一种基于车路协同的交通安全风险预警系统和方法与流程

1.本发明属于交通风险自主预警领域，具体涉及一种基于车路协同的交通安全风险预警系统和方法。


背景技术：

2.目前，车路协同的应用发展迅速，通过路侧设备发现道路交通流的实时状态，及时预测和判断可能发生的交通风险，对于车辆驾驶员进行及时的信息反馈和风险预警是当前交通领域的重要研究和应用领域。交通风险预警系统一般由检测道路交通流状态的传感器，预警控制单元和led显示屏三个部分构成。检测交通流状态的传感器用来感知道路上交通流的实时状态；预警控制单元用来接收交通流状态并根据预警算法对交通风险进行预判，进而形成预警信息；led显示屏，一般安装在路侧，接收到预警控制器发来预警信息进行显示，从而通过图文的方式实现预警目标。
3.但是目前由于道路交通环境、安装条件等原因，采用的传感器各种各样，风险预警场景各不相同，往往导致交通预警系统控制单元的配置差异极大，给设备配置和现场维护带来了极大的困难，不利于预警系统的应用推广。此外，由于预警系统的控制单元往往采用工控机或者固定烧写的嵌入式控制器，使得实际系统存在运行稳定性差或者预警算法难以调整等一系列问题。


技术实现要素：

4.针对现有预警系统控制单元稳定性差、智能化程度低、维护成本高等问题，本发明提出一种基于车路协同的交通安全风险预警系统和方法，具有高度集成稳定性、配置灵活和维护便捷的优点。
5.本发明采用模块化连接方式可以提高后期对预警装置的维护、检修便捷性，降低维护费用。mcu根据识别号设置模块的不同编号依次排列汇总，并由点到线的完成对行驶轨迹异常车辆的连续性监测，针对车辆行驶轨迹异常的情况则采用将预警信息传输至led预警显示屏接口的方式完成实时预警信息发布。
6.为充分实现上述预警装置的功能，本发明通过以下方案来实现：
7.一种基于车路协同的交通安全风险预警装置，包括：传感器、mcu、接口缓冲电路、通信模块接口、识别号设置模块；传感器、通信模块接口、识别号设置模块通过接口缓冲电路与mcu连接；
8.mcu根据车辆的行驶轨迹上识别号设置模块实现运行轨迹拼接，完成车辆行驶数据的连续性测量；
9.mcu将接收到的传感器数据进行最佳行驶车速区间、行驶场景和风险等级的自主划分；
10.不同断面布置的交通安全风险预警装置，根据内部识别号设置模块编号，依次将数据按照车辆行驶轨迹顺序进行交通安全风险预警装置间的运行轨迹连续性检测；
11.在数据汇总传输过程中，当其中任意一个交通安全风险预警装置发现异常行驶车速时，mcu判断接收数据是否正确，确认无误后即发送预警信息提醒车辆车速异常，并展开持续性检测任务，直到车速降至正常区间内。
12.进一步地，mcu包括数据处理模块、通信模块、故障监测模块、数据发送模块、数据接收模块和控制策略处理模块；
13.其中，数据处理模块连接通信模块，故障检测模块连接数据发送/接收模块；
14.传感器数据通过通信模块完成不同识别号设置模块间的数据传递/拼接；
15.故障检测模块检测数据处理过程中的故障，并将故障进行记录后由数据发送模块发送至远程控制中心/云端；由远程控制中心/云端进行判断后将处理结果/指令反馈至故障监测模块；
16.数据处理模块完成不同交通安全风险预警装置间所采集的传感器监测数据的互相传输；
17.故障检测模块进行交通安全风险预警装置异常数据的整理，并将异常数据通过数据发送模块发送至总控中心/终端，终端进行判断，并将处理结果传输至故障检测模块；
18.控制策略处理模块通过传感器数据实时感知外部环境数据变化，实时动态调整风险等级和最佳行驶车速区间。
19.进一步地，控制策略处理模块中，以分贝为单位的追尾风险值进行计算；首先建立隧道入口路段追尾事故碰撞模型及运动学方程，如式：
[0020][0021]
式中，r
indvidual
为后方车辆追尾风险值，p
individual
为采用单一车辆初始状态计算的个体碰撞概率，p
base
