本發(fā)明涉及城市交通服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于一種基于北斗和圖像識(shí)別技術(shù)的HOV車道管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)汽車產(chǎn)銷量快速增長(zhǎng)，2015年汽車銷量接近2500萬(wàn)輛。與之相對(duì)應(yīng)，我國(guó)汽車保有量持續(xù)增長(zhǎng)，從2007年的0.57億輛達(dá)到2015年的1.72億輛，年復(fù)合增長(zhǎng)率約14.8％。照此速度發(fā)展，預(yù)計(jì)2020年我國(guó)汽車保有量將突破2億輛。大中城市的交通供應(yīng)與需求問(wèn)題變得更加突出,交通擁堵已經(jīng)成為幾乎國(guó)內(nèi)所有大中型城市的共同問(wèn)題，交通壓力依然嚴(yán)峻，交通供給無(wú)法滿足交通需求的增長(zhǎng)。另外，交通運(yùn)輸業(yè)對(duì)油品的消耗量不斷增加，尾氣排放量日益嚴(yán)重，城市大氣環(huán)境污染加劇。如果不采取積極有效的解決方法，將對(duì)國(guó)家能源安全保障、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、乃至全球溫室氣體排放造成很大影響。

針對(duì)上述問(wèn)題，上世紀(jì)90年代，美國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家提出HOV專用車道管理模式，即為載客人數(shù)較多的車輛提供道路交通優(yōu)先權(quán)的概念，通過(guò)實(shí)踐證明，這種交通管理模式可以提高道路交通使用效率和促進(jìn)交通節(jié)能減排。

在國(guó)內(nèi)，已有無(wú)錫市和深圳市兩個(gè)城市引入了國(guó)外HOV車道管理成功的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合城市現(xiàn)狀和實(shí)際需求，制定了符合城市交通平衡發(fā)展和城市交通用地集約化的本地HOV車道管理模式。HOV車道可以充分利用道路資源，提高利用率，有效緩解了設(shè)置路段早晚高峰的交通壓力。從環(huán)保方面來(lái)說(shuō)，也為節(jié)能減排、節(jié)約社會(huì)資源和經(jīng)濟(jì)資源做貢獻(xiàn)。

另外，城市路網(wǎng)的基本格局已定，大規(guī)模進(jìn)行道路拓寬改造的可能性不大。因此，要解決城市交通問(wèn)題，而且要符合建設(shè)低碳綠色出行的要求，就要發(fā)掘現(xiàn)有交通方式的潛力。開設(shè)HOV車道，采用私家車共乘的方式正適應(yīng)低碳綠色出行的社會(huì)需要。鼓勵(lì)拼車，這樣可以有效的減少道路上的車輛，緩解交通擁堵，減少尾氣污染。HOV車道能夠提高道路資源利用率、節(jié)約資源、減少能耗和保護(hù)環(huán)境。

現(xiàn)有HOV車道管理主要依靠市民自覺(jué)，以及通過(guò)車牌識(shí)別設(shè)備高清監(jiān)控對(duì)HOV車道行駛車輛進(jìn)行抓拍，同時(shí)，交管部門會(huì)不定期的進(jìn)行巡邏查處并輔以定點(diǎn)查處。這種稽查方式工作重復(fù)，工作量大，而且容易疏漏和出錯(cuò)，工作效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服目前存在的上述缺陷，提出了一種基于北斗和圖像識(shí)別技術(shù)的HOV車道管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將成本高、效率低的HOV車道管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)榭深A(yù)防、主動(dòng)式的HOV車道管理模式，具有HOV車道識(shí)別、違規(guī)稽查以及HOV車道誘導(dǎo)的功能，規(guī)范駕駛?cè)说鸟{駛行為，實(shí)現(xiàn)對(duì)HOV車道的精細(xì)化管理。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于北斗和圖像識(shí)別技術(shù)的HOV車道管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：車載終端和HOV車道服務(wù)模塊，其特征在于，所述車載終端用于采集車輛的定位信息和圖像信息，通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到HOV車道服務(wù)模塊，所述HOV車道服務(wù)模塊，用于接收車載終端發(fā)送的車輛定位信息和圖像信息，識(shí)別HOV車道、判斷車輛是否違規(guī)和引導(dǎo)車輛進(jìn)入HOV車道。

