本發(fā)明交通預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于車聯(lián)網(wǎng)與智能手持移動(dòng)設(shè)備的盲區(qū)碰撞預(yù)警系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

伴隨城市汽車數(shù)量與建筑數(shù)量的快速增長，城市道路交通環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜。然而，交通配套設(shè)施不夠完善，特別是在十字路口與道路盲區(qū)處；由于沒有足夠的危險(xiǎn)警示設(shè)施，時(shí)常引發(fā)交通事故，造成的經(jīng)濟(jì)損失也不可估量。此外，隨著手持電子設(shè)備的發(fā)展，越來越多的行人行走在城市道路中時(shí)，過于關(guān)注手持電子設(shè)備，而忽視了對(duì)道路交通狀況的觀察，由此引發(fā)的交通事故亦屢見不鮮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種盲區(qū)碰撞預(yù)警系統(tǒng)及方法，通過集成車聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)和在線電子地圖定位功能的智能手持移動(dòng)設(shè)備以及對(duì)應(yīng)的云計(jì)算平臺(tái)，為道路交通參與者提供潛在的碰撞報(bào)警。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是解決用戶與目標(biāo)之間距離計(jì)算不精確的缺陷，通過對(duì)實(shí)時(shí)距離的修正，精確得到用戶與目標(biāo)之間的距離。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種盲區(qū)碰撞預(yù)警系統(tǒng)，包括：

多個(gè)智能手持移動(dòng)設(shè)備，其能夠獲取用戶的速度信息,方向信息和位置信息；

云計(jì)算平臺(tái)，其能夠接收所述智能手持移動(dòng)設(shè)備獲取的速度信息和位置信息，所述云計(jì)算平臺(tái)能夠計(jì)算是否有碰撞可能，并且能夠?qū)⑴鲎差A(yù)警信息發(fā)送給智能手持移動(dòng)設(shè)備，以控制智能手持移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行報(bào)警。

優(yōu)選的是，所述智能手持移動(dòng)設(shè)備采用IOS或Android系統(tǒng)。

優(yōu)選的是，所述智能手持移動(dòng)設(shè)備能夠與車輛行車電腦連接，以獲取用戶駕駛車輛時(shí)的車速和方向。

優(yōu)選的是，所述智能手持移動(dòng)設(shè)備上設(shè)置有WIFI模塊，其通過無線傳輸方式與車輛行車電腦連接。

優(yōu)選的是，所述智能手持移動(dòng)設(shè)備上設(shè)置有揚(yáng)聲器、閃光燈和震動(dòng)馬達(dá)，以通過揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲，通過閃光燈發(fā)出報(bào)警燈光，通過震動(dòng)馬達(dá)發(fā)出報(bào)警震動(dòng)。

優(yōu)選的是，所述智能手持移動(dòng)設(shè)備上設(shè)置有電子陀螺儀傳感器，以獲取用戶的速度信息。

一種盲區(qū)碰撞預(yù)警方法，包括以下步驟：

步驟一、通過智能手持移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行登錄，并獲取用戶的物理尺寸；

步驟二、通過智能手持移動(dòng)設(shè)備獲取用戶的速度和方向和位置和時(shí)間信息，

步驟三、智能手持移動(dòng)設(shè)備將用戶物理尺寸以及實(shí)時(shí)的速度、方向和位置信息傳遞給云計(jì)算平臺(tái)；

步驟四、云計(jì)算平臺(tái)實(shí)時(shí)計(jì)算用戶與目標(biāo)的直線距離d

其中，為用戶與目標(biāo)之間的連線與水平方向的夾角，V₁為用戶的速度，V₂為目標(biāo)的速度，ω₁為用戶的速度方向與水平方向的夾角，ω₂為目標(biāo)的速度方向與水平方向的夾角，t為時(shí)間；

并對(duì)用戶與目標(biāo)的直線距離d進(jìn)行修正，得到

Δt為延修正參數(shù)，α₁和α₂分別為用戶與目標(biāo)的加速度；

當(dāng)云計(jì)算平臺(tái)計(jì)算出當(dāng)d≤15時(shí)，發(fā)送碰撞預(yù)警信號(hào)給智能手持移動(dòng)設(shè)備，所述智能手持移動(dòng)設(shè)備收到碰撞預(yù)警信號(hào)后揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲，閃光燈發(fā)出燈光信號(hào)，震動(dòng)馬達(dá)發(fā)出振動(dòng)信號(hào)。

優(yōu)選的是，步驟一中，登陸后選擇用戶類型，所述用戶類型分為汽車駕駛員和非汽車駕駛員，并且能夠在汽車駕駛員類別中選擇車輛型號(hào)，根據(jù)車輛型號(hào)得到用戶的物理尺寸。

