一种智慧公路安全预警方法和预警系统与流程

本发明属于公路安全检测技术领域，具体涉及一种智慧公路安全预警方法和预警系统。

背景技术：

智能公路可通过交通资讯信息的收集和传递，实现对车流在时间和空间上的引导、分流，避免公路堵塞，加强公路用户的安全，以减少交通事故的发生。并改善了高速公路交通运输环境，使车辆和司乘人员在高速公路上安全、快速、畅通、舒适地运行。

由于自然状况和地理条件的限制，许多高速公路在特定路段时有发生浓雾现象。因雾造成的交通事故给人的生命财产和社会经济损失带来重大损失。

当公路上发生浓雾时，给驾驶员带来的影响主要有两个方面：第一是对驾驶员的视线造成影响，驾驶员不能够准确的观察到公路上的交通状况，容易出现交通事故；第二是对驾驶员的心理造成影响，驾驶员不能够看到周围的景象，对心理造成影响。

对目前国内对经常容易发生浓雾地段采取的防范措施，主要是在公路两侧安装诱导标志和广播，诱导进入雾区的车辆缓慢前行，但无法提示前方车辆的距离。驾驶员只能通过观察前方车辆尾部雾灯估计距离，浓雾极易造成误判导致车辆追尾事故发生。

为了保证车辆在浓雾天气行驶的安全性，很多汽车厂商都在车辆上安装测距传感器，测距传感器通过超声波传感器或红外线传感器检测本车与前方车辆之间的距离，进而判断是否会发生交通事故，如果会则发出报警信息。但是这种方式智能发出语音报警信号，驾驶员不能够直观的观察到路况景象，所以这种方式的预警效果比较差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智慧公路安全预警方法和预警系统，以解决现有技术中在公路上发生浓雾时由于只有声音报警而导致预警效果差的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种智慧公路安全预警方法，包括如下步骤：

(1)对公路上的雾气浓度进行检测，根据雾气浓度判计算见距离；

(2)当可见距离小于设定安全距离时，则每间隔设定时间获取一次各车辆的路况模拟图像并发送给相应的车辆；

(3)获取公路上各车辆的行驶速度和行驶方向，并根据各车辆的行使速度和行使方向判断是否会发生事故，如果会，则向相应的车辆发送报警信息；

所述路况模拟图像的获取包括如下步骤：

获取公路上各车辆的所在位置；

获取公路的3d模型和公路上各车辆的3d模型，并根据车辆在公路上的位置将车辆的3d模型加载到公路3d模型中；

在车辆3d模型上以驾驶员的视角获取路况图像，将其作为路况模型图像。

进一步的，获取车辆3d模型的方法为：

按照车辆的外形对其进行分类；

建立各类车辆的3d模型，并将其存储到车辆模型库中；

获取公路上各车辆的外形，根据各车辆的外形从车辆模型库中调取相应的车辆3d模型。

进一步的，通过基站定位的方法获得各车辆在公路上的位置。

进一步的，所述路况模拟图像包括车前方的模拟图像、后方的模拟图像、左方的模拟图像和右方的模拟图像。

进一步的，所述根据雾气浓度计算可视距离的方法为：

l＝k/n+l’。

其中k为系数值，l’为常数。

一种智慧公路安全预警系统，包括控制单元、用于检测雾气浓度的雾气浓度检测装置和用于通讯连接公路上各车辆的通讯装置；所述控制单元连接有存储器，存储器存储有用于在控制单元上执行的计算机程序，控制单元执行该计算机程序时实现如下控制步骤：

(1)对公路上的雾气浓度进行检测，根据雾气浓度计算可见距离；

(2)当可见距离小于设定安全距离时，则每间隔设定时间获取一次各车辆的路况模拟图像并发送给相应的车辆；

(3)获取公路上各车辆的行驶速度和行驶方向，并根据各车辆的行使速度和行使方向判断是否会发生事故，如果会，则向相应的车辆发送报警信息；

所述路况模拟图像的获取包括如下步骤：

获取公路上各车辆的所在位置；

获取公路的3d模型和公路上各车辆的3d模型，并根据车辆在公路上的位置将车辆的3d模型加载到公路3d模型中；

在车辆3d模型上以驾驶员的视角获取路况图像，将其作为路况模型图像。

进一步的，获取车辆3d模型的方法为：

按照车辆的外形对其进行分类；

建立各类车辆的3d模型，并将其存储到车辆模型库中；

获取公路上各车辆的外形，根据各车辆的外形从车辆模型库中调取相应的车辆3d模型。

进一步的，通过基站定位的方法获得各车辆在公路上的位置。

进一步的，所述路况模拟图像包括车前方的模拟图像、后方的模拟图像、左方的模拟图像和右方的模拟图像。

进一步的，所述根据雾气浓度计算可视距离的方法为：

l＝k/n+l’。

其中k为系数值，l’为常数。

本发明的有益效果：本发明所提供的技术方案，车辆每间隔设定时间可获取一次车辆的路况模拟图像，如此驾驶员便可每间隔设定时间观察一次不含雾的路况画面信息，可以直观的看到路况，相比只发出报警信息的报警方式报警效果更好，能够解决现有技术中公路报警系统报警效果差的问题。并且当控制单元的数据处理速度足够快时可将设定时间设置的足够小，如此驾驶员便可观察到实时路况的模拟视频。