上述技術(shù)方案中，所述車載終端包括：前置攝像設(shè)備、后置攝像設(shè)備、北斗差分定位單元、加密單元、HOV車道信息接收和顯示單元和移動(dòng)通信單元；

所述前置攝像設(shè)備和后置攝像設(shè)備分別包括：CCD影像模塊和紅外燈；所述CCD影像模塊，用于采集車道圖像及車內(nèi)人數(shù)圖像；所述紅外燈，用于在惡劣天氣下，輔助CCD影像模塊采集圖像；

所述北斗差分定位單元，用于獲得車輛的實(shí)時(shí)定位信息；

所述加密單元，用于對(duì)前車信息、車內(nèi)圖像信息和車輛定位信息進(jìn)行加密處理；

HOV車道信息接收和顯示單元，用于接收HOV車道服務(wù)模塊發(fā)送的信息，并進(jìn)行顯示，為車輛駕駛員提供參考信息；

所述移動(dòng)通信單元，用于為車載終端和HOV車道服務(wù)模塊提供數(shù)據(jù)通信。

上述技術(shù)方案中，所述車載終端還包括：陀螺儀單元，用于獲得車輛行駛過(guò)程中三個(gè)方向的角加速度，輔助修正衛(wèi)星，確保車輛在無(wú)衛(wèi)星信號(hào)或衛(wèi)星信號(hào)定位信息較弱時(shí)得到精確的位置信息。

上述技術(shù)方案中，所述車載終端還包括電源單元，用于為整個(gè)車載終端供電。

上述技術(shù)方案中，所述HOV車道服務(wù)模塊包括：HOV車道識(shí)別單元、違規(guī)稽查單元和HOV車道誘導(dǎo)單元；

所述HOV車道識(shí)別單元，用于將車輛位置與城市路網(wǎng)的HOV車道位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，判斷車輛是否位于HOV車道；并將該信息反饋到HOV車道信息接收和顯示單元；

所述違規(guī)稽查單元，用于對(duì)前置攝像設(shè)備采集的前車車牌號(hào)碼信息進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，判斷前方車輛是否安裝所述車載終端，通過(guò)后置攝像設(shè)備采集的圖像信息識(shí)別車內(nèi)人數(shù)，判斷車輛是否符合HOV車道行駛條件；由此判斷前車是否違規(guī)；

所述HOV車道誘導(dǎo)單元，用于根據(jù)車輛當(dāng)前位置與行駛目的地進(jìn)行路徑規(guī)劃，當(dāng)規(guī)劃路徑中存在HOV車道且車輛與HOV車道距離較近時(shí)，將HOV車道位置發(fā)送到車載終端的HOV車道信息接收和顯示單元，引導(dǎo)車輛進(jìn)入HOV車道。

上述技術(shù)方案中，所述HOV車道識(shí)別單元的工作流程為：實(shí)時(shí)獲取車輛高精度定位的信息；判斷車輛行駛車道是否為HOV車道，如果車輛未在HOV車道行駛，車載終端不做處理，如果車輛在HOV車道行駛時(shí)，儲(chǔ)存該車輛的信息，并將車道行駛在HOV車道的信息發(fā)送給HOV車道信息接收和顯示單元；當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)丟失時(shí)，通過(guò)前置攝像設(shè)備采集的圖像信息識(shí)別車輛行駛的道路特征，輔助判斷車輛是否進(jìn)入HOV車道。

上述技術(shù)方案中，所述違規(guī)稽查單元的工作流程為：當(dāng)車輛駛?cè)際OV車道后，前置攝像設(shè)備采集前車車牌號(hào)碼，將采集的信息通過(guò)車載終端傳至HOV車道服務(wù)模塊，匹配前車車輛數(shù)據(jù)，判斷前車是否安裝車載終端，如果已安裝車載終端，不對(duì)前車信息進(jìn)行儲(chǔ)存記錄，如果未安裝車載終端，對(duì)前車信息進(jìn)行儲(chǔ)存記錄；將后置攝像設(shè)備采集的圖像信息通過(guò)車載終端傳至HOV車道服務(wù)模塊，識(shí)別車內(nèi)人數(shù)，判斷車輛是否符合HOV車道的行駛規(guī)定，如果符合規(guī)定，不對(duì)車輛信息進(jìn)行儲(chǔ)存記錄，如果不符合規(guī)定，將該信息發(fā)送到HOV車道信息接收和顯示單元，并對(duì)車輛信息進(jìn)行儲(chǔ)存記錄，幫助發(fā)現(xiàn)違規(guī)行駛車輛。

