著录项信息
专利名称 | 弯道转向车速安全状态预警的速度反馈标志系统的实现方法 |
申请号 | CN201210189007.3 | 申请日期 | 2012-06-08 |
法律状态 | 授权 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | 2012-10-10 | 公开/公告号 | CN102723001A |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | G08G1/16 | IPC分类号 | G;0;8;G;1;/;1;6查看分类表>
|
申请人 | 长安大学 | 申请人地址 | 陕西省西安市南二环中段
变更
专利地址、主体等相关变化,请及时变更,防止失效 |
权利人 | 长安大学 | 当前权利人 | 长安大学 |
发明人 | 陈涛;魏朗;张淼;扬炜;袁望方;李春明;周维新 |
代理机构 | 西安恒泰知识产权代理事务所 | 代理人 | 李郑建 |
摘要
本发明公开了一种弯道转向车速安全状态预警的速度反馈标志实现方法,在逆行车方向的弯道入口处前的道路路基侧安装监控摄像头、雨量传感器和速度反馈标志装置组成的速度反馈标志系统,其中,速度反馈标志装置中有中控芯片、测速雷达、LED显示屏和提示字符;根据所驾车型、天气条件和道路线形条件等,以警告驾驶人在进入弯道前将车速控制在适当的范围内,以防止入弯后交通事故的发生,可针对不同天气条件下所引起的道路附着系数变化和不同弯道路段实时提示不同车型对应的入弯临界安全车速,并将车速信息与行驶状态在车辆入弯前及时反馈回驾驶人,以保证驾驶人有足够的时间进行车速调整,提高道路运营安全性。
1.一种弯道转向车速安全状态预警的速度反馈标志系统的实现方法,其特征在于,在逆行车方向的弯道入口处前的道路路基侧安装监控摄像头、雨量传感器和速度反馈标志装置组成的速度反馈标志系统,其中,速度反馈标志装置中有中控芯片、测速雷达、LED显示屏和提示字符;根据所驾车型、天气条件和道路线形条件,以警告驾驶人在进入弯道前将车速控制在适当的范围内,以防止入弯后交通事故的发生,其实施步骤如下:
1)参数录入:将安装该速度反馈标志系统处的弯道路段的平曲线半径、纵坡度、坡道长度和道路表面构造深度道路结构指标信息录入到中控芯片中,作为该速度反馈标志系统的常量输入参数;
2)建立模型算法库:为研究各不同路段不同天气条件下不同车型的入弯临界安全车速,需要建立包括路面结构指标和降雨强度与路面水膜厚度、水膜厚度与路面附着系数、路面附着系数与入弯临界安全车速在内的模型算法库,并将该算法库录入到中控芯片中以便速度反馈标志系统在实时得到车型和雨量强度信息后计算出对应条件下的入弯临界安全车速;
3)安装在弯道入口处前的监控摄像头实时采集即将入弯车辆的动态图像,并通过相关图像识别技术快速识别出图像中驶入车辆的车型信息,作为该系统实时输入参数之一发送给中控芯片;
4)安装在路基侧监控摄像头旁与监控摄像头共用安装电杆的雨量传感器,实时将测量到的单位时间内的降雨量信息传送给中控芯片,也作为该系统的实时输入参数之一;
5)中控芯片根据雨量传感器采集到的降雨强度信息,依照算法库中已录入的降雨强度与道路结构参数和水膜厚度的关系,计算出在该弯道路面条件下的实时水膜厚度信息;再根据算法库中水膜厚度与路面附着系数的关系,计算出该水膜厚度条件下的该路段的实时路面附着系数;
6)中控芯片根据监控摄像头采集到的车型信息及之前算出的路面实时附着系数,根据算法库中该种车型的路面附着系数和临界入弯安全车速之间的关系,计算出该种车型在该弯道处在该种天气条件下的实时入弯临界安全车速;
7)速度反馈标志装置中内置的测速雷达实时采集该入弯车辆的瞬时车速,并将该瞬时车速信息发送给中控芯片;
