自主网团雾多发区交通主动引导系统及方法与流程

本发明属于智能交通技术领域，具体涉及自主网团雾多发区交通主动引导系统及方法。

背景技术：

目前我国高速交通迅猛发展，高速里程不断增加，同时环境状况进一步恶劣，大雾、雾霾、风沙扬尘、大雪等天气出现频率居高不下，特别是对团雾多发区的偶发特大团雾,目前交管部门没有相关设备和方法,能够实现对能见度(雨、雪、雾霾、风沙扬尘)变化的测试，尤其是团雾多发区的偶发团雾测试，缺乏交通道路主动引导系统，造成司乘人员视线不好，导致交通事故频发的现状。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种实时监测团雾、并引导车辆通行的自主网团雾多发区交通主动引导系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种自主网团雾多发区交通主动引导系统，包括至少一组控制系统，每一组控制系统包括至少一个主控单元和多个辅助单元，主控单元设置于高速路同向车道的其中一侧，辅助单元分别间隔设置于高速路同向车道的两侧；同一组控制系统内，主控单元和辅助单元间无线信号连接；主控单元和辅助单元均用于与交通管理部门无线信号连接；主控单元用于探测高速路上的车辆流量和能见度，并将能见度信息传输给同组内的辅助单元，显示车辆流量及能见度警示；并将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门；辅助单元用于探测高速路上的车辆流量，并接收主控单元发送的能见度信息，显示出该车辆流量及与主控单元同步的能见度警示；并将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门。

进一步地，每一组控制系统中至少包括如下：依次间隔设置于高速路同向车道的其中一侧的一个主控单元和两个辅助单元，还包括间隔设置于高速路同向车道相对侧的三个辅助单元。

进一步地，该主控单元包括依次相连接的第一能见度测量模块、第一控制信号信息处理板和第一自组网通信模块；还包括第一引导警示灯模块，第一引导警示灯模块与第一控制信号信息处理板相连接；

上述第一能见度测量模块包括一对间隔设置的红外发射装置和红外接收装置；红外发射装置和红外接收装置相配合，通过第一控制信号信息处理板确定出发射及接收的红外光的光强差，确定出能见度值；

上述第一引导警示灯模块包括一对雷达发射单元和雷达接收单元，雷达发射单元和雷达接收单元相配合，通过第一控制信号信息处理板确定出接收雷达信号的时间差，得出车辆流量；

上述第一引导警示灯模块还包括多个横行成排竖向成列排布的第一LED指示灯，第一LED指示灯用于接收第一控制信号信息处理板的信号，以颜色和亮灭频率来显示车辆流量及能见度；

上述第一控制信号信息处理板用于控制红外发射装置发射相应强度的红外光，并根据红外发射装置发射和红外接收装置接收的红外光脉冲的光强差，确定出能见度值，并控制第一LED指示灯工作；

上述第一控制信号信息处理板还用于记录反射回的不同雷达信号的时间间隔，由时间间隔确定车辆流量，并控制第一LED指示灯工作；

上述第一自组网通信模块用于与交通管理部门控制管理中心相连接，将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门控制管理中心。

进一步地，还包括相连接的第一电池模块和第一太阳能模块，第一电池模块用于向能见度测量模块、第一引导警示灯模块、第一控制信号信息处理板和第一自组网通信模块供电。

进一步地，还包括第一壳体，雷达发射单元、雷达接收单元、第一控制信号信息处理板和第一自组网通信模块均设置于第一壳体内，第一LED指示灯成排排布于第一壳体的至少一组相对应的外侧壁上；红外发射装置和红外接收装置分别安装于第一壳体的两侧。

进一步地，该红外发射装置和红外接收装置的前端均朝向高速路待测区域，红外发射装置和红外接收装置的后端与水平线的夹角均为20°～26°。

进一步地，该辅助单元包括依次相连接的第二引导警示灯模块、第二控制信号信息处理板和第二自组网通信模块；上述第二引导警示灯模块包括一对雷达发射单元和雷达接收单元；，雷达发射单元和雷达接收单元相配合，通过第二控制信号信息处理板确定出接收雷达信号的时间差，得出车辆流量；上述第二引导警示灯模块还包括多个横行成排竖向成列排布的第二LED指示灯，第二LED指示灯用于接收第一控制信号信息处理板和第二控制信号信息处理板的信号，以颜色及亮灭频率来显示车辆流量和能见度；第二自组网通信模块用于与交通管理部门控制管理中心相连接，将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门控制管理中心。

