详情

原文传递一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法与系统

专利名称：	一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法与系统
摘要：	本说明书实施例公开了一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法及系统，涉及智能交通车路协同技术领域，用于解决现有预警方式预警范围小且预警类型单一的问题。方法包括：通过高速公路路段上的预置毫米波雷达采集行驶车辆的行驶数据；根据预置目标反射面能量阈值、预置毫米波雷达的有效采集范围以及预设速度阈值对行驶数据进行数据剔除，以获得目标行驶数据；基于预置高速公路事件综合感知算法对目标行驶数据进行行为识别，获得所述高速公路路段的事件类型；根据事件类型确定高速公路路段的危险等级，并基于TCP/IP协议将所述危险等级与所述事件类型，发送到位于高速公路路段后向车辆的车载移动终端。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东交通学院
发明人：	刘海青;王增德;边勐;张萌萌;郝慎学;袁涛;景梦圆
专利状态：	有效
申请日期：	2023-09-11T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202311161574.2
公开号：	CN117079465A
代理机构：	济南千慧专利事务所(普通合伙企业)
代理人：	左建华
分类号：	G08G1/01;G08G1/052;G08G1/0967;H04W4/44;G;H;G08;H04;G08G;H04W;G08G1;H04W4;G08G1/01;G08G1/052;G08G1/0967;H04W4/44
申请人地址：	250000 山东省济南市交校路5号
主权项：	1.一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法，其特征在于，所述方法包括：通过高速公路路段上的预置毫米波雷达采集行驶车辆的行驶数据；其中所述行驶数据包括：行驶车辆ID、行驶车辆的速度，目标反射面能量；根据预置目标反射面能量阈值、所述预置毫米波雷达的有效采集范围以及预设速度阈值对所述行驶数据进行数据剔除，以获得目标行驶数据；基于预置高速公路事件综合感知算法对所述目标行驶数据进行行为识别，获得所述高速公路路段的事件类型；其中，所述行为识别包括：低速行为识别、逆行行为识别、停车行为识别、拥堵状态识别、占用应急车道和事故识别；根据所述事件类型确定所述高速公路路段的危险等级，并基于TCP/IP协议将所述危险等级与所述事件类型，发送到位于所述高速公路路段后向车辆的车载移动终端。 2.根据权利要求1所述的一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法，其特征在于，根据预置目标反射面能量阈值、所述预置毫米波雷达的有效采集范围以及预设速度阈值对所述行驶数据进行数据剔除，以获得目标行驶数据，具体包括：获取所述预置目标反射面能量阈值的上下值界限，以基于所述上下值界限对所述行驶数据进行噪声数据剔除，获得第一行驶数据；根据所述预置毫米波雷达的有效采集范围与所述高速公路的道路边界确定所述预置毫米波雷达的有效检测区域，以过滤所述第一行驶数据中超出所述有效检测区域的数据，获得第二行驶数据；基于所述预设速度阈值确定所述高速公路的最高速度阈值与最低速度阈值，以根据所述最高速度阈值与所述最低速度阈值确定所述高速公路的正常速度范围；若所述第二行驶数据中行驶车辆的速度超出所述正常速度范围，则获取所述行驶车辆的速度相对于所述正常速度范围的偏差值；若所述偏差值大于预设偏差阈值则剔除所述第二行驶数据，获得目标行驶数据。 3.根据权利要求2所述的一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法，其特征在于，根据所述预置毫米波雷达的有效采集范围与所述高速公路的道路边界确定所述预置毫米波雷达的有效检测区域，具体包括：基于所述预置毫米波雷达的布设位置，以及所述预置毫米波雷达的有效检测夹角和最大识别距离确定所述毫米波雷达的有效采集范围；以预置毫米波雷达布设位置为坐标原点，以所述预置毫米波雷达的采集方向为x轴正方向，以所述采集方向逆时针旋转90°为y轴正方向，建立直角坐标系；获取所述有效采集范围的上下边界与所述道路边界的交点，并获取所述交点在所述直角坐标系下的坐标，以基于所述交点在所述直角坐标系下的坐标确定所述预置毫米波雷达的有效检测区域；其中，所述交点包括：第一上边界交点，第二上边界交点、第一下边界交点、第二下边界交点。 4.根据权利要求3所述的一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法，其特征在于，所述基于所述交点在所述直角坐标系下的坐标确定所述预置毫米波雷达的有效检测区域，具体包括：对比所述第一上边界交点与所述第一下边界交点的第一横坐标，以将所述第一横坐标最大值作为所述第一上边界交点与所述第一下边界交点的横坐标；对比所述第二上边界交点与所述第二下边界交点的第二横坐标，以将所述第二横坐标最小值作为所述第二上边界交点与所述第二下边界交点的横坐标；对比所述第一上边界交点与所述第二上边界交点的第一纵坐标，以将所述第一纵坐标的最小值作为所述第一上边界交点与所述第二上边界交点的纵坐标；对比所述第一下边界交点与所述第二下边界交点的第二纵坐标，以将所述第二纵坐标的最大值作为所述第一下边界交点与所述第二下边界交点的纵坐标；基于所述第一上边界交点与所述第一下边界交点的横坐标、所述第二上边界交点与所述第二下边界交点的横坐标、所述第一上边界交点与所述第二上边界交点的纵坐标与所述第一下边界交点与所述第二下边界交点的纵坐标，确定所述预置毫米波雷达所对应的矩形区域为有效检测区域。 