本发明属于交通技术领域，尤其涉及一种基于远程控制的高速运行车的交互管理系统及方法。
背景技术：
目前，业内常用的现有技术是这样的：
高速公路适应工业化和城市化的发展。城市是产业与人口的集聚地，其汽车的增长远比乡村快得多，成为汽车的集聚中心，因此高速公路的建设多从城市的环路，辐射路和交通繁忙路段开始，逐步成为以高速公路为骨干的城市交通；汽车技术的发展，对高速公路建设提出客观要求。汽车已成为人类社会必不可少的交通工具，因此需要高速公路等基础设施的配合汽车的轻型化和载重化是两大发展趋势，前者要增加内链求速度保障后者要求承载力，而高速公路恰能使二者有机结合。然而，现有高速运行车车速在在不同的条件下计算差异较大，不能准确的测量真实车速，不方便管理；同时车辆行驶中，需要驾驶员进行判断车速控制，由于人为主观因素，反应能不够强，容易造成交通阻塞和事故。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有高速运行车车速在在不同的条件下计算差异较大，不能准确的测量真实车速，不方便管理；同时车辆行驶中，需要驾驶员进行判断车速控制，由于人为主观因素，反应能不够强，容易造成交通阻塞和事故。
现有技术的图像获取，清晰度差，失真度高。
现有技术中，测控通信信号在缟素运行车辆任务中可靠性需求及通信安全的重要性，使得测控通信系统不得不具备良好抵御干扰的能力。现代测控通信系统通常采用跳扩频方式来对抗干扰，随着截获能力和信号识别处理算法能力的提高，基本的跳扩频抗干扰能力显得日益薄弱。当前提高抗干扰的能力主要是以扩频和跳频为基础，一方面提高跳速和频率集的带宽，一方面采用差分跳频和自适应跳频等新的跳频方式。这些方法存在硬件开销较大、组网规划比较困难、实时性很差等问题。尽管常规跳频技术、差分跳频技术和自适应跳频技术都已经可以对抗大部分的截获和干扰方式，但是在对抗日益发展的干扰技术时，其性能仍不能满足测控通信的需要。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于远程控制的高速运行车的交互管理系统及方法。
本发明是这样实现的，一种基于远程控制的高速运行车的交互管理方法，所述基于远程控制的高速运行车的交互管理方法包括：
视频监控模块通过图像划分方法中对已有数据集s，构建出voronoi图v，对行驶车辆进行实时监控；v由n个不相交的凸多边形构成，记为{p1,p2,···,pn}；
信号灯控制模块对交通交叉路口的信号灯进行控制管理；
中央控制模块的信息接收端接收到视频监控录像以及信号灯信息信号后，通过无线通信模块发送到计算机，计算机对中央控制模块的发射端载波频率的发送规律进行估计，再与已知跳频频率序列进行比较，进行远程控制管理，与相应时间上的载波频率相等则记为1，与相应时间上的载波频率不相等记为0；将比较得到的序列与中央控制模块的发射端相同的混沌序列异或，经n倍压缩得到真实的信息；
车速测量模块获取目标车轮的轮速、车轮加速度以及车辆的纵向加速度进行测量行驶车辆的速度；
车速提醒模块判断第一汽车当前的行驶速度是否小于或等于第一安全行车速度进行提醒车辆行驶速度是否安全并进行显示。
进一步，图像划分方法包括：
第一步，根据已有数据集s，构建出voronoi图v，v由n个不相交的凸多边形构成，记为{p1,p2,···,pn}；
第二步，待划分的区域为r，r的初始值为ω，随机选取x维或者y维，把r划分为两个矩形r1和r2，保证max(p(r1∩ω),p(r2∩ω))最小，其中p(ri∩ω)表示ω中被ri覆盖的凸多边形的个数，i＝1或i＝2；
第三步，递归执行第二步，对于每个矩形r，和划分后的矩形r1，r2满足以下条件：max(p(r1∩ω),p(r2∩ω))＝p(r)，则终止划分，其中p(r)表示ω中被r覆盖的凸多边形的个数；
