本发明涉及车联网领域，具体是一种安全通过高速公路出口的驾驶优化系统及方法。
背景技术：
当前我国的高速公路上的车道主要分为快车道(超车道)、行车道和应急车道。在高速公路上，尤其是在快车道上，车辆行驶速度很快，前方车辆要从高速公路出口驶离高速公路时，需要从快车道向最右侧行车道变道，这期间前后车辆发生碰撞的情况时有发生，原因主要有：前方车辆没有提前做好准备，在接近高速公路出口的时候突然从快车道向最右侧行车道变道，后方在行车道上行驶的车辆来不及做出反应；突变天气因素导致的雾、沙尘等使得驾驶员的视线变得模糊不清，后方车辆不能及时获取前方车辆的变道行为等等。
申请号201710340212.8的文献公开了一种车联网环境下的高速公路车辆强制换道控制方法，该方法在车联网环境下，通过车车通信获取周边车辆的运行信息。当某车辆有强制换道需求时，该车辆向附近车辆发出请求，获取其他车辆位置、速度等信息，对换道车辆及其他相关车辆的不同状态进行分析，并基于换道车辆及周边车辆的不同状态，对换道车辆的强制换道行为进行控制，实现强制换道行为的安全、高效实施。但是该方法只是在车辆有强制换道需求时才向附近车辆发送请求，车辆有强制换道需求时车与车之间的距离已经很接近，用来进行换道的时间也不够充分，若用于高速公路出口处，不能使驾驶员在处于以高速公路出口为圆心、安全距离为半径的范围内就提前知晓前方行驶车辆的变道意图，也不能使驾驶员提前做出减速及避让的准备，避免碰撞事故的发生。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种安全通过高速公路出口的驾驶优化系统及方法。
本发明解决所述系统技术问题的技术方案是，提供一种安全通过高速公路出口的驾驶优化系统，其特征在于该系统包括单片机、gprs无线传输模块、云服务器一、数据分析处理模块、云服务器二、无线传输模块、移动终端、蓝牙模块、车载显示屏、gps卫星定位模块和天线；
所述单片机分别与gps卫星定位模块和gprs无线传输模块连接；所述gps卫星定位模块与天线连接；所述云服务器一分别与gprs无线传输模块、无线传输模块和数据分析处理模块连接；所述云服务器二分别与数据分析处理模块和无线传输模块连接；所述移动终端分别与无线传输模块和蓝牙模块连接；所述蓝牙模块与车载显示屏连接。
本发明解决所述方法技术问题的技术方案是，提供一种安全通过高速公路出口的驾驶优化方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、开始驾驶前，驾驶员通过移动终端经过无线传输模块向云服务器一发送注册信息；注册信息包括驾驶员个人信息、车辆信息和高速公路行程信息；云服务器一将注册信息发送到数据分析处理模块中；数据分析处理模块对行程信息进行分析与处理，按照每辆车辆行驶的高速公路进行第一次分组，将行驶高速公路相同的车辆分为一组，并统计该高速公路从起点到终点的出口数量并标记每一个出口；
步骤二、车辆行驶在高速公路过程中的驾驶优化；
1、gps卫星定位模块将车辆实时位置信息传送到单片机上，再由单片机通过gprs无线传输模块将车辆实时位置信息传输到云服务器一，云服务器一再发送到数据分析处理模块中；数据分析处理模块将车辆实时位置信息与同一驾驶员注册过的车辆信息进行匹配形成实时位置信息数据组，并实时更新每辆车的位置信息；
2、定义某一车辆a为中心车辆，获取车辆a的行程信息，统计车辆a本次高速公路行程从起点到终点的高速公路出口数量并标记所有出口；再在第一次分组的基础上，将从车辆a的当前位置到其要驶离高速公路的出口此范围内的所有同方向车辆筛选出来，获得这些车辆的行程信息，生成目的地信息数据组；由于行驶途中每辆车的位置会实时变化，所以对于筛选出来的从车辆a的当前位置到车辆a要驶离的高速公路出口的这一范围内的同方向车辆的位置信息和目的地信息同时进行实时更新；
3、当车辆a行驶到距离本次行程中的第一个高速公路出口一定值位置时，数据分析处理模块在实时位置信息数据组中筛选出处于以车辆a为圆心、安全距离为半径的范围内且与车辆a直线距离最近的某一车辆b，并在目的地信息数据组中提取车辆b的目的地信息；该定值大于安全距离；
