一种车距车速实时监测预警系统的制作方法

1.本发明涉及车辆预警技术领域，具体为一种车距车速实时监测预警系统。


背景技术：

2.跟车太近是造成追尾事故的主要原因之一，尤其在恶劣的天气条件下更危险。许多驾驶员低估了车辆安全制动所需的时间。因此，对于车距的监测和预警显得十分重要；
3.目前的车距监测预警采用直接设置速度和车距进行限制并触发预警，存在无法根据道路车实际状况进行智能车距车速的监测和触发预警，导致预警不准确和不及时的问题；
4.为了解决上述缺陷，现提供一种车距车速实时监测预警系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于为了解决目前的车距监测预警采用直接设置速度和车距进行限制并触发预警，存在无法根据道路车实际状况进行智能车距车速的监测和触发预警，导致预警不准确和不及时的问题，而提出一种车距车速实时监测预警系统。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：包括服务器和数据采集单元；数据采集单元用于采集道路信息和车辆信息，并将其发送至服务器进行保存；还包括路况分析单元、车辆分析单元和反馈单元；
7.路况分析单元通过路段的车密度和车流速对路况进行分析，并据此得到车密度和车流量的关系、车密度和车流速的关系，以及在保持车流量下的车密度和车流速的对比区间，并将车密度和车流速的对比区间发送至车辆分析单元；
8.车辆分析单元将当前车密度与所有车密度的对比区间进行匹配得到目标车流速区间，通过车速、目标车流速区间、当前车速和车重对当前车辆行驶状况进行分析判断：将当前车速与目标车流速区间进行比较分析生成车速安全信号、车速过低信号和车速过快信号，并将生成的生成车速安全信号、车速过低信号和车速过快信号标记为车速信号集合；再通过对当前车速和车重进行车距分析得到车距合格信号和持续监视操作，并据此对持续监视操作的车辆进行车距的持续监测分析以生成车距严重违规信号、车距中等违规信号和车距一般违规信号，将车距合格信号、车距严重违规信号、车距中等违规信号和车距一般违规信号标记为车距信号集合；将生成的车速和车距信号集合发送至反馈单元；
9.反馈单元用于将接收到的车距和车速信号集合进行整合并进行预警操作。
10.作为本发明的一种优选实施方式，路况分析单元对路况进行分析，具体为：
11.将一整天分成n个时间段，其中n为大于零的正整数，每个路段均设有监控；获取时间段内单位时间车流速，其中单位时间指的是一分钟或五分钟或十分钟或一个小时；以车流速为纵坐标，时间为横坐标建立直角坐标系，得到车流速和时间的二维折线图；将相邻的两个车流速进行差值计算得到流速差，预设流速差区间a1、a2和a3，当流速差处于预设流速差区间a1，则将流速差对应的相邻车流速的组合标记为高差流速组合；当流速差处于预设
流速差区间a1，则将流速差对应的相邻车流速的组合标记为中差流速组合；当流速差处于预设流速差区间a1，则将流速差对应的相邻车流速的组合标记为低差流速组合；分别统计高差流速组合、中差流速组合和低差流速组合的数量，并将其分别标记为a1、a2和a3；以相邻两个车流速为一个流速组合，若有m个车流速，则有m-1个流速组合；当a3≥a1+a2时，则将车流速进行均值操作得到时间段内的平均车流速；
12.获取时间段内单位时间车密度，并将其标记为ρ，将时间段内的平均车流速乘以车密度得到时间段内单位时间车流量，并将其标记为lg；根据预设模型lg＝k1
×
ρ2+k2
×
ρ+c1，其中k1和k2分别为预设系数，c1为常数；求得当ρ＝ρ最佳时，对应的车流量lg为最大值；
13.当车密度处于车密度的对比区间(0，ρ1)、[ρ1，ρ最佳)、(ρ最佳，ρ2]和(ρ2，ρ3]时，与之对应的车流速的对比区间为(0，v1]、(v1，v最佳]、(v最佳，v2]和(v2，v3]，在该状态的车密度和车流速下，时间段内的车流量均处于高值状态，在此区间内车流量随着车密度的增大而增大，车流速虽然受到前后车辆的约束而有所减小，但是车流量还是增大的，直到达到最高值。
[0014]
作为本发明的一种优选实施方式，车辆分析单元对当前车辆行驶状况进行分析判断，具体为：
