基于北斗的自行共享式高速公路故障车辆警示系统的制作方法

本发明属于高速公路警示标志技术领域，具体涉及到一种基于北斗的自行共享式高速公路故障车辆警示系统。

背景技术：

高速公路对发展经济起着积极的推动作用，能够促进沿线区位优势的形成，促进沿线人们理念的转变，提升城镇化水平。至2018年底，我国高速公路总里程突破14万千米，规模居世界第一。大量车辆在高速公路上快速行驶，出现故障在所难免。我国交通法规定，车辆因故障必须在高速公路停车时，应在车后方150米以外设置故障警示标志。因不设置故障警示标志或警示标志设置不当导致的二次事故时有发生，造成了严重的人员伤亡。三角警示牌是目前常用的故障警示标志，其优点是成本低、携带方便，但设置人员在设置和取回时需往返行走近600米。在高速上步行如此长的距离，给设置人员带来了极大的安全隐患。部分驾驶员也会因步行距离过长而不按规定距离设置甚至不设置。此外，三角警示牌仅以反光的形式进行警示，在光线不利的条件下，警示效果差。再有，三角警示牌是一种被动式的警示标志，当有车辆无视警示标志进入故障车辆所在车道时，故障车辆驾乘人员无法提前获知并及时避险。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于北斗的自行共享式高速公路故障车辆警示系统。该系统包括警示装置和车辆驾驶员终端；基于北斗导航系统，根据故障车辆驾驶员终端发来的故障车辆位置等信息，警示装置能在高速波形护栏上自主运动至警示位置(故障车辆后方150米)，并利用投影灯向故障车辆所在车道投影警示标语，同时发出警示声音和闪烁警灯，提醒来车注意避让故障车辆。警示装置还可判断是否有车辆闯入故障车辆所在车道，并及时向故障车辆驾驶员终端发出预警。该系统采用统一管理、共享使用方式工作，由高速公路管理部门设置警示装置，广大车辆驾驶员通过终端查看并调用警示装置，保证警示装置管护水平的同时降低驾驶员使用成本，利于推广。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于北斗的自行共享式高速公路故障车辆警示系统，其特征在于，包括：警示装置和车辆驾驶员终端；所述警示装置包括承载平台以及均安装在承载平台上的定位子系统、警示子系统、预警子系统、供电子系统和控制主板；所述定位子系统通过北斗定位功能确定承载平台所在位置并实时发送至控制主板，所述控制主板结合车辆驾驶员终端传来的故障车辆位置，利用北斗导航功能引导承载平台自动前往警示位置进行警示工作，所述警示位置为故障车辆后一定距离处；所述警示子系统在承载平台到达警示位置后，进行故障车辆警示工作；所述预警子系统测量来车到承载平台的距离并发送至控制主板，控制主板生成预警信息并发送至车辆驾驶员终端；所述供电子系统为定位子系统、警示子系统、预警子系统和控制主板供电；所述控制主板对定位子系统、警示子系统、预警子系统收集到的信息以及车辆驾驶员终端传来的信息进行分析处理，并控制定位子系统、警示子系统、预警子系统、供电子系统工作；所述车辆驾驶员终端将故障车辆位置及故障车辆所在车道发送至控制主板，并接收控制主板发送的预警信息。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述承载平台包括连接滑轮、驱动轮、伺服电机和箱体；所述连接滑轮和驱动轮安装在箱体同侧，所述伺服电机安装在箱体中，连接滑轮将箱体与高速公路的波形护栏滑动相连，驱动轮在伺服电机的驱动下，带动箱体沿着波形护栏运动。

进一步地，所述控制主板安装在箱体中，控制主板包括中央处理器和存储器；所述存储器中加载有高速公路电子地图，所述中央处理器对定位子系统、警示子系统、预警子系统收集到的信息以及车辆驾驶员终端传来的信息进行分析处理，并控制定位子系统、警示子系统、预警子系统、供电子系统工作。

进一步地，所述定位子系统安装在箱体上，定位子系统包括北斗卫星定位天线和北斗卫星定位接收机，用于确定箱体所在位置并发送至中央处理器，中央处理器结合车辆驾驶员终端传来的故障车辆位置，调用存储器中的高速公路电子地图，计算出警示位置坐标，再利用北斗导航功能驱动伺服电机工作，引导箱体移动至警示位置处。

