一种采用全息风扇显示的智能网联模拟警察装置及控制方法与流程

本发明主要涉及到智能交通，特指一种采用全息风扇显示的智能网联模拟交通指挥员装置及控制方法。

背景技术：

1、近年来，随着车路协同技术的快速发展，基于该技术的迅猛发展同时也为提升交通管理智能化水平开辟了新的途径。车路协同技术也称车路合作技术，是指通过路侧无线通信设备向邻近区域机动车驾驶员发送有关道路交通安全、路网拥堵情况等相关信息，辅助驾驶员决策，从而提升道路通行效率与出行安全的各类应用技术的集合。

2、随着自动驾驶技术热潮的兴起，车路协同技术逐渐发展成为自动驾驶系统中的一类特殊无线通信传感器。为此，国内多个城市推动路侧新型交通基础设施建设。通过车联网无线通信v2x方式，就可将各类路侧感知信息向车载设备广播，如交通信号灯灯态、道路障碍物位置、施工区域范围、非机动车及行人运动状态等，从而实现道路交通环境感知、道路交通指挥等目的。

3、然而，自动驾驶技术、车联网通信技术实用化还需时日，自然人驾驶员在很长一段时间内依然是驾驶行为主体。所以如何提高驾驶人感知，结合道路新型基础设施加强对机动车驾驶人的交通指挥服务，就成为保障道路交通安全运行的创新突破方向。

4、当前，对于交通管理而言，交通管理警员人力不足造成的指挥管理强度有限等现实问题是制约安全提升的主要问题之一。为此，采用智能化道路交通管理指挥装备提升交通指挥可以从以下几方面归纳出设计思路：

5、其一，遵守交通指挥员的指挥是我国道路安全法明确规定的驾驶员义务，明确交通指挥员的8类指挥动作是我国驾驶员的资格考试基本要求。因此，交通指挥员的指挥动作对于驾驶人而言最为直观、明确，是环节交通拥堵、提升交通安全的有效方式。

6、其二，受城市路网发展迅速，警力资源有限的限制，难以保障警力资源对路网的全覆盖，采用技术手段改善警力资源不足，加强对道路环境中机动车驾驶人的指挥指引就成为解决问题的有效途径。

7、其三，夜间是交警集中打击包括酒、醉、毒驾在内的各类交通违法行为的主要时段，但受道路光照条件的影响，交警的指挥动作难以被驾驶人观察，因此，采用技术手段改善指挥动作的观察效果是提升夜间勤务安全与效能的有效方向。

8、目前，现有技术中已有很多从业者提出了一些解决方案：

9、例如，在实践中为提升警示效果，通常采用布设假人或具备有限运动功能的机器人的方式提升道路交通安全警示。但是在光照条件不佳等妨碍视觉观察或因驾驶员熟悉假人部署而降低警示效果的情况下，难以长期有效提供警示作用，且机器人维修养护复杂。

10、又例如，通过警员配备夜间指挥装备，如反光衣、爆闪灯、发光指挥棒等装备。显然，这些设备有助于驾驶员注意到警员位置，从而提升警员执勤安全，但是依旧难以识别警员的指挥动作细节。

11、又例如，通过采用主动发光标志标牌方式对驾驶员进行信息提示，但在城市复杂道路交通环境中，文字显示效果不如交通指挥员的形象警示效果，且固定标志标牌不能满足交警依道路条件灵活部署设施设备的需求。

12、此外，还需要对交通指挥实施环境有所考虑，结合轻便、清晰、易维护、低功耗、公众接受程度等要求进行综合考虑。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、适用范围广、智能化程度高、能够大幅提升交通管理的效率和准确度的采用全息风扇显示的智能网联模拟交通指挥员装置及控制方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种采用全息风扇显示的智能网联模拟交通指挥员装置，其包括：

4、显示控制子系统，包括通讯单元、全息显示模块、影像存储数据库及显示执行控制模块，所述影像存储数据库用来存储交警指挥手势动作影像数据和交警指挥语音数据；所述显示执行控制模块通过通讯单元接收云端控制子系统的指令并控制全息显示模块显示控制信息；