[0015]
获取当前车密度，将当前车密度与车密度的对比区间进行匹配得到对应的车流速的对比区间并将其标记为目标车流速区间；获取当前车速度，将其与目标车流速区间进行匹配，当当前车速度处于目标车流速区间时，则生成车速安全信号；当当前车速度小于目标车流速区间中的最小值时，则生成车速过低信号；当当前车速度大于目标车流速区间中的最大值时，则生成车速过快信号；
[0016]
获取车重和当前车速，并将其标记为wg和sd，通过预设模型得到车距值cj，其中e1和e2分别为预设权重系数，μ为预设修正系数；当当前车距小于车距值时，则生成车距过小信号，将其标记为待观察车辆并触发持续监控操作；当当前车距大于或等于车距值时，则生成车距合格信号。
[0017]
作为本发明的一种优选实施方式，持续监控操作的具体步骤为：
[0018]
将当前车距小于车距值的时刻标记为第一时刻，将起点时刻之后车辆车距第一次大于车距值的时刻标记为第二时刻，第一时刻和第二时刻作时间的差值计算得一次车距违规时长，并记车距违规一次；统计该路段车辆车距违规次数，并将每次车距违规时长进行求和操作得到车距违规总时长，并将其分别标记为wc和eg；
[0019]
通过预设模型wgz＝λ
×
(f1
×
wc+f2
×
eg)得到违规值wgz，其中f1和f2分别为预设的权重系数，λ为预设修正系数；违规区间w1、w2和w3，当违规值处于预设违规区间w1时，则将其标记为车距严重违规车辆；当违规值处于预设违规区间w2时，则将其标记为车距中等违规车辆；当违规值处于预设违规区间w3时，则将其标记为车距一般违规车辆；将生成的车距严重违规信号、车距中等违规车辆和车距一般违规车辆发送至预警单元。
[0020]
作为本发明的一种优选实施方式，反馈单元依据接收到的车速和车距信号集合进行整合和预警，具体为：
[0021]
当接收到车速安全信号和车距合格信号时，则将车辆显示为绿色，表示车辆安全且规范行驶中；
[0022]
当接收到车速过低信号和车距合格信号，则将车辆显示为黄色，表示车辆行驶速
度过低不符合该路段此时的车密度的速度，若这种行驶状态的车辆数目持续增多则会引起该路段的堵塞，造成该路段的车流量下降；则向该车辆对应的车载终端发送提速的语音提示；
[0023]
当接收到车速过高信号和车距严重违规信号，则将车辆显示为红色触发警报并反馈至对应车辆的车载终端上，同时截取包含车牌号的车辆图片并发送至交通管理系统；此时表示车辆处于超速和频繁超车的状态，车辆将严重威胁到交通安全，需要交通警察对该车辆进行及时处理；
[0024]
当接收到车速过高和车距中等违规信号，则将车辆显示为紫色，并向该车辆对应的车载终端发送降速和保持车距的语音提示；
[0025]
当接收到车速过高和车距一般违规信号，则将车辆显示为蓝色，并向该车辆对应的车载终端发送降速的语音提示。
[0026]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0027]
1、通过分析车流量、车密度和车流速三者之间的关系来分析并设置阈值来确定车流速的对比区间，合理的得到目标车流速区间来限制车速度，并据此判断车速是否符合当前的道路情况，实现根据道路情况快速并准确的设置车辆速度的限速，使得车辆的限速更加合理的情况下保持较高的车流量。
[0028]
2、通过车速、车重来分析车辆的车距情况，并据此判断车辆的车距是否符合要求，实现对车距的有效监控，为车辆的车距预警奠定基础。
[0029]
3、通过对车距车速异常的车辆进行预警和反馈，实现对车距车异常车辆的监控和提示措施，有效降低异常车距和车速造成的交通事故的概率；同时对车辆在道路驾驶的不同状况采用不同的颜色进行显示，实现车辆在道路的行驶状况的特征可视化。
附图说明
[0030]
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0031]
图1为本发明的系统总框图；
[0032]
图2为本发明的车流量和车密度的二维直角坐标图；
[0033]
图3为本发明的车密度和车流速的二维直角坐标图。
具体实施方式
[0034]