进一步地，还包括相连接的第二电池模块和第二太阳能模块，第二电池模块用于向第二引导警示灯模块、第二控制信号信息处理板和第二自组网通信模块供电。

进一步地，还还包括第二壳体，雷达发射单元、雷达接收单元、第二控制信号信息处理板和第二自组网通信模块均设置于第二壳体内，第二LED指示灯成排排布于第二壳体的至少一组相对应的侧壁上。

本发明还公开了上述的一种自主网团雾多发区交通主动引导系统的使用方法，该方法如下：主控单元向高速路待测区域发射接收红外光，根据发射和接收的红外光的光强的不同，确定出待测区域的能见度值，并将能见度信息传输至同组内的辅助单元，以颜色和亮灭频率显示车辆流量及能见度警示；并将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门；辅助单元向高速路待测区域发射接收雷达信号，并接收所述主控单元发送的能见度信息，显示出该车辆流量及与主控单元同步的能见度警示；并将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门。

本发明自主网团雾多发区交通主动引导系统具有如下优点：能够实现根据环境状况，实时测量环境能见度状况、提前进行团雾偶发预警，并确定车辆流量，主动引导车辆顺利通行定能见度区域和团雾多发区，从而实现恶劣天气状况车辆通行主动引导，大大降低高速交通事故频发的局面。

附图说明

图1是本发明自主网团雾多发区交通主动引导系统排布图；

图2是本发明中主控单元的结构示意图；

图3是本发明中主控单元的硬件结构示意图；

图4是本发明中第一能见度测量模块的结构示意图；

图5是本发明中辅助单元的结构示意图；

图6是本发明中辅助单元的硬件结构示意图；

其中：A.主控单元；B.辅助单元；1-1.第一引导警示灯模块；1-11.第一LED指示灯；1-2.第一能见度测量模块；1-21.红外发射装置；1-22.红外接收装置；1-3.第一自组网通信模块；1-4.第一控制信号信息处理板；1-5.第一太阳能模块；1-6.第一电池模块；1-7.第一壳体；1-8.遮光罩；2-1.第二引导警示灯模块；2-11.第二LED指示灯；2-3.第二自组网通信模块；2-4.第二控制信号信息处理板；2-5.第二太阳能模块；2-6.第二电池模块；2-7.第二壳体。

具体实施方式

一种自主网团雾多发区交通主动引导系统，如图1所示，包括至少一组控制系统，每一组控制系统包括至少一个主控单元A和多个辅助单元B，主控单元A设置于高速路同向车道的其中一侧，辅助单元B分别间隔设置于高速路同向车道的两侧；同一组控制系统内，主控单元A和辅助单元B间无线信号连接；主控单元A和辅助单元B均用于与交通管理部门无线信号连接；主控单元A用于探测高速路上的车辆流量和能见度，并将能见度信息传输给同组内的辅助单元B，显示车辆流量及能见度警示；并将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门；辅助单元B用于探测高速路上的车辆流量，并接收主控单元A发送的能见度信息，显示出该车辆流量及与主控单元A同步的能见度警示；并将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门。

上述每一组控制系统中至少包括如下：依次间隔设置于高速路同向车道的其中一侧的一个主控单元A和两个辅助单元B，还包括间隔设置于高速路同向车道相对侧的三个辅助单元B。在实际安装过程中，选择如下：同一侧的相邻的主控单元A和辅助单元B间的距离、相邻的两个辅助单元B间的距离均为25米，两个主控单元A间的距离为75米。

