基于智能手机和云计算的交叉口实时智能安全警告系统及其实现方法
【专利摘要】本发明涉及交通安全【技术领域】，涉及一种基于智能手机和云计算的交叉口实时智能安全警告系统及其实现方法。利用现有的GPS导航技术和精度，基于智能手机的硬件和云计算软件技术，实现交叉口实时安全警告。利用驾驶员/行人的智能手机，确定位置的经纬度，计算行驶/步行速度，通过云平台上传至本系统的服务器，服务器基于各交叉口计算行驶车辆/行人距离交叉口的距离，运算并判断行驶车辆/行人发生交通冲突的可能，若有，实时发送警告信息至驾驶员/行人的智能手机，智能手机接收信息后通过震动/声音/语音发出警告。只需下载一个本发明提供的客户端小程序安装即可，用户不需要特殊的硬件设备，易于推广实施。能防止交通冲突的种类是全部。
【专利说明】基于智能手机和云计算的交叉口实时智能安全警告系统及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及交通安全【技术领域】，具体说，涉及一种交通冲突【技术领域】。
【背景技术】
[0002]自1996年，国际著名学者杨晓光教授等提出智能交通系统(简称ITS)以来，这一领域在交通工程中发展迅速，很多创新和创意在现实交通中应用。在交通工程中，交通安全和交通冲突是一个重要的研究内容。减少交通冲突就是增加交通安全。在1977年国际交通冲突学术会议上，Amundsen Hyden提出了交通冲突的基本定义，即:两个或多个道路使用者在一定时间和空间上彼此接近到一定程度，此时若不改变运动状态，就有发生碰撞的危险，这种现象称为交通冲突。交通冲突技术简称TCT (Traffic Conflict Technique),按发生冲突的参与者可分为:机动车-机动车冲突、机动车-非机动车冲突、机动车-行人冲突这3类。
[0003]2014年2月，美国国家公路交通安全局宣布，将制定措施要求全美新上路的汽车和其他小型车辆强制性安装V2V通信系统(车对车，vehicle-to-vehiclecommunicat1n),以大幅减少交通安全事故发生率。测试中工作人员系统地故意制造各种导致交通事故状况，如在另一辆车的盲区驾驶、突然急刹车等。测试中，每位驾驶者都有一名观察者相伴。这次大规模测试结论为“搭载有V2V无线通信技术的车辆，在排除酒后驾驶和车辆机械故障的前提下，能有效防止80%以上的交通事故。”
[0004]V2V通信系统是基于802.11无线网络的一种网状网变体技术。单节点覆盖范围最高300米，使用专用短程通信(DSRC)协议。V2V系统每秒发送十次信息，每次发送11个数据，包括汽车的GPS定位信息，加速度，刹车状态，方向盘转角和车速等。而网状网络(MeshNetwork)是一种在网络节点间透过动态路由〃路由的方式来进行资料与控制指令的传送，可使用“跳跃”的方式形成新的路由后将信息送达远方目的地。在网状网的支持下，V2V系统通过5?10个节点(即装有V2V设备的车辆)的跳跃就能收集1.6公里范围内的车辆交通状况。
[0005]测试证明，在很多通常的危险状况下，V2V系统效果显著。在大雾中行驶，前后左右附近车辆的位置、速度一目了然。在有障碍物挡住视线的路口，每个路口车辆情况也十分明了。当在大车后跟行时，大车前面的情况在显示屏上标注得清清楚楚。遇山路急弯时，视线受阻，前后方车辆的情况均能实时标明。当车辆行进时，前方交通拥堵情况也能随时掌握。
[0006]美国国家公路交通安全局表示，V2V第一步是为驾驶员提供帮助，下一步将其与主动安全技术结合起来，依靠车载传感器，即使没有驾驶员的参与，仍可通过刹车或转向来避免事故。
[0007]搭载V2V的追加费用为每台车100至200美元左右。福特、通用、本田、现代起亚、奔驰、日产、丰田以及大众汽车等八家汽车制造商已签协议，支持V2V。汽车制造商认为路上安装V2V系统的车越多，系统就越有效，因此一直在推动美国政府介入，促使其成为新车强制性标配。市场研究公司IHS报告称，对V2V已没有任何疑问，其成功只是时间问题。最好情况下，搭载V2V的新车2015年可以达到数百万台的量级。
[0008]美国国家公路交通安全局的V2V通信系统目前在世界上是最先进的防止交通冲突系统，但该系统存在以下不足:
[0009]1、防止交通冲突的类别只有2项:A、机动车-机动车冲突、B、机动车-非机动车冲突。而针对交通冲突中的机动车-行人冲突这一项不起作用。
[0010]2、防止交通冲突的措施复杂。要事先搭载V2V系统，对于有些老旧车辆是否可以搭载，还有很多不确定性。
[0011]3、防止交通冲突的成本高。搭载V2V的追加费用为每台车100至200美元左右、这对于很多并不富裕的美国人民及全世界人民来说，是笔不小的开支。
[0012]
【发明内容】
[0013]本发明的目的在于克服现有技术的不足，为此开发了基于智能手机和云计算的交叉口实时智能安全警告系统。针对以上3个不足，进行了改进:
[0014]1、防止交通冲突的类别是全部。包括:A、机动车-机动车冲突、B、机动车-非机动车冲突、C、机动车-行人冲突。
[0015]2、防止交通冲突的措施简易。不需要安装复杂的硬件系统，只需花费几分钟免费下载一个本发明提供的客户端小程序安装即可。
[0016]3、防止交通冲突的成本低廉。本发明基于驾驶员/行人利用自有的智能手机上网下载本发明提供的客户端小程序，仅仅需花费一点上网流量，考虑到各智能手机用户固有的月费流量，可以认为，成本为零，易于推广普及。
[0017]为此，本发明给出的技术方案为:
[0018]一种基于智能手机和云计算的交叉口实时智能安全警告方法，利用现有的GPS导航技术和精度，基于智能手机的硬件和云计算软件技术，实现交叉口实时安全警告。其特征在于，其方法原理为:利用驾驶员/行人的智能手机，确定位置的经纬度，计算行驶/步行速度，通过云平台上传至本系统的服务器，服务器基于各交叉口计算行驶车辆/行人距离交叉口的距离，运算并判断行驶车辆/行人发生交通冲突的可能，若有，实时发送警告信息至驾驶员/行人的智能手机，智能手机接收信息后通过震动/声音/语音发出警告。
[0019]基于上述方法原理，实现系统结构，包括客户端系统和服务器系统两部分。客户端系统搭载于驾驶员/行人的智能手机，主要功能是确定行驶车辆/行人位置的经纬度，计算行驶/步行速度并通过云平台上传至服务器，在收到服务器发送的警告信息时，实时通过震动/声音/语音发出警告。服务器系统搭载于商用计算机系统，主要功能是通过云平台接收客户端传送的信息，通过GPS系统确定交叉口位置，计算行驶车辆/行人距离交叉口的距离，运算并判断行驶车辆/行人发生交通冲突的可能并实时发送警告信息至驾驶员/行人的智能手机。
与现有技术相比，本发明以上技术方案带来的的优点是:
1、防止交通冲突的种类是全部。包括:A、机动车-机动车冲突、B、机动车-非机动车冲突、C、机动车-行人冲突。
2、防止交通冲突的措施简单方便。不需要安装复杂的硬件系统，只需花费几分钟免费下载一个本发明提供的客户端小程序安装即可。 3、防止交通冲突的成本几乎为零。本发明基于驾驶员/行人利用自有的智能手机上网下载本发明提供的客户端小程序，仅仅需花费一点上网流量，考虑到各智能手机用户固有的月费流量，可以认为，成本为零。
4、本发明基于目前的技术和定位精度切实可行。用户不需要特殊的硬件设备。易于推广实施。
[0020]
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明系统中客户端的工作流程图。
[0022]图2为本发明系统中服务器端的工作流程图。
[0023]
【具体实施方式】
[0024]以下结合实施例和附图对本发明技术方案做进一步说明。
[0025]实施例
[0026]本实施例是一款基于智能手机软件客户端GPS功能实现交叉口冲突预测和警报的系统，可以实现客户端位置信息的传递、交叉口交通冲突的预测以及警报功能，有效预测交叉口交通事故，并在事故发生之前通过对驾驶员/行人提供警示，驾驶员/行人改变驾驶/行走状态，防止事故的发生。如果驾驶员/行人的手机安装了本客户端应用软件模块，在经过交叉口时收到客户端应用软件模块发出的提醒就可以提前采取措施避免发生交通事故，这对减少交叉口事故的发生和提高驾驶员/行人经过交叉口的安全程度有着重要意义。
[0027]随着城市的发展，越来越多的城市居民选择私人小汽车/自行车/电动车的出行方式，这提高了城市居民的移动速度，但同时也增加了道路交叉口的危险程度，交叉口事故频发。与此同时，随着生活水平的提高，携带有GPS定位功能的智能手机越来越走进人们的生活，借助智能手机的GPS功能可以得到任何时刻手机所处的位置和速度情况。借助GPS和云计算实现道路交叉口交通冲突预测和警报，减少交通事故的发生。
[0028]在发明系统的实现过程中遇到的主要难点和解决方案如下:
[0029]1、在现实情况中，驶近交叉口的车辆往往需要多于两辆，所以采用多线程编程。多线程编程可以容纳更多的客户端，并同时可以实现警示信息的返回。
[0030]2、当服务器接收到所有客户端的位置和速度信息时，怎样判断哪一些客户端是位于同一个交叉口是进行事故预测前的重要问题。通过GPS可以实现驾驶员/行人定位、交叉口定位等诸多功能，解决了这一问题。
[0031]3、驾驶员驾驶时，接近交叉口时，如果有别的车辆或行人时，在手机接收到报警信息时，手机会发出实现设定的报警声引起驾驶员的注意，不需要驾驶员转移视线。
[0032]4、行人行走时，注意力集中在街道两旁，接近交叉口时，如果有别的车辆，手机会收到报警信息，手机发出实现设定的报警声引起行人的注意，提高行人通过交叉口的安全。
[0033]下面结合具体流程图分别说明客户端系统功能和服务器端系统功能。
[0034]客户端系统流程如图1所示.
