CN203232600U

CN203232600U - 一种基于车联网的智能车路协同系统仿真模型平台

Info

Publication number: CN203232600U
Application number: CN 201320124681
Authority: CN
Inventors: 徐志刚; 任亮; 程鑫; 白国柱; 周经美; 赵祥模
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2023-03-19

Abstract

本实用新型公开了一种基于车联网的智能车路协同仿真模型平台，包括车道平台、后台计算机、全局摄像机和多个智能小车，全局摄像机安装在车道平台上方；车道平台上设置内外车道；最内圈内车道内的中央隔离带两端分别安装有DSRC路侧单元；内车道上安装四个龙门架，四个龙门架在车道平台上对称且均横跨三个内车道，每个龙门架上安装有CCD摄像机、RFID阅读器和LED显示屏；每个龙门架下方安装有两个地感线圈；在内车道与外车道之间对称设置有四个出入口，在四个出入口处分别装有自动栏杆机、地感线圈、RFID阅读器和DSRC路侧单元；本实用新型实现了高速公路上“车-路”、“车-车”通信、ETC收费、车流检测、车辆定位、车辆超速检测及信息发布功能。

Description

一种基于车联网的智能车路协同系统仿真模型平台

技术领域

本实用新型发明属于智能交通技术领域，特别涉及一种基于车联网的智能车路协同仿真系统模型平台。

背景技术

交通系统是一个典型的复杂系统，单从道路和车辆角度考虑的传统交通管理方式，很难解决近年来不断恶化的交通拥堵、事故频发、环境污染等问题，“安全与效率”已经成为制约我国交通运输发展的关键问题，基于“车‐车”、“车‐路”信息交互，建立人、车、路一体的车路协同系统，将会成为平衡交通运输系统效率和安全性的有效手段。

车路协同系统的应用前景主要体现在三个方面，一是车辆协同安全，包括人‐车主动避撞、车‐车主动避撞、危险路段预警与控制；二是交通协调控制，包括交通信号协调控制、实时路径诱导、公交优先控制；三是综合信息服务，包括交通需求管理、实时交通信息查询。

电子信息和无线通信技术的迅速发展与应用，推动了以车‐车、车‐路通信为基础的车路协同的实现。目前，研究一种能够为智能车路协同提供模型方案和技术支持的仿真模型平台是十分有必要的。

发明内容

针对智能交通领域车路协同的应用需求，本实用新型的目的在于，提供一种基于车联网的智能车路协同仿真系统模型平台，该平台能够实现在高速公路上“车-路”、“车-车”通信、ETC收费、车流检测、车辆定位、车辆超速检测、信息发布功能，为智能车路协同提供模型方案和技术支持。其结构简单，便于实现和操作。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案予以解决：

一种基于车联网的智能车路协同仿真模型平台，包括车道平台、后台计算机、全局摄像机和多个智能小车，所述全局摄像机安装在车道平台正上方；所述车道平台上设置有多个内车道和至少一个外车道；在最内圈内车道内的中央隔离带两端分别安装有DSRC路侧单元；在内车道上共安装有四个龙门架，该四个龙门架在车道平台上对称设置且均横跨三个内车道，每个龙门架上分别安装有CCD摄像机、RFID阅读器和LED显示屏；每个龙门架下方路面均安装有两个地感线圈；在内车道与外车道之间对称设置有四个出入口，在该四个出入口处分别装有自动栏杆机、地感线圈、RFID阅读器和DSRC路侧单元；

所述智能小车上安装有DSRC车载单元（OBU）、RFID标签、里程计、摄像头和无线网卡；其中，全局摄像机和CCD摄像机均与后台计算机相连接；LED显示屏、RFID阅读器和龙门架下的地感线圈与后台计算机相连接；自动栏杆机、内外车道入口处的地感线圈、RFID阅读器分别与DSRC路侧单元相连接；智能小车的DSRC车载单元与车道平台上的DSRC路侧单元通过DSRC无线协议进行通信；所述DSRC路侧单元与后台计算机相连接。

本实用新型还包括如下其他技术特征：

所述车道平台上设有三个内车道和一个外车道。

所述全局摄像机和CCD摄像机均通过双绞线与后台计算机相连接。

所述LED显示屏、RFID阅读器和龙门架下的地感线圈通过串口与后台计算机相连接。

所述DSRC路侧单元与后台计算机通过串口线相连接。

本实用新型的基于车联网的智能车路协同仿真系统模型平台具有以下优点：

（1）搭建高速公路车路协同仿真模型平台，实现了高速公路上“车-路”、“车-车”通信、ETC收费、车流检测、车辆定位、车辆超速检测、实时路径诱导、信息发布功能，为智能车路协同提供模型方案和技术支持。