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
请参阅图1所示，一种车距车速实时监测预警系统，包括数据采集单元、服务器、路况分析单元、车辆分析单元和反馈单元。
[0036]
数据采集单元采集道路信息和车辆信息，数据采集单元通过路段设置的监控和车上的雷达获取道路信息和车辆信息，并将其发送至服务器进行保存；其中道路信息包括车密度和车流速；车辆信息包括当前车速和当前车距；
[0037]
路况分析单元对路况进行分析，具体为：
[0038]
将一整天分成n个时间段，其中n为大于零的正整数，每个路段均设有监控；获取时间段内单位时间车流速，其中单位时间指的是一分钟或五分钟或十分钟或一个小时；以车流速为纵坐标，时间为横坐标建立直角坐标系，得到车流速和时间的二维折线图；将相邻的两个车流速进行差值计算得到流速差，预设流速差区间a1、a2和a3，当流速差处于预设流速差区间a1，则将流速差对应的相邻车流速的组合标记为高差流速组合；当流速差处于预设流速差区间a1，则将流速差对应的相邻车流速的组合标记为中差流速组合；当流速差处于预设流速差区间a1，则将流速差对应的相邻车流速的组合标记为低差流速组合；分别统计高差流速组合、中差流速组合和低差流速组合的数量，并将其分别标记为a1、a2和a3；需要说明的是，以相邻两个车流速为一个流速组合，若有m个车流速，则有m-1个流速组合；当a3≥a1+a2时，说明该时间段内车流速比较稳定，时间段内的平均流速能代表该时间段内的整体车流速，此时的平均流速有数据意义，则将车流速进行均值操作得到时间段内的平均车流速；
[0039]
请参阅图2所示，获取时间段内单位时间车密度，并将其标记为ρ，其中单位时间指的是一分钟或五分钟或十分钟或一个小时；将时间段内的平均车流量乘以车密度得到时间段内单位时间车流量，并将其标记为lg；根据预设模型lg＝k1
×
ρ2+k2
×
ρ+c1，其中k1和k2分别为预设系数，c1为常数；求得当ρ＝ρ最佳时，对应的车流量lg为最大值；
[0040]
请参阅图3所示，当车密度处于车密度的对比区间(0，ρ1)、[ρ1，ρ最佳)、(ρ最佳，ρ2]和(ρ2，ρ3]时，与之对应的车流速的对比区间为(0，v1]、(v1，v最佳]、(v最佳，v2]和(v2，v3]，将生成的车密度的对比区间和对应的车流速的对比区间发送至车辆分析单元；在该状态的车密度和车流速下，时间段内的车流量均处于高值状态，在此区间内车流量随着车密度的增大而增大，车流速虽然受到前后车辆的约束而有所减小，但是车流量还是增大的，直到达到最高值时；
[0041]
需要说明的是，当车密度ρ小于ρ1时，说明此时道路车辆稀少，在不违反道路交通的最高限速的情况下，车流速偏大，表示车辆受前后车的约束越小，车驾驶的越快。
[0042]
车辆分析单元对当前车辆行驶状况进行分析判断，具体为：
[0043]
获取当前车密度，将当前车密度与车密度的对比区间进行匹配得到对应的车流速的对比区间并将其标记为目标车流速区间；获取当前车速度，将其与目标车流速区间进行匹配，当当前车速度处于目标车流速区间时，则生成车速安全信号；当当前车速度小于目标车流速区间中的最小值时，则生成车速过低信号；当当前车速度大于目标车流速区间中的最大值时，则生成车速过快信号；将生成的生成车速安全信号、车速过低信号和车速过快信号标记为车速信号集合并将其发送至反馈单元；
[0044]
获取车重和当前车速，并将其标记为wg和sd，通过预设模型得到车距值cj，其中e1和e2分别为预设权重系数，μ为预设修正系数；当当前车距小于车距值时，则生成车距过小信号，将其标记为待观察车辆并触发持续监控操作；当当前车距大于或等于车距值时，则生成车距合格信号；
[0045]
需要说明的是，车速越快、车重越大，车子在行驶的过程中，惯性越大，制动距离越大，需要保持的车距就越大才安全；
[0046]
持续监控操作：将当前车距小于车距值的时刻标记为第一时刻，将起点时刻之后车辆车距第一次大于车距值的时刻标记为第二时刻，第一时刻和第二时刻作时间的差值计
