一种基于大数据的高速公路智慧管理系统的制作方法

1.本发明属于高速公路技术领域，具体涉及一种基于大数据的高速公路智慧管理系统。


背景技术：

2.随着国家基础设施建设的不断推进，高速公路建设也经历了持续的发展，具有十分重要的意义，高速公路不仅可以改善其沿线地区的交通条件，实现将不同的沿线地区紧密的联系在一起，而且还能对沿线地区的人口、经济、产业等的发展产生显著的优化和促进作用，人们对高速公路的使用也变得越来越频繁，在人们实际的高速公路行车过程中，往往会出现车辆需要进行变道行驶的情况，如果人们无法对车辆变道的时机进行准确判断，除了会引起人们内心的不安感，还可能会影响到人们的出行目的，甚至造成交通事故的发生，危害人们的生命健康，由此，通过高速公路管理系统对与高速公路相关的信息进行高效管理，同时还能帮助人们明确车辆进行变道的时机是十分必要的。


技术实现要素：

3.针对上述提出的技术问题，本发明提供一种基于大数据的高速公路智慧管理系统，旨在基于自身车辆的出行路线，匹配出相应的高速公路地图，并在自身车辆需要进行变道行驶的时候，采集自身车辆在行驶过程中的相关数据，并把相关数据上传至大数据平台进行分析处理，依靠大数据平台强大的存储和计算能力，进而判断出适合自身车辆进行变道的准确时机。
4.为了达到上述的发明目的，给出如下所述的一种基于大数据的高速公路智慧管理系统，具体包括：
5.传感器模块，输出模块，输入模块，通信模块，地图模块，以及分析模块，所述传感器模块包括设置在自身车辆上用于拍摄前方路况的前方照相机，用于拍摄后方路况的后方照相机，用于检测与前方车辆之间的距离的前方雷达，用于检测与后方车辆之间的距离的后方雷达，用于检测自身车速的车速传感器，以及用于获取自身车辆位置的定位设备，所述输出模块包括自身车辆上的显示器和扬声器，用于以视频和音频的形式对自身车辆进行变道的时机信息进行输出，所述输入模块包括自身车辆的导航设备，用于获取自身车辆的出行路线，所述传感器模块，所述输出模块，和所述输入模块与所述通信模块之间通讯连接，所述通信模块用于将所述传感器模块采集到的数据，以及所述输入模块产生的出行路线进行上传，并且用于接收自身车辆进行变道的时机信息，还将所述时机信息发送给所述输出模块，所述地图模块用于存储高速公路的地图信息，所述地图信息包括高速公路的车道的划分信息，车道的汇合位置信息，车道的分支位置信息，以及车道的目的地信息，所述分析模块用于接收来自所述通信模块的数据，判断在自身车辆将要进行变道行驶的车道上是否存在变道候选区域，得出并通过所述通信模块下传适合自身车辆进行变道行驶的时机信息，所述地图模块和所述分析模块搭载于大数据平台；
6.当满足如下公式时，所述分析模块判断在自身车辆将要进行变道行驶的车道上存在变道候选区域：
[0007][0008]
其中，h为自身车辆与将要进行变道行驶的车道上的后方来车在行驶方向上的距离，s为自身车辆所在车道的中心线与将要进行变道行驶的车道的中心线之间的横向距离，v为所述后方来车的行驶速度，v1为自身车辆在进行变道时的横向速度，v2为自身车辆在进行变道时的纵向速度，l为自身车辆与所述后方来车之间的安全距离。
[0009]
与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：
[0010]
1、本发明的一种基于大数据的高速公路智慧管理系统，包括传感器模块，输出模块，输入模块，通信模块，地图模块，分析模块，传感器模块包括设置在自身车辆上的前后方照相机，前后方雷达，车速传感器，以及定位设备，输出模块包括自身车辆的显示器和扬声器，用于对变道的时机信息进行输出，输入模块包括自身车辆的导航设备，用于获取自身车辆的出行路线，通信模块上传传感器模块的数据和输入模块的出行路线，并且接收变道的时机信息，还将其发送给输出模块，地图模块用于存储高速公路的地图信息，分析模块用于得出并通过通信模块下传变道的时机信息；
[0011]
2、本发明的高速公路智慧管理系统，解决了在人们实际的高速公路行车过程中，出现车辆需要进行变道行驶的情况时，人们无法对车辆变道的时机进行准确判断，而引起的人们内心的不安感，以及影响到人们的出行目的，甚至造成交通事故的问题，通过本发明，人们能够掌握进行车辆变道的准确时机，进而确保人们在高速公路行车过程中的安全。
附图说明
[0012]
图1为本发明的一种基于大数据的高速公路智慧管理系统的组成结构图；
[0013]
图2为本发明的传感器模块的组成结构图；
[0014]
图3为本发明的输出模块的组成结构图；
[0015]
图4为本发明的输入模块的组成结构图；
[0016]
图5为本发明的获得适合自身车辆进行变道行驶的时机信息的步骤流程图。
具体实施方式
[0017]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]
