高速公路安全监管方法及系统、车载终端与流程

本发明涉及汽车安全监管设备技术领域，尤其涉及一种高速公路安全监管方法及系统、车载终端。

背景技术：

高速公路安全刻不容缓，绝大部分交通事故起因来源于超速驾驶、疲劳驾驶，但是目前的高速系统测速系统为固定点测速，无法记录实时车速等信息，这样只能依靠广大司机自觉守法，难以避免交通事故的发生。且传统的高速公路管理模式无法获取驾驶汽车的实时数据，难以掌握整条高速公路的运行情况，这让高速公路管理总是具有滞后性，管理效率低。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题提供一种高速公路安全监管方法及系统、车载终端，通过高精度定位和测速，能够准确识别驾驶违章行为并上传后台监控和提醒驾驶员，提高了高速公路行车安全性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高速公路安全监管方法，包括如下步骤：获取实时卫星数据及rtk实时差分数据；基于rtk高精度定位算法并利用实时卫星数据和rtk实时差分数据计算出实时的位置信息、速度信息及本地时间；根据实时的位置信息和本地时间在地图数据中匹配出地图位置和地图时间以识别出实时所处的高速公路和时间段；根据地图位置和地图时间更新对应的交通规则；根据实时的位置信息、速度信息及本地时间在对应的交通规则中匹配是否存在违章行为；如果存在违章行为，根据相应的违章行为进行语音告警，同时将行驶数据上传；如果不存在违章行为，将行驶数据上传。

进一步地，在根据地图位置和地图时间更新对应的交通规则的步骤之前，还包括获取当前位置对应的天气信息，进而根据地图位置、地图时间和天气信息更新对应的交通规则；在根据实时的位置信息、速度信息及本地时间在对应的交通规则中匹配是否存在违章行为的步骤中，还包括根据实时的位置信息、速度信息、本地时间及车辆类型信息在对应的交通规则中匹配是否存在违章行为；违章行为包括超速行驶、低速行驶、占用紧急车道、疲劳驾驶及逆向行驶中的一种以上。

进一步地，根据相应的违章行为进行语音告警，同时将行驶数据上传的步骤之中，包括：计算相应的违章行为的持续时间和/或重复频率；根据相应的违章行为的持续时间和/或重复频率确定其违法等级，违法等级包括轻微等级和高危等级；在相应的违章行为是轻微等级时，进行语音告警，同时将行驶数据上传；在相应的违章行为是高危等级时，进行语音告警，同时将行驶数据添加违章标记后上传。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种高速公路安全监管方法，包括如下步骤：接收行驶数据并对行驶数据进行分析，行驶数据包括车辆信息；根据行驶数据分析结果产生相应的管理策略，其中，管理策略包括：将违章行为对应的违章信息记录到全国驾驶员违章数据库、通知管辖范围内的站点对产生高危等级违章行为的车辆进行拦截、在发生交通事故时做出责任划分的同时通知管辖范围内的站点进行救援疏散、以及在交通拥堵时语音提示驾驶人躲避让行中的一种以上。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种高速公路安全监管方法，包括如下步骤：车载终端获取实时卫星数据及rtk实时差分数据；车载终端基于rtk高精度定位算法并利用实时卫星数据和rtk实时差分数据计算出实时的位置信息、速度信息及本地时间；车载终端根据实时的位置信息和本地时间在地图数据中匹配出地图位置和地图时间以识别出实时所处的高速公路和时间段；车载终端根据地图位置和地图时间更新对应的交通规则；车载终端根据实时的位置信息、速度信息及本地时间在对应的交通规则中匹配是否存在违章行为；如果存在违章行为，车载终端根据相应的违章行为进行语音告警，同时将行驶数据上传；如果不存在违章行为，车载终端将行驶数据上传至监管设备；监管设备接收车载终端上传的行驶数据并对其进行分析；监管设备根据行驶数据分析结果产生相应的调度管理策略，其中，调度管理策略包括：将违章行为对应的违章信息记录到全国驾驶员违章数据库、通知管辖范围内的站点对产生高危等级违章行为的车辆进行拦截、在发生交通事故时做出责任划分的同时通知管辖范围内的站点进行救援疏散、以及在交通拥堵时语音提示驾驶人躲避让行中的一种以上。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种车载终端，包括：卫星接收机模块，用于获取实时卫星数据；移动网络通信模块，用于获取rtk实时差分数据；存储模块，用于存储地图数据和与之对应的交通规则；语音模块，用于语音告警；以及分别与卫星接收机模块、移动网络通信模块、存储模块及语音模块电连接的处理器模块，用于基于rtk高精度定位算法并利用卫星接收机模块获取的实时卫星数据和移动网络通信模块获取的rtk实时差分数据计算出实时的位置信息、速度信息及本地时间；从存储模块中读取地图数据并根据实时的位置信息和本地时间在地图数据中匹配出地图位置和地图时间以识别出实时所处的高速公路和时间段；根据地图位置和地图时间更新对应的交通规则；根据实时的位置信息、速度信息及本地时间在对应的交通规则中匹配是否存在违章行为；如果存在违章行为，根据相应的违章行为通过语音模块进行语音告警，同时将行驶数据通过移动网络通信模块上传；如果不存在违章行为，将行驶数据通过移动网络通信模块上传。