进一步地，所述警示子系统安装在箱体上，警示子系统包括投影灯、警示灯和扩音器；所述箱体到达警示位置后，中央处理器根据故障车辆驾驶员终端传来的故障车辆所在车道，调用存储器中存储的投影灯高度和车道宽度，计算投影角度并以此调节投影灯，使其将警示语投影到故障车辆所在车道；同时，中央处理器还通过控制警示灯闪烁以及控制扩音器播放警示语音，提醒来车注意。

进一步地，所述中央处理器计算投影角度的过程如下：

设定投影灯的初始投影方向与高速公路路面平行，投影灯高度为h，车道宽度为w，故障车辆所在车道为距离波形护栏的第m个车道，则投影灯与垂直方向的投影角度θ为：

进一步地，所述预警子系统安装在箱体上，预警子系统包括测距仪；所述测距仪测量来车到箱体的距离并发送至中央处理器，中央处理器调用存储器中存储的车道宽度，判断来车所在车道，并根据故障车辆驾驶员终端传来的故障车辆所在车道，判断来车是否闯入故障车辆所在车道，当来车闯入故障车辆所在车道时，中央处理器通过4g/5g网络向故障车辆驾驶员终端发送预警信息。

进一步地，所述中央处理器判断来车是否闯入故障车辆所在车道的过程如下：

设定来车到箱体的距离为l，车道宽度为w，箱体到最近的车道边沿距离为l，故障车辆所在车道为距离波形护栏的第m个车道，来车所在车道为距离波形护栏的第n个车道，则

[]为向零取整；若m＝n，则来车闯入故障车辆所在车道，中央处理器发送预警信息至故障车辆驾驶员终端；反之，则来车未闯入，中央处理器不生成预警信息。

进一步地，所述供电子系统包括蓄电池和太阳能光伏电板，所述蓄电池安装在箱体中，所述太阳能光伏电板安装在箱体上，太阳能光伏电板为蓄电池充电。

进一步地，所述故障车辆驾驶员终端自动采集故障车辆位置，判断故障车辆原行驶方向，查看附近警示装置所在位置，并调用原行驶方向一侧且距离警示位置最近的警示装置为拟调用警示装置，故障车辆驾驶员终端将故障车辆所在车道、故障车辆位置、驾驶员手机号、原行驶方向和拟调用警示装置信息显示给驾驶员，待驾驶员确认后发送至拟调用的警示装置。

本发明的有益效果是：警示系统中的警示装置能自主运行，降低警示标志设置人员劳动强度的同时避免其在设置过程中受到二次伤害。采用声光等多种警示手段，提升警示效果。可主动发出预警，提醒故障车辆驾乘人员及时避险，保障人员安全。采用统一管理、共享使用方式工作，利于警示装置管护，使其始终处于良好工作状态。同时能降低驾驶人员的使用成本，容易被驾驶人员接受和推广。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

图2a是本发明的警示装置结构图。

图2b是本发明的箱体剖视图。

图3是本发明的故障车辆驾驶员终端界面图。

附图标记如下：波形护栏1、连接滑轮2、驱动轮3、伺服电机4、箱体5、投影灯6、警示灯7、扩音器8、测距仪9、北斗卫星定位天线10、北斗卫星定位接收机11、控制主板12、蓄电池13、太阳能光伏电板14。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，基于北斗的自行共享式高速公路故障车辆警示系统包括警示装置和故障车辆驾驶员终端两部分，警示装置由承载平台、定位子系统、警示子系统、预警子系统、供电子系统和控制主板六部分组成。

1、承载平台

如图2a、2b所示，承载平台包括连接滑轮2、驱动轮3、伺服电机4和箱体5。连接滑轮2和驱动轮3安装在箱体5同侧，伺服电机4安装在箱体5中，连接滑轮2将箱体5与高速公路的波形护栏1滑动相连，驱动轮3在伺服电机4的驱动下，带动箱体5沿着波形护栏1运动。箱体5中还容纳蓄电池13和控制主板12等设备。

