本发明涉及交通运行控制技术领域，具体涉及一种基于车路协同的施工道路行人车辆避撞预警系统及方法。
背景技术：
道路施工区的存在往往容易诱发交通安全问题。尤其是在需要长期作业的路段上，施工区周围会架设挡板来保障工作人员的安全。但是，当车辆通过施工区时，这些挡板的存在无疑会遮挡驾驶人的视线，造成视野盲区。此时，若一名处于盲区范围内的行人从施工区一侧横穿马路，由于司机无法观察到行人并及时提前采取避撞措施，便极易引发交通事故。
目前车路协同技术的发展为解决此类问题提供了思路和方法，施工区行人过街避撞预警技术也就应运而生。该技术是通过一系列的监测和传感设备，实时监测施工区下游视野盲区范围内的过街行人。遇到紧急情况时，通过一定的车内预警装置将语音预警信息发布给驾驶员，辅助其采取紧急避险措施，从而避免发生碰撞或减少事故严重程度。
突发状况下，利用车载语音预警技术降低事故风险一直是国内外研究的热点，但是针对施工区，尤其是施工区行人过街紧急避险行为的研究，目前涉及尚少。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够为通过道路施工区的车辆提供行人通行预警信息，避免因驾驶员视线遮挡造成交通事故的基于车路协同的施工道路行人车辆避撞预警系统及方法，以解决上述背景技术中的因道路施工区遮挡驾驶员视线，易造成交通事故的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一方面，本发明提供一种基于车路协同的施工道路行人车辆避撞预警系统，该系统包括行人信息采集模块、遮挡物位置信息采集模块、避撞信息处理模块、车载控制模块；
所述行人信息采集模块用于采集行人位置信息和行人速度信息，并将所述行人位置信息和行人速度信息发送至所述避撞信息处理模块；
所述遮挡物位置信息采集模块用于采集遮挡物位置信息，并将所述遮挡物位置信息发送至所述避撞信息处理模块；
所述避撞信息处理模块用于接收所述行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息以及车辆位置信息和车辆速度信息，判断是否发送预警信息；
所述车载控制模块用于采集车辆信息，并将所述车辆信息发送至所述避撞信息处理模块，接收所述预警信息。
进一步的，所述避撞信息处理模块包括信息接收单元、预警信息判断单元、预警信息发送单元；
所述信息接收单元用于接收并储存所述行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息、车辆位置信息、车辆速度信息，并将所述行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息、车辆位置信息、车辆速度信息发送至预警信息判断单元；
所述预警信息判断单元用于根据所述行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息、车辆位置信息、车辆速度信息判断行人是否处于驾驶员盲区范围，若是，则判断是否发送预警信息；
所述预警信息发送单元用于发送所述预警信息。
进一步的，所述车载控制模块包括车辆信息采集单元、车辆信息发送单元、预警信息接收单元、语音预警单元；
所述车辆信息采集单元用于采集所述车辆位置信息和车辆速度信息，并发送至车辆信息发送单元；
所述车辆信息发送单元用于将所述车辆位置信息和车辆速度信息发送至所述信息接收单元；
所述预警信息接收单元用于接收所述预警信息；
所述语音预警单元用于播报所述预警信息。
进一步的，所述预警信息判断单元根据所述行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息、车辆位置信息、车辆速度信息判断行人是否处于驾驶员盲区范围包括：
以利用车辆位置坐标(x车，y车)和遮挡物坐标(x盲，y盲)求解驾驶员盲区范围模型f(x)为，
将行人坐标(x人，y人)带入f(x)进行判断行人是否处于驾驶员盲区范围若
则行人处于所述驾驶员盲区范围。
进一步的，所述行人处于驾驶员盲区范围时，判断是否发送预警信息包括：
确定行人到达碰撞点的时间为
确定车辆到达碰撞点的时间为
若t车＝t反应+t0+t人，则发布预警信息，
其中，t0表示预警语音提示发布的时长，t反应反应表示驾驶员看到行人后的停车反应时间。
另一方面，本发明提供一种基于车路协同的施工道路行人车辆避撞预警方法，该方法包括如下步骤：
