄像头和微波雷达采集会车点的车辆信息；S3：根据路段信息和车辆信息，制定调度控制策略，并指引车辆完成会车。方法利用多维度探测集成技术，对路段和车辆信息进行监控识别，具有更高的可靠性和准确率，利用互联网将各路段信息进行协同管理，进行统一的统筹和规划，更利于乡村道路智慧管理。

Description

乡村道路智能会车的协同调度方法和系统

技术领域

本发明涉及车辆调度技术领域，具体而言，涉及一种乡村道路智能会车的协同调度方法和系统。

背景技术

传统方法在应对复杂场景、容易造成单方向车辆等待时间过长，亦或者成本过高，需要破开路面进行施工，不宜维护，同时也无法做到快速了解道路情况，实时调度。

基于物联网前端感知识别的驱动架构，将重点放在事件的感知、识别、传输和计算处理上。物联网设备可以生成各种事件，例如传感器识别数据生成、设备状态变化等，这些事件被传输到后台中心系统进行处理和响应。这种架构适用于需要实时响应和处理大量事件的物联网场景，对于解决乡村道路实际会车场景的有着重要的指导意义。

目前已知乡村道路会车场景中感知主要集中于对于车辆相遇环境和车辆信息的研判，但是缺乏对于整个区域道路的监测手段，也缺乏前后的区域联动性，显然这对于乡村各路段的管理是不够的。

如申请号：202110546478.4的专利申请公开了一种弯道会车的方法、装置及系统。通过车辆从一端进入弯道时中断发射器向接收器发送的信号，生成对应的提示信号。但是该系统只针对了双向单车辆弯道会车场景，没有涉及到多车辆会车场景、狭窄道路（狭窄道路定义：道路宽度小于4米，只能同时通过一辆汽车，）会车场景，存在着适用性差、处理能力单一、无法远程调度、区域调节等问题。

可见，目前的农村公路车辆调度系统主要存在以下几点问题：

1.目前的车辆调度系统涉及的场景不足以处理复杂的乡村道路情况，容易造成新的调度问题。

2.目前的车辆调度系统存在施工成本过高，需要安装设备复杂、需要断路施工，造成居民出行不便。

3.目前的车辆调度系统中含有的车辆信息探测模块，探测技术手段单一，实际效果与设计之初，存在一定差异，对于调度管理存在误判等情况，同时也缺少相应的手段来纠错模式。

4.目前的车辆调度系统缺少后台整体协同能力，而作为乡村道路的直接管理者无法实时掌控道路交通情况。

发明内容

本发明的目的包括提供一种乡村道路智能会车的协同调度方法和系统，其能够利用多维度探测集成技术，对路段和车辆信息进行监控识别，具有更高的可靠性和准确率，利用互联网将各路段信息进行协同管理，进行统一的统筹和规划，更利于乡村道路智慧管理。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种乡村道路智能会车的协同调度方法，方法包括：

S1：选定会车点，收集会车点的路段信息；

S2：通过摄像头和微波雷达采集会车点的车辆信息；

S3：根据路段信息和车辆信息，制定调度控制策略，并指引车辆完成会车。

在可选的实施方式中，在S2中，微波雷达保持开机状态，摄像头保持待机状态，在微波雷达探测到车辆靠近或者远离时，将相对应点位的摄像头从待机状态激活为开机状态，对目标监测区域的视频数据流进行AI识别，获取车辆信息。