附图说明

图1是本发明方法实施例中的智慧公路安全预警方法的流程图；

图2是本发明方法实施例中定位基站定位车辆位置的示意图；

图3是本发明方法实施例中判断车辆是否会发生故障的示意图。

具体实施方式

方法实施例：

本实施例提供一种智慧公路安全预警方法，用于在浓雾天气对公路的安全性能进行判断，并在公路的安全性能较低时发出预警信号，从而保证公路上的行使车辆和行人的安全，提高公路安全预警的可靠性。

本实施例所提供的智慧公路安全预警方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：

(1)对本段公路上的雾气浓度进行检测，根据雾气浓度计算本段公路的可见距离。

在本段公路旁每间隔设定距离设置有一个雾气浓度检测装置，本段公路的控制单元与各雾气浓度检测装置之间通讯连接，根据各雾气浓度检测装置检测到的信号得到本段公路上的雾气浓度。如本段公路上设置有m个雾气浓度检测装置，各雾气浓度检测装置检测到的雾气浓度分别为n1、n2……nm，则该段公路上的雾气浓度为

n＝(n1+n2+……+nm)/m

雾气浓度和可见距离之间成负相关的关系，设可见距离为l，则

l＝k/n+l’

其中k为系数值，l’为常数，通过实验标定得到或通过专家经验得到。

(2)判断本段公路的可见距离是否小于设定安全距离；如果小于，则每间隔设定时间获取一次各车辆的路况模拟图像并发送给相应的车辆。

路况模拟图像的获取包括如下步骤：

获取公路上各车辆的所在位置；

获取公路的3d模型和公路上各车辆的3d模型，并根据车辆在公路上的位置，将车辆的3d模型加载到公路3d模型中；

在车辆3d模型上以驾驶员的视角获取路况图像，将其作为路况模型图像。

则获取该段公路上所行驶的车辆的所在位置、行驶方向和行驶速度。

车辆的所在位置采用基站定位的方法定位得到，即在该段公路周围设置至少三个定位基站，在各车辆上设置定位标签，各定位基站向车辆上的定位标签发送检测信号，根据各车辆上定位标签的回波信号计算出车辆与各定位基站之间的距离，并根据各定位基站所在的位置、车辆与各定位基站之间的位置计算出车辆的坐标位置。如图2所示，其中l1、l2、l3分别为定位基站1、定位基站2和定位基站3与车辆之间的距离，设定位基站1、定位基站2和定位基站3的坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)和(x3,y3,z3)，车辆的坐标为(x,y,z)，则车辆坐标的计算公式为：

(x1-x)²+(y1-y)²+(z1-z)²＝l1²

(x2-x)²+(y2-y)²+(z2-z)²＝l2²

(x3-x)²+(y3-y)²+(z3-z)²＝l3²

将三个方程组成方程组联立求解，即可计算出车辆的坐标(x,y,z)。

获取本段公路的模型的方法为：

按照本段公路的实际路况，采用3d建模软件进行建模，得到本段公路的3d模型。

获取公路上所行驶的车辆的模型的方法为：

按照车辆的外形对其进行分类，如将车辆分为轿车、suv、皮卡、轻卡、重卡等类型；

采用3d建模软件对各类车辆进行3d建模，并将其存储到车辆模型库中；

控制单元根据公路上所行驶车辆的外形，从车辆模型库中调取相应类型的车辆模型。

根据各车辆在公路上的实际位置，将其各车辆的3d模型分别加载到公路3d模型的相应位置，得到实时路况的3d模型。

在各车辆的3d模型中，以驾驶员的角度获取路况图像并将其发送给相应车辆的整车控制器，整车控制器将其发送给显示屏行，显示屏将其播放，驾驶员可在显示屏上观察到与实际路况相应的不含雾的路况模拟图像。

获取的路况图像包括车辆的3d模型中驾驶员视角车辆前方的画面、车辆后方的画面、车辆左方的画面和车辆右方的画面。

(3)获取本段公路上各车辆的所在位置、行驶方向和行驶速度，，并根据车辆的行驶速度、行驶方向和与前后方车辆之间的距离判断是否会发生故障，如果会，则发出报警信号。

车辆上都安装有陀螺仪和速度测试仪，车辆控制器通过陀螺仪获取车辆的形势方向，通过速度测试仪测试车辆的行驶速度，并将车辆的行驶速度和行驶方向发送给控制单元，控制单元得到本段公路上各车辆的行驶方向和行驶速度。

设在前辆车的行驶速度为v1，在后车辆的行驶速度为v2，两辆车之间的距离为l0，通过两车之间的坐标位置计算得到；两车行驶方向的夹角为θ，如图3所示，那么计算时间t，计算公式为：

t＝l0/(v1-v2cosθ)

判断时间t是否小于设定值，如果小于，则判断为会发生事故。

本实施例中通过基站定位的方式定位各车辆的位置，作为其他实施方式，可以采用gps定位系统或者北斗定位系统定位各车辆的位置。

本实施例中先建立各类型车辆的3d模型并将其存储到车辆模型库中，然后根据车辆的类型从车辆模型库中调取相应的车辆3d模型；作为其他实施方式，可采用其他方式获取车辆模型，如采用与车辆类型相匹配的照片作为车辆模型。

系统实施例：

一种智慧公路安全预警系统，包括控制单元、用于检测雾气浓度的雾气浓度检测装置和用于通讯连接公路上各车辆的通讯装置；所述控制单元连接有存储器，存储器存储有用于在控制单元上执行的计算机程序，控制单元执行该计算机程序时实现如下上述方法实施例所提供的智慧公路安全预警方法。

以上公开的本发明的实施例只是用于帮助阐明本发明的技术方案，并没有尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。