若车辆b的目的地信息与车辆a行程中的第一个高速公路出口一致，则由数据分析处理模块生成向车辆a的驾驶员发出提醒的指令信息，并将该指令信息发送到云服务器二，云服务器二再将该指令信息通过无线传输模块发送到车辆a的移动终端中；移动终端发出语音提醒，同时通过蓝牙模块在车载显示屏显示该指令信息，提醒车辆a的驾驶员注意前方车辆b有从当前高速公路出口驶离高速公路的变道意图，及时做出减速及避让准备；
若车辆b的目的地信息与车辆a行程中的第一个高速公路出口不一致，则数据分析处理模块不生成向车辆a的驾驶员发出提醒的指令信息，车辆a无需做出减速及避让准备；
4、重复步骤3直至车辆a行驶过本次高速公路行程目的地出口的上一个高速公路出口；
步骤三、当车辆a行驶到本次高速公路行程的目的地时，从出口安全驶离高速公路。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)本系统高效准确。在高速公路上行车是一个动态的过程，对所有车辆的位置信息进行实时更新，使得系统在对车辆的筛选和提取相关信息时的准确程度大大提高。
(2)本方法和系统适用性强。当车辆行驶在白天前方同向行驶车辆需要变道驶出高速公路口而忘记开转向灯、夜间偶发前方同向行驶车辆的转向灯损坏、沙尘或大雾等能见度大大降低的天气因素等情况下时均可正常使用，不受任何影响，避免恶劣条件对行车安全的影响。
(3)本系统简单易搭建，成本低廉。
(4)该方法简便易行。驾驶员只需要通过移动终端提前注册相关信息，即可在高速公路行驶过程中实时应用本系统。当靠近某一高速公路出口时借助本系统获取同向前车是否要驶离高速公路而变道的提醒信息，获得充分的反应时间，提前做出减速及避让的准备，避免碰撞事故的发生，安全驾驶。
(5)指令信息以移动终端的声音提醒和车载显示屏同时显示的方式，避免了驾驶员查看指令信息而分散注意力，造成不安全驾驶。
附图说明
图1是本发明一种实施例的系统结构框图；
(图中：1、单片机；2、gprs无线传输模块；3、云服务器一；4、数据分析处理模块；5、云服务器二；6、无线传输模块；7、移动终端；8、蓝牙模块；9、车载显示屏；10、gps卫星定位模块；11、天线)
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种安全通过高速公路出口的驾驶优化系统(参见图1，简称系统)，其特征在于该系统包括单片机1、gprs无线传输模块2、云服务器一3、数据分析处理模块4、云服务器二5、无线传输模块6、移动终端7、蓝牙模块8、车载显示屏9、gps卫星定位模块10和天线11；
所述单片机1分别与gps卫星定位模块10和gprs无线传输模块2连接；所述gps卫星定位模块10与天线11连接；所述云服务器一3分别与gprs无线传输模块2、无线传输模块6和数据分析处理模块4连接；所述云服务器二5分别与数据分析处理模块4和无线传输模块6连接；所述移动终端7分别与无线传输模块6和蓝牙模块8连接；所述蓝牙模块8与车载显示屏9连接。
具体过程是：gps卫星定位模块10通过天线11接收车辆实时定位的卫星信号，记录车辆实时位置信息，并将车辆实时位置信息发送给单片机1；单片机1将gps卫星定位模块10发送的车辆位置信息数据通过gprs无线传输模块2传送到云服务器一3。云服务器一3通过gprs无线传输模块2接收单片机1发送来的车辆实时位置信息以及通过无线传输模块6接收移动终端7发送来的注册信息，再将位置信息和注册信息发送到数据分析处理模块4中；数据分析处理模块4对位置信息和注册信息进行分析处理和运算判断之后，生成用来向驾驶员提醒的指令信息并发送到云服务器二5中；服务器二5再将该指令信息通过无线传输模块6发送到移动终端7中；移动终端7将指令信息以声音提醒的方式告知驾驶员，同时通过蓝牙模块8将移动终端7接收到的指令信息传输到车载显示屏9上显示。
所述单片机1的型号是stm32f103cbt6；
所述gprs无线传输模块2的型号为usr-gprs232-7s2；gprs无线传输模块2用于在单片机1和云服务器一3之间通过gprs网络进行信息传递。