进一步地，移动网络通信模块还用于获取当前位置对应的天气信息，处理器模块还用于根据地图位置和地图时间和天气信息更新对应的交通规则，违章行为包括超速行驶、低速行驶、占用紧急车道、疲劳驾驶及逆向行驶中的一种以上；进一步地，处理器模块还用于根据实时的位置信息、速度信息、本地时间及车辆类型信息在对应的交通规则中匹配是否存在违章行为；进一步地，处理器模块还用于计算相应的违章行为的持续时间和/或重复频率；根据相应的违章行为的持续时间和/或重复频率确定其违法等级，违法等级包括轻微等级和高危等级；在相应的违章行为是轻微等级时，进行语音告警，同时将行驶数据上传；在相应的违章行为是高危等级时，进行语音告警，同时将行驶数据添加违章标记后上传。

进一步地，车载终端包括与处理器模块电连接的惯导模块，用于短时间内在没有卫星信号的情况下利用惯导数据继续计算出位置信息；处理器模块还用于在利用实时卫星数据和rtk实时差分数据进行计算时，结合惯导模块的数据来加速整周模糊度的求解；车载终端包括与处理器模块电连接的wifi模块，用于与移动通信设备建立通讯。

进一步地，车载终端是移动通信设备、行车记录仪、电子狗、车载导航仪或独立部件。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种高速公路安全监管系统，包括一个以上的如上述任一项实施例所述的车载终端，还包括与车载终端远程通信的监管设备，监管设备包括：web服务器，用于与各个车载终端进行通信实现数据交换，包括接收车载终端上传的行驶数据；与web服务器连接的数据分析系统服务器，用于对web服务器上传的实时车辆数据进行分析处理并产生相应的管理策略；与数据分析系统服务器连接的数据库服务器，用于存储实时的车辆行驶数据，并用于与全国驾驶员违章数据库服务器连接以根据相应的管理策略将违章信息上传至全国驾驶员违章数据库服务器进行存储；以及与数据分析系统服务器连接的调度系统服务器，用于根据相应的管理策略做出相应的调度，包括通知管辖范围内的站点对产生高危等级违章行为的车辆进行拦截、在发生交通事故时做出责任划分的同时通知管辖范围内的站点进行救援疏散、以及在交通拥堵时语音提示驾驶人躲避让行中的一种以上。

本发明的高速公路安全监管方法及系统、车载终端，具有如下有益效果：

通过高精度定位和测速，能够准确识别驾驶违章行为并上传后台监控和提醒驾驶员，提高了高速公路行车安全性，可以显著增强驾驶员的安全意识、防患于未然，有效减少高速交通事故。而且，通过对实施车辆信息的准确采集和对车辆信息的存取，对于交通事故具有更快、更客观的交通责任划分。能够实现全自动、无人化操作，提高了整体效率，显著降低高速公路的人力成本、运营成本。

附图说明

图1是本发明高速公路安全监管方法一实施例的流程图。

图2是本发明高速公路安全监管方法另一实施例的流程图。

图3是本发明高速公路安全监管系统的结构示意图。

图4是本发明高速公路安全监管系统中车载终端的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供一种高速公路安全监管方法。以车载终端作为视角，该方法包括如下步骤：

步骤s101，获取实时卫星数据及rtk实时差分数据。

该卫星数据为导航电文，包括星历数据和原始观测数据，借助卫星接收机模块获得。后续主要利用原始观测数据对位置信息、速度信息及本地时间进行计算。该卫星数据可产生自多种导航卫星，如gps、bds、glonass、galileo，本发明举例该卫星数据产生自bds（北斗导航系统）。该rtk实时差分数据常可以来源自网络。