为基础风险值；从无人机或驾驶模拟数据中统计相关变量的值或分布函数，并运用蒙特卡洛模拟方法计算隧道入口段车辆碰撞发生概率与驾驶行为风险值，并根据上式划分追尾事故风险等级；当后车追尾概率为5/106时开始预警，按照10倍率将隧道入口路段的后车追尾前车的风险水平划分为若干级。
[0022]
进一步地，控制策略处理模块根据不同气象条件下车辆摩擦力不同，从而造成制动距离的变化，并结合最佳制动距离计算最佳行驶车速；
[0023]
根据车辆制动视距公式：
[0024][0025]
其中，l为制动距离，v为车速，f是车辆摩擦力。
[0026]
进一步地，所述预警装置的布设位置距离应位于高风险路段前190m处。
[0027]
进一步地，接口缓冲电路为74hc245缓冲电路；
[0028]
与4g无线通信模块进行通信，对应通信模块接口完成数据汇总，完成对异常数据的上传任务；
[0029]
汇总各个断面布置的预警装置中识别号设置模块的编号数据，按照编号进行由点到面的运行轨迹连续监测；
[0030]
对应电源模块接口完成异常数据接收任务；
[0031]
通过mcu串口接收线防止电流冲击二极管；
[0032]
通信模块接口采用叠板方式布置在控制单元电路板上。
[0033]
本发明还涉及的基于车路协同的交通安全风险预警方法，包括如下步骤：
[0034]
传感器将采集到的车辆运行数据通过传感器接口模块传至mcu中；
[0035]
mcu将接收到的传感器数据进行最佳行驶车速区间、行驶场景和风险等级的自主划分；
[0036]
不同断面布置的交通安全风险预警装置，根据内部识别号设置模块编号，依次将数据按照车辆行驶轨迹顺序进行交通安全风险预警装置间的运行轨迹连续性检测；
[0037]
在数据汇总传输过程中，当其中任意一个交通安全风险预警装置发现异常行驶车速时，则判断接收数据是否正确，确认无误后即发送预警信息提醒车辆车速异常，并展开持续性检测任务，直到车速降至正常区间内；
[0038]
mcu接收到传感器采集到的数字信号后，mcu完成数据解析后即对车型数据和传感器数据进行融合判断，并划分最佳行驶车速区间和风险等级。
[0039]
进一步地，检测数据处理过程中的故障，并将故障进行记录后由数据发送模块发送至远程控制中心/云端；由远程控制中心/云端进行判断后将处理结果/指令反馈；
[0040]
对不同交通安全风险预警装置间所采集的传感器监测数据进行传输；
[0041]
进行交通安全风险预警装置异常数据的整理，并将异常数据通过数据发送模块发送至总控中心/终端，终端进行判断，并将处理结果传输；
[0042]
通过传感器数据实时感知外部环境数据变化，实时动态调整风险等级和最佳行驶车速区间。
[0043]
进一步地，以分贝为单位的追尾风险值进行计算；首先建立隧道入口路段追尾事故碰撞模型及运动学方程，如式：
[0044][0045]
式中，r
individual
为后方车辆追尾风险值，p
individual
为采用单一车辆初始状态计算的个体碰撞概率，p
base
为基础风险值；从无人机或驾驶模拟数据中统计相关变量的值或分布函数，并运用蒙特卡洛模拟方法计算隧道入口段车辆碰撞发生概率与驾驶行为风险值，并根据上式划分追尾事故风险等级；当后车追尾概率为5/106时开始预警，按照10倍率将隧道入口路段的后车追尾前车的风险水平划分为若干级。
[0046]
进一步地，根据不同气象条件下车辆摩擦力不同，从而造成制动距离的变化，并结合最佳制动距离计算最佳行驶车速；
[0047]
根据车辆制动视距公式：
[0048][0049]
其中，l为制动距离，v为车速，f是车辆摩擦力。
[0050]
本发明采用接口缓冲电路设计，很大程度上对核心控制电路起到保护，避免因任一模块损坏而造成对后级电路的破坏。
[0051]
接口缓冲电路采用三态门缓冲芯片，具有宽电压范围和更强的扇出能力，连接其
他模块和外部接口时，可以避免mcu直接同外部设备和大功率设备的直接连接，有效提高系统安全性和稳定性；同时，缓冲器所有接口配备led显示灯，方便检测和维修。防止通断瞬间瞬时尖峰电压、电流对后级电路造成破坏；串接电阻的作用主要是防止产生回波。