采用q和d表示两个数组，长度都为nc，q用来构建布鲁姆过滤器，d用来构建布鲁姆过滤器，sq表示待存入q中的元素集合，sd表示待存入d中的元素集合；nc≥1.2×|sq|；用h1,h2,···,hm表示m个hash函数(m≥2)，对于一个输入的元素，每个hash函数都输出[0,nc－1]中的一个位置id，用h1,h2,···,hk表示另外k个不同的hash函数，对于一个输入的元素，输出[0，w-1]中的一个位置id，其中w表示一个整数的位数；
所述q的构建方法如下：
第一步，把q中的每个单元qi都初始化为0；
第二步，对于sq中的每个元素ei，计算出h1(ei),h2(ei),···,hm(ei)，即ei的m个可能存储的位置，其中，0≤i<|sq|；
第三步，建立一个从sq到q的二部图bigraph，利用匈牙利算法，为sq中的每一个元素找到在q中的一个唯一的位置；
第四步，对于q中的每个单元qi，如果
所述d的构建方法如下：
第一步，把d中的每个单元di都初始化为0；
第二步，对于sd中的每个元素ei，计算出h1(ei),h2(ei),···,hm(ei)，其中，0≤i<|sq|；
第三步，对于d中的每个单元di，如果
进一步，计算机进行远程控制管理的方法，具体包括：
第一步，通过短时傅里叶变换谱图法对接收信号r进行处理，得到信号的粗估计时频脊线r1；
第二步，对得到的粗估的时频脊线r1作一阶差分，凸显信号的跳变位置，差分后的信号为r2；
第三步，在一阶差分后的信号中选取若干峰值位置，利用最小二乘法作线性拟合得一条直线；
第四步，估计出跳速r后，进一步估计出跳变时刻αth，其中th＝1/r为跳频周期，α则由下式得出：
第五步，估计出跳速r和跳变时刻αth后，对每个跳变周期内的单频信号进行估频，在接收到的单频信号中任取一段长度为10的数据rt，t＝0,1,2,...,9，依据下式：
其中：
第六步，将估计出的载波频率f[1:5000]与已知跳频频率序列fsend[1:5000]进行比较，与相应时间上载波频率相等记为1，与相应时间上载波频率不相等记为0，得到序列rz[1:5000]；
所述利用最小二乘法作线性拟合得一条直线具体方法包括：
在r2中选取＝250个峰值位置p(i)，i＝1,2,3,…,m，编号并转换为(i,p(i))坐标形式，其中，i代表时隙编号，即第几个跳频时隙，p(i)代表帧号，即跳变时刻；将选取的m个坐标点代入最小二乘算法公式：
p＝ki+b；
直线p的斜率k是跳频点平均占有的数据帧的数目，用帧数k乘以短时傅里叶变换滑窗步长s＝256是跳频时隙，用数据点数c表示跳频时隙，即：
c＝k×s；
再根据采样率fs_real与单个频点持续时间的固有关系得出计算下式：
估计出跳速r。
进一步，所述车速测量模块测量方法如下：
首先，获取目标车轮的轮速、车轮加速度以及车辆的纵向加速度，所述目标车轮为所述车辆上的任一车轮；
其次，当所述车轮加速度与所述纵向加速度的差值满足预设的车速估算条件时，开始分别对所述纵向加速度以及所述差值进行时间上的积分；其中，所述积分的起始时间为所述差值满足所述车速估算条件的第一时刻；
接着，根据车辆的工况、所述差值以及所述差值的当前积分值判断所述目标车轮的打滑状态；
然后，根据所述打滑状态在所述轮速和估算车速中选择其中一者作为所述目标车轮对应的车速；其中，所述估算车速是根据所述纵向加速度的当前积分值以及在所述第一时刻时所述目标车轮的初速度确定的；
最后，在获取所述车辆的每个车轮对应的车速后，根据预设策略以及所述每个车轮对应的车速确定所述车辆的真实车速；
所述获取目标车轮的轮速、车轮加速度以及车辆的纵向加速度，包括：
根据采集到的所述目标车轮的多个周期的轮速信号获取轮速的平均值，作为所述轮速；
