道路及行车实时安全监测、导航系统和安全监测方法与流程

本发明属于道路交通监测领域，具体涉及一种道路及行车实时安全监测、导航系统以及道路安全监测方法。

背景技术：

现有道路监测系统缺乏对闯入道路行车道的行人、动物的监测，缺乏对道路边滑坡、道路路面塌陷、路基受损情况的检测，缺乏对路面大面积积水检测和车辆落物检测，缺乏对车辆行车轨迹异常的检测。同时，前方道路、交通的综合信息对道路上行驶的车辆的车主不透明，车主与道路、交通管理方信息不对称，道路异常情况、行车异常情况以及道路行车危险情况不能及时告知车主，连环追尾等道路交通事故时有发生。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述问题，提供一种道路及行车实时安全监测、导航系统，检测闯入道路行车道的行人、动物，进行滑坡、塌陷、路基受损检测，路面大面积积水检测和车辆落物检测，进行各路段浓雾检测和道路结冰检测，并收集、管理道路上的交通安全事故和各种道路行车异常情况，采用差分gps对道路上的车辆、路异常事件发生的地点、交通事故发生的地点进行精确定位，道路异常、行车异常情况以及危险情况通过车辆终端、路侧显示屏提前向道路上的车主提醒或报警，以全面提高道路行车安全性，减少、避免交通事故。

本发明的技术方案是道路及行车实时安全监测、导航系统，包括车辆测速单元、车载终端、管理中心单元，还包括路侧监测单元，车辆测速单元、车载终端、管理中心单元、路侧监测单元经通讯网络相互之间通讯连接；车辆测速单元用于测取道路上行驶的车辆的速度、识别车辆行驶的车道，设于道路上方；车载终端用于提供车辆的gps定位数据，向车主显示道路实时行驶车辆分布、行车平均速度、道路能见度、路段限速信息，并显示、播报道路异常、行车异常情况和危险情况；管理中心单元用于提供gps差分数据，综合道路及环境情况、道路行车情况，向管理人员展示；路侧监测单元用于检测闯入道路的行人、动物，监测道路结冰情况，检测道路能见度，监测道路受损情况，并将道路异常情况、行车异常情况、危险情况通过路侧显示屏向道路上行驶的车主展示，路侧监测单元设于道路路侧。

进一步地，车辆测速单元包括第一微处理器和分别与其连接的测速雷达、第一摄像头、第一zigbee模块；车载终端包括第二微处理器和分别与其连接的显示模块、gps模块、第二zigbee模块；管理中心单元包括服务器和分别与其连接的基准站、第三zigbee模块；路侧监测单元包括第三微处理器和分别与其连接的第四zigbee模块、第二摄像头、红外摄像头、显示屏、结冰传感器、雾检测器；第一zigbee模块、第二zigbee模块、第三zigbee模块、第四zigbee模块经无线网络相互之间连接；管理中心单元还包括通讯连接的无人机和数传电台，数传电台与服务器连接。