步骤s102，基于rtk高精度定位算法并利用实时卫星数据和rtk实时差分数据计算出实时的位置信息、速度信息及本地时间。

该步骤s102主要是用卫星数据中的原始观测数据与rtk实时差分数据进行计算，其得到的位置信息、速度信息及本地时间精度极高，如位置信息的定位精度可达到厘米级别，这样对基于位置信息的应用具有极大的帮助。

步骤s103，根据实时的位置信息和本地时间在地图数据中匹配出地图位置和地图时间。

该步骤进行了地图匹配和时间匹配以得到地图位置和地图时间，以识别出车辆实时所处的高速公路和时间段。

步骤s104，根据地图位置和地图时间更新对应的交通规则。

对于不同高速公路、不同路段及不同时间的不同，对应的交通规则往往也大不相同，所以需要准确找到当前高速公路、路段及时间段的正确的交通规则。

步骤s105，根据实时的位置信息、速度信息及本地时间在对应的交通规则中匹配是否存在违章行为。

在步骤s105中，如果存在违章行为，也会匹配出违章行为的类型。如果存在违章行为，则进入步骤s106；否则，如果不存在违章行为，则进入步骤s107。

步骤s106，根据相应的违章行为进行语音告警，同时将行驶数据上传。

选择语音告警，不会造成驾驶员双眼远离高速公路的危险行为，有利于驾驶员安全驾驶。

步骤s107，将行驶数据上传。

也即，步骤s106和步骤s107，均可以将行驶数据进行上传，有利于后台对整个高速公路上行车状况的监控和管理。该行驶数据包括车辆信息、位置信息、速度信息、本地时间等，做到车辆与驾驶行为相统一，可以明确到车辆；该行驶数据也可以包括驾驶员信息，做到车辆、驾驶员与驾驶行为相统一，可以明确到车辆和驾驶员。较佳的，该行驶数据还包括车载终端的唯一的硬件识别码，以保证车载终端输出的行驶数据与真实的用户信息相对应，防止信息被冒用。

在一较佳实施例中，在步骤s104之前，即在根据地图位置和地图时间更新对应的交通规则之前，还包括：获取当前位置对应的天气信息。进而，在步骤s104之中，可以根据地图位置、地图时间和天气信息更新对应的交通规则。这是因为，对于相同高速公路、相同路段及相同时间段，不同天气所对应的交通规则也往往是不一样的，比如雨水、大雾、大雪等天气，至少从限速上看它们是不一样的。因此结合位置、时间及天气更能够全面地监管高速公路行车安全，起到防患于未然的作用。

在一较佳实施例中，具体在步骤s105中，还包括根据实时的位置信息、速度信息、本地时间及车辆类型信息在对应的交通规则中匹配是否存在违章行为。因为，举例如客车、货车相较于小型车而言，比如在限速标准、车道使用上也存在着很大不同。能够更全面地监管高速公路行车安全，起到防患于未然的作用。

上述的违章行为包括但不限于本文所提及的超速行驶、低速行驶、占用紧急车道、疲劳驾驶及逆向行驶中的一种以上。举例而言，对于超速行驶、低速行驶的违章行为，可以通过位置信息、速度信息及本地时间进行定点测速或者区域测速或者全路段测速实现。对于占用紧急车道，鉴于厘米级别的定位精度可以实现车道识别，进而实现车道监控从而确定是否占用应急车道。对于疲劳驾驶则通过监控在高速公路上的持续行驶时间进行确定。对于逆向行驶则可以通过车道识别和/或高速公路上全部车辆的行车方向（可以由位置信息和本地时间确定）进行识别。

在一较佳实施例中，具体在步骤s106中，可以对违章行为进行分类。具体的，包括：

计算相应的违章行为的持续时间和/或重复频率。

根据相应的违章行为的持续时间和/或重复频率确定其违法等级。其中，违法等级包括轻微等级和高危等级。当然，也可以根据需要将违法等级设置为更多级别。

进而，在相应的违章行为是轻微等级时，进行语音告警，同时将行驶数据上传；在相应的违章行为是高危等级时，进行语音告警，同时将行驶数据添加违章标记后上传。

其中，对于不同违法等级的违章行为的语音告警，方式可以相同或不同，优选为不同，违法等级越高，语音告警从声音、语速、内容等方面更严肃。

在一较佳实施例中，具体在步骤s107之前，包括：

根据实时的位置信息判断车辆是否进入高速公路上行驶。

如果判断出车辆进入高速公路上行驶，则与外部的监管系统建立无线通讯。

进一步地，还包括：

根据实时的位置信息判断车辆是否驶离高速公路。

如果判断出车辆驶离高速公路，则与外部的监管设备断开无线通讯。

进而可以节省不必要消耗的流量，也减少了对外部的监管设备的系统资源的占用。

本发明提供一种高速公路安全监管方法。以监管设备作为视角，该方法包括如下步骤：

步骤s201，接收行驶数据并对行驶数据进行分析。

其中，该行驶数据包括车辆信息、位置信息、速度信息、本地时间等，做到车辆与驾驶行为相统一，可以明确到车辆；该行驶数据也可以包括驾驶员信息，做到车辆、驾驶员与驾驶行为相统一，可以明确到车辆和驾驶员。

