CN208422117U - 一种基于车联网络的闯红灯预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述基于车联网络的闯红灯预警系统，由路侧系统和车载系统组成；所述路侧系统由交通信号灯、交通信号机和RSU依次通信连接组成，所述车载系统由预警通知单元和OBU通信连接组成，所述RSU与所述OBU通信连接；所述RSU通信覆盖设定区域，所述OBU随车载流动，当所述OBU进入所述设定区域时，接收所述RSU的广播信息。本实用新型使用车联网络传输数据，排除了驾驶人视线受阻或极端恶劣天气的影响；使用车联网络传输数据，传输延时小，保证预警通知的实时性和准确性；提高了闯红灯判断的准确性和交通安全。本实用新型的使用将提升交叉路口的交通安全。

Description

一种基于车联网络的闯红灯预警系统

技术领域

本实用新型涉及交通安全技术领域，尤其涉及一种基于车联网络的闯红灯预警系统。

背景技术

随着我国城镇化和道路建设的发展，城市内部的交叉路口越来越多、越来越复杂。并且随着我国机动车保有量的不断增长，驾驶人面对的驾驶环境越来越复杂。交叉路口主要使用交通控制信号灯对过往车辆进行管理，在各类交通事故中，由闯红灯造成的占比很大。非驾驶人主观因素导致的闯红灯主要由以下问题造成：

1、是否会闯红灯主要依靠驾驶人的驾驶经验进行判断；

2、交通控制信号灯没有提供时间显示，导致驾驶人在即将进入路口时无法判断是否能够顺利通过路口；

3、即使交通控制信号灯已开始使用穿透力更强的LED灯组，但在雨雪雾等恶劣天气条件下，交通控制信号灯的可视性仍无法保证；

4、若跟随前方大型车辆进入路口，驾驶人视线可能被遮挡，导致无法阅读交通控制信号。

闯红灯不仅会带来巨大的交通安全隐患，也可能会造成严重的交通拥堵，降低交叉路口的通行能力。

现在基于视频识别进行闯红灯预警的方法最为普遍，主要使用视频识别的方法检测信号灯状态和识别车辆停止线的位置。此外，也有厂商提出基于互联网的闯红灯预警方法，即将采集到的信号灯状态和配时信息上传到云平台，再由云平台下发至移动终端。还有厂商将互联网与视频技术相结合，即使用互联网推送信号灯状态和配时信息，并使用视频识别车辆停止线的位置。

现有的基于互联网的交通信号灯车内显示技术的问题在于：

1、基于视频识别的方法，在于低光、低可视、受阻条件下，不能保证检测结果的准确性；

2、基于互联网的传输延时大，移动终端从云平台接收并显示的灯态及时间可能与前向交叉路口的实际灯态严重不符，造成驾驶人错误判断。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提出一种基于车联网络的闯红灯预警系统，技术方案如下：

本实用新型提供一种基于车联网络的闯红灯预警系统，由路侧系统和车载系统组成；

所述路侧系统由交通信号灯、交通信号机和路侧单元(RSU)依次通信连接组成，所述车载系统由预警通知单元和车载单元(OBU)通信连接组成，所述RSU与所述OBU通信连接；

所述RSU通信覆盖设定区域，所述OBU随车载流动，当所述OBU进入所述设定区域时，接收所述RSU的广播信息。

优选的，所述RSU由第一处理单元、数据采集单元和第一通信单元组成；所述交通信号机与所述第一处理单元通信连接，所述第一处理单元与所述数据采集单元通信连接，所述第一处理单元与所述第一通信单元通信连接。

优选的，所述OBU由第二处理单元、定位单元和第二通信单元组成；所述预警通知单元与所述第二处理单元通信连接，所述第二处理单元与所述定位单元通信连接，所述第二处理单元与所述第二通信单元通信连接，所述第一通信单元与所述第二通信单元通信连接。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型使用车联网络传输数据，排除了驾驶人视线受阻或极端恶劣天气的影响；使用车联网络传输数据，传输延时小，保证预警通知的实时性和准确性；同时也提高了闯红灯判断的准确性和交通安全。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所述闯红灯预警系统的架构示意图；

图2为本实用新型实施例所述交叉路口区域示意图；

图3为本实用新型实施例所述筛选算法流程图；

图4为本实用新型实施例所述区域进入预测算法流程图；

图5为本实用新型实施例所述预警判决推送算法流程图；

图6为本实用新型实施例所述路口离开检测算法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

实施例

术语解释：

OBU，On-Board Unit，车载设备；

RSU，Road-Side Unit，路侧设备；

MAPData，交叉路口地图信息，包括交叉路口编号、中心点、渠化、相互位置等信息；

SPAT，Signal Phase and Timing，交通控制信号灯信息，包括相位·时方案等信息，结合MAPData信息为车辆提供实时的前向交叉路口信号灯信息；