进一步地，管理中心单元还包括与服务器连接的多个显示器。

进一步地，管理中心单元还包括与服务器连接的硬盘录像机。

进一步地，管理中心单元还包括与服务器连接的dtu模块。

进一步地，管理中心单元还包括与服务器连接的第一语音模块。

进一步地，车载终端还包括与第二微处理器连接的第二语音模块。

利用道路及行车实时安全监测、导航系统进行安全监测的方法，包括以下步骤，

步骤1：道路及环境情况实时检测；

步骤1.1：采用红外摄像头检测闯入道路的行人、动物；

步骤1.2：利用摄像头取像，通过图像识别进行滑坡、塌陷、路基受损检测，路面大面积积水检测和车辆落物检测；

步骤1.3：采用雾检测器进行道路各路段浓雾检测；

步骤1.4：采用结冰传感器进行道路各路段结冰检测；

步骤1.5：无人机对道路进行巡视取像，通过图像识别收集道路信息；

步骤1.6：收集道路上行驶的车辆的车主报告的道路行车异常情况及道路交通安全事故；

步骤2：道路行车情况实时检测；

步骤2.1：对进入道路的车辆进行统一编码，确定车辆的标识号；

步骤2.1：测速雷达对道路上行驶的车辆实时测速；

步骤2.3：利用第一摄像头取像，通过图像识别对道路上行驶的车辆进行轨迹检测；

步骤2.4：利用第一摄像头取像，通过图像识别检测进入或占用应急车道的车辆；

步骤3：管理方录入道路交通事故信息和道路施工信息；

步骤4：将道路情况、行车情况向管理方展示；

步骤5：将道路情况、行车情况通过车载终端向车主展示；

步骤5.1：将道路各路段畅通情况、行车平均速度、道路能见度、路段限速、道路施工信息作为导航信息通过车载终端向车主展示；

步骤5.2：通过车载终端向车主展示道路上行驶车辆的实时位置数据；

步骤5.3：将车辆测速单元检测的车辆超速情况通过车载终端向当事车主显示；

步骤6：通过第一摄像头、第二摄像头拍摄的图像识别车辆违章现象，将车辆违章现象的图片传输至服务器保存，并发送至违章车辆的车载终端；

步骤7：道路异常、行车异常情况向管理方、车主发送提醒信息；

步骤7.1：将行人闯入道路、动物闯入道路、路面大面积积水、道路落物通过来车方向的路侧显示屏向车主提醒；

步骤7.2：将行人闯入道路、动物闯入道路、路面大面积积水、道路落物、车辆占用应急车道情况向管理方发送提醒信息；

步骤7.3：向多次出现行车轨迹异常的当事车主发送提醒信息；

步骤8：危险情况向管理方、车主发出警报；

步骤8.1：检测到道路浓雾、道路结冰时，通过第一语音模块、显示器向管理方发出警报，通过车载的第二语音模块、显示模块和来车方向的路侧显示屏向车主发出警报；

步骤8.2：判断出现道路交通安全事故时，通过第一语音模块、显示器向管理方发出警报，通过车载的第二语音模块、显示模块和来车方向的路侧显示屏向车主发出警报。

本发明的有益效果：

1）通过路侧监测单元，检测闯入道路的行人、动物，监测道路各路段结冰情况，检测道路各路段能见度，监测道路受损情况，为管理方和道路上行驶的车主提供更全面的道路安全信息，提高道路行驶安全性；

2）采用基准站和gps差分定位技术，对行驶的车辆、道路异常事件发生的地点、交通事故发生的地点进行精确定位，为为管理方和道路上行驶的车主提供准确的道路交通数据；

3）道路异常、行车异常情况以及危险情况通过车辆终端、路侧显示屏提前向道路上的车主提醒或报警，预防、减少事故的发生，减小或避免人员伤亡及财产损失；

4）通过管理中心单元向管理人员综合展示道路及环境情况、道路行车情况，道路异常、行车异常情况以及危险情况对管理人员进行提醒或报警，使管理人员实时了解道路及行车情况，便于管理人员及时发现问题，采取管理措施；

5）通过车辆测速单元检测行驶轨迹异常的车辆，并向当事车主提醒，避免出现交通事故。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的车辆测速单元1的结构框图。

图2为本发明的车载终端2的结构框图。

图3为管理中心单元3的结构框图。

图4为路侧监测单元4的结构框图。

具体实施方式

如图1-4所示，一种道路及行车实时安全监测、导航系统包括经通讯网络相互之间通讯连接的车辆测速单元1、车载终端2、管理中心单元3、路侧监测单元4；车辆测速单元1用于测取道路上行驶的车辆的速度、识别车辆行驶的车道，设于道路上方；车载终端2用于提供车辆的gps定位数据，向车主显示道路实时行驶车辆分布、行车平均速度、道路能见度、路段限速信息，并显示、播报道路异常、行车异常情况和危险情况；管理中心单元3用于提供gps差分数据，综合道路及环境情况、道路行车情况，向管理人员展示；路侧监测单元4用于检测闯入道路的行人、动物，监测道路结冰情况，检测道路能见度，监测道路受损情况，并将道路异常情况、行车异常情况、危险情况通过路侧显示屏向道路上行驶的车主展示，路侧监测单元4设于道路路侧。

