道路信息数据的无线实时传送及接收系统的制作方法

本发明涉及的是一种交通安全领域的技术，具体是一种道路信息数据的无线实时传送及接收系统。

背景技术：

随着自动驾驶技术的日益成熟，车辆对道路环境信息的需求也日益增加，车辆对道路环境信息的要求较高，具体体现在：实时性要求高、数据量大、精度要求高。现有的路边接入设备在数据量大、接入用户多的情况下，无法保证时延在要求的范围内，不能实现信息传送全路段无缝衔接。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种道路信息数据的无线实时传送及接收系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：设置于道路一侧的若干采集-发送系统以及设置于车辆内部的接收系统，其中：采集-发送系统包括：数据采集单元、数据处理单元和发送单元，接收系统包括：接收单元、网络单元和数据综合单元，其中：循环工作的数据采集单元从传感器或网络采集原始数据后输出至数据处理单元，数据处理单元对原始数据分析处理、加密编码后得到道路信息数据帧并输出至发送单元，发送单元循环对道路信息数据帧进行调制处理后以调频方式进行广播，接收单元循环收到广播信号后依次进行解调、解码处理后得到道路信息并输出至数据综合单元，网络单元从服务平台接收解码方式并输出至数据解码单元，数据综合单元接收道路信息后输出至车辆控制系统以便进行车辆行驶控制。

所述的数据采集单元包括：数据采集模块和网络模块，其中：数据采集模块接收来自传感器的原始数据并输出至数据处理模块，网络模块接收来自网络的道路信息并输出至数据处理模块。

每个采集-发送系统的发送单元各自覆盖道路相应区域，相邻系统发射频率不同，并对应处理该区域内由若干传感器组成的采集单元所采集到的道路信息，每传感器采集的道路信息经过数据处理单元处理后至少要汇集到其所在的某一个发送单元，使得所述传感器的采集范围能够覆盖所有道路区域，发送单元信号能覆盖所有道路区域。

所述的道路信息包含静态对象信息和动态对象信息，其中：静态对象是指：道路边界、分道线位置、以及出入口、转弯等提示标志、禁止停车等警示标志；动态对象是指：信号灯、临时交通标志等，以及车辆位置、速度、几何尺寸，障碍物位置、几何尺寸等。这些信息的特征是时刻在变化，采集周期必须足够短，例如100ms。

所述的静态对象信息和动态对象信息均至少包括信息名称、信息特征，其中：信息名称可以是按预先设定的符号或数字，信息特征是位置、速度、尺寸、状态等。

所述的数据处理单元包括：数据处理模块和数据编码模块，其中：数据处理模块接收原始数据后进行解析并获得其中的道路信息，将道路信息数据输出至数据编码模块进行加密编码，数据编码模块对道路信息加密编码后输出至发送单元。

所述的加密编码是指：为了将数据传送给特定用户，保障数据安全，数据编码模块按预定的方式对要传送的数据加密编码运算，接收系统采用相应的方式对接收到的数据解码。加密方法要求简单，数据量小，计算量小，不影响数据的实时传送。方法之一，采用对称加密，就是预定一个作为公钥的密码数据，处理机对要传送的数据进行位异或加密运算，接收器对收到的数据用同样的密码数据进行位异或，解码出信息数据。密码数据在一段时间内是固定的，而在不同的时间段是变化的，通过网络给定，或者根据某一算法给定。也可采用其它满足要求的加密方法。

所述的发送单元包括：信号调制模块和信号发射模块，其中：信号调制模块接收编码后的道路信息并进行调制后输出至信号发射模块，信号发射模块经功率控制处理后采用现有的调频技术无线广播。

优选地，所述的发送单元在空闲时段可将现时间段的数据多次发送，以提高传送可靠性，减少误码率。

所述的循环工作是指：数据采集单元不断采集该范围内的原始数据，数据处理单元不断处理原始数据得到道路信息并对数据编码，发送单元不断将编码后的数据以数据帧为单位传送出去，接收系统不断接收、解码接收到的信息，以保证任何时间接收到的信息都是实时有效的。例如：数据采集模块采集到一帧图像，传送到处理单元，然后继续采集下一帧图像进行同样的处理，数据处理单元根据最新一帧图像或最近几帧图像进行处理得到道路信息，如道路边界、车道线、多辆车辆等的多项信息，将其组成一个序列发送到编码模块，然后对下一帧图像进行同样的处理，编码模块按顺序取其中一项或几项信息数据进行编码，传到发送单元，然后取下面一项或几项信息进行同样的操作，直到序列中所有的信息发送出去。发送单元收到编码后的数据就对信号处理后发射出去。

所述的数据帧包括：帧头、数据段及帧尾，其中：帧尾至少包含一位校验位，每一帧传送至少一项信息数据；由于采用广播方式传送信息，因此不需要始终保持在线，并且由于本系统信息更新频率很快，信息数据是离散的，因此有较好的容错能力，即使个别帧丢掉，对车辆导航也不会有太大影响。