[0052]
本发明的数据接收模块、数据处理模块、通信模块、故障监测模块、数据发送模块、数据接收模块使用模块化电路设计，彼此之间采用多种隔离方式，模块间彼此独立运行，避免电路各模块间产生串扰。
[0053]
本发明的mcu可通过传感器模块接口上连接的传感器完成车辆行驶数据、传感器数据处理，并针对已采集数据完成最佳行驶车速划分。
[0054]
本发明的mcu可汇总不同断面上布置的预警装置中识别号设置模块采集的车辆信息和传感器数据，根据已划分的最佳行驶车速和不同编号的识别号设置模块按照编号并依次由点到线的完成车辆行驶轨迹的连续性监测，针对车辆行驶轨迹异常的情况则采用将预警信息传输至led预警显示屏接口的方式完成预警信息发布。mcu通过传感器数据实时感知气象等外部环境数据变化，实时动态调整风险等级和最佳行驶车速区间。
[0055]
对于硬件电路版上不同模块检测中出现的异常数据，如果异常数值大于初始函数中规定变量，则触发核心控制mcu中的中断函数通过4g模块将核心控制mcu接受到的异常数据发送至总控中心进行决策及故障诊断。
附图说明
[0056]
图1为本发明实施例的系统框图；
[0057]
图2为本发明实施例的mcu外围电路原理图；
[0058]
图3为本发明实施例的接口缓冲电路原理图；
[0059]
图4为本发明实施例的接口电路原理图；
[0060]
图5为本发明实施例的主动车路协同风险预警控制器运行流程图。
具体实施方式
[0061]
下面将结合本技术实施例中的附图，对实施例中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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0062]
除非另外定义，本技术实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“上”、“下”、“左”、“右”、“横”以及“竖”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
[0063]
实施例1
[0064]
本实施例的基于车路协同的交通安全风险预警装置，如图1所示，包括传感器、传感器模块接口、mcu、接口缓冲电路、通信模块接口、电源模块接口、led预警显示屏接口、识别号设置模块、扩展ram模块和sd卡模块。
[0065]
mcu根据车辆的行驶轨迹上识别号设置模块实现运行轨迹拼接，完成车辆行驶数据的连续性测量。
[0066]
传感器通过传感器模块接口与mcu、电源模块接口连接。
[0067]
mcu与接口缓冲电路、电源模块接口、通信模块接口、扩展ram模块、sd卡模块连接。通信模块接口与电源模块接口连接。
[0068]
传感器模块接口所适配传感器包含雾浓度监测器、毫米波雷达、雨量传感器、水膜厚度检测器、轮毂温度检测器中的一种或几种。
[0069]
电源模块接口可完成宽电压输入和多路电压输出。
[0070]
无线通讯模块可以匹配lora、蓝牙、wifi、zigbee、4g模块中的一种或几种。
[0071]
通信模块接口、传感器模块接口、led显示屏控制模块接口、识别号设置模块分别与接口缓冲电路连接，接口缓冲电路与mcu连接。
[0072]
拓展ram模块、sd卡模块直接与mcu连接。
[0073]
mcu包括数据处理模块、通信模块、故障监测模块、数据发送模块、数据接收模块和控制策略处理模块。
[0074]
数据处理模块连接通信模块，故障检测模块连接数据发送/接收模块。
[0075]
数据处理模块完成不同交通安全风险预警装置间所采集的传感器监测数据的互相传输。方便完成数据传递与车辆行驶轨迹数据拼接工作。
[0076]
故障检测模块进行交通安全风险预警装置异常数据的整理，并将异常数据通过数据发送模块发送至总控中心/终端，终端进行判断，并将处理结果传输至故障检测模块。