上述技術(shù)方案中，其特征在于，所述HOV車道誘導(dǎo)單元的工作流程為：實(shí)時(shí)獲取車輛位置信息，對(duì)車輛當(dāng)前位置和目的地信息進(jìn)行路徑規(guī)劃；判斷所有規(guī)劃路徑中是否存在HOV車道，如果不存在，則車載終端不做處理，如果存在，計(jì)算車輛當(dāng)前位置與HOV車道的距離，如果該距離小于1公里，將HOV車道位置發(fā)送到車載終端的HOV車道信息接收和顯示單元，對(duì)車輛進(jìn)行誘導(dǎo)。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：

本發(fā)明的系統(tǒng)更加便捷、準(zhǔn)確的對(duì)HOV車道行駛車輛進(jìn)行稽查，并可以精確地識(shí)別出車輛在公路上的行駛車道，同時(shí)，還可對(duì)HOV車道進(jìn)行誘導(dǎo)，極大地減少了重復(fù)工作，提高了工作效率，確保了信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。還可提供大量的增值服務(wù)，面向公眾可提供遠(yuǎn)程升級(jí)、更改車道信息，對(duì)行駛車輛車速進(jìn)行提醒等服務(wù)，便于執(zhí)法人員處理應(yīng)急緊急事件，更好的保障了道路暢通和行駛安全。

附圖說(shuō)明

圖1為基于北斗和圖像識(shí)別技術(shù)的HOV車道管理系統(tǒng)的示意圖；

圖2為車載終端的物理結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為HOV車道識(shí)別流程圖；

圖4為違規(guī)稽查流程圖；

圖5為HOV車道誘導(dǎo)流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和功能能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，一種基于北斗和圖像識(shí)別技術(shù)的HOV車道管理系統(tǒng)，包括：車載終端和HOV車道服務(wù)模塊，其中，HOV車道服務(wù)模塊運(yùn)行在遠(yuǎn)端，通過(guò)無(wú)線4G網(wǎng)絡(luò)與車輛的車載終端進(jìn)行通信。

如圖2所示，所述車載終端包括：前置攝像設(shè)備、后置攝像設(shè)備、北斗差分定位單元、陀螺儀單元、加密單元、HOV車道信息接收和顯示單元、移動(dòng)通信單元和電源單元。

所述前置攝像設(shè)備和后置攝像設(shè)備分別包括：CCD影像模塊和紅外燈；所述CCD影像模塊，用于采集車道圖像及車內(nèi)人數(shù)圖像；所述紅外燈，用于在惡劣天氣下，輔助CCD影像模塊采集圖像。

所述北斗差分定位單元，用于獲得車輛的實(shí)時(shí)位置信息，以便于車輛行駛過(guò)程中的車道識(shí)別；

基于RTCM3.2的差分?jǐn)?shù)據(jù)協(xié)議，北斗差分定位單元實(shí)時(shí)接收RTD差分信息，對(duì)衛(wèi)星鐘差、電離層和偽距所導(dǎo)致的定位誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。

所述陀螺儀單元，用于獲得車輛行駛過(guò)程中三個(gè)方向的角加速度，以輔助修正衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)；

陀螺儀單元可以實(shí)時(shí)測(cè)量車輛的角加速度，因此，可短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確的得到車輛的位置信息，從而可以保證車輛在無(wú)衛(wèi)星信號(hào)或衛(wèi)星信號(hào)定位信息較弱時(shí)得到精確的位置信息。