步骤s110：采集行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息以及车辆位置信息和车辆速度信息；
步骤s120：根据所述行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息以及车辆位置信息和车辆速度信息构建驾驶员盲区范围模型；
步骤s130：根据所述驾驶员盲区范围模型确定行人是否处于所述驾驶员盲区范围；
步骤s140：若行人处于所述驾驶员盲区范围，则判断是否发送预警信息。
进一步的，所述根据所述行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息以及车辆位置信息和车辆速度信息构建驾驶员盲区范围模型包括：
利用车辆位置坐标(x车，y车)和遮挡物坐标(x盲，y盲)构建驾驶员盲区范围模型f(x)为，
进一步的，所述根据所述驾驶员盲区范围模型确定行人是否处于所述驾驶员盲区范围包括：
将行人坐标(x人，y人)带入f(x)进行判断行人是否处于驾驶员盲区范围若
则行人处于所述驾驶员盲区范围。
进一步的，所述若行人处于所述驾驶员盲区范围，则判断是否发送预警信息包括：
确定行人到达碰撞点的时间为
确定车辆到达碰撞点的时间为
若t车＝t反应+t0+t人，则发布预警信息，
其中，t0表示预警语音提示发布的时长，t反应表示驾驶员看到行人后的停车反应时间。
本发明有益效果：通过实时获取行人和冲突车辆的时空位置、速度等信息，经过信息处理模块的分析与处理，计算驾驶员当前位置视野盲区的覆盖范围，并判断是否满足预警发布条件，如果碰撞风险确实存在，预警模块立即向冲突车辆发送语音提示，从而减少碰撞事故的发生，提高交通安全。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一所述的基于车路协同的施工道路行人车辆避撞预警系统结构框图。
图2为本发明实施例二所述的利用基于车路协同的施工道路行人车辆避撞预警系统结构框图。
图3为本发明实施例三所述的利用基于车路协同的施工道路行人车辆避撞预警系统进行避撞预警的状态示意图。
图4为本发明实施例三所述的基于车路协同的施工道路行人车辆避撞预警方法流程图。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。应该理解，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接，使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一提供了一种基于车路协同的行人车辆避撞预警系统，该系统包括行人信息采集模块、遮挡物位置信息采集模块、避撞信息处理模块、车载控制模块；
所述行人信息采集模块用于采集行人位置信息和行人速度信息，并将所述行人位置信息和行人速度信息发送至所述避撞信息处理模块；
所述遮挡物位置信息采集模块用于采集遮挡物位置信息，并将所述遮挡物位置信息发送至所述避撞信息处理模块；
所述避撞信息处理模块用于接收所述行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息以及车辆位置信息和车辆速度信息，判断是否发送预警信息；
所述车载控制模块用于采集车辆信息，并将所述车辆信息发送至所述避撞信息处理模块，接收所述预警信息。
在本实施例中，所述避撞信息处理模块包括信息接收单元、预警信息判断单元、预警信息发送单元；
所述信息接收单元用于接收并储存所述行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息、车辆位置信息、车辆速度信息，并将所述行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息、车辆位置信息、车辆速度信息发送至预警信息判断单元；
所述预警信息判断单元用于根据所述行人位置信息、行人速度信息、遮挡物位置信息、车辆位置信息、车辆速度信息判断行人是否处于驾驶员盲区范围，若是，则判断是否发送预警信息；
所述预警信息发送单元用于发送所述预警信息。
在本实施例中，所述车载控制模块包括车辆信息采集单元、车辆信息发送单元、预警信息接收单元、语音预警单元；
所述车辆信息采集单元用于采集所述车辆位置信息和车辆速度信息，并发送至车辆信息发送单元；
