CN202134106U - 一种智能车载路况采集仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能车载路况采集仪，包括车载计算机、交通监控中心数据库、道路能见度检测子系统、道路环境温湿度检测子系统、路面状况识别子系统、路面微观形貌检测子系统、路况数据定位子系统和路况数据无线传输子系统，所述道路能见度检测子系统、道路环境温湿度检测子系统、路面状况识别子系统、路面微观形貌检测子系统和路况数据定位子系统的输出端均与车载计算机的输入端相连，车载计算机的输出端与路况数据无线传输子系统的输入端相连，所述路况数据无线传输子系统通过无线传输网络与交通监控中心数据库相连。本实用新型能够有效解决高速公路监控中心实时获取路况数据的问题。

Description

一种智能车载路况采集仪

技术领域

本实用新型涉及一种智能车载路况采集仪，特别是涉及一种用于不利天气条件下道路安全检测用车载路况采集仪。

背景技术

随着我国交通运输业的跨越式发展，高速公路已经成为物质运输的大动脉。但高速公路都会面临冰雪雨雾等不利天气的影响，而不利天气通常会导致高速公路路段出现诸如能见度低、路面积冰、积水、打滑等不利路况，引发重大安全事故。因此，高速公路交通安全运输属于对气象高度敏感的行业，其所追求的快速、高效、安全、准时的目标，在很大程度上要受到气象因素的制约。在不利天气下，路况将随时间、空间发生动态变化，实时获取路况时空信息，进行异常路况有效识别，并将路况信息传输到监控中心，结合交通流信息制订相应的车速控制策略，对保障不利天气下道路行车安全、提高道路系统的安全性具有重要作用。

因此，不利天气路况信息的采集是预警的基础。采集不利天气路况信息的方法主要是通过设置在特定检测点的路侧传感器采集并结合气象部门提供的数据获取高速公路路面以及公路气象信息。目前该技术已经在高速公路气象管理中普遍使用，其主要采集内容包括以下几点：

1、道路环境能见度采集

在高速公路气象管理中，需要根据能见度的远近实施安全车速控制。因此获取全路线的能见度信息非常必要。目前在车载路况采集系统中多采用摄像机与毫米波测距传感器融合获取能见度信息。

2、道路环境温湿度与路面状况信息采集

道路空气温度、湿度是评估与预测交通气象变化的参数，而路面温度是评定路面结冰、积雪趋势的重要参数。道路空气温度、湿度采集选用高精度温湿一体化数字传感器，将温湿传感器安装在检测车前保险杠下端。路面温度传感器选用红外温度传感器，并安装在检测车后桥处。上述两个传感器通过一个单片机进行数据采集处理。

路面状况主要是指路面积水、结冰以及积雪等状况。车载摄像机是目前获取路面状况图像主要的手段。

3、路面抗滑性能信息采集

路面抗滑性能主要受路面微观形貌的影响。路面微观形貌分为两部分：宏观纹理与微观纹理。路面宏观纹理影响路面的排水性能，微观纹理影响路面的摩擦系数。本设计的车载宏观纹理测量系统由：高速激光测距传感器、加速度传感器、距离传感器、以及数字信号处理器组成，并安装在汽车尾部。其中加速度传感器用于消除因检测车振动引起的路面高程测量误差，距离传感器控制数据的采样频率。数字信号处理器得到的路面宏观纹理信息通过CAN总线(CAN：控制器区域网Controller Area Network的英文缩写)上传到控制计算机。

4、路况定位数据采集

路况信息定位数据分为：绝对坐标与相对坐标。路况绝对坐标利用10HZ的GPS(GPS：全球定位系统Global Position System的英文缩写)采集，同时利用距离传感器获取路况数据的相对距离信息，并利用里程桩位置信息对相对距离信息进行校正；

5、路况数据传输

为实现路况数据的无线传输，本文利用CDMA1X无线通信网络建立车载计算机与监控中心无线通信链路，并设计TCP/IP应用层协议。建立基于TCP/IP协议的一个应用层协议，需要在分析网络应用系统功能的基础上，抽象在网络中传送的应用程序的所有命令和信息数据，定义应用层协议的帧格式，同时还要考虑应用层协议本身的安全机制。

