一种车辆行为管理系统及管理方法与流程

本发明涉及车联网技术领域，具体涉及一种车辆行为管理系统及管理方法。

背景技术：

车辆设备已成为人类不可缺少的生活和生产工具，但结构复杂、自身及维修价格普遍昂贵，一旦出现人为或意外事故和设备故障，很有可能带来巨大的经济损失和安全隐患；另一方面，由于车辆行驶必须有其前提条件，路况、天气、交通管制等自然或人为原因会大大影响车辆行驶效率；同时，车辆驾驶员的驾驶行为和习惯，车辆设备其运行状况及性能将直接关系到车辆的整体使用性能及安全系数。因此，车辆的行为管理内容复杂，牵涉面多，只有利用北斗、物联网、大数据分析、4G通信等现代工具和手段，才有可能实现车辆本质化、标准化、安全化管理要求。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种车辆行为管理系统及管理方法。

为实现上述目的，本发明提供一种车辆行为管理系统，包括：

车辆管理平台和设置于待管理车辆上的车载终端，二者通过4G网络连接；

所述车载终端包括：

位置采集校正模块，用于采集和校正所述待管理车辆位置数据中的经度纬度和海拔信息；

运动姿态检测模块：用于检测车辆行驶方向和姿态；

防碰撞模块，用于接收和处理障碍物数据；

中控交互模块，用于将主控制模块发送的控制指令传给车载中央控制系统并接受指令反馈，同时连接行车电脑采集车辆状态实时数据；

所述主控制模块，用于接收所述位置采集校正模块、所述运动姿态检测模块、所述防碰撞模块和所述中控交互模块的数据并处理整合；

语音视频对讲模块，用于所述待管理车辆驾驶员与调度中心的语音视频对讲；

4G数据通信模块，用于将所述主控制模块整合的数据发送给远程服务器或远程接收控制及告警指令，同时双向传递所述语音视频对讲模块发送的语音视频对讲信息；

所述车辆管理平台包括：

4G车辆信息收发模块，用于与所述车载终端通信，接收所述车载终端发送的精确定位信息、车辆姿态信息、周围障碍物信息、车辆设备信息和驾驶行为记录；

车辆虚拟展示模块，用于将所述4G车辆信息收发模块接收到的信息进行运算后在调度大屏的三维GIS地图上实时显示车辆所在位置、行动轨迹及车辆状态信息，实时三维建模车辆行驶姿态及周围障碍物情况；

导航告警模块，用于通过综合评估车辆状态数据、车辆驾驶行为数据、周围障碍数据、预置任务及目的地、预置地图数据、实时路况、气象数据及交通管制信息给出合理路线选择及危险源信息。

上述的车辆行为管理系统中，优选为，所述车载终端还包括：

北斗定位模块，用于接收北斗卫星系统发送的车辆位置信息；

车载电台，用于接收测距误差数据，该数据用对定位误差进行差分，得到相对准确位置；

车载陀螺仪，用于输出车体的俯仰，横滚角，航向角等姿态角数据；

车载加速度计，用于输出车体3D线加速度数据，所述3D线加速度数据将所述相对准确位置进行位置矢量微调和车辆姿态角校正；

车载电扫相控雷达：使用集成电调相控阵列天线技术，用于扫描、生产及过滤障碍物信息。

上述的车辆行为管理系统中，优选为，所述车载终端还包括：

电量检测模块，用于检测所述车载终端电池的当前剩余电量、将数据传给所述主控制模块；

充电管理模块，用于在外部电源接入时，对电池进行充电管理、将数据传给所述主控制模块；

震动传感器，用于检测车辆震动阙值；

模式控制模块，用于处理震动传感器数据，生成模式切换信息发给主控制模块；

车载显示模块，用于接收所述主控制模块和语音视频调度模块的显示信息；

上述的车辆行为管理系统中，优选为，所述车载终端还包括：

车载显示屏：用于显示车辆优选路线、任务信息和各种危险源信息，还用于语音视频对讲；

车载抗噪麦克风、车载抗噪喇叭和车载摄像头，用于语音对讲和图像采集。

上述的车辆行为管理系统中，优选为，4G车辆信息收发模块还包括：

语音视频调度模块，用于对所述待管理车辆进行语音视频的实时调度；

历史追溯模块，用于记录所述待管理车辆的行驶轨迹和每个时间点的车辆位置信息、设备状态信息、车辆驾驶行为信息及周围环境信息；

任务布置模块，用于预置车辆承载物、目的地、时间路线要求信息；

车辆数据服务器，用于车辆管理平台所有模块数据的存储和读取；

一种车辆行为管理系统的管理方法，包括：

获取待管理车辆信息数据；

将所述待管理车辆信息数据整合存储；

将整合后的数据无线传输给车辆管理平台；

对上一步骤中的数据进行分析实现车辆管理。

上述的车辆行为管理方法中，优选为，所述获取待管理车辆信息数据包括：

(1)处理震动传感器的数据，判断车载终端运行模式；

(2)从北斗定位模块采集终端的当前位置数据，包括经度纬度和海拔；

(3)差分从车载电台接收到的测距误差数据，然后用加速度计的数据进行位置矢量微调得到准确三维地理位置信息，测距误差数据由北斗差分基准站发送，根据星历、大气折射、地球自转和相对论效应等误差源计算而成；