可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
[0019]
参考如图1至图4所示，本发明提供一种基于大数据的高速公路智慧管理系统，具体包括传感器模块，输出模块，输入模块，通信模块，地图模块，以及分析模块。
[0020]
所述传感器模块包括设置在自身车辆上用于拍摄前方路况的前方照相机，用于拍
摄后方路况的后方照相机，用于检测与前方车辆之间的距离的前方雷达，用于检测与后方车辆之间的距离的后方雷达，用于检测自身车速的车速传感器，以及用于获取自身车辆位置的定位设备，所述输出模块包括自身车辆上的显示器和扬声器，用于以视频和音频的形式对自身车辆进行变道的时机信息进行输出，所述输入模块包括自身车辆的导航设备，用于获取自身车辆的出行路线，所述传感器模块，所述输出模块，和所述输入模块与所述通信模块之间通讯连接，所述通信模块用于将所述传感器模块采集到的数据，以及所述输入模块产生的出行路线进行上传，并且用于接收自身车辆进行变道的时机信息，还将所述时机信息发送给所述输出模块，所述地图模块用于存储高速公路的地图信息，所述地图信息包括高速公路的车道的划分信息，车道的汇合位置信息，车道的分支位置信息，以及车道的目的地信息，所述分析模块用于接收来自所述通信模块的数据，判断在自身车辆将要进行变道行驶的车道上是否存在变道候选区域，得出并通过所述通信模块下传适合自身车辆进行变道行驶的时机信息，所述地图模块和所述分析模块搭载于大数据平台。
[0021]
具体的，考虑到本发明的高速公路智慧管理系统需要对高速公路的地图数据进行提前存储，以方便系统实现根据自身车辆的出行路线查找出与其相对应的高速公路地图，从高速公路地图容易得知自身车辆可能需要进行变道行驶的路段，系统还在自身车辆需要进行变道行驶时，实时采集自身车辆在行驶过程中的相关数据，并对相关数据进行分析和处理，包括自身车辆的位置信息和行驶速度信息，自身车辆在其所在车道上是否存在前方车辆和后方车辆的信息等，以上的高速公路地图数据和自身车辆在行驶过程中的相关数据的数据量往往都很大，因此，需要将以上的地图模块和分析模块搭载于大数据平台，依靠大数据平台的超强的存储和计算能力实现系统对变道时机的判断。
[0022]
进一步的，参考如图5所示，本发明的高速公路智慧管理系统的分析模块得出适合自身车辆进行变道行驶的时机信息，具体包括如下的步骤：
[0023]
s1、从输入模块获得自身车辆的出行路线，并依据地图模块确定与出行路线相匹配的高速公路地图信息。
[0024]
s2、结合高速公路地图信息，以及从传感器模块得到的自身车辆的位置信息，当自身车辆需要进行变道行驶时，开启对变道时机的判断。
[0025]
s3、基于自身车辆的出行路线的高速公路地图信息，判断自身车辆所在的车道上是否允许进行变道行驶，若允许，则继续执行以下步骤，若不允许，则返回s2。
[0026]
s4、依据传感器模块，获取自身车辆与将要进行变道行驶的车道上的后方来车在行驶方向上的距离，以及所述后方来车的行驶速度，进而判断在自身车辆将要进行变道行驶的车道上是否存在变道候选区域。
[0027]
s5、当在自身车辆将要进行变道行驶的车道上存在满足条件的变道候选区域时，生成适合自身车辆进行变道行驶的时机信息，并将时机信息传输至输出模块。
[0028]
s6、当在自身车辆将要进行变道行驶的车道上不存在满足条件的变道候选区域时，根据来自传感器模块的数据，继续获取自身车辆在其所在车道上是否存在前方车辆和后方车辆，以及自身车辆的行驶速度，从而对自身车辆的行驶速度进行调整，并返回s4。
[0029]
具体的，为了便于理解上述步骤s2判断自身车辆需要进行变道行驶的过程，举例如自身车辆正行驶在直行车道上，结合其当前所处的地理位置，当它需要变道到相邻的右转车道上，才能在下个路口进行右转并到达目的地的时候，则认为自身车辆需要进行变道
行驶，在自身车辆不需要进行变道行驶的时候，重复执行步骤s2，在上述步骤s4中，考虑到若自身车辆想要安全地完成变道过程，则在变道过程发生的前后时刻，自身车辆与将要进行变道行驶的车道上的后方来车必须在行驶方向上保持一定的安全距离，因此，若变道后的自身车辆与进行变道行驶的车道上的后方来车在行驶方向上的距离满足要求，系统则判定为在自身车辆将要进行变道行驶的车道上存在变道候选区域，也就是说当满足如下公式时，系统的分析模块判断在自身车辆将要进行变道行驶的车道上存在变道候选区域：
[0030][0031]
本实施例将自身车辆的变道过程抽象成圆周运动，其中，h为自身车辆与将要进行变道行驶的车道上的后方来车在行驶方向上的距离，s为自身车辆所在车道的中心线与将要进行变道行驶的车道的中心线之间的横向距离，v为所述后方来车的行驶速度，v1为自身车辆在进行变道时的横向速度，v2为自身车辆在进行变道时的纵向速度，l为自身车辆与所述后方来车之间的安全距离；