根据所述多个周期的轮速信号确定所述车轮加速度；
利用纵向加速度传感器获取所述纵向加速度。
进一步，所述车速提醒模块提醒方法如下：
首先，确定第一汽车前进方向有障碍和确定第一汽车当前的行驶速度，其中，所述前进方向与道路中心线方向的夹角范围为0-45度；
其次，获取清除所述障碍所需的第一时间和所述第一汽车与所述障碍的第一距离；
然后，根据所述第一时间和所述第一距离计算第一安全行车速度；
最后，判断所述第一汽车当前的行驶速度是否小于或等于所述第一安全行车速度；若判断单元的结论为所述第一汽车当前的行驶速度是大于所述第一安全行车速度时，发出提醒减速信号。
本发明的另一目的在于提供一种实现基于远程控制的高速运行车的交互管理方法的计算机程序。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述基于远程控制的高速运行车的交互管理方法的信息数据处理终端。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述基于远程控制的高速运行车的交互管理方法。
本发明的另一目的在于提供一种基于远程控制的高速运行车的交互管理系统，包括：
视频监控模块，与中央控制模块连接，用于通过摄像头对行驶车辆进行实时监控；
信号灯控制模块，与中央控制模块连接，用于对交通交叉路口的信号灯进行控制管理；
中央控制模块，与视频监控模块、信号灯控制模块、无线通信模块、车速测量模块、车速提醒模块、显示模块连接，用于控制各个模块正常工作；
无线通信模块，与中央控制模块、计算机连接，用于通过无线信号连接计算机进行远程控制管理；
车速测量模块，与中央控制模块连接，用于测量行驶车辆的速度；
车速提醒模块，与中央控制模块连接，用于提醒车辆驾驶员行驶过程对速度的控制；
显示模块，与中央控制模块连接，用于显示监控视频。
本发明的另一目的在于提供一种搭载有所述基于远程控制的高速运行车的交互管理系统的信息数据处理终端。
本发明的优点及积极效果为：
本发明通过车速测量模块不依赖于地面附着情况，因此能够解决现有技术在不同的条件下计算差异较大以及对路面抗干扰性差问题，并且能够针对不同的打滑状态来计算车速，能够使计算得到的车速符合实际车辆行驶情况，方便车辆行驶管理；同时，通过车速提醒模块可辅助驾驶员判断前方的障碍物，提醒驾驶员提前减速，保证行车安全；在有突然驶入的汽车时，及时提醒驾驶员，防止驾驶员的反应速度过慢而造成事故。
本发明视频监控模块通过图像划分方法中对已有数据集s，构建出voronoi图v，对行驶车辆进行实时监控；v由n个不相交的凸多边形构成，记为{p1,p2,···,pn}；可得到清晰的图像，相比于现有技术，本发明的图像清晰，失真度小。
本发明基于现有跳频体制的抗干扰性能，结合混沌保密通信理论及图样调制跳频方法，提出一种基于混沌码的图样调制跳频抗干扰方法，通过系统载波的发送位置规律来表示信息，只需检测频点的发送规律来解信息，发送端由伪码“1”和“0”控制跳频周期内是否发送载波，将真实信息隐藏在调制图样中，同时由于混沌序列的无周期性、无收敛性和不可逆性质，将其应用于本方法的发送端可增强调制图样的随机性，因此与现有常规的基于跳频的抗干扰技术相比，本发明在信噪比为10时可达到几乎可达100％的抗干扰性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于远程控制的高速运行车的交互管理系统结构框图。
图中：1、视频监控模块；2、信号灯控制模块；3、中央控制模块；4、无线通信模块；5、计算机；6、车速测量模块；7、车速提醒模块；8、显示模块。
图2是本发明实施例提供的车速测量模块测量方法流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