优选地，所述的数据帧中加入空间段的信息，可实现段识别，也可根据车载gps、基站定位等技术和段数据库查询实现段识别。段数据库是道路上各空间段的信息库，预植于接收系统中。

所述的数据采集模块包括但不限于：摄像头、激光测距仪、超声波雷达、毫米波雷达以及从internet网上获得数据，如数字地图等，也可以接收车辆发送的位置信息等，经数据处理机，如计算机等，处理后，形成所要求的信息数据。道路信息数据是离散的，因此采用简单叠加与更新方式进行信息合并。

技术效果

与现有技术相比，本系统的技术效果包括：

1)本系统单方向传送数据，接收系统只接收数据。接收系统接收数据时也不进行身份认证，只是采集-发送系统、接收系统通过各自的网络模块与服务平台通信时进行身份认证。因此，在数据传送过程中，不需要接收系统保持在线。

2)本系统采用分空间段采集广播方式，没有数据查询过程，不会网络拥塞，提高了数据传送的可靠性，也确保了实时性。段距离在2.5公里时，离散的道路信息数据量少于1mb，数据传送速率为100mbps，数据传送、接收时间小于30ms。

3)离散的道路信息数据及高的信息更新频率，增加了系统容错能力。由于多普勒频移、环境等因素造成误码，也只会影响个别信息数据，而且信息更新频率高，不会对行驶造成影响。

4)信息更新频率取决于采集传感器的采集频率、数据处理单元性能及数据传送速率。例如：当传感器为激光雷达时，采集周期可达100ms，数据处理时间小于10ms，数据传送、接收时间小于30ms，可见此时影响信息更新频率的主要因素是传感器。当传感器为摄像机时，采集周期可达30ms，数据处理时间不小于200ms，数据传送、接收时间小于30ms，可见此时影响信息更新频率的主要因素是数据处理过程。系统动态对象信息更新频率为10hz，时延小于40ms。

附图说明

图1为本发明一个采集-发送系统及接收系统示意图；

图2为实施例道路上多个采集-发送系统及接收系统示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本实施例包含：作为采集-发送系统的数据采集单元1、数据处理单元2和发送单元3和作为接收系统的接受单元4、网络单元5和数据综合单元6.

所述的数据采集单元1的数据采集模块包括摄像机、激光雷达和毫米波雷达，本实施例中的摄像机采集的图像主要用来获取静态对象信息，分辨率为14mbyte像素，天气晴好时采集200m距离内的图像；激光雷达采集频率为10hz，采集200m距离内的道路点云数据传到数据处理模块，结合图像处理结果得到运动物体，如行驶的车辆、行人，的位置、速度、大小等信息。在大雾、雨雪等天气，毫米波雷达用来探测道路上的车辆等信息。通过网络还可与智能化道路交通信号灯通信，获得红绿灯信息。

所述的数据处理单元2采用高性能微型计算机，其中的数据处理模块对图像分析处理获得道路边界、车道线的相对坐标，采用机器学习识别道路标志，对点云数据分析处理后得到运动物体信息，然后将信息汇集组成一个序列；数据编码模块取序列中几项信息数据串联成数据块，用预设的密码数据与数据块位异或加密编码运算。编码后的数据块加上4字节的帧头和一个字节的帧尾组成数据帧。帧头包含起始码和空间段的标识信息，帧尾包含一位奇偶校验位和结束码。数据帧传送到发送单元3后，再取数据序列中下几项数据进行同样的处理，直到处理完全部数据。

所述的发送单元3包括信号调制模块和信号发射模块，如图2中的8，9是两个相邻的采集-发送系统，载波频率分别为2.4ghz频段的两个频点的发送单元相隔2.5km，每个发送单元3的信号覆盖半径为2km，因为是单向传送，单一信道，传送速率不低于100mbps。传入的数据调制到指定频率的无线射频信号，经功率控制装置送到天线发送出去。

本实施例中，接收系统设置于车辆上，可与网络通信，也可接收发送单元3发出的无线电信号，其有两组接收支路，即接收单元4，分别可接收8，9两个采集-发送系统的发射频率的信号，解调出编码后的数据。

接收系统的网络单元5从服务平台接收到密码数据，输出到接收单元4中的数据解码模块，与接收到的数据位异或运算，解码出道路信息数据。在两信号覆盖重叠区可同时接收两个频率的信号。

接收系统的数据综合单元6将各接收模块收到的数据合并处理。道路信息数据是按项目分的离散数据，如车辆一的位置、速度、尺寸，车辆二的位置、速度、尺寸，交通信号灯的位置、红灯还是绿灯等。车辆如果在同一位置则认为是同一项目，可合并为一项，如果不在同一位置则可增加进总数据序列。该时段数据接收完成后，将数据序列输出到应用设备。

本实施例中的系统数据更新频率为10hz，时延小于40ms。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。