步骤s202，根据行驶数据分析结果产生相应的管理策略。

其中，分析结果包括：车辆产生违章行为、车辆产生高危等级违章行为、车辆发生交通事故、以及发生交通拥堵。与之相应地，管理策略包括：将违章行为对应的违章信息（包括车辆信息、行驶数据、违章行为（对应的交通规则））记录到全国驾驶员违章数据库、通知管辖范围内的站点（如与该车辆坐标最接近的岗亭、收费站）对产生高危等级违章行为的车辆进行拦截、在发生交通事故时做出责任划分的同时通知管辖范围内的站点进行救援疏散、以及在交通拥堵时语音提示驾驶人躲避让行中的一种以上。当然，交警队对相应违章行为可以进一步进行排查筛选做出处罚决定或不处罚决定。

本发明还提供一种高速公路安全监管系统。该监管系统包括一个以上的车载终端1及一个监管设备2。

在一具体实施例中，该车载终端1的表现形式可以是一个独立的部件，也可以是移动通信设备如手机、平板电脑、pda等，也可以是行车记录仪、电子狗、车载导航等。

具体而言，该车载终端1包括处理器模块11以及分别与处理器模块11电连接的卫星接收机模块12、移动网络通信模块13、存储模块14、语音模块15和电源模块16。

电源模块16为整个车载终端1供电，可采用车载电源和/或内部充电电池提供直流电。

卫星接收机模块12用于获取实时卫星数据，该卫星数据为导航电文，包括星历数据和原始观测数据。其中，卫星接收机模块12举例可选用ublox公司的单频接收机，如其8系列以上型号的单频接收机，可被配置为接收gps、bds、glonass、galileo等gnss的卫星数据。本发明卫星接收机模块12举例被配置为接收bds的卫星数据。

移动网络通信模块13用于获取rtk实时差分数据。该移动网络通信模块13举例可选用2g通信模块、3g通信模块、4g通信模块和/或5g通信模块，优选使用4g通信模块，以快速完成网络通信任务如获取rtk差分数据、获取天气信息以及上传车辆的实时信息等。

存储模块14用于存储地图数据和与之对应的交通规则。该地图数据和交通规则也可以通过移动网络通信模块13进行（如定期）更新，此处不作限制。

语音模块15用于语音告警。语音告警内容通常也存储于存储模块14中。

其中，处理器模块11可以选用cpu、mcu等，优选使用成本低、通用性高的mcu，如可选用三星的s3c2440，搭载经过剪裁的linux系统，s3c2440主频达到400mhz，其价格低廉；剪裁后的linux系统体量更小，其运行效率更高，性能稳定可靠。处理器模块11用于基于rtk高精度定位算法,并利用卫星接收机模块12获取的实时卫星数据和移动网络通信模块13获取的rtk实时差分数据计算出实时的位置信息、速度信息及本地时间，卫星接收机可以选择ublox-m8t，在支持北斗、gps等其他系统的同时输出原始观测数据；从存储模块14中读取地图数据并根据实时的位置信息和本地时间在地图数据中匹配出地图位置和地图时间以识别出实时所处的高速公路和时间段；根据地图位置和地图时间更新对应的交通规则；根据实时的位置信息、速度信息及本地时间在对应的交通规则中匹配是否存在违章行为；如果存在违章行为，根据相应的违章行为通过语音模块15进行语音告警，同时将行驶数据通过移动网络通信模块13上传；如果不存在违章行为，将行驶数据通过移动网络通信模块13上传。

进一步地，移动网络通信模块13还用于获取当前位置对应的天气信息，进而，处理器模块11还用于根据地图位置、地图时间和天气信息更新对应的交通规则。

进一步地，处理器模块11还用于根据实时的位置信息、速度信息、本地时间及车辆类型信息在对应的交通规则中匹配是否存在违章行为。

进一步地，处理器模块11还用于在违章行为产生后，计算相应的违章行为的持续时间和/或重复频率；根据相应的违章行为的持续时间和/或重复频率确定其违法等级，违法等级包括轻微等级和高危等级；在相应的违章行为是轻微等级时，进行语音告警，同时将行驶数据上传；在相应的违章行为是高危等级时，进行语音告警，同时将行驶数据添加违章标记后上传。