優(yōu)選的是，步驟二中，云計(jì)算平臺(tái)根據(jù)用戶的位置信息，以用戶為圓心，半徑15m的圓形區(qū)域內(nèi)，將其他用戶的位置發(fā)送給智能手持移動(dòng)設(shè)備。

優(yōu)選的是，所述用戶類型分為非汽車駕駛員時(shí)，使用戶的物理尺寸為3.4m*1.25m*2.25m。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將車聯(lián)網(wǎng)，云計(jì)算技術(shù)和手持移動(dòng)設(shè)備相連，提升了道路交通參與者間的信息交互能力。云計(jì)算中心對(duì)道路交通參與者的宏觀調(diào)控，大大提高了道路交通的安全性與效率。通過分析云計(jì)算中心收集到的交通信息，可以更好的規(guī)劃道路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。同時(shí)，由于智能手持移動(dòng)設(shè)備可以實(shí)時(shí)上傳交通信息到云計(jì)算平臺(tái)，因此可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)測交通擁堵情況，及時(shí)做好相應(yīng)措施。為道路交通參與者提供潛在的碰撞報(bào)警功能，為提高城市交通安全性提供一定的輔助手段，為提高城市交通效率提供一定的幫助。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的盲區(qū)碰撞預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的盲區(qū)碰撞預(yù)警方法流程圖。

圖3為本發(fā)明所述的用戶與目標(biāo)位置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于車聯(lián)網(wǎng)與智能手持移動(dòng)設(shè)備的盲區(qū)碰撞預(yù)警系統(tǒng)，包括智能手持移動(dòng)設(shè)備110，其采用市售智能數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)，具有中央處理器、圖形處理器、LCD/OLED顯示屏、移動(dòng)通信模塊、WIFI模塊、GPS/北斗模塊、電子陀螺儀傳感器、USB接口、閃光燈，所述的智能手持移動(dòng)設(shè)備110采用IOS或Android系統(tǒng)。

所述WIFI模塊具備藍(lán)牙功能，能夠接收來自汽車OBD接口傳來的汽車動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。

所述GPS/北斗模塊采用內(nèi)置GPS(支持A-GPS)/北斗模塊，能夠進(jìn)行定位。

所述智能手持移動(dòng)設(shè)備110的對(duì)應(yīng)平臺(tái)為云計(jì)算平臺(tái)120，使用SaaS云服務(wù)實(shí)現(xiàn)SaaS層的應(yīng)用；所述智能手持移動(dòng)設(shè)備110與云計(jì)算平臺(tái)120間通過用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP和傳輸控制協(xié)議TCP等方式連接。

所述智能手持移動(dòng)設(shè)備110通過電子陀螺儀、藍(lán)牙模塊獲得用戶的速度與方向數(shù)據(jù)，通過GPS/北斗模塊和WIFI模塊、移動(dòng)通信模塊獲得用戶的位置信息；通過WIFI模塊、移動(dòng)通信模塊將用戶的實(shí)時(shí)位置信息和動(dòng)態(tài)信息上傳至云計(jì)算平臺(tái)120，并接收來自云計(jì)算平臺(tái)120發(fā)送的用戶與目標(biāo)的位置標(biāo)定信息以及危險(xiǎn)報(bào)警信息；通過揚(yáng)聲器、閃光燈、振動(dòng)馬達(dá)向用戶發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)。

所述智能手持移動(dòng)設(shè)備110上傳的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息包括，用戶身份為非汽車駕駛員的信息為自身的速度、經(jīng)度、維度、海拔以及時(shí)間；用戶身份為汽車駕駛員的信息為車輛的速度、經(jīng)度、維度、海拔以及時(shí)間和其他車輛傳感器數(shù)據(jù)；所述智能手持移動(dòng)設(shè)備的通信協(xié)議基于LTE、TCP和UDP等。

云計(jì)算平臺(tái)120通過接收有智能手持移動(dòng)設(shè)備110上傳的用戶動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)與位置信息，將與用戶處于同一區(qū)域內(nèi)，并登錄直奔系統(tǒng)的目標(biāo)實(shí)時(shí)標(biāo)注在應(yīng)用的電子地圖中；同時(shí)，云計(jì)算平臺(tái)120將計(jì)算在一定區(qū)域內(nèi)用戶與目標(biāo)是否存在碰撞可能，若存在潛在威脅，則通過應(yīng)用向用戶發(fā)出危險(xiǎn)警告，同時(shí)在電子地圖中標(biāo)出與用戶存在碰撞可能的目標(biāo)位置。

