监测车辆通过路口的系统及方法与流程

本发明涉及车辆监测技术领域，具体涉及一种监测车辆通过路口的系统及方法。

背景技术：

现有交通管理系统主要利用视频监控探头和测速仪等设备记录和监控车辆通过路口的一些违规行为，现有方案突出的缺点有五项：

(1)视频监控探头和测速仪安装和维修成本比较高，并不能覆盖所有路口；

(2)监控设备因为固定安装的原因，其监控区域固定不变且相对有限；

(3)面对夜间、恶劣天气、车辆相互遮挡严重等不利因素，监控车辆违规行为难度较大；

(4)测速仪可以监控超速通过路口，但无法监控车辆通过路口不减速等危险行为；

(5)对于违规车辆，目前处罚方案采用事后通知处罚，不利于减少交通事故。

技术实现要素：

本发明主要针对现有交通管理系统利用视频监控探头和测速仪等设备记录和监控车辆通过路口的一些违规行为，利用gnss(globalnavigationsatellitesystem，全球导航卫星系统)融合多传感器的高精度定位技术、高精度地图匹配、云端大数据处理技术构建一个综合方案监控车辆通过路口的行车行为，解决了现有技术存在铺设、维修设备成本高，监控区域固定不变且有限，面对夜间、恶劣天气、车辆相互遮挡严重等不利因素，监控车辆违规行为难度大等问题。

本发明的技术方案实现分为客户端和云端服务器(服务器端)两部分。客户端为车辆集成的高精度定位sdk(softwaredevelopmentkit，软件开发工具包)，具备融合多传感器解算更高精度更高实时性的定位能力、具备网络通信模块用以与服务器端交互。服务器端：具备高精度地图用以对路口动态划分电子围栏；具备大数据处理能力，根据决策算法判定和监控车辆异常行为；具备大数据存储能力；具备通过网络与高精度定位sdk交互信息的能力。高精度sdk通过网络模块定时将车辆的id、融合解算的高精度位置信息，包括定位结果标志位，车速，车道信息等上传至云端服务器。云端服务器匹配高精度地图检查车辆是否进入电子围栏，一旦进入围栏，根据收集到的信息运用特定的决策算法判定车辆是否存在违规行为，检测到违规车辆就将该车辆的所有信息存储到数据中心，同时云端服务器会实时的产生特定的警示信息并下发给高精度定位sdk。

本发明的技术方案具体如下：

一种监测车辆通过路口的系统，包括客户端和云端服务器，客户端接收差分数据解算出高精度位置信息；云端服务器对路口动态划分电子围栏，收集高精度位置信息和车辆信息，并结合高精度地图判定车辆是否进入电子围栏，对于进入电子围栏内的车辆，判定车辆行为是否异常。

进一步地，客户端将解算后的高精度位置信息和车辆识别信息上传至云端服务器，所述车辆识别信息包括车辆id或车牌号。

进一步地，云端服务器对于存在异常行为的车辆，生成违规和/或警示信息下发给客户端。

进一步地，所述客户端为车辆集成的高精度定位sdk。

进一步地，所述高精度定位sdk包括客户端网络管理模块，用于接收差分数据，连接云端服务器，接收服务器下发的警示信息。

进一步地，所述高精度定位sdk还包括：

数据管理模块，用于将差分数据提供给sdk集成方，接收sdk集成方注入的高精度位置信息和传感器数据，并传输给高精度融合定位模块，向sdk集成方输出修正后的高精度位置信息和服务器下发的警示信息；

高精度融合模块，用于融合传感器数据对高精度位置信息进行修正，得到修正后的高精度位置信息，并传输给数据管理模块。

进一步地，所述高精度定位sdk还包括对外接口服务模块，数据管理模块通过对外接口服务模块与sdk集成方进行信息传输。

进一步地，客户端通过高精度sdk接收差分数据，将差分数据注入支持差分解算的芯片或算法解算出高精度位置信息。

进一步地，所述传感器数据包括惯性传感器数据、方向盘转角传感器数据和四轮传感器数据。

进一步地，高精度融合模块通过融合200hz采样频率的惯性传感器数据，20hz采样频率的方向盘转角传感器数据，20hz采样频率的四轮速传感器数据，来修正高精度位置信息。