如图2、3和4所示，主控单元A包括依次相连接的第一能见度测量模块1-2、第一控制信号信息处理板1-4和第一自组网通信模块1-3；还包括第一引导警示灯模块1-1，第一引导警示灯模块1-1与第一控制信号信息处理板1-4相连接；第一能见度测量模块1-2包括一对间隔设置的红外发射装置1-21和红外接收装置1-22；第一引导警示灯模块1-1包括一对雷达发射单元和雷达接收单元，雷达发射单元和雷达接收单元相配合，通过第一控制信号信息处理板1-4确定出接收雷达信号的时间差，得出车辆流量；第一引导警示灯模块1-1还包括多个横行成排竖向成列排布的第一LED指示灯1-11，第一LED指示灯1-11用于接收第一控制信号信息处理板1-4的信号，以颜色和亮灭频率来显示车辆流量及能见度；第一控制信号信息处理板1-4用于控制红外发射装置1-21发射相应强度的红外光，并根据红外发射装置1-21发射和红外接收装置1-22接收的红外光脉冲的光强差，确定出能见度值，并控制第一LED指示灯1-11工作；第一控制信号信息处理板1-4还用于记录反射回的不同雷达信号的时间间隔，由时间间隔确定车辆流量，并控制第一LED指示灯1-11工作；第一自组网通信模块1-3用于与交通管理部门控制管理中心相连接，将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门控制管理中心。红外发射装置1-21发射和红外接收装置1-22的上方还设置有遮光板1-8。第一控制信号信息处理板1-4采用ARM技术，处理软件可分为后台式和嵌入式两种，后台式可安装在交通管理部门控制管理中心，通过无线传输模式实施控制，相关的控制指令实时备案待查；嵌入式安装在壳体内，可以进行实时控制，相关的控制指令等信息可通过无线网络传输至交通管理部门控制管理中心，实施备案待查。

该第一能见度测量模块1-2是一种利用光的前向散射原理，利用第一控制信号信息处理板1-4控制发射装置发射红外光脉冲，同时接收装置接收发射的红外光脉冲，通过测量发射和接收的红外光脉冲的光强的不同，实现大气中悬浮粒子的浓度测试，根据国家测试标准，将悬浮粒子的浓度值转换成能见度值。

该第一引导警示灯模块1-1是基于激光实施探测车辆通行情况，实时控制第一LED指示灯1-11，实现车辆尾迹判读和第一LED指示灯1-11显示。雷达发射单元朝向待测区域发射雷达波束，雷达接收单元接收由对面发射来的雷达信号的能量编码。如果此时有车辆通过，那么反射回来的雷达信号脉冲间隔周期不同，通过测量接收雷达脉冲回波的间隔周期，来分辨车辆通行情况和车辆流量。第一LED指示灯1-11由红黄两种颜色构成，红色用来进行车辆尾迹和车辆流量显示，根据不同的车辆流量，通过第一控制信号信息处理板1-4进行红色显示频率的控制。黄色进行当团雾多发区偶发团雾时进行主动车辆通行引导，根据不同的能见度对团雾的测量值，通过第一控制信号信息处理板1-4进行黄色显示频率的控制。

还包括相连接的第一电池模块1-6和第一太阳能模块1-5，第一电池模块1-6用于向能见度测量模块2、第一引导警示灯模块1-1、第一控制信号信息处理板1-4和第一自组网通信模块1-3供电。还包括第一壳体1-7，雷达发射单元、雷达接收单元、第一控制信号信息处理板1-4和第一自组网通信模块1-3均设置于第一壳体1-7内，第一LED指示灯1-11成排排布于第一壳体2-7的至少一组相对应的外侧壁上；红外发射装置1-21和红外接收装置1-22分别安装于第一壳体1-7的两侧。红外发射装置1-21和红外接收装置1-22的前端均朝向高速路待测区域，红外发射装置1-21和红外接收装置1-22的后端与水平线的夹角均为20°～26°。