所述加密單元，用于對(duì)前車信息、車內(nèi)圖像信息和車輛定位信息進(jìn)行加密處理；

HOV車道信息接收和顯示單元，用于接收HOV車道服務(wù)模塊發(fā)送的信息，并進(jìn)行顯示，為車輛駕駛員提供參考信息；

所述移動(dòng)通信單元，用于通過(guò)無(wú)線4G網(wǎng)絡(luò)為車載終端和HOV車道服務(wù)模塊提供數(shù)據(jù)通信；

所述電源單元，用于為整個(gè)系統(tǒng)提供電源管理。

所述HOV車道服務(wù)模塊，用于接收車載終端發(fā)送的車輛定位信息和圖像信息，識(shí)別HOV車道、判斷車輛是否違規(guī)和引導(dǎo)車輛進(jìn)入HOV車道；包括：HOV車道識(shí)別單元、違規(guī)稽查單元和HOV車道誘導(dǎo)單元；

所述HOV車道識(shí)別單元，用于將車輛位置數(shù)據(jù)與城市路網(wǎng)的HOV車道位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，判斷車輛是否位于HOV車道，另外，在衛(wèi)星信號(hào)受到遮擋時(shí)，可依據(jù)前置攝像設(shè)備采集的道路圖像識(shí)別道路特征，輔助判斷車輛行駛車道；

如圖3所示，車道識(shí)別的主要流程如下：第一步，實(shí)時(shí)獲取車輛高精度定位的信息；第二步，判斷車輛行駛車道是否為HOV車道，如果車輛未在HOV車道行駛，車載終端不做處理，如果車輛在HOV車道行駛時(shí)，儲(chǔ)存該車輛的信息，并將車道行駛在HOV車道的信息發(fā)送給HOV車道信息接收和顯示單元。另外，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)丟失時(shí)，可通過(guò)前置攝像設(shè)備采集的圖像信息識(shí)別車輛行駛的道路特征，輔助判斷車輛是否進(jìn)入HOV車道。

所述違規(guī)稽查單元，用于對(duì)前置攝像設(shè)備采集的前車車牌號(hào)碼信息進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，判斷前方車輛是否安裝所述車載終端，通過(guò)后置攝像設(shè)備采集的圖像信息識(shí)別車內(nèi)人數(shù)，判斷車輛是否符合HOV車道行駛條件；

如圖4所示，違規(guī)稽查的主要流程如下：當(dāng)車輛駛?cè)際OV車道后，前置攝像設(shè)備可以采集前車車牌號(hào)碼，將采集的信息通過(guò)車載終端傳至HOV車道服務(wù)模塊，匹配前車車輛數(shù)據(jù)，判斷前車是否安裝車載終端，如果已安裝車載終端，不對(duì)前車信息進(jìn)行儲(chǔ)存記錄，如果未安裝車載終端，對(duì)前車信息進(jìn)行儲(chǔ)存記錄；后置攝像設(shè)備采集的圖像信息通過(guò)車載終端傳至HOV車道服務(wù)模塊，識(shí)別車內(nèi)人數(shù)，判斷車輛是否符合HOV車道的行駛規(guī)定，如果符合規(guī)定，不對(duì)車輛信息進(jìn)行儲(chǔ)存記錄，如果不符合規(guī)定，則語(yǔ)音提醒，并對(duì)車輛信息進(jìn)行儲(chǔ)存記錄，幫助發(fā)現(xiàn)違規(guī)行駛車輛。

所述HOV車道誘導(dǎo)單元，用于根據(jù)車輛當(dāng)前位置與行駛目的地進(jìn)行路徑規(guī)劃，當(dāng)規(guī)劃路徑中存在HOV車道且車輛與HOV車道距離較近時(shí)，將HOV車道位置發(fā)送到車載終端的HOV車道信息接收和顯示單元。

如圖5所示，HOV車道誘導(dǎo)主要流程如下：第一步，實(shí)時(shí)獲取車輛位置信息，對(duì)車輛當(dāng)前位置和目的地信息進(jìn)行路徑規(guī)劃；第二步，判斷所有規(guī)劃路徑中是否存在HOV車道，如果不存在，則車載終端不做處理，如果存在，則進(jìn)行下一步判斷；第三步，計(jì)算車輛當(dāng)前位置與HOV車道的距離，如果該距離小于1公里，將HOV車道位置發(fā)送到車載終端的HOV車道信息接收和顯示單元，對(duì)車輛進(jìn)行誘導(dǎo)。