进一步地，在差分解算得到的高精度位置基础上，融合多类传感器数据对高精度位置进行积分修正，得到精度更高的位置信息。

进一步地，所述云端服务器包括：

云端网络管理模块，用于与客户端连接，下发车辆所在区域的差分数据，收集车辆信息，向客户端下发警示信息；

数据处理模块，用于收集客户端上传的修正后的高精度位置信息，并结合高精度地图判定车辆是否进入电子围栏，对存在异常行为的车辆，生成警示信息下发给客户端，并将异常行为的车辆的信息传输到数据存储模块；

差分数据播发模块，用于从数据处理模块获取修正后的高精度位置信息，通过云端网络管理模块下发差分数据到客户端；

数据存储模块，用于存储异常行为的车辆的信息；

高精度地图模块，用于存储高精度地图。

本发明还提供了一种监测车辆通过路口的方法，客户端接收差分数据解算出高精度位置信息，并融合传感器数据对高精度位置信息进行修正，客户端将修正后的高精度位置信息和车辆信息上传至云端服务器；云端服务器对路口动态划分电子围栏，收集修正后的高精度位置信息和车辆信息，并结合高精度地图判定车辆是否进入电子围栏，对于进入电子围栏内的车辆，判定车辆行为是否异常，对于存在异常行为的车辆，生成违规和/或警示信息下发给客户端并进行存储。

进一步地，生成的违规和/或警示信息实时下发给客户端的高精度sdk，sdk集成方可以将违规和/或警示信息实时的推送给车辆驾驶者，达到一旦出现违规行为即可实时提醒的效果。

进一步地，云端服务器会存储进入电子围栏且被判定存在违规行为的车辆的信息，包括车辆识别信息、车辆经纬度信息，车速，存储的车辆的信息用于后续追踪、查询车辆的违规行为。

进一步地，所述传感器数据包括惯性传感器数据、方向盘转角传感器数据和四轮传感器数据；客户端通过融合200hz采样频率的惯性传感器数据，20hz采样频率的方向盘转角传感器数据，20hz采样频率的四轮速传感器数据，来修正高精度位置信息。

本发明还提供了一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序执行如下步骤：

客户端接收差分数据解算出高精度位置信息，并融合传感器数据对高精度位置信息进行修正，客户端将修正后的高精度位置信息和车辆信息上传至云端服务器；

云端服务器对路口动态划分电子围栏，收集修正后的高精度位置信息和车辆信息，并结合高精度地图判定车辆是否进入电子围栏，对于进入电子围栏内的车辆，判定车辆行为是否异常，对于存在异常行为的车辆，生成警示信息下发给客户端并进行存储。

本发明的有益效果如下：

(1)随着智能驾驶的火热发展，高精度定位是智能驾驶必备的能力之一，因此在车辆上预装该方案可行性高，与传统现有方案相比可以减少路口安装摄像头和测速仪等设备，大幅度节省预算；

(2)服务器端动态划定围栏可解决现有方案监控区域固定且有限，该方案监控区域可灵活调整，监控效果更加高效；

(3)高精度sdk通过网络模块接入差分数据可以解算出gnss高精度位置，加上sdk融合200hz采样频率的惯性传感器数据、20hz采样频率的方向盘转角传感器数据、20hz采样频率的四轮速传感器数据，用以修正高精度定位结果，计算得出更高精度更高实时性的融合结果，不仅在空旷的路面，在城市高架、隧道、城市峡谷等场景均可达到厘米级定位。

(4)高精度sdk具备实时交互能力，可以培养司机良好的出行习惯。对于车辆通过路口不减速，在路口违规变道，抢道加塞，都可以完整的收集车辆的动态信息，利用云端的大数据处理和判定鉴定是否属于违规行为，对于通过路口无减速习惯、经常违规变道、抢道加塞的司机，服务器端可以及时下发警示信息给高精度sdk，该信息可实时推送给驾驶员，同时服务器端的数据可以提供给当地交警，他们可以根据相关处罚规定，对违规车辆发送电子违章罚单等。