算得一次车距违规时长，并记车距违规一次；统计该路段车辆车距违规次数，并将每次车距违规时长进行求和操作得到车距违规总时长，并将其分别标记为wc和eg；
[0047]
通过预设模型wgz＝λ
×
(f1
×
wc+f2
×
eg)得到违规值wgz，其中f1和f2分别为预设的权重系数，λ为预设修正系数；违规区间w1、w2和w3，当违规值处于预设违规区间w1时，则将其标记为车距严重违规车辆；当违规值处于预设违规区间w2时，则将其标记为车距中等违规车辆；当违规值处于预设违规区间w3时，则将其标记为车距一般违规车辆；将车距合格信号、车距严重违规信号、车距中等违规信号和车距一般违规信号标记为车距信号集合，并将其发送至反馈单元。
[0048]
反馈单元依据接收到的车速和车距信号集合进行预警，具体为：
[0049]
当接收到车速安全信号和车距合格信号时，则将车辆显示为绿色，表示车辆安全且规范行驶中；
[0050]
当接收到车速过低信号和车距合格信号，则将车辆显示为黄色，表示车辆行驶速度过低不符合该路段此时的车密度的速度，若这种行驶状态的车辆数目持续增多则会引起该路段的堵塞，造成该路段的车流量下降；则向该车辆对应的车载终端发送提速的语音提示；
[0051]
当接收到车速过高信号和车距严重违规信号，则将车辆显示为红色触发警报并反馈至对应车辆的车载终端上，同时截取包含车牌号的车辆图片并发送至交通管理系统；此时表示车辆处于超速和频繁超车的状态，车辆将严重威胁到交通安全，需要交通警察对该车辆进行及时处理；
[0052]
当接收到车速过高和车距中等违规信号，则将车辆显示为紫色，并向该车辆对应的车载终端发送降速和保持车距的语音提示；
[0053]
当接收到车速过高和车距一般违规信号，则将车辆显示为蓝色，并向该车辆对应的车载终端发送降速的语音提示。
[0054]
本发明在使用时，通过分析车流量、车密度和车流速三者之间的关系来分析并设置阈值来确定车流速的对比区间，合理的得到目标车流速区间来限制车速度，并据此判断车速是否符合当前的道路情况，实现根据道路情况智能设置车辆速度的限速，使得车辆的限速更加合理的情况下保持较高的车流量；通过车速、车重来分析车辆的车距情况，并据此判断车辆的车距是否符合要求，实现对车距的有效监控，为车辆的车距预警和馈奠定基础；通过对车距车速异常的车辆进行预警和反馈，实现对车距车异常车辆的监控和提示措施，有效降低异常车距和车速造成的交通事故的概率；同时对车辆在道路驾驶的不同状况采用不同的颜色进行显示，实现车辆在道路的行驶状况的特征可视化。
[0055]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种车距车速实时监测预警系统，包括服务器和数据采集单元；数据采集单元用于采集道路信息和车辆信息，并将其发送至服务器进行保存；其特征在于，还包括路况分析单元、车辆分析单元和反馈单元；路况分析单元通过路段的车密度和车流速对路况进行分析，并据此得到车密度和车流量的关系、车密度和车流速的关系，以及在保持车流量下的车密度和车流速的对比区间，并将车密度和车流速的对比区间发送至车辆分析单元；车辆分析单元将当前车密度与所有车密度的对比区间进行匹配得到目标车流速区间，通过车速、目标车流速区间、当前车速和车重对当前车辆行驶状况进行分析判断：将当前车速与目标车流速区间进行比较分析生成车速安全信号、车速过低信号和车速过快信号，并将生成的生成车速安全信号、车速过低信号和车速过快信号标记为车速信号集合；再通过对当前车速和车重进行车距分析得到车距合格信号和持续监视操作，并据此对持续监视操作的车辆进行车距的持续监测分析以生成车距严重违规信号、车距中等违规信号和车距一般违规信号，将车距合格信号、车距严重违规信号、车距中等违规信号和车距一般违规信号标记为车距信号集合；将生成的车速和车距信号集合发送至反馈单元；反馈单元用于将接收到的车距和车速信号集合进行整合并进行预警操作。2.