(4)处理来自加速度计和陀螺仪的数据，得到车辆运动的角速度和线速度，在上一时间点的车辆姿态的基础上进行积分，判断车辆当前的运动姿态和行进方向；

(5)接收车载电扫相控雷达传递的数据，数学建模障碍物，过滤干扰，得到障碍物位置及大小信息；

(6)连接行车电脑采集车辆状态和驾驶行为实时数据。

(7)检测终端电池的当前剩余电量，如不足发布报警信息；

(8)检查是否有外部电源接入时，接入时对电池进行充电管理；

上述的车辆行为管理方法中，优选为，

车载终端中的主控制模块将所述获取待管理车辆信息数据进行处理，然后将处理过的数据整合存储，并发送给车辆管理平台，发送的数据包括精确位置、行驶姿态、周边障碍物、车辆状态和驾驶行为数据；

上述的车辆行为管理系统中，优选为，

车辆驾驶员与调度中心的可以直接语音视频对讲；车辆终端和车辆管理平台传递其他数据的同时，也双向传递语音视频对讲数据；

上述的车辆行为管理系统中，优选为，

所述对上一步骤中的数据进行分析实现车辆管理包括：

(1)车辆管理平台从车辆终端传递的数据中解析出精确定位信息、车辆姿态信息、周围障碍物信息、车辆状态信息和驾驶行为记录；

(2)记录管理车辆的行驶轨迹和每个时间点的车辆位置信息、设备状态信息、车辆驾驶行为信息及周围环境信息，存储于车辆数据服务器内；

(3)将车辆信息进行运算后在调度大屏的三维GIS地图上实时显示车辆所在位置、行动轨迹及车辆状态信息，实时三维建模车辆行驶姿态及周围障碍物情况；

(4)通过综合评估车辆状态数据、车辆驾驶行为数据、周围障碍数据、预置任务及目的地、预置地图数据、实时路况、气象数据及各类交通管制信息给出优选路线及危险源告警信息；

(5)根据需求预置或调整车辆承载物、目的地、时间路线要求信息；

(6)对车辆驾驶员进行语音视频的实时调度，并接受驾驶员的呼叫求助请求；

(7)根据历史追溯数据及用户需求自动生成各类报表，再根据大数据分析给出长期风险预警提示；

(8)优选路线及危险源告警信息、车辆任务信息和长期风险预警提示整合发送给车载终端；

(9)车载终端将接收到的信息显示在车载显示屏上，给驾驶员以指导提示；

(10)利用和车辆中央控制系统的互动进行危险规避。

在上述技术方案中，本发明具有以下优点：

1、本发明实现对车辆驾驶行为的全程智能化管理，提高安全性以及车辆行驶和调度效率，有效避免包括碰撞等各种事故的发生。

2、本发明在车载终端中利用北斗定位及差分技术及加速度计矢量校正确定车辆精确位置；利用车载OBD接口采集车辆状态数据；利用车载电扫相控雷达扫描过滤障碍物信息；利用加速度计及陀螺仪判断车辆姿态；利用和车辆控制系统的互动进行危险规避；利用车载显示屏显示任务信息、执行任务最优路线及各类预警提示；还提供与调度中心的双向语音视频调度对讲功能。所有车辆数据信息通过4G专网或公网传回远端管理平台，通过融合物联网技术、车联网技术实现对车辆行为智能控制模式的有益尝试。

3、本发明在车辆管理平台侧利用三维建模仿真技术在调度大屏虚拟呈现车辆行驶轨迹、场景及实时车辆仪表盘；通过评估车辆预置任务及目的地、预置地图数据、实时路况、气象数据及各类交通管制信息给出最优路线选择；通过分析车辆状态数据、车辆驾驶行为数据、周围障碍数据、GIS地图数据、实时路况、气象数据给出各类即时告警信息；调度人员根据需要布置或调整车辆任务，并实施语音视频调度；同时提供长期预警功能、统计分析功能、自动报表功能及历史回溯功能。所有最优路线、控制、调度及告警数据信息通过4G专网或公网传回车载终端，通过大数据分析技术、虚拟现实技术实现对车辆智能远程管理模式的有益尝试。