8)中控芯片根据之前算得的该车型在该天气条件下在该路段处的入弯临界安全车速,对比测速雷达测得的该车辆入弯前实时瞬时车速,判别该车辆瞬时车速是否超过了系统计算得的入弯临界安全车速,并将该信息发送至速度反馈标志装置中的LED显示屏;
9)速度反馈标志装置中的LED显示屏根据收到的中控芯片信息,将该车辆的实时瞬时车速、系统算得的临界安全车速和该车辆的车速状态信息,即超速与否或应采取何种速度控制对策显示在LED显示屏上;
10)车辆驾驶人根据速度反馈标志装置LED显示屏上显示的信息,了解自己的实时行车车速状态,并在超速条件下在入弯前及时调整降低车速以稳定在临界安全车速范围内,从而防止车辆入弯后因车速过快或路面过滑而发生事故,降低车辆在驶入弯道处的安全隐患。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的监控摄像头安装在逆行车方向弯道入口处前100-200米处路基一侧,监控逆行车方向在监控摄像头安装位置前30-100米区域范围内入弯车辆的车型信息,并根据相应图像采集技术甄别出车辆的车型信息,并传递给中控芯片。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的雨量传感器安装在路基一侧,与监控摄像头共用电杆,安装在电杆上距地面3-4米处,实时监测降雨强度并将信息传递给中控芯片。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述速度反馈标志装置安装在逆行车方向路基一侧距弯道入口处距离70-150米处,测量速度反馈标志装置前方10-200米范围内入弯车辆的瞬时车速,并将信息传递给中控芯片。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,中控芯片根据收集到的实时信息,依据系统自身算法计算出驶入弯道车辆车型在该弯道结构条件和天气条件下的入弯临界安全车速,并将信息及时发送至LED显示屏显示并反馈给驾驶人以便于其及早进行车速修正,保证入弯安全车速以减少事故发生的可能性。
弯道转向车速安全状态预警的速度反馈标志系统的实现方\n法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及车-路协同技术领域,具体涉及一种弯道转向车速安全状态预警的速度反馈标志系统的实现方法。\n背景技术\n[0002] 随着我国道路交通事业的突飞猛进,道路交通事故迅猛增长已成为交通管理所面临的严重问题。虽然近年来我国相关管理部门采取了很多措施,但较之于西方发达国家,我国的道路交通事故率和万车死亡率等事故指标都相对较高,道路交通安全形势仍十分严峻。根据道路交通事故统计分析表明,弯道路段是交通事故多发地段,驾驶人常因超速行驶入弯导致车辆失控而引发交通事故,造成重大经济和财产损失。因此,增强弯道路段的行车安全具有重大的实际意义。\n[0003] 目前,国内外围绕提升车辆入弯安全性能这一课题的研究已经展开并产生了不少有代表性的研究成果,如希腊斯皮罗斯·韦齐斯研发的用于向汽车驾驶人警告弯道转向超速的设备。该设备通过监测内置水银开关倾斜值来判断驾驶人是否转向超速并在超速情况下发出相应报警声。然而该设备只有当车辆入弯后水银开关倾斜值超过一定限值时才会发出报警声,对驾驶人来说改进反应时间短且在雨雪天气下驾驶人在弯道采取紧急制动等措施更容易发生危险而引发事故。\n[0004] 另一种典型代表是日本丰田自动车株式会社发明的用于车辆沿弯道转弯行驶时的行驶稳定性控制装置,该装置能独立于驾驶人的转向操作而控制转向车辆车轮的转向角和施加在各个车轮上的驱动力/制动力,并计算车辆的目标转弯行驶控制量。但该装置独立于驾驶员的特性使其主动操纵性能差,不易掌控。\n[0005] 此外,台湾财团法人工业技术研究院发明的导航安全预警及行车记录方法、通用汽车环球科技运作公司的用于接近和行驶在弯道上的车辆的速度控制方法及浙江大学的基于计算机视觉的高速公路弯道检测方法等也都对车辆入弯安全控制进行了相应的研究。