使用本發(fā)明提供的基于車聯(lián)網(wǎng)與智能手持移動(dòng)設(shè)備的盲區(qū)碰撞預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行盲區(qū)碰撞預(yù)警的方法為：

步驟一S210、在智能手持移動(dòng)設(shè)備110上安裝有為基于車聯(lián)網(wǎng)與智能手持移動(dòng)設(shè)備的盲區(qū)碰撞預(yù)警系統(tǒng)在智能手持移動(dòng)設(shè)備上工作而開發(fā)的配套應(yīng)用。在智能手持移動(dòng)設(shè)備110開啟蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)后，智能手持移動(dòng)設(shè)備110通過傳輸控制協(xié)議TCP連接至云計(jì)算平臺(tái)120，在智能手持移動(dòng)設(shè)備110的應(yīng)用中通過注冊(cè)的用戶名和密碼登錄至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器平臺(tái)；

登陸后，用戶選擇自身的身份類別，分為汽車駕駛員和非汽車駕駛員連個(gè)類別，并選擇其物理尺寸。身份為汽車駕駛員的用戶在本系統(tǒng)的應(yīng)用中可以選擇自身駕駛汽車的型號(hào)，以確定自身的物理尺寸；本系統(tǒng)默認(rèn)用戶身份為非汽車駕駛員的物理尺寸為3.4m*1.25m*2.25m的長方體；

步驟二S220、用戶根據(jù)身份類別選擇相應(yīng)的獲得實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，包括用戶身份為非汽車駕駛員的信息為自身的方向、速度、經(jīng)度、維度、海拔以及時(shí)間；用戶身份為汽車駕駛員的信息為車輛的方向、速度、經(jīng)度、維度、海拔以及時(shí)間和其他車輛傳感器數(shù)據(jù)，和位置信息；

步驟三S230、用戶實(shí)時(shí)位置等信息通過UDP或TCP協(xié)議上傳至云計(jì)算平臺(tái)120，云計(jì)算平臺(tái)120將一定區(qū)域內(nèi)的用戶與目標(biāo)的相對(duì)位置在應(yīng)用的電子地圖中標(biāo)注出來；

步驟四S240、當(dāng)系統(tǒng)預(yù)判出用戶與目標(biāo)存在潛在碰撞危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)用由后臺(tái)運(yùn)行轉(zhuǎn)為前臺(tái)運(yùn)行，在顯示用戶與目標(biāo)相對(duì)位置的同時(shí)，發(fā)出警示信號(hào)，包括通過智能手持移動(dòng)設(shè)備的閃光燈發(fā)出燈光信號(hào)，通過智能手持移動(dòng)設(shè)備的揚(yáng)聲器發(fā)出聲音信號(hào)，通過智能手持移動(dòng)設(shè)備的震動(dòng)馬達(dá)發(fā)出振動(dòng)信號(hào)，提示用戶避免與目標(biāo)發(fā)生碰撞。

用戶與目標(biāo)在同一海拔平面發(fā)生碰撞存在以下幾種可能：1、迎面撞擊；2、側(cè)向撞擊；3、追尾。

本發(fā)明的碰撞預(yù)測算法主要研究第二種和第三種情況，用戶與目標(biāo)發(fā)生側(cè)向撞擊的情況如圖3所示。由于本發(fā)明的警戒范圍是以用戶為圓心，半徑15m的圓形區(qū)域，因此圖中用兩個(gè)半徑為15m的圓代表用戶和目標(biāo)。在目標(biāo)進(jìn)入用戶的警戒區(qū)域后，碰撞預(yù)警系統(tǒng)便應(yīng)向用戶發(fā)出報(bào)警。

設(shè)U₁為用戶，以速度V₁勻速運(yùn)動(dòng)；U₂為目標(biāo)，以速度V₂勻速運(yùn)動(dòng)，兩者運(yùn)動(dòng)方向如圖所示。設(shè)U₁在原點(diǎn)(0，0)，d為用戶U₁與目標(biāo)U₂的直線距離，則U₂

U₁運(yùn)行軌跡為(tV₁cosω₁,tV₁sinω₁)；

U₂運(yùn)行軌跡為

其中，為用戶與目標(biāo)之間的連線與水平方向的夾角，V₁為用戶的速度，V₂為目標(biāo)的速度，ω₁為用戶的速度方向與水平方向的夾角，ω₂為目標(biāo)的速度方向與水平方向的夾角，t為時(shí)間。

由于目標(biāo)在進(jìn)入以用戶為圓心，半徑15m的圓形區(qū)域內(nèi)時(shí)，本發(fā)明的碰撞預(yù)警系統(tǒng)將向用戶發(fā)出危險(xiǎn)報(bào)警。因此，當(dāng)d＝15時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)，目標(biāo)與用戶發(fā)生追尾是是的特殊情況。