根据权利要求1所述的一种车距车速实时监测预警系统，其特征在于，路况分析单元对路况进行分析，具体为：将一整天分成n个时间段，每个路段均设有监控；获取时间段内单位时间车流速，以车流速为纵坐标，时间为横坐标建立直角坐标系，得到车流速和时间的二维折线图；将相邻的两个车流速进行差值计算得到流速差，预设流速差区间a1、a2和a3，当流速差处于预设流速差区间a1，则将流速差对应的相邻车流速的组合标记为高差流速组合；当流速差处于预设流速差区间a1，则将流速差对应的相邻车流速的组合标记为中差流速组合；当流速差处于预设流速差区间a1，则将流速差对应的相邻车流速的组合标记为低差流速组合；分别统计高差流速组合、中差流速组合和低差流速组合的数量，并将其分别标记为a1、a2和a3；当a3≥a1+a2时，则将车流速进行均值操作得到时间段内的平均车流速；获取时间段内单位时间车密度，将时间段内的平均车流速乘以车密度得到时间段内单位时间车流量，通过数据处理得到当车密度处于车密度的对比区间(0，ρ1)、[ρ1，ρ最佳)、(ρ最佳，ρ2]、(ρ2，ρ3]时，与之对应的车流速的对比区间为(0，v1]、(v1，v最佳]、(v最佳，v2]和(v2，v3]。3.根据权利要求1所述的一种车距车速实时监测预警系统，其特征在于，车辆分析单元对当前车辆行驶状况进行分析判断，具体为：获取当前车密度，将当前车密度与车密度的对比区间进行匹配得到对应的车流速的对比区间并将其标记为目标车流速区间；获取当前车速度，将其与目标车流速区间进行匹配，当当前车速度处于目标车流速区间时，则生成车速安全信号；当当前车速度小于目标车流速区间中的最小值时，则生成车速过低信号；当当前车速度大于目标车流速区间中的最大值时，则生成车速过快信号；获取车重和当前车速，通过数据处理得到车距值，当当前车距小于车距值时，则生成车距过小信号，将其标记为待观察车辆，并触发持续监控操作；当当前车距大于或等于车距值时，则生成车距合格信号。
4.根据权利要求3所述的一种车距车速实时监测预警系统，其特征在于，持续监控操作的具体步骤为：将当前车距小于车距值的时刻标记为第一时刻，将起点时刻之后车辆车距第一次大于车距值的时刻标记为第二时刻，第一时刻和第二时刻作时间的差值计算得一次车距违规时长，并记车距违规一次；统计该路段车辆车距违规次数，并将每次车距违规时长进行求和操作得到车距违规总时长；通过数据处理得到违规值，预设违规区间w1、w2和w3，当违规值处于预设违规区间w1时，则将其标记为车距严重违规车辆；当违规值处于预设违规区间w2时，则将其标记为车距中等违规车辆；当违规值处于预设违规区间w3时，则将其标记为车距一般违规车辆。5.根据权利要求1所述的一种车距车速实时监测预警系统，其特征在于，反馈单元依据接收到的车速和车距信号集合进行整合和预警，具体为：当接收到车速安全信号和车距合格信号时，则将车辆显示为绿色；当接收到车速过低信号和车距合格信号，则将车辆显示为黄色，并向该车辆对应的车载终端发送提速的语音提示；当接收到车速过高信号和车距严重违规信号，则将车辆显示为红色触发警报并反馈至对应车辆的车载终端上，同时截取包含车牌号的车辆图片并发送至交通管理系统；当接收到车速过高和车距中等违规信号，则将车辆显示为紫色，并向该车辆对应的车载终端发送降速和保持车距的语音提示；当接收到车速过高和车距一般违规信号，则将车辆显示为蓝色，并向该车辆对应的车载终端发送降速的语音提示。

技术总结
本发明公开了一种车距车速实时监测预警系统，涉及车辆预警技术领域，用于解决目前的车距监测预警采用直接设置速度和车距进行限制并触发预警，存在无法根据道路车实际状况进行智能车距车速的监测和触发预警，导致预警不准确和不及时的问题；包括数据采集单元、路况分析单元、车辆分析单元和反馈单；通过分析车流量、车密度和车流速三者之间的关系来分析设置阈值来确定车流速的区间，智能合理的设置阈值来限制车速度，并据此判断车速是否符合当前的道路情况，实现根据道路情况智能设置车辆速度的限速，使得车辆的限速更加合理的情况下保持较高的车流量；同时对车距车速异常的车辆进行预警和反馈，实现对车距车异常车辆的监控和提示措施。提示措施。提示措施。


技术研发人员：柏龙灏 胡章青 金庆江 曾建勤 胡德俊 杨义国 胡俊
受保护的技术使用者：安徽文康科技有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/6/26