\n[0006] 但以上研究均主要从车的角度来提升车辆在弯道行驶的安全性,而鲜有涉及从道路服务功能角度来提高车辆入弯行驶安全性。目前从道路服务功能角度来提高车辆入弯行驶安全性的设施主要有速度反馈标志,其功用主要在于向驶近车辆提示实时车速和路段限制车速,但驾驶人从该标志中被不能直观迅速的了解到应该采取怎样的速度控制策略,且上述标志对于在不同天气条件造成的干、湿路面车辆轮胎与路面附着系数的变化对安全车速的影响也基本没有涉及,主要考虑是干燥路面条件下的安全车速,因而在雨雪天气湿滑路面造成的低附着系数条件下按速度反馈标志所提示的安全限速行驶仍存在一定的安全隐患。\n[0007] 另外,由事故统计分析知,不同车型在弯道路段的常见事故形态也不完全相同,其中小轿车以侧滑甩尾事故较多,而质量较大、中心较高的大货车、营运客车等则以侧翻事故较多。因此,车型因素也是弯道车速控制要考量的一个重要因素,而以上发明、技术或装置等均未对车型做出明确区分。\n发明内容\n[0008] 针对上述现有技术存在的缺陷或不足,本发明的目的在于,提供一种用以向驾驶人提示弯道转向车速安全状态预警的速度反馈标志系统的实现方法,该方法基于车-路协同技术,从路的角度出发,以便全天候实时的向不同类型入弯车辆提示不同气候条件下的该车型对应的入弯临界安全车速,可针对不同天气条件下所引起的道路附着系数变化和不同弯道路段实时提示不同车型对应的入弯临界安全车速,并将车速信息与行驶状态在车辆入弯前及时反馈回驾驶人,以保证驾驶人有足够的时间进行车速调整,提高道路运营安全性。\n[0009] 为了实现上述任务,本发明所采用的技术方案是:\n[0010] 一种弯道转向车速安全状态预警的速度反馈标志系统的实现方法,其特征在于,在逆行车方向的弯道入口处前的道路路基侧安装监控摄像头、雨量传感器和速度反馈标志装置组成的速度反馈标志系统,其中,速度反馈标志装置中有中控芯片、测速雷达、LED显示屏和提示字符,根据所驾车型、天气条件和道路线形条件等,以警告驾驶人在进入弯道前将车速控制在适当的范围内,以防止入弯后交通事故的发生,其实施步骤如下:\n[0011] 1)参数录入:将安装此速度反馈标志系统处的弯道路段的平曲线半径、纵坡度、坡道长度和道路表面构造深度等道路结构指标信息录入到中控芯片中,作为该速度反馈标志系统的常量输入参数。\n[0012] 2)建立模型算法库:为研究各不同路段不同天气条件下不同车型的入弯临界安全车速,需要建立包括路面结构指标和降雨强度与路面水膜厚度、水膜厚度与路面附着系数、路面附着系数与入弯临界安全车速在内的模型算法库,并将该算法库录入到中控芯片中以便系统在实时得到车型和雨量强度信息后计算出对应条件下的入弯临界安全车速。\n[0013] 3)安装在弯道入口处前的监控摄像头实时采集即将入弯车辆的动态图像,并通过相关图像识别技术快速识别出图像中驶入车辆的车型信息,作为该系统实时输入参数之一发送给中控芯片。\n[0014] 4)安装在路基侧监控摄像头旁与监控摄像头共用安装电杆的雨量传感器,实时将测量到的单位时间内的降雨量信息传送给中控芯片,也作为该系统的实时输入参数之一。\n[0015] 5)中控芯片根据雨量传感器采集到的降雨强度信息,依照算法库中已录入的降雨强度与道路结构参数和水膜厚度的关系,计算出在该弯道路面条件下的实时水膜厚度信息;再根据算法库中水膜厚度与路面附着系数的关系,计算出该水膜厚度条件下的该路段的实时路面附着系数。\n[0016] 6)中控芯片根据监控摄像头采集到的车型信息及之前算出的路面实时附着系数,根据算法库中该种车型的路面附着系数和临界入弯安全车速之间的关系,计算出该种车型在该弯道处在该种天气条件下的实时入弯临界安全车速。