[0077]
当传感器数据传入mcu经模拟量到数字量的转换后，通过mcu内部的通信模块(串口)，进而完成不同识别号设置模块间的数据传递/拼接。
[0078]
故障检测模块负责检测数据处理过程中的故障(数据丢失/乱码)，并将故障进行记录后由数据发送模块发送至远程控制中心/云端。由远程控制中心/云端进行判断后将处理结果/指令反馈至故障监测模块。
[0079]
控制策略处理模块可通过传感器数据实时感知气象等外部环境数据变化，实时动态调整风险等级和最佳行驶车速区间。
[0080]
控制策略处理模块根据传感器采集到的气象等外部环境数据实时感知并动态调整。根据车辆制动视距公式：
[0081][0082]
其中，l为制动距离，v为车速。根据不同气象条件下车辆摩擦力不同，从而造成制动距离的变化。因此，控制策略可根据不同气象条件下的摩擦力不同，并结合最佳制动距离计算最佳行驶车速。
[0083]
mcu接收到传感器采集到的数字信号后，控制策略模块在mcu完成数据解析后即对车型数据和传感器数据进行融合判断，并划分最佳行驶车速区间和风险等级。
[0084]
识别号设置模块使用编码开关控制。扩展ram模块采用高速同步串口连接串行随机存储器。sd卡模块采用高速同步串口与通信模块接口连接。
[0085]
传感器匹配多种、多路数据输出方式，并将采集完成的数据传输至mcu。电源模块可以实时完成硬件电路板上不同模块温度实时检测，并将异常数据传输至mcu。
[0086]
如图2所示，本实施例中，mcu采用意法半导体公司一款32位单片机，具有48kb片内sram，256kb片内程序存储flas，12个dma通道，3个spi(高速同步串口)，5个串行通讯口和64个通用io口。
[0087]
本实施方案中mcu通过插座连接在控制单元中，并可以利用两个spi口的8个管脚连接扩展ram模块和sd卡模块，利用5个串口的10个管脚连接通信模块接口、led预警显示屏接口、电源模块接口，利用4个通用io管脚连接识别号设置模块。
[0088]
如图3、4所示，本实施例中主动车路协同风险预警装置中：
[0089]
接口缓冲电路74hc245缓冲电路，包括二极管、三态门缓冲芯片、限流电阻。串口2、串口4、串口5接线端子均采用5v电压为系统进行外部供电，12v电压可向外供电，接线端子预留冗余接口方便后期拓展传感器连接数量。接口缓冲电路采用三态门缓冲芯片，具有宽电压范围和更强的扇出能力，连接其他模块和外部接口时，可以避免mcu直接同外部设备和大功率设备的直接连接，有效提高系统安全性和稳定性；同时，缓冲器所有接口配备led显示灯，方便检测和维修。防止通断瞬间瞬时尖峰电压、电流对后级电路造成破坏；采用限流电阻的作用主要是防止产生回波。其中：
[0090]
一：数据输出1号串口u1_tx，数据输入1号串口u1_rx连接mcu第一个串口，经过74hc245缓冲电路，通过数据输出引脚1 1_txd，数据输入引脚1 1_rxd与通信模块接口中的4g无线通信模块进行通信，完成对异常数据的上传任务。
[0091]
二：数据输出2号串口，数据输入2号串口连接mcu第二个串口，经过74hc245缓冲电路，通过数据输出引脚2 2_txd，数据输入引脚2 2_rxd汇总各个断面布置的预警装置中识别号设置模块的编号数据，按照编号进行由点到面的运行轨迹连续监测。
[0092]
三：数据输出3号串口，数据输入3号串口连接mcu第三个串口，经过74hc245缓冲电路，通过数据输出引脚3 433_txd，数据输入引脚3 433_rxd对应通信模块接口完成数据汇总。
[0093]
四：数据输出5号串口，数据输入5号串口连接mcu第五个串口，经过74hc245缓冲电路，通过数据输出引脚5 5_txd，数据输入引脚5 5_rxd对应电源模块接口完成异常数据接收任务。
[0094]
五：二极管vd1、vd2、vd3、vd4、vd5是mcu串口接收线防止电流冲击二极管。
[0095]