2、控制主板

控制主板12包括中央处理器以及内存条、硬盘等存储器。存储器中存储控制程序和高速公路电子地图等。中央处理器对各子系统收集到的位置信息、距离信息和运行状态信息，驾驶人员终端传来的故障车辆位置和所在车道等信息进行分析处理，并控制其他子系统工作。

3、定位子系统

如图2a、2b所示，定位子系统包括北斗卫星定位天线10、北斗卫星定位接收机11。利用北斗定位系统可确定警示装置所在位置并发送至中央处理器，中央处理器结合故障车辆驾驶员终端传来的故障车辆位置，根据高速公路电子地图即可计算出正确的警示位置坐标(沿高速公路、故障车辆后方150米处的坐标)，再利用北斗导航功能引导警示装置自动前往警示位置进行警示工作。此外，在4g/5g网络信号无法覆盖的地区，可利用北斗短报文通信的功能与故障车辆驾驶员终端进行通信。

4、警示子系统

如图2a所示，警示子系统包括投影灯6、警示灯7和扩音器8。警示装置到达警示位置后，中央处理器可根据故障车辆驾驶员终端传来的故障车辆所在车道，在投影灯高度和车道宽度已知的条件下，调节投影灯6的投影角度，利用光学投影的方式把类似“前方有故障车辆”的警示语投影到故障车辆所在车道。警示灯7通过闪烁提醒来车注意，也可通过闪烁让故障车辆驾驶员大致判断警示装置是否在正确警示位置工作。扩音器8播放类似“前方有故障车辆，请注意避让”警示语音，提醒来车注意。

其中，中央处理器计算投影角度的过程如下：

设定投影灯6的初始投影方向与高速公路路面平行，投影灯高度为h，车道宽度为w，故障车辆所在车道为距离波形护栏1的第m个车道，则投影灯6与垂直方向的投影角度θ为：

5、预警子系统

如图2a所示，预警子系统包括测距仪9。当有车辆通过警示装置时，测距仪9可以测出来车到警示装置的距离并发送至中央处理器。在各车道宽度已知的条件下，可根据来车到警示装置的距离判断出来车所在车道。再根据故障车辆驾驶员终端传来的故障车辆所在车道，判读来辆是否闯入故障车辆所在车道。当来车闯入故障车辆所在车道时，通过4g/5g网络向故障车辆驾驶员终端发送预警信息，提醒其注意避险。

其中，中央处理器判断来车是否闯入故障车辆所在车道的过程如下：

设定来车到箱体5的距离为l，车道宽度为w，箱体5到最近的车道边沿距离为l，故障车辆所在车道为距离波形护栏1的第m个车道，来车所在车道为距离波形护栏1的第n个车道，则

[]为向零取整；若m＝n，则来车闯入故障车辆所在车道，中央处理器发送预警信息至故障车辆驾驶员终端；反之，则来车未闯入，中央处理器不生成预警信息。

6、供电子系统

如图2a、2b所示，供电子系统包括蓄电池13和太阳能光伏电板14。蓄电池13为各子系统提供电能。在阳光充足的情况下，由太阳能光伏电板14为蓄电池13充电。在阳光不充足的情况下，警示装置可自主行驶到充电桩进行充电。

7、故障车辆驾驶员终端

如图3所示，故障车辆驾驶员终端可为安装有app的手机，当车辆发生故障后，驾驶员可通过app查看附近警示装置所在位置，在app上输入故障车辆所在车道。app通过驾驶员手机上的北斗定位系统自动采集故障车辆位置，判断故障车辆原行驶方向，确定原行驶方向一侧、距离警示位置(故障车辆后150米)最近的警示装置为拟调用警示装置。app将障车辆所在车道、故障车辆位置、驾驶员手机号、判断出的原行驶方向和拟调用的警示装置等信息显示给故障车辆驾驶员，驾驶员确认无误后将上述信息发送给拟调用的警示装置。驾驶员利用该app可查看警示装置的工作状态并可接收警示装置发来的预警信息。故障车辆移除后，驾驶员可通过app停止对警示装置的调用。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。