附图说明

图1为本发明实施例1的车辆行为管理系统的结构框图；

图2为本发明实施例2的车辆行为管理方法的流程图；

图3为本发明实施例2的系统获取车辆数据的流程图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1：

车辆行为管理系统，如图1所示，包含车载终端和车辆管理平台，其中车载终端安装于待管理车辆上，车辆管理平台位于远端调度中心，车载终端的4G数据通信模块与车辆管理平台的4G车辆信息收发模块通过4G公网或专网互联互通。

在车载终端中，主控制模块与位置采集校正模块、运动姿态检测模块、防碰撞模块、电量检测模块、充电管理模块、模式控制模块、中控交互模块、车载显示模块连接通信；位置采集校正模块与北斗定位模块、车载电台和加速度计连接通信，北斗定位模块无线接收北斗卫星定位系统发送的地理位置信息，车载电台无线接收北斗差分基准站发送的测距误差数据；运动姿态检测模块与加速度计、车载陀螺仪连接通信；防碰撞模块与车载电扫相控雷达连接通信，车载电扫相控雷达使用集成电调相控阵列天线扫描车辆周围环境，收集障碍物大小及方位数据；电量检测模块、充电管理模块与电池连接通信；模式控制模块与震动传感器连接通信；中控交互模块通过车辆OBD接口获取车载电脑的行车数据，与车载中央控制系统连接通信，发布控制命令和接收命令反馈；车载显示模块与车载显示器及语音视频对讲模块连接通信；语音视频对讲模块与车载抗噪麦克风、车载抗噪喇叭和车载摄像头连接通信；主控制模块和语音视频对讲模块通过4G数据通信模块与外界连接通信。

在车辆管理中，车辆虚拟展示模块、语音视频调度模块、历史追溯模块、任务布置模块、最优路线告警模块及统计分析模块通过4G车辆信息收发模块外接通信；车辆虚拟展示模块、语音视频调度模块、历史追溯模块、任务布置模块、最优路线告警模块及统计分析模块对车辆数据服务器进行数据存储和读取，所有模块的展示信息投射到调度大屏上。

实施例2

车辆行为管理系统的管理方法，如图2-3所示，包括以下步骤：

步骤101：获取待管理车辆信息数据；

步骤102：将所述待管理车辆信息数据整合存储；

步骤103：整合后的数据无线传输给车辆管理平台；

步骤104：对上一步骤中的数据进行分析实现车辆管理。

如图3所示，在步骤101中包括：

(1)处理震动传感器的数据，判断车辆是否启动，未启动车载终端进入休眠模式，不采集新数据，等待车辆启动，反之进入运行模式，进入下一步；

(2)北斗定位模块采集北斗卫星系统发射的终端的，包括经度纬度和海拔；

(3)车载电台从北斗差分基准站发送接收到的测距误差数据，测距误差数据根据星历、大气折射、地球自转和相对论效应等误差源计算而成，包括RTCM2.3，RTCM3.0，RTCM3.2，CMR，CMR+，将北斗定位数据与测距误差数据进行差分，然后用加速度计的数据进行矢量校正，得到误差精度在50厘米三维GIS地理位置信息；

(4)从陀螺仪采集车辆运动的角速度，从加速度计采集车辆在各个方向上运动的线速度，角速度和线速度在上一时间点的车辆方向及姿态数学建模基础上进行积分，求取车辆当前新的运动姿态和行进方向；

(5)接收车载电扫相控雷达传递的数据，数学建模障碍物，过滤干扰，得到障碍物位置及大小信息；

(6)连接汽车OBD接口，获取车载电脑中的各项驾驶行为数据及车辆状态数据。

(7)检测终端电池的当前剩余电量，如电量不足，给驾驶员发布声光报警信息；

(8)检查是否有外部电源接入时，如有接入，对车载终端电池进行充电；

在步骤102中，车载终端中的主控制模块将所述获取待管理车辆信息数据进行处理，然后将处理过的数据整合存储；

在步骤103中，将整合后的数据转化为4G数据格式，通过4G的公众运营网或企业自建专网发送给车辆管理平台，发送的数据包括精确位置、行驶姿态、周边障碍物、车辆状态和驾驶行为数据；