以上技术均只能实时检测区域路段、有限范围的路况，不能完全反映全路段的整体情况。特别是在不利天气条件下，路况信息具有空间上的不确定性，因此采用该技术获取路况信息具有一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的是：针对上述现有技术的不足之处，提供一种智能车载路况采集仪，解决高速公路监控中心实时获取路况数据的问题，能有效的解决上述现有技术存在的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种智能车载路况采集仪，其包括车载计算机、交通监控中心数据库、道路能见度检测子系统、道路环境温湿度检测子系统、路面状况识别子系统、路面微观形貌检测子系统、路况数据定位子系统和路况数据无线传输子系统，所述道路能见度检测子系统、道路环境温湿度检测子系统、路面状况识别子系统、路面微观形貌检测子系统和路况数据定位子系统的输出端均与车载计算机的输入端相连，车载计算机的输出端与路况数据无线传输子系统的输入端相连，所述路况数据无线传输子系统通过无线传输网络与交通监控中心数据库相连。

作为一种优选方式，其中：所述道路能见度检测子系统包括图像采集器和数字摄像机，所述数字摄像机的输出端与图像采集器的输入端相连，图像采集器的输出端通过千兆网与计算机的输入端相连。

作为一种优选方式，其中：所述道路环境温湿度检测子系统包括温湿传感器和路面温度传感器，所述温湿传感器和路面温度传感器的输出端与单片机的输入端相连。

作为一种优选方式，其中：所述路面状况识别子系统包括激光测距仪、加速度传感器和距离传感器，所述激光测距仪、加速度传感器和距离传感器的输出端均与DSP的输入端相连。

作为一种优选方式，其中：所述路况数据定位子系统选用10HZ的全球定位系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型智能车载路况采集仪具有对道路能见度、道路环境温湿度、路面温度、路面结冰积雪状况、路面微观形貌特征以及路面摩擦系数等信息采集的功能，同时能有效分析路况数据的空间特征，获取路况数据定位信息，使高速公路监控中心实时获取路况数据，精确计算采集对象的面积、长、宽、深等数据，并能通过中心服务器及时处理分析，制定措施并分派任务，及时处理恢复尤其适用于不利天气条件下的道路安全检测。

附图说明

图1为本实用新型智能车载路况采集仪的系统模块示意图；

图2为本实用新型中道路能见度检测子系统的信息处理流程图；

图3为本实用新型中路面微观形貌检测子系统的信息处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、图2、图3所示，本智能车载路况采集仪包括车载计算机、交通监控中心数据库、道路能见度检测子系统、道路环境温湿度检测子系统、路面状况识别子系统、路面微观形貌检测子系统、路况数据定位子系统和路况数据无线传输子系统，所述道路能见度检测子系统、道路环境温湿度检测子系统、路面状况识别子系统、路面微观形貌检测子系统和路况数据定位子系统的输出端均与车载计算机的输入端相连，车载计算机的输出端与路况数据无线传输子系统的输入端相连，所述路况数据无线传输子系统通过无线传输网络与交通监控中心数据库相连。其中：所述道路能见度检测子系统包括图像采集器和数字摄像机，所述数字摄像机的输出端与图像采集器的输入端相连，图像采集器的输出端通过千兆网与计算机的输入端相连；所述道路环境温湿度检测子系统包括温湿传感器和路面温度传感器，所述温湿传感器和路面温度传感器的输出端与单片机的输入端相连；所述路面状况识别子系统包括激光测距仪、加速度传感器和距离传感器，所述激光测距仪、加速度传感器和距离传感器的输出端均与DSP的输入端相连；所述路况数据定位子系统选用10HZ的全球定位系统。

本智能车载路况采集仪选用1280×1024像素彩色数字摄像机获取道路场景图像，并将该数字摄像机安装在车内挡风玻璃前端；利用图像采集器获取图像数据流，通过千兆网络上传数据到主计算机；同时选用24GHz车载雷达测距传感器测量道路场景中目标距离，通过CAN总线上传数据到控制计算机。

具体来说：

1.道路环境温湿度与路面状况的信息采集

道路空气温度、湿度是评估与预测交通气象变化的参数，而路面温度是评定路面结冰、积雪趋势的重要参数。道路空气温度、湿度采集选用高精度温湿一体化数字传感器，将温湿传感器安装在检测车前保险杠下端。路面温度传感器选用红外温度传感器，并安装在检测车后桥处。

2：道路能见度检测

路面状况主要是指路面积水、结冰以及积雪等状况。车载摄像机是目前获取路面状况图像主要的手段。本实用新型选用与道路能见度检测子系统相同的彩色数字像机获取路面图像，并安装在汽车前保险杠的上端，图像的取景范围为2个车道宽，其信息处理流程如图2所示。