附图说明

图1为本发明监测车辆通过路口的系统结构图；

图2为本发明高精度sdk结构图；

图3为本发云端服务器结构图。

具体实施方式

下文中，结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

实施例一：

图1是本发明监测车辆通过路口的系统结构图，包括高精度定位sdk和云端服务器两部分。

一、高精度定位sdk

高精度定位sdk具备融合多类传感器的定位能力，通过网络模块接入差分数据可以解算出gnss高精度位置，加上sdk融合200hz采样频率的惯性传感器数据、20hz采样频率的方向盘转角传感器数据、20hz采样频率的四轮速传感器数据，用以修正高精度定位结果，计算得出更高精度更高实时性的融合结果，不仅在空旷的路面，在城市高架、隧道、城市峡谷等场景均可达到厘米级定位；sdk具备网络管理模块，既可以接收差分数据解算出高精度定位，又可以定时将车辆识别信息包括车辆的id号、车牌号、经纬度，定位结果标志位，车速等信息上传服务器，还可以实时接收服务器下发的车辆违规、警示信息并推送给车辆驾驶员。以达到车辆一旦出现违规行为，驾驶者实时地被通知，不仅起到实时纠正驾驶者的违规行为，而且可以有效的减少交通事故。

高精度定位sdk由以下4部分组成：对外接口服务模块、客户端网络管理模块、数据管理模块、高精度融合模块，原理图如图2所示。

1)对外接口服务模块：接收融合高精度定位所需的关键信息，包括高精度定位结果和传感器数据；对外输出融合的高精度定位信息、提高芯片定位精度的差分数据和车辆行为异常时的违规、警示信息。对于已经违规的车辆，sdk将违规行为通知驾驶者；对于存在车辆行为异常或不良驾驶行为的，sdk将警示信息通知给驾驶者，这种警示信息包括提示驾驶者车辆通过路口不减速，在路口违规变道，抢道加塞等不良驾驶行为。

2)客户端网络管理模块：通过网络连接云端服务器，上传所在区域经纬度获取相应的差分数据；将车辆的信息上传至服务器端；接收服务器下发的信息，包括车辆行为异常时的警示信息。

3)数据管理模块：将网络模块获取的差分数据通过回调函数的方式提供给集成方，用以注入支持高精度解算的定位芯片，以解算出精度达到厘米级的高精度位置；接收集成方注入的高精度位置信息、传感器数据，传输给高精度融合模块；通过回调的方式向sdk集成方输出的融合后的高精度位置信息和服务器下发的车辆异常警示信息。

4)高精度融合模块：针对每秒注入的高精度定位信息，高精度融合单元以200hz：20hz：20hz使用惯性传感器数据、方向盘转角传感器数据、四轮速传感器数据连续地修正高精度定位结果，计算得出更高精度的融合结果，并将结果传输给数据管理模块。

高精度融合模块的具体实施方式如下：

(1)从数据管理模块获取经差分解算的高精度定位信息，得到车辆的绝对位置信息；

(2)融合高精度定位结果以差分解算高精度定位为基础，利用车辆的速度大小和车辆行驶方向进行积分运算解算出相对位置。

(3)车辆的速度大小，利用四轮速传感器传入的左前、右前、左后、右后四个车轮速度大小和加速度计的数值进行计算得到。

(4)车辆的行进方向，分别计算车辆的航向角和俯仰角，根据两个值融合计算出行驶方向信息。利用方向盘转角传感器传入数值和陀螺仪传感器数值计算得到航向角、利用加速度计和陀螺仪两类传感器数据计算得到俯仰角。