企业自建专网的频段优选为1447-1467MHz和1785-1805MHz；

车辆驾驶员与调度中心的可以直接语音视频对讲；车辆终端和车辆管理平台传递其他数据的同时，也双向传递语音视频对讲数据；

在步骤104中包括：

所述对上一步骤中的数据进行分析实现车辆管理包括：

(1)车辆管理平台从车辆终端传递的数据中解析出精确定位信息、车辆姿态信息、周围障碍物信息、车辆状态信息和驾驶行为记录；

(2)记录管理车辆的行驶轨迹和每个时间点的车辆位置信息、设备状态信息、车辆驾驶行为信息及周围环境信息，存储于车辆数据服务器内；

(3)在调度大屏上定位车辆，实时展现车辆行驶轨迹，并以虚拟实时仪表盘的形式显示车辆各种状态信息，立体建模车辆行驶姿态及周围障碍情况，构建虚拟行驶场景；

(4)综合评估车辆所在位置、预置任务及目的地、三维GIS地图数据、实时路况、气象数据及各类交通管制信息给出最优路线选择；

(5)大数据分析车辆状态数据、车辆驾驶行为数据、周围障碍数据、地图数据、实时路况、气象数据及各类交通管制信息进行大数据分析和车辆行为仿真，生成各类即时告警信息，显示在调度大屏上；

(6)调度人员根据需求预置或调整车辆承载物、目的地、时间路线要求信息；

(7)调度人员根据需求对车辆驾驶员进行语音视频的实时调度，并接受驾驶员的呼叫求助请求；

(8)根据历史追溯数据及用户需求自动生成各类报表，再根据大数据分析给出长期风险预警提示，该预警也显示在调度大屏上；

(9)车辆管理平台将优选路线及危险源告警信息、车辆任务信息和长期风险预警提示整合转换为4G数据格式发送给车辆终端；

(10)车载终端将接收到的信息显示在车载显示屏上，以声音及图像方式给驾驶员以指导提示；

(11)驾驶员根据提示，利用和车辆中央控制系统的互动进行危险规避。

实施例3：

系统获取车辆精确位置的具体步骤：

(一)从北斗卫星系统接收车辆当前位置数据(经度X1，纬度Y1，海拔Z1)和当前时间T1；

(二)接收北斗差分基准站发送的因星历、大气折射、地球自转和相对论效应形成的测距误差数据(RTCM2.3，RTCM3.0，RTCM3.2，CMR，CMR+)，综合计算得到Δρ_x，Δρ_y，Δρ_z；

(三)从加速计读取加速度矢量值(D_x,D_y,D_z)；

(四)从存储器读取上一次记录位置(X₀,Y₀,Z₀)和上一次记录时间T₀；

(五)从存储器读取上一次记录矢量速度(V_0x,V_0y,V_0z)，时间差Δt＝T₁–T₀；

(六)矢量即时速度(V_x,V_y,V_z)＝((V_0x+D_x*Δt)*Δt,(V_0y+D_y*Δt)*Δt,(V_0z+D_z*Δt)*Δt)；

(七)精确矢量位置(X,Y,Z)＝(((X₁–Δρ_x)²+(X₀+V_x*Δt)²)^1/2,((Y₁–Δρ_y)²+(Y₀+V_x*Δt)²)^1/2,((Z₁–Δρ_z)²+(Z₀+V_z*Δt)²)^1/2)；

(八)存储精确矢量位置(X,Y,Z)、新即时速度(V_x,V_y,V_z)和时间T₁；

实施例4：

系统对于碰撞警示信息处理的具体步骤如下：

(一)预设安全扫描范围；

(二)改变集成电调相控阵列天线输入电流的相位来实现动态可调的观测方向，车载电扫相控通过改变天线输入电流的大小来实现动态可调的观测范围；

(三)使用调频连续波照射该视场内障碍物并测量回波的频差求解障碍物距离R；

(四)使用调相连续波照射该视场内障碍物并测量回波连续时间t，扫描速度为角速度p_v，根据碍物距离和回波连续时间求解障碍物宽度：

L＝R*p_v*t/2Л；

(五)设定干扰及非危险物体极限宽度为L_max，L>L_max确定为有效障碍物；

(六)障碍物观测信息发回车辆管理平台，根据历史数据库仿真障碍物轨迹和对车辆的相对加速度a，如障碍物轨迹和车辆预计轨迹不重合或相对加速度a为负值，无相撞可能，反之发生碰撞报警信息，该信息包括障碍物大小，距离，相对加速度，碰撞几率，预计碰撞轨迹仿真；

(七)碰撞报警信息显示在调度大屏上并发回车载终端，调度员在情况紧急会对车辆直接发布语音视频调度指令；

(八)车载终端显示报警信息到车载显示屏上，进而根据危险级别给出相应声、光、视频警示信息，紧急情况下会对汽车中控系统发布刹车指令；

(九)车载终端通过车载电脑采集驾驶员驾驶行为数据，该数据发回车辆管理平台，经预算仿真无碰撞危险后，警示信息解除。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。