\n[0017] 7)速度反馈标志装置中的内置测速雷达实时采集该入弯车辆的瞬时车速,并将该瞬时车速信息发送给中控芯片。\n[0018] 8)中控芯片根据之前算得的该车型在该天气条件下在该路段处的入弯临界安全车速,对比测速雷达测得的该车辆入弯前实时瞬时车速,判别该车辆瞬时车速是否超过了系统计算得的入弯临界安全车速,并将该信息发送至速度反馈标志装置中的LED显示屏。\n[0019] 9)速度反馈标志装置中的LED显示屏根据收到的中控芯片信息,将该车辆的实时瞬时车速、系统算得的临界安全车速和该车辆的车速状态信息(超速与否或应采取何种速度控制对策)显示在LED显示屏上。\n[0020] 10)上述步骤1)至步骤9)过程均在1-2秒内完成,保证在车辆通过速度反馈标志装置前将信息显示在LED显示屏上。\n[0021] 11)车辆驾驶人根据速度反馈标志装置LED显示屏上显示的信息,了解自己的实时行车车速状态,并在超速条件下在入弯前及时调整降低车速以稳定在临界安全车速范围内,从而防止车辆入弯后因车速过快或路面过滑而发生事故,降低车辆在驶入弯道处的安全隐患。\n[0022] 所述模型算法库的基本算法模型为:\n[0023] (一)在降雨条件下:\n[0024] 水膜厚度与道路结构参数和降雨强度的数学关系模型为:\n[0025] h=f(l,i,q,TD)\n[0026] 式中,h:坡面水膜厚度(mm);\n[0027] L:坡长(m);\n[0028] i:坡度;\n[0029] q:降雨强度(mm/min);\n[0030] TD:道路表面构造深度(mm)。\n[0031] 附着系数与瞬时车速和水膜厚度之间的数学关系模型为:\n[0032] \n[0033] 式中, 轮胎与路面间的附着系数;\n[0034] v-瞬时车速;\n[0035] h-水膜厚度。\n[0036] 道路表面摩擦系数与附着系数的数学关系模型为:\n[0037] \n[0038] 式中,μ:道路表面摩擦系数。\n[0039] 入弯临界安全车速与附着系数、车辆质量、弯道半径及车型的关系:\n[0040] vl=f(μ,m,R,S)\n[0041] 式中,m:车辆质量(kg);\n[0042] Vl:入弯临界安全车速(km/h);\n[0043] R:弯道半径(m);\n[0044] S:车型信息(小轿车、客车、货车等)。\n[0045] (二)在无降雨条件下:\n[0046] 在无降雨条件下(干燥路面)路面摩擦系数μ可在设备安装时通过相应试验直接测得,并利用上述入弯临界安全车速与附着系数的关系算出无降雨(即路面不湿滑)条件下的入弯临界安全车速。\n[0047] 所述步骤3)中监控摄像头安装在逆行车方向弯道入口处前的道路路基侧,沿车道方向距弯道入口处距离约在100-200米左右,监控逆行车方向距摄像头安装位置距离在\n30-100米范围内的驶入车辆车型信息。本发明利用安装在高处的单摄像头监视路面,可以对多车道通过的车辆类型进行动态检测和统计。\n[0048] 作为本发明的核心技术之一,其车型识别的基本原理为:在监控场合,摄像头大多是固定的,背景是很缓慢变化的,可以从图像序列中逐渐取出自然背景。摄像机标定采用了针孔模型计算投影透视矩阵。车道内通过车辆的跟踪利用前后两帧分割出的目标的相似度进行匹配,通过匹配可以准确地对流量进行计数,本发明采用了Hausdorff距离匹配图像。\n利用长宽信息和模型匹配,对车辆车型进行分类。初步将车辆分成客车、小轿车和货车三大类。\n[0049] 所述中雨量传感器安装在路基侧监控摄像头旁与监控摄像头共用安装电杆,实时将测量到的单位时间内的降雨量信息传送给中控芯片。其工作原理是:当一个斗室接水时,其处于工作状态,另一个斗室处于接水等待状态。当工作斗室的积水容量达到预设值时,由于重力的作用便自己翻倒,翻斗每反转一次,便发出一个脉冲信号,根据统计单位时间内脉冲信号数即可实现对降雨量强度进行监测的目的。