六：发光二极管d1、d1t、d2、d2t、d3、d3t、d4、d4t、d5、d5t分别为五个串口的串行通讯上下行指示灯。
[0096]
七：4r1、4r2、4r3、4r4分别为上拉和限流电阻，r1是上拉电阻。
[0097]
八：通信模块接口直接采用atk-lora-01集成lora模块，采用叠板方式布置在控制单元电路板上。
[0098]
九：4g远程通讯模块直接采用通用cat1集成模块，布置在控制单元电路板上。
[0099]
如图5所示，本实施例的预警方法，按以下进行：
[0100]
电源为系统正常供电后系统进行初始化自检操作。
[0101]
传感器将采集到的车辆运行数据通过传感器接口模块传至mcu中。
[0102]
mcu将接收到的传感器数据进行最佳行驶车速区间、行驶场景和风险等级的自主划分。
[0103]
不同断面布置的交通安全风险预警装置，根据内部识别号设置模块编号，依次将数据按照车辆行驶轨迹顺序进行交通安全风险预警装置间的数据汇总传输(运行轨迹连续性检测)。
[0104]
在数据汇总传输过程中，当其中任意一个交通安全风险预警装置发现数据监测异常(异常行驶车速)时，则自主判断接收数据是否正确，确认无误后即发送预警信息提醒车辆车速异常，并展开持续性检测任务，直到车速降至正常区间内。
[0105]
mcu接收到传感器采集到的数字信号后，mcu内部控制策略在mcu完成数据解析后即对车型数据和传感器数据进行融合判断，并划分最佳行驶车速区间和风险等级。
[0106]
mcu以分贝为单位的追尾风险值进行计算。首先建立隧道入口路段追尾事故碰撞模型及运动学方程，如下式所示：
[0107][0108]
式中，r
individual
为后方车辆追尾风险值，p
individual
为采用单一车辆初始状态计算的个体碰撞概率，p
base
为基础风险值。从无人机或驾驶模拟数据中统计相关变量的值或分布函数，并运用蒙特卡洛模拟方法计算隧道入口段车辆碰撞发生概率与驾驶行为风险值，并根据上式划分追尾事故风险等级。当后车追尾概率为5/106时开始预警，按照10倍率将隧道入口路段的后车追尾前车的风险水平划分为四级，较低风险水平(i)，低风险水平(ii)、中风险水平(iii)、高风险水平(iv)。
[0109]
如表1所示，对行驶轨迹异常车辆的连续性监测，根据不同断面布置的预警装置中识别号设置模块编号的不同，按照编号依次汇总并实时监测驾驶异常车辆行驶轨迹，并根据预警装置决策结果实时动态发布预警信息。
[0110]
表1最优车速及风险等级划分
[0111]
小型车速度(km/h)大型车速度(km/h)风险等级(80，90](60，70]i(90，100](70，80]ii(100，110](80，90]iii＞110＞100iv
[0112]
对于硬件电路版上不同模块检测中出现的异常数据，如果异常数值大于初始函数中规定变量，则触发mcu中的中断函数通过4g模块将异常数据发送至总控中心。
[0113]
当mcu上的四个供电引脚无电压或出现数据读取异常(乱码、无数据输出)时，则将此模块所连传感器的编号进行存储记录，并将数据发送至总控中心/终端。
[0114]
预警装置的布置位置距高风险路段起点的最小距离应满足不同车型的安全减速距离，可得出公式：
[0115]
[0116]
式(1)中，v0为95％的分位速度值，小车取值为110km/h，大车取值为85km/h；v
末
为高风险路段限速值，小车取值为80km/h，大车取值为60km/h；a为15％分位限速值，小车取值为-2m/s2，大车取-4m/s2。因此，代入数据计算后得出预警装置布设位置距离应位于高风险路段前190m处。
[0117]
如图2、4所示，车辆检测器接口、电源控制接口、led预警显示屏接口分别采用两种供电模式的连接件，可以适应12v和5v、3.3v三种供电模式，满足现场对不同的传感器和设备的不同供电需求。
[0118]
本实施例采用接口缓冲电路设计，很大程度上对核心控制电路起到保护，避免因任一模块损坏而造成对后级电路的破坏。
[0119]