3：路面状况识别

车载传感器可以采集不同地点的路况信息，同时还可以重复测量同一地点的路况信息，基于车载传感器的路面状况识别子系统也称之为浮动车或移动的路况监测站。浮动车具有很好的机动性，不仅能监测交通气象信息，而且能实时监测不同路段的抗滑性能。因此，本实用新型采用的是XFCD。在德国开发的扩展浮动汽车信息技术(Extended Floating Car Data，即XFCD)，通过汽车先进的探测系统从一辆车到另一辆车传送区域交通和道路信息，增强了汽车的主动安全性和移动效率。XFCD的工作过程是通过车辆传感器探测潜在的危险路面，车载电脑处理监测到的信息，并向邻近的车辆发出危险信号，而接到警告的驾驶员可以有时间采取必要的措施避免危险，并通过信息中心将信息传达给更广泛的驾驶员。

4：路面微观形貌检测子系统

路面抗滑性能主要受路面微观形貌的影响。路面微观形貌分为两部分：宏观纹理与微观纹理。路面宏观纹理影响路面的排水性能，微观纹理影响路面的摩擦系数。本智能车载路况采集仪的车载宏观纹理测量系统由高速激光测距传感器、加速度传感器、距离传感器、以及数字信号处理器组成，并安装在汽车尾部。其中加速度传感器用于消除因检测车振动引起的路面高程测量误差，距离传感器控制数据的采样频率。数字信号处理器得到的路面宏观纹理信息通过CAN总线上传到控制计算机，其信息处理流程如图3所示。

本智能车载路况采集仪具有同时检测车轮与路面之间纵向和横向摩擦系数、可调滑转率的路面摩擦力检测仪。其中检测轮垂直负荷采用弹簧方式预加载，用压力传感器检测其负荷值。在检测轮轴上设置车轮转速传感器，作为滑转率检测信号，并用拉压传感器检测纵向摩擦力。同时用步进电机将检测轮设置成与前进方向成一定角度，在检测轮的轮轴上设置拉压传感器，以检测车轮的侧向力，确定横向摩擦力。路面检测摩擦仪采用单片机进行上述数据的采集、记录与处理，实现相关控制，并通过CAN总线将数据上传至控制计算机。

5：路况定位数据采集

路况信息定位数据分为绝对坐标与相对坐标。路况绝对坐标利用10HZ的GPS采集，同时利用距离传感器获取路况数据的相对距离信息，并利用里程桩位置信息对相对距离信息进行校正。

6：路况数据无线传输

为实现路况数据的无线传输，本文利用CDMA1X无线通信网络建立车载计算机与监控中心无线通信链路，并设计TCP/IP应用层协议。在分析网络应用系统功能的基础上，建立基于TCP/IP协议的一个应用层协议。

如熟悉此技术的人员所了解的，以上所述本实用新型的较佳实施例仅用于帮助了解本实用新型的实施，本实用新型不限于上述实施方式，本领域普通技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本实用新型的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能车载路况采集仪，包括车载计算机和交通监控中心数据库，其特征在于：还包括道路能见度检测子系统、道路环境温湿度检测子系统、路面状况识别子系统、路面微观形貌检测子系统、路况数据定位子系统和路况数据无线传输子系统，所述道路能见度检测子系统、道路环境温湿度检测子系统、路面状况识别子系统、路面微观形貌检测子系统和路况数据定位子系统的输出端均与车载计算机的输入端相连，车载计算机的输出端与路况数据无线传输子系统的输入端相连，所述路况数据无线传输子系统通过无线传输网络与交通监控中心数据库相连。

2.根据权利要求1所述的一种智能车载路况采集仪，其特征在于：所述道路能见度检测子系统包括图像采集器和数字摄像机，所述数字摄像机的输出端与图像采集器的输入端相连，图像采集器的输出端通过千兆网与计算机的输入端相连。

3.根据权利要求1所述的一种智能车载路况采集仪，其特征在于：所述道路环境温湿度检测子系统包括温湿传感器和路面温度传感器，所述温湿传感器和路面温度传感器的输出端与单片机的输入端相连。

4.根据权利要求1所述的一种智能车载路况采集仪，其特征在于：所述路面状况识别子系统包括激光测距仪、加速度传感器和距离传感器，所述激光测距仪、加速度传感器和距离传感器的输出端均与DSP的输入端相连。

5.根据权利要求1所述的一种智能车载路况采集仪，其特征在于：所述路况数据定位子系统选用10HZ的全球定位系统。

Images