\n[0050] 本发明的弯道转向车速安全状态预警的速度反馈标志系统的实现方法,可适用于高速公路、一级公路、二级公路等行车速度较高的道路的直线入弯道线形组合路段,具有如下优点:\n[0051] 1、从车-路协同技术角度出发,以提高道路安全服务能力为目的,在车辆驶入弯道前便及早向驾驶人员的超速危险行为提出预警,保证了驾驶人有足够的反应时间和反应距离以降低入弯车速,从而保证行驶安全。\n[0052] 2、可实时显示在不同天气条件下、不同路段结构和不同车型的临界安全车速,尤其对提高雨雾天气条件下驾驶安全性帮助极大。\n附图说明\n[0053] 图1为本发明实施例的流程示意图。\n[0054] 图2为本发明实施例中控芯片的工作原理图。\n[0055] 图3为本发明实施例的安装位置示意图。\n[0056] 图4为本发明实施例的摄像头示意图。\n[0057] 图5为本发明实施例的翻斗式雨量传感器工作原理图。\n[0058] 图6A为本发明实施例的速度反馈标志装置结构示意图。\n[0059] 图6B为本发明实施例的速度反馈标志装置效果示意图。\n[0060] 图中的标记分别表示:1、监控摄像头(安装位置),2、雨量传感器(安装位置),3、速度反馈标志装置(安装位置),4、弯道入口,5、行车方向,6、路基侧,7、弯道,8、监控摄像头,\n9、翻斗式雨量传感器,10、LED显示屏,11、测速雷达(安装位置),12、中控芯片(安装位置),\n13、提示字符,14、速度反馈标志装置。\n[0061] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明,需要说明的是,以下给出的实施例是实现本发明一个较佳实施例,但不受实施例的限制。\n具体实施方式\n[0062] 参见图1~图6,本实施例给出一种弯道转向车速安全状态预警的速度反馈标志系统的实现方法,在逆行车方向的弯道入口处前的道路路基侧安装监控摄像头8、雨量传感器9和速度反馈标志装置14组成的速度反馈标志系统,其中,速度反馈标志装置14由中控芯片12,测速雷达11、LED显示屏10和提示字符13组成。监控摄像头8,雨量传感器9和速度反馈标志装置14共用电路,线路相通传递脉冲信号。\n[0063] 1)参数录入:将安装此速度反馈标志系统处的弯道路段的平曲线半径、纵坡度、坡道长度和道路表面构造深度等道路结构指标信息录入到中控芯片中,作为该速度反馈标志系统的常量输入参数。\n[0064] 2)建立模型算法库:为研究各不同路段不同天气条件下不同车型的入弯临界安全车速,需要建立包括路面结构指标和降雨强度与路面水膜厚度、水膜厚度与路面附着系数、路面附着系数与入弯临界安全车速在内的模型算法库,并将该算法库录入到中控芯片中以便系统在实时得到车型和雨量强度信息后计算出对应条件下的入弯临界安全车速。\n[0065] 3)安装在弯道入口处前的监控摄像头实时采集即将入弯车辆的动态图像,并通过相关图像识别技术快速识别出图像中驶入车辆的车型信息,作为该系统实时输入参数之一发送给中控芯片。\n[0066] 4)安装在路基侧监控摄像头旁与监控摄像头共用安装电杆的雨量传感器,实时将测量到的单位时间内的降雨量信息传送给中控芯片,也作为该系统的实时输入参数之一。\n[0067] 5)中控芯片根据雨量传感器采集到的降雨强度信息,依照算法库中已录入的降雨强度与道路结构参数和水膜厚度的关系,计算出在该弯道路面条件下的实时水膜厚度信息;再根据算法库中水膜厚度与路面附着系数的关系,计算出该水膜厚度条件下的该路段的实时路面附着系数。\n[0068] 6)中控芯片根据监控摄像头采集到的车型信息及之前算出的路面实时附着系数,根据算法库中该种车型的路面附着系数和临界入弯安全车速之间的关系,计算出该种车型在该弯道处在该种天气条件下的实时入弯临界安全车速。