5、运动控制子系统，用来接收显示控制子系统发送的基于实时交通控制信号信息的分析结果信息，结合当前全息风扇显示朝向，计算朝向运动控制指令，控制全息显示模块影像的朝向运动；

6、云端控制子系统，用来接收显示控制子系统发送的运行状态信息，并向显示控制子系统发送显示控制信息，控制全息显示模块的显示文字或图像信息；

7、供电子系统，用于向显示控制子系统和运动控制子系统供电；

8、路侧设备子系统，具有v2x通信模块、通信解析模块和交通管理信号机；通过通信解析模块接收交通管理信号机交通控制信息，生成v2x信息并通过v2x通信模块向显示控制子系统发送。

9、作为本发明系统的进一步改进：所述显示控制子系统还包括身份认证模块，通过身份认证模块对4g/5g通信控制模块接收的云端控制子系统控制命令进行身份验证，接收运动控制通信模块发送的运动状态信息。

10、作为本发明系统的进一步改进：还包括光环境监测子系统，所述光环境监测子系统用来测量部署位置与环境信息，并据此计算部署位置太阳视运动；所述光环境监测子系统用来测量分析部署位置光照强度，结合部署太阳视运动计算显示强度建议信息向显示控制子系统发送。

11、作为本发明系统的进一步改进：所述显示控制子系统用来接收运动控制子系统发送的安全评估分析信息、朝向运动状态信息和显示朝向信息，并结合显示亮度信息、显示内容信息作为运行状态信息一并向云端控制子系统发送，完成运行状态监测，同时还向光环境监测子系统发送显示朝向信息。

12、作为本发明系统的进一步改进：所述显示控制子系统通过蓝牙通信模块连接外部蓝牙音箱设备，用来发送与位置朝向相对应的交警指挥语音数据。

13、作为本发明系统的进一步改进：还包括物理安全监测子系统，所述物理安全监测子系统用来感知部署位置邻近区域视频信息，并据此分析安全态势，将安全评估结果发送给运动控制子系统。

14、作为本发明系统的进一步改进：所述运动控制子系统包括运动执行控制模块、朝向转动机械执行机构、转动运动测量反馈模块及通信模块；通过转动运动测量反馈模块对朝向转动机械执行机构的转动运动进行测量，根据测量结果获得朝向运动状态信息和显示朝向信息，还将其反馈至云端控制子系统和控制辅助子系统。

15、作为本发明系统的进一步改进：还包括控制辅助子系统，所述控制辅助子系统用来将现场操作人员全息风扇朝向方向控制命令发送给运动控制子系统，用以在初始状态下调节显示朝向，并输入初始朝向信息；所述控制辅助子系统用来将运动控制系统状态向现场操作人员展示。

16、作为本发明系统的进一步改进：所述运动控制子系统还包括身份认证模块，通过身份认证模块验证控制辅助子系统的身份，并按照有效身份指令在初始部署阶段辅助调整全息显示模块的显示朝向。

17、作为本发明系统的进一步改进：所述云端控制子系统包括4g/5g通信模块、应用控制模块和云端显示模块；通过4g/5g通信模块接收显示控制子系统发送的全息显示模块的运行状态信息，还向显示控制子系统发送云控子系统控制指令；通过应用控制模块接收云端操作人员发出的云控子系统控制指令，远程控制云端显示模块显示内容；通过云端显示模块向云端操作人员展示全息显示模块运行状态信息。

18、作为本发明系统的进一步改进：所述供电子系统包括光伏发电模块、电池管理模块和电池组；通过光伏发电模块接收日光，将光能转化为电能；通过电池管理模块控制电池组充放电，为各子系统供电；通过电池组实现储能。

19、本发明进一步提供一种基于上述系统的控制方法，其包括：

20、初始设置阶段：通过控制辅助子系统初始对准既定指挥显示朝向，确认指挥显示朝向与实际道路施划的一致性，同时提取运动控制子系统朝向转动测量数据；运动控制子系统自动将朝向数据与地图数据相关联；开通电源，确认设备各个子系统启动；