（2）采用DSRC短程通信技术，DSRC技术能为“车-车”之间、“车-路”之间以及智能交通系统提供高速的无线通信服务，数据传输速率高、传输延时短，并保证通信链路的低延时和低干扰，保证系统的可靠性。

（3）采用RFID电子标签和DSRC无线通信技术实现高速路入口处的不停车收费功能，有利于缓解交通拥挤，提高行车效率。

（4）后台计算机通过DSRC装置将天气状况和交通事故状况等信息发布在LED显示屏上，能为司机提供实时的动态交通信息，方便车辆做出最优的出行选择。

（5）采用地感线圈、RFID阅读器和CCD摄像机记录车辆的速度、车牌、位置信息。后台计算机通过分析辆车的这些信息，得出车辆的行车状态，并发出相应通知，提高行车的主动安全性。

附图说明

图1是本实用新型的基于车联网的智能车路协同仿真模型平台的连接框图。

图2是LED显示屏、CCD摄像机、RFID阅读器和地感线圈与龙门架的安装位置示意图。

图3是本实用新型的基于车联网的智能车路协同仿真模型平台的俯视图。

图4是DSRC通信系统模型图。

图5是ETC工作流程图。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步的解释说明。

具体实施方式

参见图1-图3，本实用新型的基于车联网的智能车路协同仿真模型平台，包括车道平台、后台计算机、全局摄像机和多个智能小车，所述全局摄像机安装在车道平台正上方；所述车道平台上设置有多个内车道和至少一个外车道，本实施例中设有三个内车道和一个外车道；在最内圈内车道内的中央隔离带两端分别安装有DSRC路侧单元（RSU）；在内车道上共安装有四个龙门架，该四个龙门架在车道平台上对称设置且均横跨三个内车道，每个龙门架上分别安装有CCD摄像机、RFID阅读器和LED显示屏；每个龙门架下方路面均安装有两个地感线圈；在内车道与外车道之间对称设置有四个出入口，在该四个出入口处分别装有自动栏杆机、地感线圈、RFID阅读器和DSRC路侧单元。

所述智能小车上安装有DSRC车载单元（OBU）、RFID标签、里程计、摄像头和无线网卡；其中，全局摄像机和CCD摄像机均通过双绞线与后台计算机相连接；LED显示屏、RFID阅读器和龙门架下的地感线圈通过串口与后台计算机相连接；自动栏杆机、内外车道入口处的地感线圈和RFID阅读器与内外车道入口处的DSRC路侧单元相连接；智能小车的DSRC车载单元与车道平台上的DSRC路侧单元通过DSRC无线协议进行通信；车道平台上的DSRC路侧单元与后台计算机通过串口线相连接。

本实用新型中各组成部分的功能如下：

LED显示屏用于在系统运行过程中实时接收后台计算机发送来的有关实时车流、实时天气、道路状况等信息进行播报；CCD摄像机实时对道路的交通状况进行视频采集，并通过数据线传送到后台计算机，后台计算机进行视频分析以提取车牌；RFID阅读器读取智能小车上的RFID标签，获取标签信息，完成小车ETC收费功能。全局摄像机采集沙盘的全景图，传送到后台计算机，辅助计算机进行车辆定位、信息发布。地感线圈通过电磁感应原理判断车辆是否经过，用于统计车流量，计算车速，配合CCD摄像机，记录超速车辆的车牌和车速。DSRC车载单元（OBU）、DSRC路侧单元（RSU）组成通信模块，起到信息传递的作用。其通信机制采用专用于智能车路协同系统的DSRC协议，高效可靠、实时性强。DSRC路侧单元与智能小车进行车路通信时，为智能小车提供自身位置信息，而自动栏杆机处的DSRC路侧单元（RSU）外接地感线圈和RFID阅读器，主要起到信息的传播媒介，传递地感线圈和ETC（电子不停车收费系统）收费信息。