所述车辆信息发送单元用于将所述车辆位置信息和车辆速度信息发送至所述信息接收单元；
所述预警信息接收单元用于接收所述预警信息；
所述语音预警单元用于播报所述预警信息。
实施例二
如图2所示，本发明实施例二提供了另一种基于车路协同的施工道路行人车辆避撞预警系统。
在本实施例中，雷达监测器作为行人信息采集模块和遮挡物位置信息采集模块，用于监测是否有行人横穿道路，一旦发现过街行人，探测雷达实时获取行人的位置坐标、速度以及遮挡点的位置坐标，并将上述信息传输至车载控制器。
车载控制器作为预警信息处理模块，用于实时获取冲突车辆当前的位置坐标、速度以及接收上述雷达监测器发送来的采集信息，并对获取信息和采集信息进行处理，最后根据信息处理的结果判断是否需要调用相应的预警模块。
在本实施例中，雷达探测器安装于道路中心线一侧，靠近施工区下游的位置，用于实时监测遮挡点后方路面状况。一旦发现过街行人，探测雷达立即激活中央控制器，并开始采集行人的位置坐标和走行速度等信息，所述雷达监测器包括：
探测雷达，用于监测是否有过街行人。一旦发现过街行人，探测雷达将会实时采集行人的位置坐标、速度及遮挡点的位置信息，同时激活中央控制器；
中央控制器作为信息接收单元，用于接收和存贮探测雷达收集到的行人和遮挡点的信息，并将信息发送至车载接收器。
冲突车辆a装有车载控制器，所述车载控制器主要由以下模块起作用，包括：
gps模块作为车辆信息采集单元，用于采集冲突车辆的位置信息和速度；
车载接收器，用于接收gps模块所采集的车辆位置信息、车辆速度以及中央控制器发送来的行人位置、速度和遮挡点位置信息；
信息处理模块预警信息判断单元，对所有采集和接收到的信息进行处理，计算驾驶员当前位置下视野盲区的覆盖范围，并判断过街行人当前是否处于盲区范围。如果是，则进一步计算是否满足预警发布条件；
预警模块，接收信息处理模块的判断结果。如果满足预警发布条件，预警模块向驾驶员发布语音提示。
实施例三
如图3至图4所示，本发明实施例三提供了一种利用如实施例二所述的系统进行避撞预警的方法，该方法包括如下流程步骤：
步骤s1：过街行人出现，雷达探测器激活中央控制器，并开始采集行人位置坐标(x人，y人)、行人移动速度v人以及视线遮挡点的位置坐标(x盲，y盲)。在本实施例中，以雷达探测器所处的位置为坐标原点(x0,y0)。
步骤s2：所述中央控制器被激活后，开始接收雷达探测器采集到的信息，并将行人与遮挡点的采集信息发送到冲突车辆的车载接收器。
步骤s3、所述车辆的车载接收器接收到所述行人和遮挡点的相关信息后，连同gps模块所采集的冲突车辆位置(x车，y车)和速度v车一起传输至车载控制器的信息处理模块，进行下一步分析计算。
步骤s4、所述车载控制器信息处理模块接收到上述信息后，首先判断行人是否处于驾驶员的视野盲区范围内，利用车辆位置坐标(x车，y车)和遮挡点坐标(x盲，y盲)求解能够表示驾驶人视线的一元一次方程f(x)，确定盲区覆盖范围，盲区范围确定方法如下：
带入行人坐标(x人，y人)进行判别，若满足下述条件，则认为行人此时处于驾驶员的视野盲区范围。
其次，计算行人达到碰撞点(x车，y人)所需的时间t人和车辆到达碰撞点所需的时间t车，时间计算方法如下：
最后判断当前状况下，能否满足预警发布条件，判别条件如下所示：
t车＝t反应+t0+t人
其中，t0表示预警语音提示发布的时长，可依据语音发布长短实时调整，本实施例中选取t0＝1.5s，t反应表示驾驶人的反应时间，其根据以往大量的研究，在本实施例中可设t反应＝2s。
步骤s5、当所述预警发布条件满足时，信息处理模块向车内预警模块发出指令，预警模块调用语音提示功能，向驾驶员发出“请注意前方过街行人”此类语音提示。保证驾驶员能够提前洞察到潜在的风险，减少碰撞事故的发生。
综上所述，本发明通过通过雷达探测器和车载控制器的信息采集和信号传输，实时获取行人和冲突车辆的时空位置、速度等信息。经过信息处理模块的分析与处理，计算驾驶员当前位置视野盲区的覆盖范围，并判断是否满足预警发布条件。如果碰撞风险确实存在，预警模块立即向冲突车辆发送语音提示，从而减少碰撞事故的发生，提高交通安全。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本领域普通技术人员可以理解：本发明实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。