本实施例的核心控制mcu的数据接收模块、数据处理模块、通信模块、故障监测模块、数据发送模块、数据接收模块使用模块化电路设计，彼此之间采用多种隔离方式，模块间彼此独立运行，避免电路各模块间产生串扰。
[0120]
mcu可通过传感器模块接口上连接的传感器完成车辆行驶数据、传感器数据处理，并针对已采集数据完成最佳行驶车速划分。
[0121]
mcu可汇总不同断面上布置的预警装置中识别号设置模块采集的车辆信息和传感器数据，根据已划分的最佳行驶车速和不同编号的识别号设置模块按照编号并依次由点到线的完成车辆行驶轨迹的连续性监测，针对车辆行驶轨迹异常的情况则采用将预警信息传输至led预警显示屏接口的方式完成预警信息发布。
[0122]
mcu内数据处理模块可通过传感器数据实时感知气象等外部环境数据变化，实时动态调整风险等级和最佳行驶车速区间。
[0123]
检测中出现的异常数据，如果异常数值大于初始函数中规定变量，则触发mcu中的中断函数，通过4g模块将mcu接受到的异常数据发送至总控中心。
[0124]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于车路协同的交通安全风险预警装置，其特征在于，包括：传感器、mcu、接口缓冲电路、通信模块接口、识别号设置模块；传感器、通信模块接口、识别号设置模块通过接口缓冲电路与mcu连接；mcu根据车辆的行驶轨迹上识别号设置模块实现运行轨迹拼接，完成车辆行驶数据的连续性测量；mcu将接收到的传感器数据进行最佳行驶车速区间、行驶场景和风险等级的自主划分；不同断面布置的交通安全风险预警装置，根据内部识别号设置模块编号，依次将数据按照车辆行驶轨迹顺序进行交通安全风险预警装置间的运行轨迹连续性检测；在数据汇总传输过程中，当其中任意一个交通安全风险预警装置发现异常行驶车速时，mcu判断接收数据是否正确，确认无误后即发送预警信息提醒车辆车速异常，并展开持续性检测任务，直到车速降至正常区间内。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：mcu包括数据处理模块、通信模块、故障监测模块、数据发送模块、数据接收模块和控制策略处理模块；其中，数据处理模块连接通信模块，故障检测模块连接数据发送/接收模块；传感器数据通过通信模块完成不同识别号设置模块间的数据传递/拼接；故障检测模块检测数据处理过程中的故障，并将故障进行记录后由数据发送模块发送至远程控制中心/云端；由远程控制中心/云端进行判断后将处理结果/指令反馈至故障监测模块；数据处理模块完成不同交通安全风险预警装置间所采集的传感器监测数据的互相传输；故障检测模块进行交通安全风险预警装置异常数据的整理，并将异常数据通过数据发送模块发送至总控中心/终端，终端进行判断，并将处理结果传输至故障检测模块；控制策略处理模块通过传感器数据实时感知外部环境数据变化，实时动态调整风险等级和最佳行驶车速区间。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：控制策略处理模块中，以分贝为单位的追尾风险值进行计算；首先建立隧道入口路段追尾事故碰撞模型及运动学方程，如式：式中，r
individual
为后方车辆追尾风险值，p
individual
为采用单一车辆初始状态计算的个体碰撞概率，p
base
为基础风险值；从无人机或驾驶模拟数据中统计相关变量的值或分布函数，并运用蒙特卡洛模拟方法计算隧道入口段车辆碰撞发生概率与驾驶行为风险值，并根据上式划分追尾事故风险等级；当后车追尾概率为5/106时开始预警，按照10倍率将隧道入口路段的后车追尾前车的风险水平划分为若干级。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：控制策略处理模块根据不同气象条件下车辆摩擦力不同，从而造成制动距离的变化，并结合最佳制动距离计算最佳行驶车速；根据车辆制动视距公式：