[0035]本发明的客户端系统是安装在驾驶员/行人的智能手机上的应用软件模块，系统处理流程包括如下步骤:
[0036]步骤1、驾驶员/行人点击开启智能手机上的客户端软件。
[0037]步骤2、客户端软件调用GPS功能获得驾驶员/行人的位置和速度信息。
[0038]步骤3、客户端软件将驾驶员/行人的位置和速度信息发送给本发明的服务器系统。
[0039]步骤4、本发明的服务器系统依据驾驶员/行人的位置信息，调用GPS功能获得该驾驶员/行人的客户端接近的交叉口位置信息。
[0040]步骤5、本发明的服务器系统将以上信息写入服务器端数据库。
[0041]服务器端系统流程如图2所示。
[0042]本发明的服务器端系统是安装在本发明的服务器上的软件，服务器端系统处理流程包括如下步骤:
[0043]步骤1、服务器上开启本发明的服务器软件。
[0044]步骤2、服务器从数据库读取驾驶员/行人的位置、速度、交叉口信息数据。
[0045]步骤3、判断驾驶员/行人是否有发生交通冲突的危险。(循环过程)
[0046]步骤4、如果有发生交通冲突的危险，向驾驶员/行人的客户端系统发送交通冲突的警报信息。
[0047]步骤5、驾驶员/行人的客户端系统收到交通冲突的警报信息。
[0048]步骤6、驾驶员/行人的客户端系统发出“将发生交通冲突”的报警声。
[0049]本发明的有益效果在于:驾驶员/行人的智能手机安装了本发明的客户端软件后，在经过交叉口时，如果有交通冲突的危险，就会收到软件发出的提醒就可以提前采取措施避免发生交通事故，这对减少交叉口事故的发生和提高驾驶员/行人经过交叉口的安全程度有着重要意义。
【权利要求】
1.一种基于智能手机和云计算的交叉口实时智能安全警告方法，利用现有的GPS导航技术和精度，基于智能手机的硬件和云计算软件技术，其特征在于，利用驾驶员/行人的智能手机，确定位置的经纬度，计算行驶/步行速度，通过云平台上传至本系统的服务器，月艮务器基于各交叉口计算行驶车辆/行人距离交叉口的距离，运算并判断行驶车辆/行人发生交通冲突的可能，若有，实时发送警告信息至驾驶员/行人的智能手机，智能手机接收信息后通过震动/声音/语音发出警告。
2.一种基于智能手机和云计算的交叉口实时智能安全警告方法，客户端系统和服务器系统两部分，其特征在于， 客户端系统搭载于驾驶员/行人的智能手机，主要功能是确定行驶车辆/行人位置的经纬度，计算行驶/步行速度并通过云平台上传至服务器，在收到服务器发送的警告信息时，实时通过震动/声音/语音发出警告； 服务器系统搭载于商用计算机系统，主要功能是通过云平台接收客户端传送的信息，通过GPS系统确定交叉口位置，计算行驶车辆/行人距离交叉口的距离，运算并判断行驶车辆/行人发生交通冲突的可能并实时发送警告信息至驾驶员/行人的智能手机。
【文档编号】G08G1/16GK104183158SQ201410399755
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】朱怀中, 王嘉文, 杨超兰, 张楠, 杨晓光, 吴志周, 云美萍 申请人:同济大学