在可选的实施方式中，在S2中，摄像头在预设时间内没有识别到新的事件后会再次转为待机状态。

在可选的实施方式中，S3包括：

S31：对车辆信息进行清洗、去重并打包；

S32：从打包后的数据中分辨出视频信息和雷达信息；

S321：根据路段信息，并结合视频信息和/或雷达信息，制定调度控制策略，并指引车辆完成会车。

在可选的实施方式中，S3包括：

S31：对车辆信息进行清洗、去重并打包；

S32：从打包后的数据中分辨出视频信息和雷达信息；

S33：根据S32中判定出的视频信息，判断对应会车点是否存在待补充信息；

在S33的判断中，若不存在待补充信息，则执行S34；

S34：将视频信息添加至车辆信息中，并将车辆信息设置为无需补充状态；

S35：根据S32中判定出的雷达信息，将雷达信息添加至车辆信息中，并将车辆信息设置为待补充状态，如果车辆信息未被补充数据，同时超时则自动变为无需补充状态；

在S33的判断中，若存在待补充信息，则执行S36；

S36：将视频信息中的车牌数据补充到对应的待补充状态的车辆信息中，并将车辆信息设置为已补充状态；

在S34和S35执行之后，则执行S37；

S37：根据路段信息和车辆信息，制定调度控制策略。

在可选的实施方式中，S31包括：

边缘计算网关通过RS485接口和RJ45接口，获取雷达信息和视频信息，并使用Modbus和TCP/IP协议进行数据传输；边缘计算网关采用Java和NodeJs编写持续完成车辆信息的数据清洗、数据去重，并把数据打包成Json格式，采用MQTT协议通过无线网络的方式将打包好的数据上传至云计算中心。

在可选的实施方式中，S37包括：

S371：根据车辆信息，判断车辆行驶状态；

在S371的判断中，若车辆行驶状态为正向驶入路段，则执行S372：路段上正向车辆数量+1，会车点车辆数量-1；

S373：提示对向车辆：前方有车辆，请在下一会车点等候；

S374：提示正向车辆：前方有车辆，请在下一会车点等候；

在S371的判断中，若车辆行驶状态为停留在会车点，则执行S375：提示双向车辆：会车点停有车辆；

在S371的判断中，若车辆行驶状态为正向驶出路段，则执行S376：路段上正向车辆数量-1，会车点车辆数量+1；

S377：判断下一路段和第三个会车点对向车辆数量是否为0；

在S377的判断中，若车辆数量不为0，则返回执行S374；

在S377的判断中，若车辆数量为0，则执行S378；

S378：提示正向车辆驶入下一路段。

在可选的实施方式中，S3包括：

S37中的调度控制策略自动或手动控制的方式通过无线网络传输到前端的调度设备。

第二方面，本发明提供一种乡村道路智能会车的协同调度系统，系统用于执行前述实施方式的乡村道路智能会车的协同调度方法，系统包括摄像头、微波雷达、边缘计算网关和云计算中心；

摄像头和微波雷达安装在会车点，摄像头连接到边缘计算网关，微波雷达连接到边缘计算网关；

摄像头和微波雷达用于采集会车点的车辆信息；

边缘计算网关用于对车辆信息进行清洗、去重并打包；

边缘计算网关通过无线网络连接到云计算中心，云计算中心用于根据路段信息和车辆信息，制定调度控制策略，并指引车辆完成会车。

本实施例提供的乡村道路智能会车的协同调度方法和系统的有益效果包括：

1.方法利用多维度探测集成技术，对路段和车辆信息进行监控识别，具有更高的可靠性和准确率；

2.方法可以通过预设控制参数，也可通过手动下发配置信息来完成整体系统的运维工作，不需要改变网络结构，只需通过增加简单硬件和软件配置信息即可实现数据的采集及计算，实现成本低，适合批量部署；

3.方法适合各种复杂场景下乡村道路交通的调度需求，通过实时的监测与反馈，利用互联网将各路段信息进行协同管理，进行统一的统筹和规划，更利于乡村道路智慧管理；

4.结合可视化技术，根据路段信息，动态刷新系统前端展示页面，直观展现路段情况，便于管理者制定相关策略。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的乡村道路智能会车的协同调度方法的流程图；

图2为图1中S3的一种具体流程图；

图3为图1中S3的另一种具体流程图；

图4为图3中S37的具体流程图；

图5为会车点和路段的示意图；

图6为本发明实施例提供的乡村道路智能会车的协同调度系统的架构图；

图7为实施例提供的乡村道路智能会车的协同调度系统的应用场景示意图。

图标：1-摄像头；2-微波雷达；3-边缘计算网关；4-云计算中心；5-调度设备；6-LED显示屏。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种乡村道路智能会车的协同调度方法（以下简称：方法），方法包括以下步骤：