其中，l为制动距离，v为车速，f是车辆摩擦力。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述预警装置的布设位置距离应位于高风险路段前190m处。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：接口缓冲电路为74hc245缓冲电路；与4g无线通信模块进行通信，对应通信模块接口完成数据汇总，完成对异常数据的上传任务；汇总各个断面布置的预警装置中识别号设置模块的编号数据，按照编号进行由点到面的运行轨迹连续监测；对应电源模块接口完成异常数据接收任务；通过mcu串口接收线防止电流冲击二极管；通信模块接口采用叠板方式布置在控制单元电路板上。7.一种基于车路协同的交通安全风险预警方法，其特征在于：包括如下步骤：传感器将采集到的车辆运行数据通过传感器接口模块传至mcu中；mcu将接收到的传感器数据进行最佳行驶车速区间、行驶场景和风险等级的自主划分；不同断面布置的交通安全风险预警装置，根据内部识别号设置模块编号，依次将数据按照车辆行驶轨迹顺序进行交通安全风险预警装置间的运行轨迹连续性检测；在数据汇总传输过程中，当其中任意一个交通安全风险预警装置发现异常行驶车速时，则判断接收数据是否正确，确认无误后即发送预警信息提醒车辆车速异常，并展开持续性检测任务，直到车速降至正常区间内；mcu接收到传感器采集到的数字信号后，mcu完成数据解析后即对车型数据和传感器数据进行融合判断，并划分最佳行驶车速区间和风险等级。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：检测数据处理过程中的故障，并将故障进行记录后由数据发送模块发送至远程控制中心/云端；由远程控制中心/云端进行判断后将处理结果/指令反馈；对不同交通安全风险预警装置间所采集的传感器监测数据进行传输；进行交通安全风险预警装置异常数据的整理，并将异常数据通过数据发送模块发送至总控中心/终端，终端进行判断，并将处理结果传输；通过传感器数据实时感知外部环境数据变化，实时动态调整风险等级和最佳行驶车速区间。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：以分贝为单位的追尾风险值进行计算；首先建立隧道入口路段追尾事故碰撞模型及运动学方程，如式：式中，r
individual
为后方车辆追尾风险值，p
individual
为采用单一车辆初始状态计算的个体碰撞概率，p
base
为基础风险值；从无人机或驾驶模拟数据中统计相关变量的值或分布函数，并运用蒙特卡洛模拟方法计算隧道入口段车辆碰撞发生概率与驾驶行为风险值，并根据上式划分追尾事故风险等级；当后车追尾概率为5/106时开始预警，按照10倍率将隧道入口路段的后车追尾前车的风险水平划分为若干级。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：根据不同气象条件下车辆摩擦力不同，从
而造成制动距离的变化，并结合最佳制动距离计算最佳行驶车速；根据车辆制动视距公式：其中，l为制动距离，v为车速，f是车辆摩擦力。

技术总结
本发明公开了一种基于车路协同的交通安全风险预警系统和方法，该系统包括传感器、MCU、接口缓冲电路、通信模块接口、识别号设置模块；传感器、通信模块接口、识别号设置模块通过接口缓冲电路与MCU连接。本发明可以接收车辆检测信息，完成本地多个预警装置之间的数据传输和汇总，远程故障数据上传，自主运行智能预警策略，控制LED预警显示屏显示，以及预警策略快速变更等任务，具有高度集成化、性能稳定性、配置灵活性和维护便捷性。配置灵活性和维护便捷性。配置灵活性和维护便捷性。


技术研发人员：苏宇 杨文臣 岳松 姜波 田毕江 李薇 郑楠 房昱伟 姚聪 熊昌安 丁宇超 胡澄宇
受保护的技术使用者：云南省交通规划设计研究院有限公司
技术研发日：2023.02.09
技术公布日：2023/6/3