RTCM，差分校正信息，OBU在接受到RSU广播的RTCM报文后，通过差分运算，可使自身的定位精度达到亚米级，结合MAPData信息实现行驶车道的区分。

本实施例所述的基于车联网络的闯红灯预警系统，由路侧系统和车载系统组成，系统架构如图1所示：

所述路侧系统由交通信号灯、交通信号机和路侧单元(RSU)依次通信连接组成，所述车载系统由预警通知单元和车载单元(OBU)通信连接组成，所述RSU与所述OBU通信连接；

所述RSU通信覆盖设定区域，所述OBU随车载流动，当所述OBU进入所述设定区域时，接收所述RSU的广播信息。

在本实施例中，所述RSU由第一处理单元、数据采集单元和第一通信单元组成；所述交通信号机与所述第一处理单元通信连接，所述第一处理单元与所述数据采集单元通信连接，所述第一处理单元与所述第一通信单元通信连接；

所述数据采集单元可以为RTCM数据采集单元，RTCM数据采集单元用于采集RTCM数据，RTCM数据源可能为辅助定位基站、网络RTK数据源等；所述第一处理单元用于采集交通信号控制机产生的相位及配时信息，存储根据交叉路口实际情况预设的编号、中心点、渠化和相互位置等信息。

在本实施例中，所述OBU由第二处理单元、定位单元和第二通信单元组成；所述预警通知单元与所述第二处理单元通信连接，所述第二处理单元与所述定位单元通信连接，所述第二处理单元与所述第二通信单元通信连接，所述第一通信单元与所述第二通信单元通信连接；

所述定位单元用于车辆获取当前的定位信息，包括但不限于纬度、经度、海拔高度、速度、对地方向角等，并处理OBU发送的RTCM报文信息，自动完成定位信息的校正，提高定位精度；所述第二处理单元用于筛选RSU，解析接收自RSU广播的RTCM报文、SPAT报文和MAPData报文，完成相关判断并驱动预警通知单元向驾驶人进行预警；车联网络通信单元用于OBU接收RSU周期性广播的报文信息；预警通知单元在OBU驱动下，使用声音和图像等多种方式显示预警信息。

在本实施例中，车联网络包括各种车联网通信方式，包括但不限于DSRC、LTE-V和5G等。

本实施例还提供了本实用新型所述闯红灯预警系统的预警方法，包括：

S1：将数据采集单元采集到的定位校准信息封装为第一报文，用于OBU校正自身定位信息；

S2：将数据采集单元采集到的交通信号信息封装为第二报文，用于OBU获取前向交通信号信息；

S3：将数据采集单元采集到的道路信息封装为第三报文，用于OBU计算自身到路口的距离和车道区分；

S4：RSU通过第一通信单元周期性的对所述第一报文、所述第二报文和所述第三报文进行广播；

S5：OBU进入所述设定区域时，依据筛选算法筛选RSU并接收选中RSU广播的第一报文、第二报文和第三报文；

S6：OBU依据预警判决推送算法判决预警通知单元是否发出警示。

在本实施例中，所述第一报文、第二报文和第三报文分别为RTCM报文、SPAT报文和MAPData报文。

图2为本实施例提供的交叉路口示意图，以图2所示交叉路口为例对本实用新型所述预警方法进行详细说明：

图2为一个简单十字形平面交叉路口示例；其中，C为交叉路口中心点，D1为东西方向车辆停止线间的距离，D2为南北方向车辆停止线间的距离；

在本实施例中，路侧系统工作流程如下：

(1)RSU首先采集RTCM定位校准信息、交通信号控制机的相位及配时信息，并将交叉路口的编号、中心点、渠化和相互位置等信息存储在RSU上；

(2)RSU将采集到的RTCM定位校准信息封装为RTCM报文，用于OBU校正其定位信息；将采集到的交通信号控制机的相位和配时信息封装为SPAT报文，用于预警通知单元在车内提示前向交叉路口交通控制信号状态和剩余时间，并提醒驾驶人即将发生的信号状态的改变；将交叉路口的编号、中心点、渠化和相互位置等信息封装为MAPData报文，用于OBU计算距离和在路口区分车道；

(3)RSU周期性的广播封装好的RTCM报文、SPAT报文和MAPData报文。

在本实施例中，车载系统工作流程如下：

1)OBU进入RSU通信覆盖范围内时，开始接收RSU的广播信息，由于城市内部交叉路口间距较小，OBU可能同时接收到多个RSU广播的信息，所以，OBU首先筛选处理哪个RSU的广播信息；

2)依据RSU筛选算法筛选后，OBU将被选中的RSU广播的RTCM报文、MAPData报文和SPAT报文存储到本地缓存中，后续通过校验算法判断新收到的报文是否存在数据更新，(报文数据每更新一次，报文的SequenceID自动加1，则接收到报文的SequenceID越大，表示数据越新，因此通过比较接收报文和缓存报文的SequenceID，即可判断是否存在数据更新若数据存在更新，则同步更新缓存中的数据，)若数据不存在更新，则直接丢弃新收到的报文；步骤3)至步骤5)均使用缓存数据处理；