(5)以获得的差分解算高精度位置为绝对位置，将其分解到x、y轴上，将融合计算分解到x、y轴两个维度上，对相对速度在x、y轴两个维度进行积分得到相对位移的x、y轴分量，融合计算出更高精度和更高频率的位置信息。x轴正方向为沿纬度线东向，y轴正方向为沿经度线北向。

(6)差分高精度位置每秒钟外部注入一个，融合计算的相对位置每秒钟解算20个，每次解算利用10笔加速度计传感器数值、10笔陀螺仪传感器数值、1笔方向盘转角传感器数据、1笔四轮速传感器数值。

(7)差分解算的高精度位置作为绝对位置不断确定每秒的起始坐标和修正融合定位的漂移误差，多类传感器数据融合定位以更高精度和更高频率的输出位置信息，补偿定位结果不够精细的不足。

二、云端服务器

云端服务器具备网络管理模块，保证与高精度sdk实时交互信息，主要用以下发差分数据，下发警示信息、收集车辆信息；具备高精度地图，支持在高精度地图上动态地对各个路口划分电子围栏；具备大数据处理能力，当车辆进入围栏后，根据收集到的车辆id、经纬度，定位结果标志位，车速等信息，利用特定的决策算法，监控和判定车辆异常行为；具备数据存储模块，能够存储大量车辆信息，对于监测到的异常车辆，存储该车辆的所有信息。

云端服务器包括5部分：云端网络管理模块、差分数据播发模块、数据处理模块、数据存储模块、高精度地图模块。云端服务器结构图如图3所示。

1)云端网络管理模块：保持与高精度sdk的网络连接，下发车辆所在区域的差分数据；收集车辆信息；实时下发车辆行为异常时的警示信息。

2)差分数据播发模块：从数据处理模块获取连接上来的高精度定位sdk的位置信息，通过网络管理模块下发差分数据给高精度定位sdk。

3)数据处理模块：收集高精度sdk上传的车辆信息，并结合高精度地图判定sdk上传的位置信息是否进入围栏，对于进入围栏内的车辆，根据特定的决策算法判定车辆行为是否异常。对于存在异常行为的车辆，生成相应的警示信息通过网络管理模块下发给高精度定位sdk，同时将存在行为异常的车辆的所有信息推送到数据存储模块。

4)高精度地图模块：存储着高精度地图，管理员可以根据高精度地图动态的新增、调整电子围栏。

5)数据存储模块：存储数据处理模块发过来的存在行为异常车辆的所有信息，用以后期查询、也可提供给交警部门根据当地规定根据这些信息对异常车辆的车主进行相应的处罚和教育。

实施例二：

本发明还提供了一种监测车辆通过路口的方法，客户端接收差分数据解算出高精度位置信息，并融合传感器数据对高精度位置信息进行修正，客户端将修正后的高精度位置信息和车辆信息上传至云端服务器；云端服务器对路口动态划分电子围栏，收集修正后的高精度位置信息和车辆信息，并结合高精度地图判定车辆是否进入电子围栏，对于进入电子围栏内的车辆，判定车辆行为是否异常，对于存在异常行为的车辆，生成警示信息下发给客户端并进行存储。

较佳地，所述传感器数据包括惯性传感器数据、方向盘转角传感器数据和四轮传感器数据；客户端通过融合200hz采样频率的惯性传感器数据，20hz采样频率的方向盘转角传感器数据，20hz采样频率的四轮速传感器数据，来修正高精度位置信息。

实施例三：

本发明还提供了一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行如下步骤：

客户端接收差分数据解算出高精度位置信息，并融合传感器数据对高精度位置信息进行修正，客户端将修正后的高精度位置信息和车辆信息上传至云端服务器；

云端服务器对路口动态划分电子围栏，收集修正后的高精度位置信息和车辆信息，并结合高精度地图判定车辆是否进入电子围栏，对于进入电子围栏内的车辆，判定车辆行为是否异常，对于存在异常行为的车辆，生成警示信息下发给客户端并进行存储。

本发明高精度sdk优选使用c语言开发；云端服务器推荐使用java语言进行开发，云端数据库优选使用mongodb存储车辆数据等。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。