本实用新型的模型平台的工作流程如下：

当模型平台启动，LED显示屏、RFID阅读器、CCD摄像机、DSRC路侧单元、全局摄像机、地感线圈和自动栏杆机初始化完毕，自动进入工作状态。

进行车路协同仿真时，所有智能小车从环绕于高速路的环形路（外车道）上启动，运行过程中无人工干预，主要基于智能小车上传感器检测或视频图像处理模块进行循迹行驶。外车道上设有四个高速路的入口匝道，车辆由此进入高速路行驶。在入口处安装有ETC系统，当地感线圈检测到智能小车到达信息，装有RFID阅读器的DSRC路侧单元对车辆进行身份识别和费用缴纳，成功识别后自动栏杆机放行，车辆进入高速路行驶。

车辆进入高速路后，智能小车通过摄像头会不断采集路况图片，通过里程计采集位移信息。正常情况下，智能小车通过其上安装的无线网卡将位置、路况信息发送到后台计算机，并接收后台计算机发送来的不同路段的限速信息。

当智能小车行驶进过龙门架区域，安装在龙门架上的CCD摄像头采集小车车牌图片，龙门架下方的地感线圈会对车流量和车速进行实时监测，如果智能小车超速，后台计算机记录超速车辆信息。车辆在行驶过程中，里程计记录小车位移信息，DSRC车载单元（OBU）与DSRC路侧单元(RSU)进行通信，智能小车通过DSRC路侧单元信息矫正智能小车的位移信息，并通过车载的无线网卡将位移数据发送到后台计算机。后台计算机根据各个小车的位移信息计算各路段的车流量，获得各个路段的路况信息，并发布在LED显示屏上，同时向每个智能小车发送信号使其保持安全距离。

系统运行过程中，后台计算机不断接收到各智能小车发送的位移、路况图片信息以及DSRC路侧单元发送的ETC收费数据，以三维显示技术进行道路状况的实时再现，如车辆位置、车速，以及选择性地进行路径的显示。同时后台计算机不断对智能小车和DSRC路侧单元发送来的数据进行处理，以进行车辆异常行为的分析。

图4是DSCR通信模型，其中DSCR车载单元（OBU）在智能小车上，相当于通信系统中的移动终端。不同点是通信方式和频率的差异，另外DSCR车载单元是基于嵌入式的处理单元，处理能力比较强，车辆借助该单元进行车-车通信和车-路通信。

DSRC路侧单元（RSU），其由微波天线和读写控制器组成。与车辆进行车路通信，与后台计算机进行信息的交互。

图5是ETC不停车收费系统的工作流程图，该系统安装在后台计算机上，系统初始化后，地感线圈实时检测是否有车辆经过。当检测到车辆经过时，地感线圈将检测到的信号通过DSRC路侧单元发送到后台计算机，后台计算机启动收费过程。RFID阅读器通过无线通信方式读取车载RFID电子标签，RFID阅读器通过与其相连的DSRC路侧单元将数据发送到后台计算机，后台计算机通过检索数据库进行身份识别，身份识别成功后进行扣费事务流程，正确完成所有过程后进行车辆放行。

在处理过程中如果发现系统不能自动处理的异常，如RFID电子标签不合法或者扣费几次后不能成功等，需要人工干预进行异常处理，防止在入口处的交通堵塞。

Claims

1.一种基于车联网的智能车路协同系统仿真模型平台，其特征在于，包括车道平台、后台计算机、全局摄像机和多个智能小车，所述全局摄像机安装在车道平台正上方；所述车道平台上设置有多个内车道和至少一个外车道；在最内圈内车道内的中央隔离带两端分别安装有DSRC路侧单元；在内车道上共安装有四个龙门架，该四个龙门架在车道平台上对称设置且均横跨三个内车道，每个龙门架上分别安装有CCD摄像机、RFID阅读器和LED显示屏；每个龙门架下方路面均安装有两个地感线圈；在内车道与外车道之间对称设置有四个出入口，在该四个出入口处分别装有自动栏杆机、地感线圈、RFID阅读器和DSRC路侧单元；

2.如权利要求1所述的基于车联网的智能车路协同系统仿真模型平台，其特征在于，所述车道平台上设有三个内车道和一个外车道。

3.如权利要求1所述的基于车联网的智能车路协同系统仿真模型平台，其特征在于，所述全局摄像机和CCD摄像机均通过双绞线与后台计算机相连接。

4.如权利要求1所述的基于车联网的智能车路协同系统仿真模型平台，其特征在于，所述LED显示屏、RFID阅读器和龙门架下的地感线圈通过串口与后台计算机相连接。

5.如权利要求1所述的基于车联网的智能车路协同系统仿真模型平台，其特征在于，所述DSRC路侧单元与后台计算机通过串口线相连接。