车辆测速单元1包括第一微处理器101和分别与其连接的测速雷达102、第一摄像头103、第一zigbee模块104。

车载终端2包括第二微处理器201和分别与其连接的显示模块202、gps模块203、第二zigbee模块204、第二语音模块205。

管理中心单元3包括服务器301和分别与其连接的基准站302、硬盘录像机306、dtu模块307、第三zigbee模块308、第一语音模块309；管理中心单元3还包括与服务器301连接的6个显示器303。

路侧监测单元4包括第三微处理器401和分别与其连接的第四zigbee模块402、第二摄像头403、红外摄像头404、显示屏405、结冰传感器406、雾检测器407、报警器408；第一zigbee模块104、第二zigbee模块204、第三zigbee模块308、第四zigbee模块402经无线网络相互之间连接；管理中心单元3还包括通讯连接的无人机305和数传电台304，数传电台304与服务器301连接。

一种实施例中，道路为高速公路，高速公路上每间隔150米在道路上方设置车辆测速单元1，每间隔150米在道路侧设置路侧监测单元2。

第一摄像头103通过拍摄道路上车辆的图像识别车辆的车牌号，测速雷达102对道路上行驶的车辆进行测速，第一微处理器101将测取的车辆的速度及识别出的对应的车牌号经第一zigbee模块发送，经zigbee网络传输，经第三zigbee模块接收并传输至服务器301；第一微处理器101检测到车辆超速时，将车辆超速信息通过经第一zigbee模块发送，经zigbee网络传输，经第二zigbee模块204接收，传输至超速车辆的车载终端2，通过显示模块202、第二语音模块205对车主进行超速提醒。

服务器301根据基准站302采集的gps卫星观测数据，得到码相位/载波相位差分修正信息，并将码相位/载波相位差分修正信息经第三zigbee模块308发送，经zigbee网络传输，经第二zigbee模块204接收，传输至第二微处理器201，第二微处理器201结合码相位/载波相位差分修正信息和gps模块203的gps定位数据，得到车载终端2的精确定位数据，通过显示模块202显示，第二微处理器201将车载终端2的精确定位数据经zigbee网络传输至服务器301；无人机305的gps定位数据经数传电台304传输至服务器301，服务器301结合码相位/载波相位差分修正信息和无人机305的gps定位数据，得到无人机305的精确定位数据；服务器301、车载终端2上安装有立体道路地图。服务器301根据车载终端2和无人机305的定位数据，将车辆和无人机显示在立体道路地图中，并将车辆的数据发送至道路上行驶的车辆的车载终端2，便于车主了解道路上的行车情况和道路上车辆的相对位置。

无人机305对道路进行巡查，拍摄的图像以及图像的gps定位数据经数传电台304传输至服务器301。

第三微处理器401对第二摄像头403拍摄的道路的图像进行图像识别，识别道路滑坡、道路塌陷事故；第三微处理器401根据红外摄像头404采集的图像，识别进入道路的行人、大型动物；雾检测器407检测道路处大气能见度；结冰传感器406检测道路路面结冰情况；第三微处理器401将道路滑坡事故、道路塌陷事故、行人闯入道路事件、大型动物闯入道路事件以及道路能见度通过第四zigbee模块402发送，经zigbee网络传输，分别经第二zigbee模块204、第三zigbee模块308接收，传输至管理中心单元3、车载终端2；第三微处理器401识别到道路滑坡事故、道路塌陷事故、道路结冰时，触动报警器408发出警报，并通过来车方向的路侧监测单元4的显示屏405警示道路上的车主防范前方的危险。