S1：选定会车点，收集会车点的路段信息。

具体的，实地选取乡村道路中具有会车能力的会车点，将会车点的路段信息录入到系统中。路段信息包括路段长度、会车点前后路段状况等信息。

S2：通过摄像头和微波雷达采集会车点的车辆信息。

具体的，确定摄像头的安装高度和角度。调整微波雷达内置参数，使得探测距离、探测范围、探测精度达到系统建设的要求。并将摄像头和微波雷达的安装位置录入到系统中。

其中，微波雷达保持开机状态，摄像头保持待机状态，在微波雷达探测到疑似车辆靠近或者远离时，将相对应点位的摄像头从待机状态激活为开机状态，对目标监测区域的视频数据流进行AI识别，可获取车牌号、车辆行驶方向、速度等车辆信息，还可识别车辆驶向会车点、驶离会车点、会车点等待三种事件。摄像头在预设时间内没有识别到新的事件后会再次转为待机状态。这样，微波雷达和摄像头对乡村道路车辆识别，能够提升识别精度。其中，前端感知设备的低功耗运行策略，仅微波雷达长期保持唤醒状态，摄像头被唤醒后开始工作。微波雷达远距离探测，可以在100米以外发现车辆，从而调度其他模块协同工作，降低运行功耗。

S3：根据路段信息和车辆信息，制定调度控制策略，并指引车辆完成会车。

具体的，请查阅图2，S3包括：

S31：对车辆信息进行清洗、去重并打包。

具体的，边缘计算网关通过RS485接口和RJ45接口，获取雷达信息和视频信息，并使用Modbus和TCP/IP协议进行数据传输。边缘计算网关采用Java和NodeJs编写持续完成车辆信息的数据清洗、数据去重，并把数据打包成Json格式，采用MQTT协议通过无线网络的方式将打包好的数据上传至云计算中心。

S32：从打包后的数据中分辨出视频信息和雷达信息。

具体的，云计算中心根据数据中的设备ID判断信息来源，确定数据中的视频信息和雷达信息。

S321：根据路段信息，并结合视频信息和/或雷达信息，制定调度控制策略，并指引车辆完成会车。

这里S321的具体操作流程与S37相同，请参照后续S37的具体介绍。

在另一个实施例中，请参阅图3，S32之后，S3还包括：

S33：根据S32中判定出的视频信息，判断对应会车点是否存在待补充信息；

在S33的判断中，若不存在待补充信息，则执行S34；

S34：将视频信息添加至车辆信息中，并将车辆信息设置为无需补充状态；

S35：根据S32中判定出的雷达信息，将雷达信息添加至车辆信息中，并将车辆信息设置为待补充状态，如果车辆信息未被补充数据，同时超时则自动变为无需补充状态；

具体的，将车辆信息设置为待补充状态，根据目标距离和目标速度，计算出驶离摄像头监控区域所需时间作为超时时间，数据新增后存在时间超过超时时间则将该条数据设置为补充信息超时状态或无需补充状态。在超时时间内如获取到对应摄像头识别到得车辆信息，例如车牌，则将此条数据补充到雷达信息中，并将雷达信息设置为已同步信息状态。

在S33的判断中，若存在待补充的信息，则执行S36；

S36：将视频信息中的车牌数据补充到对应的待补充状态的车辆信息中，并将车辆信息设置为已补充状态；

在S34和S35执行之后，则执行S37；

S37：根据路段信息和车辆信息，制定调度控制策略。

具体的，请查阅图4和图5，S37包括：

S371：根据车辆信息，判断车辆行驶状态。

车辆行驶状态包括正向驶入路段、正向驶出路段、停留在会车点。

在S371的判断中，若车辆行驶状态为正向驶入路段，则执行S372：路段上正向车辆数量+1，会车点车辆数量-1。

S373：提示对向车辆：前方有车辆，请在下一会车点等候。

S374：提示正向车辆：前方有车辆，请在下一会车点等候。

在S371的判断中，若车辆行驶状态为停留在会车点，则执行S375：提示双向车辆：会车点停有车辆。

在S371的判断中，若车辆行驶状态为正向驶出路段，则执行S376：路段上正向车辆数量-1，会车点车辆数量+1。

S377：判断下一路段和第三个会车点对向车辆数量是否为0。

在S377的判断中，若车辆数量不为0，则返回执行S374。

在S377的判断中，若车辆数量为0，则执行S378。

S378：提示正向车辆驶入下一路段。

此外，S37中的调度控制策略可以自动或手动控制的方式通过无线网络传输到前端的调度设备，例如LED显示屏。这样，采用LED显示屏动态加载调度指令，便于驾驶人员接收调度指令。