3)OBU使用缓存的RTCM报文校正自身的定位信息，在进入交叉路口前将自身定位精度提高至车道级别，以便准确区分车道；

4)OBU使用缓存的MAPData报文和SPAT报文，计算得到前向交叉路口车辆行驶方向对应相位的当前灯态和当前灯态剩余时间T1；

5)OBU基于自身定位信息和接收到的选定RSU广播的MAPData报文，依据区域进入预测算法预测自身进入到以交叉路口中心点C为中心、长为D1、宽为D2的闯红灯检测区域(图2中矩形阴影区域)的剩余时间T2；

6)OBU依据预警判决推送算法判决是否通过预警通知单元警示驾驶人；

7)当OBU基于定位信息和缓存的MAPData，依据路口离开检测算法，判断已离开交叉路口，则不再更新缓存中的RTCM报文、MAPData报文和SPAT报文数据，并清空本地缓存。

在本实施例中，所述筛选算法如图3所示，具体为：

OBU接收到RSU广播的报文后，OBU基于自身定位信息与接收到的MAPData报文，计算得到交叉路口中心点与车辆当前行驶方向的相对角度α、交叉路口中心点与车辆当前位置的距离D，若315°＜α≤360°或0°≤α＜45°且所述距离D最小，则选定该RSU进行数据交互，并将接收到的该RSU广播的第一报文、第二报文和第三报文进行本地缓存。

在本实施例中，依据区域进入预测算法预测OBU自身进入到闯红灯检测区域的剩余时间，所述区域进入预测算法如图4所示，具体为：

S01：OBU基于自身定位信息与接收到的选定RSU广播的第三报文，将车辆中心点(来自车辆定位信息)和交叉路口中心点(来自接收到的MAPData报文)作为位置基点；

S02：根据车辆形状及尺寸和交叉路口区域形状及尺寸分别定义车辆区域和闯红灯检测区域；

S03：根据车辆当前时刻定位信息和接收到的MAPData报文定义车辆区域和所述闯红灯检测检测区域的顶点坐标；

S04：基于所述顶点坐标计算得到所述车辆区域和所述闯红灯检测检测区域的边向量；

S05：基于所述边向量计算得到所述边向量的投影轴(法向量)；

S06：遍历所述车辆区域和所述闯红灯检测检测区域的所有顶点坐标，计算得到所述车辆区域和所述闯红灯检测检测区域的所有顶点坐标在所述投影轴上投影的极大值和极小值；

S07：根据所述极大值和所述极小值计算所述车辆区域和所述闯红灯检测检测区域在所述投影轴上的投影长度，若所述车辆区域和所述闯红灯检测检测区域在投影轴上的投影长度小于投影总长度，则判断为车辆未进入闯红灯检测区域，预测车辆下一个位置基点，并重复步骤S01-S07，反之，判断为车辆进入闯红灯检测区域，则将进入标志置1，得到车辆进入闯红灯检测区域预测剩余时间。

在本实施例中，所述预警判决推送算法如图5所示，具体为：

OBU根据获取到的车辆行驶方向交叉路口相位的灯态、当前信号灯态剩余时间T1和车辆进入交叉路口区域的预测剩余时间T2，判断当前灯态为黄灯或红灯时，驱动预警通知单元发出警示，判断当前灯态为绿灯时，则计算T1和T2的关系，若T1≤T2，则驱动预警通知单元发出警示，否则，不驱动预警通知单元。

在本实施例中，所述路口离开检测算法如图6所示，具体为：

OBU基于自身定位信息与本地缓存中的MAPData报文，计算得到交叉路口中心点与车辆当前行驶方向的相对角度β，若135°＜β≤215°，则判断车辆已离开交叉路口区域。

综上所述，本实用新型实施例所述的基于车联网络的闯红灯预警方法和系统，利用车联网络实现闯红灯判断和驾驶人预警。优点在于：

使用车联网络传输数据，排除了驾驶人视线受阻或极端恶劣天气的影响；使用车联网络传输数据，传输延时小，保证预警通知的准确性；提高了闯红灯判断的准确性和交通安全。本实用新型的使用将提升交叉路口的交通安全。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本实用新型可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于车联网络的闯红灯预警系统，其特征在于，由路侧系统和车载系统组成；

所述路侧系统由交通信号灯、交通信号机和路侧单元RSU依次通信连接组成，所述车载系统由预警通知单元和车载单元OBU通信连接组成，所述RSU与所述OBU通信连接；

所述RSU通信覆盖设定区域，所述OBU随车载流动，当所述OBU进入所述设定区域时，接收所述RSU的广播信息。

2.根据权利要求1所述的闯红灯预警系统，其特征在于，所述RSU由第一处理单元、数据采集单元和第一通信单元组成；所述交通信号机与所述第一处理单元通信连接，所述第一处理单元与所述数据采集单元通信连接，所述第一处理单元与所述第一通信单元通信连接。

3.根据权利要求2所述的闯红灯预警系统，其特征在于，所述OBU由第二处理单元、定位单元和第二通信单元组成；所述预警通知单元与所述第二处理单元通信连接，所述第二处理单元与所述定位单元通信连接，所述第二处理单元与所述第二通信单元通信连接，所述第一通信单元与所述第二通信单元通信连接。