如图1所示，本发明实施例提供的基于远程控制的高速运行车的交互管理系统包括：视频监控模块1、信号灯控制模块2、中央控制模块3、无线通信模块4、计算机5、车速测量模块6、车速提醒模块7、显示模块8。
视频监控模块1，与中央控制模块3连接，用于通过摄像头对行驶车辆进行实时监控；
信号灯控制模块2，与中央控制模块3连接，用于对交通交叉路口的信号灯进行控制管理；
中央控制模块3，与视频监控模块1、信号灯控制模块2、无线通信模块4、车速测量模块6、车速提醒模块7、显示模块8连接，用于控制各个模块正常工作；
无线通信模块4，与中央控制模块3、计算机5连接，用于通过无线信号连接计算机5进行远程控制管理；
车速测量模块6，与中央控制模块3连接，用于测量行驶车辆的速度；
车速提醒模块7，与中央控制模块3连接，用于提醒车辆驾驶员行驶过程对速度的控制；
显示模块8，与中央控制模块3连接，用于显示监控视频。
一种基于远程控制的高速运行车的交互管理方法，所述基于远程控制的高速运行车的交互管理方法包括：
视频监控模块通过图像划分方法中对已有数据集s，构建出voronoi图v，对行驶车辆进行实时监控；v由n个不相交的凸多边形构成，记为{p1,p2,···,pn}；
信号灯控制模块对交通交叉路口的信号灯进行控制管理；
中央控制模块的信息接收端接收到视频监控录像以及信号灯信息信号后，通过无线通信模块发送到计算机，计算机对中央控制模块的发射端载波频率的发送规律进行估计，再与已知跳频频率序列进行比较，进行远程控制管理，与相应时间上的载波频率相等则记为1，与相应时间上的载波频率不相等记为0；将比较得到的序列与中央控制模块的发射端相同的混沌序列异或，经n倍压缩得到真实的信息；
车速测量模块获取目标车轮的轮速、车轮加速度以及车辆的纵向加速度进行测量行驶车辆的速度；
车速提醒模块判断第一汽车当前的行驶速度是否小于或等于第一安全行车速度进行提醒车辆行驶速度是否安全并进行显示。
进一步，图像划分方法包括：
第一步，根据已有数据集s，构建出voronoi图v，v由n个不相交的凸多边形构成，记为{p1,p2,···,pn}；
第二步，待划分的区域为r，r的初始值为ω，随机选取x维或者y维，把r划分为两个矩形r1和r2，保证max(p(r1∩ω),p(r2∩ω))最小，其中p(ri∩ω)表示ω中被ri覆盖的凸多边形的个数，i＝1或i＝2；
第三步，递归执行第二步，对于每个矩形r，和划分后的矩形r1，r2满足以下条件：max(p(r1∩ω),p(r2∩ω))＝p(r)，则终止划分，其中p(r)表示ω中被r覆盖的凸多边形的个数；
采用q和d表示两个数组，长度都为nc，q用来构建布鲁姆过滤器，d用来构建布鲁姆过滤器，sq表示待存入q中的元素集合，sd表示待存入d中的元素集合；nc≥1.2×|sq|；用h1,h2,···,hm表示m个hash函数(m≥2)，对于一个输入的元素，每个hash函数都输出[0,nc－1]中的一个位置id，用h1,h2,···,hk表示另外k个不同的hash函数，对于一个输入的元素，输出[0，w-1]中的一个位置id，其中w表示一个整数的位数；
所述q的构建方法如下：
第一步，把q中的每个单元qi都初始化为0；
第二步，对于sq中的每个元素ei，计算出h1(ei),h2(ei),···,hm(ei)，即ei的m个可能存储的位置，其中，0≤i<|sq|；
第三步，建立一个从sq到q的二部图bigraph，利用匈牙利算法，为sq中的每一个元素找到在q中的一个唯一的位置；
第四步，对于q中的每个单元qi，如果
所述d的构建方法如下：
第一步，把d中的每个单元di都初始化为0；
第二步，对于sd中的每个元素ei，计算出h1(ei),h2(ei),···,hm(ei)，其中，0≤i<|sq|；