\n[0069] 7)速度反馈标志装置中的内置测速雷达实时采集该入弯车辆的瞬时车速,并将该瞬时车速信息发送给中控芯片。\n[0070] 8)中控芯片根据之前算得的该车型在该天气条件下在该路段处的入弯临界安全车速,对比测速雷达测得的该车辆入弯前实时瞬时车速,判别该车辆瞬时车速是否超过了系统计算得的入弯临界安全车速,并将该信息发送至速度反馈标志装置中的LED显示屏。\n[0071] 9)速度反馈标志装置中的LED显示屏根据收到的中控芯片信息,将该车辆的实时瞬时车速、系统算得的临界安全车速和该车辆的车速状态信息(超速与否或应采取何种速度控制对策)显示在LED显示屏上。\n[0072] 10)上述步骤1)至步骤9)过程均在1-2秒内完成,保证在车辆通过速度反馈标志装置前将信息显示在LED显示屏上。\n[0073] 11)车辆驾驶人根据速度反馈标志装置LED显示屏上显示的信息,了解自己的实时行车车速状态,并在超速条件下在入弯前及时调整降低车速以稳定在临界安全车速范围内,从而防止车辆入弯后因车速过快或路面过滑而发生事故,降低车辆在驶入弯道处的安全隐患。\n[0074] 车型识别的基本原理为:在监控场合,摄像头大多是固定的,背景是很缓慢变化的,可以从图像序列中逐渐取出自然背景。摄像机标定采用了针孔模型计算投影透视矩阵。\n车道内通过车辆的跟踪利用前后两帧分割出的目标的相似度进行匹配,通过匹配可以准确地对流量进行计数,本发明采用了Hausdorff距离匹配图像。利用长宽信息和模型匹配,对车辆车型进行分类。初步将车辆分成客车、小轿车和货车三大类。\n[0075] 在本实施例中,监控摄像头8选取1/2英寸CCD彩色监控摄像头,雨量传感器9选取翻斗式雨量传感器,速度反馈标志装置14中的测速雷达11选取为微波测速雷达,LED显示屏10选取为全彩LED显示屏。\n[0076] 模型算法库基本内容包括:降雨强度和道路结构指标与水膜厚度的数学关系模型、水膜厚度与路面附着系数的数学关系模型、路面附着系数与入弯临界安全车速的数学关系模型。\n[0077] 一)在降雨条件下:\n[0078] 当弯道7路段坡面流稳定时,坡面水膜厚度与降雨强度、坡长、坡度和道路表面构造深度之间有如下数学关系(假定其关系为指数型):\n[0079] h=f(l,i,q,TD)\n[0080] 式中,h:坡面水膜厚度(mm);\n[0081] L:坡长(m);\n[0082] i:坡度;\n[0083] q:降雨强度(mm/min);\n[0084] TD:道路表面构造深度(mm)。\n[0085] 建立稳态滚动轮胎有限元模型,并通过实验采集数据进行回归分析,可得到在该实验条件下附着系数与水膜厚度、行驶瞬时车速的关系式:\n[0086] \n[0087] 式中,为路面与轮胎的附着系数;\n[0088] V为测得的车辆瞬时车速(km/h);\n[0089] h为水膜厚度。\n[0090] 道路表面摩擦系数与附着系数的数学关系模型为:\n[0091] \n[0092] 式中,μ:道路表面摩擦系数。\n[0093] 道路表面摩擦系数与入弯临界安全车速的数学关系模型为:\n[0094] F=μN=ma\n[0095] 根据统计分析,不同车辆车型在弯道处的事故形态并不完全相同,其中小轿车主要以侧滑为主,而客车、货车则因质量大、重心高,事故多以侧翻为主。因此,将车型也作为入弯安全车速影响因素之一,由此得到入弯临界安全车速与附着系数、车辆质量、弯道半径及车型的数学关系模型:\n[0096] vl=f(μ,m,R,S)\n[0097] 式中,m:车辆质量(kg);\n[0098] Vl:入弯临界安全车速(km/h);\n[0099] R:弯道半径(m);\n[0100] S:车型信息(小轿车、客车、货车等)。\n[0101] 结合之前各数学关系模型,编程将上述数学模型录入中控芯片,可以得出不同车型在不同天气条件下在某一路段的实时临界安全入弯车速。