所述云服务器一3和云服务器二5的型号均为2288hv2；
所述数据分析处理模块4采用安装有labview软件的上位机(电脑、计算机等)。通过labview软件对云服务器一3发送来的信息数据进行分析处理和运算判断，生成对驾驶员发出提醒的指令信息，并将指令信息发送给云服务器二5。
所述无线传输模块6用于在移动终端7与云服务器一3和服务器二5之间通过wifi网络、5g网络、4g网络或3g网络进行信息传递；无线传输模块6的型号是wsn-52-ttl，传输方式为wifi网络、5g网络、4g网络或3g网络。
所述移动终端7采用安装有能够向云服务器一3发送数据的app的智能手机、平板电脑或笔记本电脑。
所述蓝牙模块8的型号为dx-bt18。
gps卫星定位模块10的型号为vk2828u8g5lf；
本发明同时提供了一种安全通过高速公路出口的驾驶优化方法(简称方法)，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、开始驾驶前，驾驶员通过移动终端7里安装的app经过无线传输模块6向云服务器一3发送注册信息；注册信息包括驾驶员个人信息(可进行隐私保护)、车辆信息和高速公路行程信息(简称行程信息)；云服务器一3将注册信息发送到数据分析处理模块4中；数据分析处理模块4对行程信息进行分析与处理，按照每辆车辆行驶的高速公路进行第一次分组，将行驶高速公路相同的车辆分为一组，并统计该高速公路从起点到终点的出口数量并标记每一个出口；后续的分析和处理都在第一次分组的基础上进行，即对行驶在同一高速公路上的车辆在第一次分组的基础上进行分析处理；
驾驶员个人信息包括驾驶员姓名、手机号和驾驶证号等；车辆信息包括车型、颜色、车牌号和车辆照片等；行程信息包括高速公路名称、起点名称和目的地名称；
步骤二、车辆行驶在高速公路过程中的驾驶优化；
1、车内的gps卫星定位模块10将车辆实时位置信息传送到车内的单片机1上，再由单片机1通过车内的gprs无线传输模块2将车辆实时位置信息传输到云服务器一3，云服务器一3再发送到数据分析处理模块4中；数据分析处理模块4将车辆实时位置信息与同一驾驶员注册过的车辆信息进行匹配，打包存储得到实时位置信息数据组，并实时更新每辆车的位置信息；
2、定义某一车辆a为中心车辆，获取车辆a的行程信息，统计车辆a本次高速公路行程从起点到终点的高速公路出口数量n并标记所有出口；再在第一次分组的基础上，将从车辆a的当前位置到其要驶离高速公路的出口此范围内的所有同方向车辆筛选出来，获得这些车辆的行程信息，生成目的地信息数据组；由于行驶途中每辆车的位置会实时变化，所以对于筛选出来的从车辆a的当前位置到车辆a要驶离的高速公路出口的这一范围内的同方向车辆的位置信息和目的地信息同时进行实时更新；
3、当车辆a行驶到距离本次行程中的第一个(n＝1)高速公路出口一定值(该定值大于安全距离，本实施例为3公里)位置处时，数据分析处理模块4在实时位置信息数据组中筛选出处于以车辆a为圆心、安全距离(本实施为小于等于1公里)为半径的范围内且与车辆a直线距离最近的某一车辆b，并在目的地信息数据组中提取车辆b的目的地信息；
若车辆b的目的地信息与车辆a行程中的第一个高速公路出口一致，则由数据分析处理模块4生成向车辆a的驾驶员发出提醒的指令信息，并将该指令信息发送到云服务器二5，云服务器二5再将该指令信息通过无线传输模块6发送到车辆a的移动终端7中；移动终端7发出语音提醒，同时通过蓝牙模块8在车载显示屏9显示该指令信息，提醒车辆a的驾驶员注意前方车辆b有从当前高速公路出口驶离高速公路的变道意图，及时做出减速及避让准备，安全驶过该出口；
若车辆b的目的地信息与车辆a行程中的第一个高速公路出口不一致，则数据分析处理模块4不生成向车辆a的驾驶员发出提醒的指令信息，车辆a无需做出减速及避让准备，安全驶过该出口；
4、重复步骤3直至车辆a行驶过本次高速公路行程目的地出口的上一个高速公路出口；
步骤三、当车辆a行驶到本次高速公路行程的目的地时，从出口安全驶离高速公路。
本发明未述及之处适用于现有技术。