在一较佳实施例中，该车载终端1包括与处理器电连接的惯导模块17，选用目前常见的低成本惯导模块，可选mpu-6050。该惯导模块17用于在短时间内没有卫星信号的情况下（如遇屏蔽物如广告牌等）利用惯导数据继续计算出位置信息，进而，处理器模块11还用于在利用实时卫星数据和rtk实时差分数据进行计算时，结合惯导模块17的数据来加速整周模糊度的求解，其精确度可达分米级别。该惯导模块17的设置能够辅助rtk解算整周模糊度从而加快高精度定位数据的获取。其中，该惯导模块17通常包括与处理器模块11电连接的陀螺仪和加速度计。

在一较佳实施例中，该车载终端1为一个独立部件时，该车载终端1还包括一个与处理器模块11电连接的wifi模块18。用户首次使用时，首先通过移动通信设备连接上该wifi模块18，用户可以通过wifi模块18注册自己驾驶员信息和/或车辆信息，车载终端1里的处理器模块11获得这些信息后将这些个人信息和本车载终端1唯一的硬件识别码一起上传至监管设备2，这样完成用户与该车载终端1绑定的作用。可以保证车载终端1输出的行驶数据与真实的用户信息一一对应。

车载终端1中，卫星接收机模块12通常连接有天线，如杆状或贴片式天线。安装时，天线及移动网络天线常置于车顶以使信号收发良好，其余模块置于驾驶室内。较佳的，卫星接收机模块12、处理器模块11、语音模块15、存储模块14、惯导模块17、电源模块16及wifi模块18为一体化结构设计，集成在一块电路板中。

在一具体实施例中，监管设备2包括数据分析系统服务器21以及分别与数据分析系统服务器21连接（即通信）的web服务器22、数据库服务器23和调度系统服务器24。

该web服务器22用于与各个车载终端1（如车载终端a～d）进行无线通信实现车载终端1的登入、数据交换及登出。其中，数据交换包括接收车载终端1上传的行驶数据。

数据分析系统服务器21用于对web服务器22上传的实时车辆数据进行分析处理并产生相应的管理策略。

数据库服务器23用于存储实时的车辆行驶数据，并用于与全国驾驶员违章数据库服务器3连接以根据相应的管理策略将违章信息上传至全国驾驶员违章数据库服务器3进行存储。

调度系统服务器24用于根据相应的管理策略做出相应的调度，包括通知管辖范围内的站点（如收费站a～c中任一个）对产生高危等级违章行为的车辆进行拦截、在发生交通事故时做出责任划分的同时通知管辖范围内的站点进行救援疏散、以及在交通拥堵时通过车载终端1的语音模块15语音提示驾驶人躲避让行中的一种以上。上述在发生违章行为及交通事故时，调度系统服务器24均可下达指令给车载终端1进行语音提示。

其中，交通拥堵和交通事故可以通过数据分析车辆的行驶数据来获得。如交通拥堵时，可以根据高速公路区段内车辆的位置关系、速度信息等来进行判断。如交通事故时，可根据相对车辆之间的位置关系（包括前后位置关系、车道位置关系）等来进行判断。

此外，管理和监控需要，还可以将数据分析系统服务器21与高速公路车辆管理中心4的终端进行连接，如接入高速公路车辆管理中心4的大屏幕进行实时显示，或者是接入其他办公室电脑进行实时显示。

上述实施例中，该高速公路安全监管方法及系统不仅适用于高速公路，也可以适用于卫星信号较好的市内公路。

本发明的高速公路安全监管方法及系统、车载终端，具有如下有益效果：

通过高精度定位和测速，能够准确识别驾驶违章行为并上传后台监控和提醒驾驶员，可以显著增强驾驶员的安全意识，有效减少高速交通事故；相较于通过获取实时车辆行驶数据来判断是否违法，与传统的摄像头拍照、定点测速相比，判断更加准确客观，使违反交通法的驾驶员难逃法律的制裁；

如果发生突发事故，可以以最快的速度调配合适的警力实施救援，或者拦截抓捕，极大提高出警效率，保卫高速公路安全畅通；

通过对实施车辆信息的准确采集和对车辆信息的存取，对于交通事故具有更快、更客观的交通责任划分；

能够全自动、无人化操作，提高了整体效率，显著降低高速公路的人力成本和运营成本。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。