[0032]
在上述的步骤s5中，系统的分析模块生成适合自身车辆进行变道行驶的时机信息，并将该时机信息实时传输至系统的输出模块，系统的输出模块可以通过播放视频和音频的方式来提醒人们开始进行车辆的变道行驶，在上述的步骤s6中，因为在自身车辆将要进行变道行驶的车道上不存在满足条件的变道候选区域，所以应该根据自身车辆在所在车道上是否存在前方车辆和后方车辆的具体情况，对自身车辆的行驶速度进行调整，使自身车辆与将要进行变道行驶的车道上的后方来车之间的距离关系发生变化，从而使自身车辆将要进行变道行驶的车道上出现变道候选区域。
[0033]
进一步的，系统的分析模块对自身车辆的行驶速度进行调整，包括如下的情况：
[0034]
当自身车辆在其所在车道上存在后方车辆，不存在前方车辆，且自身车辆所在的车道被限速，限速速度与自身车辆的行驶速度之差大于规定的速度差时，控制自身车辆进行加速，从而自身车辆相对于将要进行变道行驶的车道上的后方来车向前移动，使自身车辆将要进行变道行驶的车道上出现变道候选区域。
[0035]
进一步的，系统的分析模块对自身车辆的行驶速度进行调整，还包括如下的情况：
[0036]
当自身车辆在其所在车道上存在后方车辆，不存在前方车辆，且自身车辆所在的车道被限速，限速速度与自身车辆的行驶速度之差小于等于规定的速度差时，控制自身车辆进行减速，从而自身车辆将要进行变道行驶的车道上的后方来车相对于自身车辆向前移动，当所述后方来车移动到自身车辆前方的一定距离时，使自身车辆将要进行变道行驶的车道上出现变道候选区域。
[0037]
进一步的，系统的分析模块对自身车辆的行驶速度进行调整，还包括如下的情况：
[0038]
当自身车辆在其所在车道上不存在后方车辆，存在前方车辆时，控制自身车辆进行减速，从而自身车辆将要进行变道行驶的车道上的后方来车相对于自身车辆向前移动，当所述后方来车移动到自身车辆前方的一定距离时，使自身车辆将要进行变道行驶的车道上出现变道候选区域。
[0039]
进一步的，系统的分析模块对自身车辆的行驶速度进行调整，还包括如下的情况：
[0040]
当自身车辆在其所在车道上存在后方车辆，同时存在前方车辆，自身车辆所在车道的限速速度与自身车辆的行驶速度之差大于规定的速度差，且自身车辆与前方车辆之间
的距离大于规定的距离，控制自身车辆进行加速，从而自身车辆相对于将要进行变道行驶的车道上的后方来车向前移动，使自身车辆将要进行变道行驶的车道上出现变道候选区域。
[0041]
进一步的，系统的分析模块对自身车辆的行驶速度进行调整，还包括如下的情况：
[0042]
当自身车辆在其所在车道上存在后方车辆，同时存在前方车辆，自身车辆所在车道的限速速度与自身车辆的行驶速度之差小于等于规定的速度差，或者自身车辆与前方车辆之间的距离小于等于规定的距离，控制自身车辆进行减速，从而自身车辆将要进行变道行驶的车道上的后方来车相对于自身车辆向前移动，当所述后方来车移动到自身车辆前方的一定距离时，使自身车辆将要进行变道行驶的车道上出现变道候选区域。
[0043]
综上所述，本发明的高速公路智慧管理系统，首先获取自身车辆的出行路线，并为其匹配出高速公路地图，接着依据高速公路地图，并结合自身车辆当前所处的地理位置，判断自身车辆是否需要进行变道行驶，当自身车辆需要进行变道行驶时，系统则实时采集自身车辆在行驶过程中的相关信息，并对相关信息进行分析，得出在自身车辆将要进行变道行驶的车道上是否存在变道候选区域，当变道候选区域存在时，系统生成变道的时机信息，并提醒人们开始进行变道行驶，当变道候选区域不存在时，控制自身车辆改变行驶速度，从而使将要进行变道行驶的车道上出现变道候选区域，通过本发明，人们能够掌握进行车辆变道的准确时机，避免交通事故的发生，保证人们的生命安全。
[0044]
应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0045]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的程序可存储于一个非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0046]
以上上述的实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0047]
以上上述的实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
[0048]
以上上述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。