请查阅图6，本实施例还提供一种乡村道路智能会车的协同调度系统（以下简称：系统），系统用于执行上述方法，系统包括摄像头1、微波雷达2、边缘计算网关3、云计算中心4和调度设备5。

摄像头1和微波雷达2安装在会车点。摄像头1通过RJ45接口连接到边缘计算网关3，微波雷达2通过RS485接口连接到边缘计算网关3。边缘计算网关3用于执行上述方法中的S31，边缘计算网关3通过无线网络连接到云计算中心4，云计算中心4用于执行上述方法中的S32~S37。云计算中心4制定的提示信息，可以通过边缘计算网关3发送到会车点的调度设备5，由调度设备5显示，调度设备5可以是LED显示屏。

实施例

请查阅图7，两个摄像头1和两个微波雷达2安装在会车点，使得摄像头识别区域能够覆盖到路段，两个LED显示屏6安装在显眼的位置，微波雷达在探测区域内不应存在明显遮挡物，边缘计算网关3应当放置与各模块距离最优点位置。

LED显示屏6与摄像头1都使用RJ45接口与边缘计算网关3连接，微波雷达2通过RS485接口与边缘计算网关3连接，线路部署应当避免相互之间的干扰，同时接口连接处做好防水防电等措施。

边缘计算网关3在获取到数据后，计算出目标距离，将数据构造为JSON格式用于实际传输。本实施例使用MQTT（全称：Message Queuing Telemetry Transport）传输协议，使用TCP/IP协议栈进行通信，协议头部开销小，具有较低的网络带宽消耗和延迟，适合在带宽有限或网络条件不稳定的环境下使用。

采集到的信息主要包括以下表1所示的参数：

表1 边缘网关采集信息

通过运营商蜂窝网络将上述数据传至云计算中心。云计算中心会对上传得数据进行解析。

利用上述方法和系统，逐一完成全部选定区域的信息识别、数据采集、数据传输、自动化控制。除此之外，通过带有智能识别的摄像头和微波雷达组合的方式，在天气状况佳，视野充分的情况下通过摄像头识别车辆车牌、数量、来向、速度等车辆信息，此时微波雷达探测的数据作为补充和辅助验证。当出现大雾，大雨等天气导致摄像头识别距离受限时，导致雷达数据已经产生了一段时间后还未检测到车辆信息，则通过雷达数据计算出车辆距离会车点的大概位置，由边缘计算网关判断是否将微波雷达探测到数据作为主要数据先行上传至云计算中心，而摄像头若在微波雷达持续监测的时间内，等车辆靠近到一定距离才识别到车辆信息，此时则将车辆信息重传至云计算中心将信息补充完整。

本实施例提供的乡村道路智能会车的协同调度方法和系统的有益效果包括：

1.方法利用多维度探测集成技术，对路段和车辆信息进行监控识别，具有更高的可靠性和准确率；

2.方法可以通过预设控制参数，也可通过手动下发配置信息来完成整体系统的运维工作，不需要改变网络结构，只需通过增加简单硬件和软件配置信息即可实现数据的采集及计算，实现成本低，适合批量部署；

3.方法适合各种复杂场景下乡村道路交通的调度需求，通过实时的监测与反馈，利用互联网将各路段信息进行协同管理，进行统一的统筹和规划，更利于乡村道路智慧管理；

4.结合可视化技术，根据路段信息，动态刷新系统前端展示页面，直观展现路段情况，便于管理者制定相关策略；

5.前端感知设备的低功耗运行策略，仅微波雷达长期保持唤醒状态，摄像头被唤醒后开始工作，微波雷达远距离探测，可以在100米以外发现车辆，从而调度其他模块协同工作，降低运行功耗。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种乡村道路智能会车的协同调度方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：选定会车点，收集会车点的路段信息；