21、自动运行阶段：接收到发送的实施交通控制信息，并对实施交通控制信息进行分析处理获得该路口各个方向的交通控制消息；运动控制子系统在接收到此分析结果后，检查物理安全监控子系统反馈信息，确定安全后，控制显示控制子系统显示朝向转动，待朝向转动运动完成后，将状态信息和实时朝向信息反馈至显示控制子系统，并将状态信息反馈至显示控制子系统。

22、作为本发明方法的进一步改进：还包括远程遥控阶段，所述远程遥控阶段包括：远程云端控制子系统通过远程介入控制显示文字、播放警笛的方式提醒机动车驾驶员注意路面情况，并通过显示文字信息指导机动车驾驶员应对道路突发情况。

23、作为本发明方法的进一步改进：还包括安全防护阶段，所述安全防护阶段包括：在设备运行过程中，在物理安全监控子系统安全监控范围内，物理安全监控子系统通过视觉分析发现风险，随机向运动控制子系统反馈预警信息，运动控制子系统接收到该预警信息后，立刻制动全息显示模块的电机。

24、与现有技术相比，本发明的优点就在于：

25、1、本发明的采用全息风扇显示的智能网联模拟交通指挥员装置及控制方法，结构简单、适用范围广、智能化程度高、能够大幅提升交通管理的效率和准确度，本发明采用全息风扇显示的智能自动化设备辅助警员，实时联动路侧新型基础设施v2x信息，以采用警员形象实施或指挥动作，同时改善观察效果，则可以在当前自然人驾驶员为主的道路交通环境中，缓解警员人力资源不足，警示与指挥动作观察效果不佳的问题，从而提升道路交通控制指挥效率，拓展新型基础设施应用场景。

26、2、本发明的采用全息风扇显示的智能网联模拟交通指挥员装置及控制方法，采用显示控制子系统、运动控制子系统、云端控制子系统、路侧设备子系统、光环境监测子系统、物理安全监测子系统、控制辅助子系统和供电子系统构成一种采用全息风扇显示的智能网联模拟交通指挥员装置及系统，根据智能网联路口v2x信息，采用全息风扇结合部署位置与朝向状态显示相应标准交通指挥员的指挥动作影响，指挥机动车驾驶员安全、高效通行，在节省警力，提升交通指挥员执勤安全，提升道路通行效率。

27、3、本发明的采用全息风扇显示的智能网联模拟交通指挥员装置及控制方法，通过路侧新型基础设施获取实时交通指挥信息，通过全息风扇显示交通指挥员指挥图像实现交通指挥，向驾驶人提供交通指挥服务。

28、4、本发明的采用全息风扇显示的智能网联模拟交通指挥员装置及控制方法，设备适应性性强，全息风扇可以实现全天候、全时段、无人操作展示，无需交通指挥员一直驻守，且不会疲劳或出现失误。这样可以为监管机构节约人力成本和物力成本，特别是在夜间，可以减轻交通指挥员工作负担，提高工作效率。

29、5、本发明的采用全息风扇显示的智能网联模拟交通指挥员装置及控制方法，指挥服务信息准确，全息风扇的展示效果逼真，并可以根据实际场景需要进行调整，准确地展示指挥手势，避免了指挥动作不规范或失误造成的影响，从而提高了指挥效果和交通安全性。

30、6、本发明的采用全息风扇显示的智能网联模拟交通指挥员装置及控制方法，适用性好，其使用全息风扇影像展示还可以通过多媒体交互功能引导行驶人员的注意力，警员形象易于机动车驾驶员观察理解，从而引导驾驶员遵守交通规则，减少车祸事故的发生。

31、7、本发明的采用全息风扇显示的智能网联模拟交通指挥员装置及控制方法，宣传效果好，本发明使用全息风扇影像展示还可以提高标志性的宣传效果，可使用先进警员形象，在实现服务公众的同时，提升群众对道路交通安全的关注，提升道路交通安全意识。