第三步，对于d中的每个单元di，如果
进一步，计算机进行远程控制管理的方法，具体包括：
第一步，通过短时傅里叶变换谱图法对接收信号r进行处理，得到信号的粗估计时频脊线r1；
第二步，对得到的粗估的时频脊线r1作一阶差分，凸显信号的跳变位置，差分后的信号为r2；
第三步，在一阶差分后的信号中选取若干峰值位置，利用最小二乘法作线性拟合得一条直线；
第四步，估计出跳速r后，进一步估计出跳变时刻αth，其中th＝1/r为跳频周期，α则由下式得出：
第五步，估计出跳速r和跳变时刻αth后，对每个跳变周期内的单频信号进行估频，在接收到的单频信号中任取一段长度为10的数据rt，t＝0,1,2,...,9，依据下式：
其中：
第六步，将估计出的载波频率f[1:5000]与已知跳频频率序列fsend[1:5000]进行比较，与相应时间上载波频率相等记为1，与相应时间上载波频率不相等记为0，得到序列rz[1:5000]；
所述利用最小二乘法作线性拟合得一条直线具体方法包括：
在r2中选取＝250个峰值位置p(i)，i＝1,2,3,…,m，编号并转换为(i,p(i))坐标形式，其中，i代表时隙编号，即第几个跳频时隙，p(i)代表帧号，即跳变时刻；将选取的m个坐标点代入最小二乘算法公式：
p＝ki+b；
直线p的斜率k是跳频点平均占有的数据帧的数目，用帧数k乘以短时傅里叶变换滑窗步长s＝256是跳频时隙，用数据点数c表示跳频时隙，即：
c＝k×s；
再根据采样率fs_real与单个频点持续时间的固有关系得出计算下式：
估计出跳速r。
如图2，本发明实施例提供的车速测量模块测量方法如下：
s101：首先，获取目标车轮的轮速、车轮加速度以及车辆的纵向加速度，所述目标车轮为所述车辆上的任一车轮；
s102：其次，当所述车轮加速度与所述纵向加速度的差值满足预设的车速估算条件时，开始分别对所述纵向加速度以及所述差值进行时间上的积分；其中，所述积分的起始时间为所述差值满足所述车速估算条件的第一时刻；
s103：接着，根据车辆的工况、所述差值以及所述差值的当前积分值判断所述目标车轮的打滑状态；
s104：然后，根据所述打滑状态在所述轮速和估算车速中选择其中一者作为所述目标车轮对应的车速；其中，所述估算车速是根据所述纵向加速度的当前积分值以及在所述第一时刻时所述目标车轮的初速度确定的；
s105：最后，在获取所述车辆的每个车轮对应的车速后，根据预设策略以及所述每个车轮对应的车速确定所述车辆的真实车速。
所述获取目标车轮的轮速、车轮加速度以及车辆的纵向加速度，包括：
根据采集到的所述目标车轮的多个周期的轮速信号获取轮速的平均值，作为所述轮速；
根据所述多个周期的轮速信号确定所述车轮加速度；
利用纵向加速度传感器获取所述纵向加速度。
进一步，所述车速提醒模块提醒方法如下：
首先，确定第一汽车前进方向有障碍和确定第一汽车当前的行驶速度，其中，所述前进方向与道路中心线方向的夹角范围为0-45度；
其次，获取清除所述障碍所需的第一时间和所述第一汽车与所述障碍的第一距离；
然后，根据所述第一时间和所述第一距离计算第一安全行车速度；
最后，判断所述第一汽车当前的行驶速度是否小于或等于所述第一安全行车速度；若判断单元的结论为所述第一汽车当前的行驶速度是大于所述第一安全行车速度时，发出提醒减速信号。
本发明管理时，通过视频监控模块1对行驶车辆进行实时监控；通过信号灯控制模块2对交通交叉路口的信号灯进行控制管理；中央控制模块3将视频监控录像以及信号灯信息通过无线通信模块发送到计算机5进行远程控制管理；通过车速测量模块6测量行驶车辆的速度；通过车速提醒模块7提醒车辆驾驶员行驶过程对速度的控制；最后，通过显示模块8显示监控视频。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。