當(dāng)U₁和U₂分別以加速度α₁和α₂勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)初始時(shí)間為0，U₁和U₂的初始位置為(0，0)，則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：得：

同理：

本發(fā)明的碰撞預(yù)警系統(tǒng)將獲得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入預(yù)測模型中，當(dāng)d＝15時(shí)，碰撞預(yù)警系統(tǒng)向用戶發(fā)出警告。

當(dāng)U₁和U₂分別以加速度α₁和α₂變加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：得：

$x=x_0+v_{0}t+\underset{0}{\overset{t}{\∫}}\underset{0}{\overset{t}{\∫}}adt\·dt$

則

本發(fā)明的碰撞預(yù)警系統(tǒng)將獲得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入預(yù)測模型中，當(dāng)d＝15時(shí)，碰撞預(yù)警系統(tǒng)向用戶發(fā)出警告。

由于智能手持移動(dòng)設(shè)備與云計(jì)算平臺(tái)的信息交互，會(huì)受用戶的移動(dòng)速度和與基站的距離以及通訊技術(shù)的固有時(shí)延影響而存在通信延遲的現(xiàn)象。由此造成本發(fā)明的碰撞預(yù)測模型存在對(duì)用戶的位置以及與目標(biāo)的距離的誤差，為修正誤差，本發(fā)明引入了通信時(shí)延修正參數(shù)Δt，其中：

Δt＝Δt_{網(wǎng)絡(luò)}+Δt_通信

將通信時(shí)延修正參數(shù)Δt代入碰撞預(yù)測模型中有：

(1)當(dāng)U₁以速度V₁勻速運(yùn)動(dòng)；U₂以速度V₂勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)：

(2)當(dāng)U₁和U₂分別以加速度α₁和α₂勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)：

(3)當(dāng)U₁和U₂分別以加速度α₁和α₂變加速運(yùn)動(dòng)時(shí)

為使本發(fā)明的碰撞預(yù)警系統(tǒng)同對(duì)用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別和碰撞預(yù)警更準(zhǔn)確，本發(fā)明結(jié)合用戶的物理尺寸數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息進(jìn)行了安全距離補(bǔ)償。即將在通訊時(shí)延時(shí)間內(nèi)用戶的移動(dòng)距離加入預(yù)測模型中。通過用戶上傳的速度信息和時(shí)延數(shù)據(jù)以及用戶的物理尺寸以及上一時(shí)刻的位置信息作為參考量，獲得世紀(jì)碰撞預(yù)警的時(shí)間與位置信息。

步驟二中，所述的獲得實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息和位置信息的方式包括，當(dāng)用戶身份為非汽車駕駛員時(shí)，通過智能手持移動(dòng)設(shè)備獲得用戶的定位信息以及其他動(dòng)態(tài)信息；當(dāng)用戶身份為汽車駕駛員時(shí)，將智能手持移動(dòng)設(shè)備通過藍(lán)牙與汽車的OBD接口連接，由車載傳感器獲得車輛的動(dòng)態(tài)信息，智能手持移動(dòng)設(shè)備將以上信息作為確定用戶位置的參考量，結(jié)合GPS信息得到用戶實(shí)時(shí)位置信息。

步驟三中，所述的一定區(qū)域，根據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于城市道路設(shè)計(jì)規(guī)模的要求，本系統(tǒng)將監(jiān)測區(qū)域設(shè)定為以用戶為圓心，半徑為15m的圓形區(qū)域。

步驟三中，所述的用戶與目標(biāo)的相對(duì)位置在應(yīng)用的電子地圖中標(biāo)注出來包括在電子地圖中，將以用戶為圓心，半徑15m的圓形區(qū)域內(nèi)，所有配備本系統(tǒng)的用戶與目標(biāo)標(biāo)注出來，并隨用戶的移動(dòng)而實(shí)時(shí)更新。

步驟四中，所述的應(yīng)用由后臺(tái)運(yùn)行轉(zhuǎn)為前臺(tái)運(yùn)行包括在云計(jì)算平臺(tái)判斷用戶在一定區(qū)域內(nèi)處于安全狀態(tài)時(shí)，默認(rèn)應(yīng)用在智能手持移動(dòng)設(shè)備的后臺(tái)運(yùn)行；當(dāng)云計(jì)算平臺(tái)判斷用戶與目標(biāo)在一定區(qū)域內(nèi)存在碰撞可能時(shí)，遠(yuǎn)程調(diào)度應(yīng)用有智能手持移動(dòng)設(shè)備的后臺(tái)運(yùn)行轉(zhuǎn)換為前臺(tái)運(yùn)行。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。