服务器301接收到道路滑坡事故、道路塌陷事故、行人闯入道路事件、大型动物闯入道路事件时，通过dtu模块307向管理人员发送提醒信息，便于管理人员及时采取管理措施；服务器301通过显示器303向管理人员展示道路上行驶的车辆的精确定位数据、车辆测速单元1检测的车辆的速度信息以及路侧监测单元4检测的道路滑坡事故、道路塌陷事故、行人闯入道路事件、大型动物闯入道路事件、道路能见度、道路结冰情况。

管理人员凭借第一语音模块309、第二语音模块205与车主对话，管理人员语音经第一语音模块309采集，传输至服务器301，经第三zigbee模块308发送、经zigbee网络传输，经第二zigbee模块204接收，传输至第二微处理器201，通过第二语音模块205播放给车主；同理，车主向管理人员报告道路行车异常情况及道路交通安全事故。

利用道路及行车实时安全监测、导航系统进行安全监测方法，包括以下步骤，

步骤1：道路及环境情况实时检测；

步骤1.1：采用红外摄像头检测闯入道路的行人、动物；

步骤1.2：利用摄像头取像，通过图像识别进行滑坡、塌陷、路基受损检测，路面大面积积水检测和车辆落物检测；

步骤1.3：采用雾检测器进行道路各路段浓雾检测；

步骤1.4：采用结冰传感器进行道路各路段结冰检测；

步骤1.5：无人机对道路进行巡视取像，通过图像识别收集道路信息；

步骤1.6：收集道路上行驶的车辆的车主报告的道路行车异常情况及道路交通安全事故；

步骤2：道路行车情况实时检测；

步骤2.1：对进入道路的车辆进行统一编码，确定车辆的标识号；

步骤2.1：测速雷达对道路上行驶的车辆实时测速；

步骤2.3：利用第一摄像头取像，通过图像识别对道路上行驶的车辆进行轨迹检测；

步骤2.4：利用第一摄像头取像，通过图像识别检测进入或占用应急车道的车辆；

步骤3：管理方录入道路交通事故信息和道路施工信息；

步骤4：将道路情况、行车情况向管理方展示；

步骤5：将道路情况、行车情况通过车载终端向车主展示；

步骤5.1：将道路各路段畅通情况、行车平均速度、道路能见度、路段限速、道路施工信息作为导航信息通过车载终端向车主展示；

步骤5.2：通过车载终端向车主展示道路上行驶车辆的实时位置数据；

步骤5.3：将车辆测速单元检测的车辆超速情况通过车载终端向当事车主显示；

步骤6：通过第一摄像头、第二摄像头拍摄的图像识别车辆违章现象，将车辆违章现象的图片传输至服务器保存，并发送至违章车辆的车载终端；

步骤7：道路异常、行车异常情况向管理方、车主发送提醒信息；

步骤7.1：将行人闯入道路、动物闯入道路、路面大面积积水、道路落物通过来车方向的路侧显示屏向车主提醒；

步骤7.2：将行人闯入道路、动物闯入道路、路面大面积积水、道路落物、车辆占用应急车道情况向管理方发送提醒信息；

步骤7.3：向多次出现行车轨迹异常的当事车主发送提醒信息；

步骤8：危险情况向管理方、车主发出警报；

步骤8.1：检测到道路浓雾、道路结冰时，通过第一语音模块、显示器向管理方发出警报，通过车载的第二语音模块、显示模块和来车方向的路侧显示屏向车主发出警报；

步骤8.2：判断出现道路交通安全事故时，通过第一语音模块、显示器向管理方发出警报，通过车载的第二语音模块、显示模块和来车方向的路侧显示屏向车主发出警报。