如图5和图6所示，辅助单元B包括依次相连接的第二引导警示灯模块2-1、第二控制信号信息处理板2-4和第二自组网通信模块2-3；第二引导警示灯模块2-1包括一对雷达发射单元和雷达接收单元；雷达发射单元和雷达接收单元相配合，通过第二控制信号信息处理板1-4确定出接收雷达信号的时间差，得出车辆流量；第二引导警示灯模块2-1还包括多个横行成排竖向成列排布的第二LED指示灯2-11，第二LED指示灯2-11用于接收第一控制信号信息处理板1-4和第二控制信号信息处理板2-4的信号，以颜色及亮灭频率来显示车辆流量和能见度；第二自组网通信模块2-3用于与交通管理部门控制管理中心相连接，将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门控制管理中心。第二控制信号信息处理板2-4采用ARM控制技术，处理软件可分为后台式和嵌入式两种，后台式可安装在交通管理部门控制管理中心，通过无线传输模式实施控制，相关的控制指令实时备案待查；嵌入式安装在壳体内，可以进行实时控制，相关的控制指令等信息可通过无线网络传输至交通管理部门控制管理中心，实施备案待查。

该第二引导警示灯模块2-1是基于激光实施探测车辆通行情况，实时控制第二LED指示灯2-11，实现车辆尾迹判读和第二LED指示灯2-11显示。雷达发射单元朝向待测区域发射雷达波束，雷达接收单元接收由对面发射来的雷达信号的能量编码。如果此时有车辆通过，那么反射回来的雷达信号脉冲间隔周期不同，通过测量接收雷达脉冲回波的间隔周期，来分辨车辆通行情况和车辆流量。第二LED指示灯2-11由红黄两种颜色构成，红色用来进行车辆尾迹和车辆流量显示，根据不同的车辆流量，通过第二控制信号信息处理板2-4进行红色显示频率的控制。黄色进行当团雾多发区偶发团雾时进行主动车辆通行引导，根据不同的能见度对团雾的测量值，通过第二控制信号信息处理板2-4进行黄色显示频率的控制。

一种自主网团雾多发区交通主动引导系统，还包括相连接的第二电池模块2-6和第二太阳能模块2-5，第二电池模块2-6用于向第二引导警示灯模块2-1、第二控制信号信息处理板2-4和第二自组网通信模块2-3供电。还包括第二壳体2-7，雷达发射单元、雷达接收单元、第二控制信号信息处理板2-4和第二自组网通信模块2-3均设置于第二壳体2-7内，第二LED指示灯2-11成排排布于第二壳体2-7的至少一组相对应的侧壁上。

该第一太阳能模块1-5和第二太阳能模块2-5均采用现有成熟技术，主要由分别安装在对应的第一壳体1-7和第二壳体2-7上方和四个侧方，各共五个构成。第一电池模块1-6和第二电池模块2-6均对应安装在第一壳体1-7和第二壳体2-7内，采用现有成熟技术，已达到对由太阳能模块产生的电量进行存储，满足7～15天微光情况下的供电指标。

上述第二LED指示灯2-11由红黄两种颜色构成，红色用来进行车辆尾迹和车辆流量显示，根据不同的车辆流量，通过第二信号控制信息处理板2-4进行红色显示频率的控制。黄色用于当团雾多发区偶发团雾时进行主动车辆通行引导，根据不同的能见度对团雾的测量值，通过第二信号控制信息处理板2-4进行黄色显示频率的控制。如表1所示：

表1显示模式和显示频率列表

备注：超高频、高频、中频、低频、超低等都又分为三个不同频率。

上述第一自主网通信模块1-3和第二自组网通信模块2-3通过无线发射方式进行传输，每一单元最大节点数为256个，每一节点均可即作为主机也可作为分机，同时也可以直接定义为某一节点为主机，当指定的节点故障时，其最近的相邻节点自动升为主机，对其他节点响应为控制权。上述第一壳体1-7和第二壳体2-7为安装承载机构，主要材料为硬铝或钢结构，根据不同需方和应用场合的不同可实施定制。

本发明还公开了上述的一种自主网团雾多发区交通主动引导系统的使用方法，该方法如下：主控单元A向高速路待测区域发射接收红外光，根据发射和接收的红外光的光强的不同，确定出待测区域的能见度值，并将能见度信息传输至同组内的辅助单元B，以颜色和亮灭频率显示车辆流量及能见度警示；并将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门；辅助单元B向高速路待测区域发射接收雷达信号，并接收主控单元A发送的能见度信息，显示出该车辆流量及与主控单元A同步的能见度警示；并将车辆流量和能见度信息传输至交通管理部门。