S2：通过摄像头和微波雷达采集会车点的车辆信息；

S3：根据路段信息和车辆信息，制定调度控制策略，并指引车辆完成会车，S3包括：

S31：对车辆信息进行清洗、去重并打包；

S32：从打包后的数据中分辨出视频信息和雷达信息；

S33：根据S32中判定出的视频信息，判断对应会车点是否存在待补充信息；

在S33的判断中，若不存在待补充信息，则执行S34；

S34：将视频信息添加至车辆信息中，并将车辆信息设置为无需补充状态；

S35：根据S32中判定出的雷达信息，将雷达信息添加至车辆信息中，并将车辆信息设置为待补充状态，如果车辆信息未被补充数据，同时超时则自动变为无需补充状态；

在S33的判断中，若存在待补充信息，则执行S36；

S36：将视频信息中的车牌数据补充到对应的待补充状态的车辆信息中，并将车辆信息设置为已补充状态；

在S34和S35执行之后，则执行S37；

S37：根据路段信息和车辆信息，制定调度控制策略，S37包括：

S371：根据车辆信息，判断车辆行驶状态；

在S371的判断中，若车辆行驶状态为正向驶入路段，则执行S372：路段上正向车辆数量+1，会车点车辆数量-1；

S373：提示对向车辆：前方有车辆，请在下一会车点等候；

S374：提示正向车辆：前方有车辆，请在下一会车点等候；

在S371的判断中，若车辆行驶状态为停留在会车点，则执行S375：提示双向车辆：会车点停有车辆；

在S371的判断中，若车辆行驶状态为正向驶出路段，则执行S376：路段上正向车辆数量-1，会车点车辆数量+1；

S377：判断下一路段和第三个会车点对向车辆数量是否为0；

在S377的判断中，若车辆数量不为0，则返回执行S374；

在S377的判断中，若车辆数量为0，则执行S378；

S378：提示正向车辆驶入下一路段。

2.根据权利要求1所述的乡村道路智能会车的协同调度方法，其特征在于，在S2中，微波雷达保持开机状态，摄像头保持待机状态，在微波雷达探测到车辆靠近或者远离时，将相对应点位的摄像头从待机状态激活为开机状态，对目标监测区域的视频数据流进行AI识别，获取车辆信息。

3.根据权利要求2所述的乡村道路智能会车的协同调度方法，其特征在于，在S2中，摄像头在预设时间内没有识别到新的事件后会再次转为待机状态。

4.根据权利要求1所述的乡村道路智能会车的协同调度方法，其特征在于，S31包括：

边缘计算网关通过RS485接口和RJ45接口，获取雷达信息和视频信息，并使用Modbus和TCP/IP协议进行数据传输；

边缘计算网关采用Java和NodeJs编写持续完成车辆信息的数据清洗、数据去重，并把数据打包成Json格式，采用MQTT协议通过无线网络的方式将打包好的数据上传至云计算中心。

5.根据权利要求1所述的乡村道路智能会车的协同调度方法，其特征在于，S3包括：

S37中的调度控制策略自动或手动控制的方式通过无线网络传输到前端的调度设备。

6.一种乡村道路智能会车的协同调度系统，其特征在于，所述系统用于执行权利要求1所述的乡村道路智能会车的协同调度方法，所述系统包括摄像头、微波雷达、边缘计算网关和云计算中心；

所述摄像头和所述微波雷达安装在会车点，所述摄像头连接到所述边缘计算网关，所述微波雷达连接到所述边缘计算网关；

所述摄像头和所述微波雷达用于采集会车点的车辆信息；

所述边缘计算网关用于对车辆信息进行清洗、去重并打包；

所述边缘计算网关通过无线网络连接到所述云计算中心，所述云计算中心用于根据路段信息和车辆信息，制定调度控制策略，并指引车辆完成会车。