5.根据权利要求2所述的一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法，其特征在于，基于所述预设速度阈值确定所述高速公路的最高速度阈值与最低速度阈值之前，所述方法还包括：获取所述有效检测区域内预设统计时间段内采集的车辆轨迹数据，并获取所述车辆轨迹数据中的车辆行驶速度；获取所述车辆行驶速度的速度分布直方图，以基于速度分布直方图确定各累计百分位的对应速度值；根据预设累计百分位的划分比例，确定最高速度阈值的累计百分位值与最低速度阈值的累计百分位值，以基于所述分布直方图的速度映射关系获取所述高速公路的最高速度阈值与最低速度阈值。 6.根据权利要求1所述的一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法，其特征在于，基于预置高速公路事件综合感知算法对所述目标行驶数据进行行为识别，获得所述高速公路路段的事件类型，具体包括：根据目标行驶数据获取各目标行驶车辆的绝对速度与行驶方向；基于所述绝对速度所述行驶方向与各行驶行为的预设速度阈值，确定所述高速公路路段中各所述目标行驶车辆的危险行为事件；其中，所述危险行为事件包括：低速行为、逆行行为、停车行为；根据所述目标行驶数据，获取所述有效检测区域中前向检测区域的车流密度与交通量值，以基于所述车流密度与所述交通量值确定所述高速公路路段的拥堵状态事件；基于所述高速公路路段的道路实际渠化参数确定所述高速公路路段中各车道所对应的坐标范围，基于所述各车道所对应的坐标范围与所述目标行驶数据中的行驶轨迹参数，确定各所述行驶车辆的行驶事件；其中，所述行驶事件包括：占用应急车道识别、单车事故识别、多车事故识别。 7.根据权利要求6所述的一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法，其特征在于，基于所述车流密度与所述交通量值确定所述高速公路路段的拥堵状态事件，具体包括：基于预设第一车流密度与预设第二车流量密度以及预设第一交通量与预设第二交通量，生成所述高速公路路段的区域状态判别依据图；基于所述前向检测区域的车流密度与交通量值，确定所述高速公路路段在所述区域状态判别依据图中所对应的拥堵状态；其中，所述拥堵状态包括：畅通、拥挤、非常拥挤；其中，基于预设第一车流密度与预设第二车流量密度以及预设第一交通量与预设第二交通量，生成所述高速公路路段的区域状态判别依据图，具体包括：获取小于所述预设第一车流量密度的第一区域、小于所述预设第一交通量的第二区域以及小于所述预设第一车流量密度且小于预设第一交通量阈值的第三区域；其中，所述第一交通量阈值为所述预设第一交通量与所述预设第二交通量和的一半；根据所述第一区域、所述第二区域与所述第三区域的并集，确定初始区域状态判别依据图中的畅通区域；获取所述初始区域状态判别依据图中除所述畅通区域的第一剩余区域，以获取所述第一剩余区域中小于所述预设第二车流量密度且小于预设第二交通量阈值的拥挤区域；其中，所述第二交通量阈值为所述预设第二交通量与所述预设第一交通量一半的和；获取所述初始区域状态判别图中，除所述畅通区域与所述拥挤区域外的第二剩余区域，以将所述第二剩余区域作为非常拥挤区域；基于所述畅通区域、所述拥挤区域与所述非常拥挤区域，确定所述初始区域状态判别图的区域划分范围，获得所述高速公路路段的区域状态判别依据图。 8.根据权利要求6所述的一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法，其特征在于，基于所述各车道所对应的坐标范围与所述目标行驶数据中的行驶轨迹参数，确定各所述行驶车辆的行驶事件，具体包括：基于所述各车道所对应的坐标范围，确定所述高速公路路段上的应急车道坐标范围，并根据所述应急车道坐标范围与所述目标行驶数据中的车辆坐标，确定所述行驶车辆是否存在占用应急车道占用事件；基于所述行驶轨迹参数确定所述行驶车辆的当前加速度值与行驶车辆的速度，若确定所述行驶车辆的速度小于所述最低速度阈值且所述当前加速度值大于预设加速度阈值，则确定所述行驶车辆存在单车事故；若确定所述高速公路路段上存在多个具有单车事故的行驶车辆，且各所述单车事故所对应的减速开始时的车间距离阈值小于预设车距距离，则确定所述高速公路路段存在多车事故。 9.根据权利要求1所述的一种用于高速公路的行驶车辆安全预警方法，其特征在于，通过高速公路上的预置毫米波雷达采集行驶车辆的行驶数据之前，所述方法还包括：获取所述高速公路中各路段的道路信息；其中，所述道路信息包括：道路区域信息、施工信息；基于所述道路区域信息与所述施工信息确定各路段中的复杂路段区域，并将所述复杂路段区域作为所述毫米波雷达的布设区域；获取所述布设区域的面积，以基于所述毫米波雷达的有效采集范围确定所述布设区域内各所述毫米波雷达的布设位置，以将所述毫米波雷达基于固定立杆或可移动载体部署于所述布设位置。 10.一种用于高速公路的行驶车辆安全预警系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集模块，用于通过高速公路路段上的预置毫米波雷达采集行驶车辆的行驶数据；其中所述行驶数据包括：行驶车辆ID、行驶车辆的速度，目标反射面能量；数据预处理模块，用于根据预置目标反射面能量阈值、所述预置毫米波雷达的有效采集范围以及预设速度阈值对所述行驶数据进行数据剔除，以获得目标行驶数据；事件判别模块，用于基于预置高速公路事件综合感知算法对所述目标行驶数据进行行为识别，获得所述高速公路路段的事件类型；其中，所述行为识别包括：低速行为识别、逆行行为识别、停车行为识别、拥堵状态识别、占用应急车道和事故识别；预警提示模块，用于根据所述事件类型确定所述高速公路路段的危险等级，并基于TCP/IP协议将所述危险等级与所述事件类型，发送到位于所述高速公路路段后向车辆的车载移动终端。