\n[0102] 二)在非降雨条件下\n[0103] 此天气条件下路面摩擦系数μ可在设备安装时通过相关试验直接测得并编程录入到中控芯片之中,并利用上述入弯临界安全车速与附着系数的关系算出无降雨(即路面不湿滑)条件下的入弯临界安全车速。\n[0104] 3)安装在弯道入口4处前的监控摄像头8实时采集即将入弯道7的车辆的动态图像,并通过相关图像识别技术快速识别出图像中驶入车辆的车型信息,作为该系统实时输入参数之一发送给中控芯片12。\n[0105] 在本实施例中,监控摄像头8安装在逆行车方向5弯道入口处4前150米处的路基侧6,监测逆行车方向5在监控摄像头8位置前方30-100米范围内的车辆驶入信息。并根据编程建立的图像识别处理技术,对监控画面内驶入车辆提取轮廓信息,甄别驶入车辆车型。其车型甄别基本原理为:在监控场合,摄像头大多是固定的,背景是很缓慢变化的,可以从图像序列中逐渐取出自然背景。摄像机标定采用了针孔模型计算投影透视矩阵。车道内通过车辆的跟踪利用前后两帧分割出的目标的相似度进行匹配,通过匹配可以准确地对流量进行计数,本实施例采用了Hausdorff距离匹配图像。利用长宽信息和模型匹配,可将车型信息进行分类。在模型匹配和车型识别中,需要从二维图像恢复目标三维信息,同时将三维模型投影到图像平面上去,因此必须计算三维空间到图像平面的投影关系矩阵,即所谓的摄像机标定。本发明采用基于针孔模型的摄像机标定方法,其基本原理是利用给定的一组三维世界坐标中的控制点和这些控制点在图像中的坐标,求解线性方程组,计算透视投影矩阵中的各个元素。\n[0106] 本实施例将车辆类型大致分为小轿车、客车和货车这三类。在应用时首先恢复车辆的三维信息,只计算长度和宽度。由于二维图像平面上一点对应了摄像机坐标中不同深度的一系列点,所以在从图像上一点恢复该点在世界坐标中信息的时候,要给定该点在世界坐标值中一个分量以减少不确定度,通常给出方向高度值。在计算了目标车辆对角线上两点的世界坐标之后,可以得到车辆底盘形心在地面上的投影,该投影值就是车辆在世界坐标系中车辆相对于世界坐标系原点的平移。同时假定车辆只有顺着车道来去的两个运动方向,根据速度信息可以判断车辆在地面上的角度。利用车辆本身的三维模型数据和车辆在地面上的角度值以及平移值,通过透视投影变换,就可以唯一地确定车辆在图像平面上的投影。等车辆完全进入监视范围之后,根据其长度和宽度,可以分为大小两类。对于大车,假定其全部是客车或者是货车;对于小车将普通轿车的三维模型投影到平面上,求出车辆边缘到线框模型的平均距离(这也可以采用距离变换实现),较小距离值对应的模型就是待识别车辆的种类。通常由于车辆底盘形心计算不准确,对同一种模型投影,需要采用三步搜索法在不同的位置求出相应的距离值,取其中的最小值作为该模型和车辆边缘的吻合程度度量。由此,便可以将车型甄别为小轿车、客车和货车三类,并将该甄别信息传递给中控芯片12。\n[0107] 4)安装在路基侧监控摄像头8旁与监控摄像头8共用安装电杆的雨量传感器9,实时将测量到的单位时间内的降雨量信息传送给中控芯片12,也作为该系统的实时输入参数之一。\n[0108] 在本实施例中,雨量传感器9选取为翻斗式雨量传感器,分辨力达到0.5mm,精度高,体积小,线性度好,传输距离长,抗干扰能力强。翻斗式雨量传感器9安装在逆行车方向\n5弯道入口处4前路基侧6上监控摄像头安装位置1处,与监控摄像头8共用电杆,安装在监控摄像头8电杆距地面上方3-4米处。其基本工作原理为:当一个斗室接水时,其处于工作状态,另一个斗室处于接水等待状态。当工作斗室的积水容量达到预设值时,由于重力的作用便自己翻倒,翻斗每反转一次,便发出一个脉冲信号,根据统计单位时间内脉冲信号数即可实现对降雨量强度进行监测的目的。其监测到的单位时间内降雨量多少即为降雨强度,并将该信息实时传递给中控芯片12。\n[0109] 在本实施例中,速度反馈标志装置14安装在逆行车方向5弯道入口处4前100米处路基侧6,中控芯片12安装于其上。中控芯片12根据之前采集到的车辆车型信息及降雨强度信息,并根据预先录入的模型算法库中的各参数数学关系模型算法,计算出该种车型在当时天气条件下在该路段的入弯临界安全车速。此外,中控芯片12根据安装在速度反馈标志装置14上的微波测速雷达11测量到的车辆瞬时车速,判定该瞬时车速是否超过系统计算得到的入弯临界安全车速,并将判定结果信息传递给速度反馈标志装置14上的全彩LED显示屏10,将车速信息和驾驶人应采取的车速控制策略及时反馈并告知驾驶人。\n[0110] 5)中控芯片12根据雨量传感器采集到的降雨强度信息,依照算法库中已录入的降雨强度与道路结构参数和水膜厚度的关系,计算出在该弯道路面条件下的实时水膜厚度信息;再根据算法库中水膜厚度与路面附着系数的关系,计算出该水膜厚度条件下的该路段的实时路面附着系数。\n[0111] 在本实施例中,根据中控芯片12判定的速度比较结果,全彩LED显示屏10上会显示不同的信息。全彩LED显示屏10上显示的内容包括:“您的车速:XX,安全车速:XX,请您:XX”(XX代表车速值和文字信息)。若驶入车辆的瞬时车速低于系统计算得的入弯临界安全车速,则全彩LED显示屏10上显示的内容为:“您的车速:XX(绿色),安全车速:XX(黄色),请您:保持车速(绿色)”;若驶入车辆的瞬时车速等于或高于系统计算得入弯临界安全车速但范围不超过入弯临界安全车速的50%,则全彩LED显示屏10上显示的内容为:“您的车速:XX(黄色),安全车速:XX(红色),请您:减速行驶(黄色)”;若驶入车辆的瞬时车速等于或高于系统计算得入弯临界安全车速且范围超过入弯临界安全车速的50%,则全彩LED显示屏10上显示的内容为:“您的车速:XX(红色),安全车速:XX(红色),请您:紧急减速(红色)”。\n[0112] 上述步骤从开始进行相关数据采集到最终在全彩LED显示屏10上显示结果信息的过程均在1秒左右时间完成,将信息及时快速的反馈给驾驶人,以保证驾驶人有足够的时间来做出相应处理判断,将超速驾驶所造成的安全隐患在车辆入弯前尽快消除,提高弯道7行车安全性,降低在弯道7处的事故发生率。
法律信息
- 2014-02-19
- 2012-12-05
实质审查的生效
IPC(主分类): G08G 1/16
专利申请号: 201210189007.3
申请日: 2012.06.08
- 2012-10-10
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 |
1
| | 暂无 |
1994-05-13
| | |
2
| | 暂无 |
2008-06-24
| | |
3
| |
2003-06-11
|
2001-04-12
| | |
4
| | 暂无 |
2010-11-11
| | |
5
| | 暂无 |
1992-01-21
| | |
6
| |
1990-04-18
|
1988-09-25
| | |
7
| |
2012-02-08
|
2011-09-23
| | |
8
| |
2011-12-28
|
2011-05-18
| | |
9
| |
2008-12-17
|
2006-10-17
| | |
10
| |
2011-02-09
|
2010-10-10
| | |
11
| |
2010-06-16
|
2009-11-06
| | |
12
| | 暂无 |
2009-05-05
| | |
13
| | 暂无 |
2009-11-23
| | |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |