一種殊域帶狀專網(wǎng)交通通信導(dǎo)航監(jiān)視預(yù)警裝置及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種殊域帶狀專網(wǎng)交通通信導(dǎo)航監(jiān)視預(yù)警裝置及工作方法，尤其針對于高速公路通信導(dǎo)航監(jiān)視預(yù)警場景，屬于智能交通與監(jiān)視導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國交通事業(yè)的迅速發(fā)展，高速公路里程逐年增加，高速公路車輛違法行為屢禁不止，超速行駛、非法占用應(yīng)急車道等違法行為造成了極大的事故隱患，同時由于對惡劣氣象條件原因?qū)е碌母咚俟肥鹿室矔r有發(fā)生，給國家和人民生命財產(chǎn)安全帶來極大損失。
[0003]保障高速公路行車安全，一是要杜絕高速公路車輛違章行為，二是要建立起實時高效的監(jiān)視預(yù)警系統(tǒng)，三是要制定抵抗惡劣天氣條件解決方案。高速公路車輛違法行為主要包括超速行駛和非法占用應(yīng)急車道，若要及時發(fā)現(xiàn)此類行為必須要實現(xiàn)車輛的精準(zhǔn)定位，確定車輛所處車道，還要實時測定車輛行駛速度，從而判定車輛速度與所處車道是否匹配、車輛是否非法占用應(yīng)急車道。而當(dāng)前民用GPS/北斗定位系統(tǒng)的定位精度僅能達(dá)到15米左右，無法判定車輛所處車道信息，從而無法有效識別高速公路車輛違法行為。
[0004]對于建立實時高效的監(jiān)視預(yù)警系統(tǒng)包括三個方面，一是對高速公路沿線實施有效稀疏分布式監(jiān)控，二是實現(xiàn)有效路況與氣象信息提示與預(yù)警，三是要保障信息通信的穩(wěn)定高效。當(dāng)前高速公路沿線監(jiān)控點嚴(yán)重不足，并缺乏有效輔助手段，無法及時發(fā)現(xiàn)車輛違章行為，不能對違章司機進(jìn)行及時的危險預(yù)警，不能夠?qū)崟r查看交通事故現(xiàn)場情況；當(dāng)前的高速公路路況提示方式僅僅是通過高速公路沿線少量的指示燈或指示牌進(jìn)行提示，由于距離、光線等原因容易造成駕駛員誤判；信息通信方面，當(dāng)前高速公路為帶狀延伸區(qū)域，缺乏高速無線數(shù)據(jù)傳輸鏈路，而借助于3G/4G公網(wǎng)，由于無法設(shè)定通信優(yōu)先級，在公網(wǎng)用戶數(shù)量、數(shù)據(jù)傳輸量增加時，存在數(shù)據(jù)傳輸速度緩慢、網(wǎng)絡(luò)通信不穩(wěn)定等缺陷，并且系統(tǒng)中各類信息對實時性的要求不同，在多類信息并發(fā)傳輸時，無法對各類信息按照合理優(yōu)先級進(jìn)行傳輸，尤其對于高速公路場景，通信網(wǎng)絡(luò)的延遲將無法提供及時有效的路況提示與預(yù)警服務(wù)，給高速公路行車安全帶來極大隱患。
[0005]影響高速公路車輛行駛安全的天氣因素主要是霧霾與霜雪，當(dāng)前高速公路場景下氣象信息的獲取僅能依靠氣象部門的發(fā)布，無法對高速公路沿線實際氣象信息進(jìn)行實時監(jiān)測與預(yù)警，尤其對于霜雪天氣，路面霜雪造成路面濕滑、摩擦力減小，極易引發(fā)交通事故。
[0006]郭忠印等人的名為“一種基于高速公路運營安全的移動監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)及方法”的專利文件CN103150907公開了一種高速公路運營安全移動監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)處理單元、電子顯示屏及無線通信模塊；數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、電子顯示屏及無線通信模塊均與數(shù)據(jù)處理單元相連；該系統(tǒng)安裝于車輛上，采用蓄電池供電。該方法的具體步驟為:構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)采集單元實時采集動態(tài)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元將實時路況參數(shù)與安全路況參數(shù)比較，生成預(yù)警信息；無線通信模塊將實時路況參數(shù)和預(yù)警信息發(fā)送至監(jiān)控中心。該發(fā)明車載硬件設(shè)備與監(jiān)控中心間未建立高速專網(wǎng)通信鏈路，無法滿足高速公路場景下數(shù)據(jù)通信的實時性與可靠性，尤其在無線通信網(wǎng)絡(luò)接入用戶增多，數(shù)據(jù)傳輸量增加，通信延遲造成預(yù)警信息發(fā)布滯后，給車輛行駛帶來安全隱患；該發(fā)明采用GPS系統(tǒng)進(jìn)行定位，而其民用定位精度僅能達(dá)到15米，無法實現(xiàn)對高速公路行駛車輛的高精度定位導(dǎo)航，無法判定車輛所處車道，從而無法判定車輛車速是否與其所處車道匹配，無法判定車輛是否違法占用應(yīng)急車道；該發(fā)明僅對高速公路氣象信息進(jìn)行監(jiān)測與預(yù)報提醒，未建立惡劣天氣應(yīng)對設(shè)施應(yīng)對路面霜雪等災(zāi)變情況。
[0007]天津市華海計算機技術(shù)有限公司的一件名為“公路交通電子監(jiān)控管理系統(tǒng)”的專利文件CN1665297，公開了一種公路交通電子監(jiān)控管理系統(tǒng)，在重要道路重點路段設(shè)立自動監(jiān)控點一公路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有球形攝像機和攝像機連接網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器連接光端機，模擬光端機通過光纜連接交警指揮中心的光端機，光端機連接網(wǎng)絡(luò)解碼器，網(wǎng)絡(luò)解碼器連接大型電視屏幕；公路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)連接光端機還連接以太網(wǎng)橋接器，以太網(wǎng)橋接器連接以太網(wǎng)交換機，以太網(wǎng)交換機連接管理服務(wù)器和指揮中心網(wǎng)絡(luò)終端。本發(fā)明僅實現(xiàn)了對公路車輛信息的監(jiān)控，且其監(jiān)控模式為靜態(tài)監(jiān)控，受監(jiān)控點部署密度影響，其僅能識別監(jiān)控點有效監(jiān)控范圍內(nèi)的信息，無法對道路事件實現(xiàn)動態(tài)追蹤監(jiān)控，尤其在道路事故發(fā)生地點，無法快速識別現(xiàn)場事故信息。
[0008]基于以上現(xiàn)狀，建立帶狀專網(wǎng)通信系統(tǒng)、研發(fā)高精度車輛導(dǎo)航定位方法與設(shè)施、設(shè)計高速路車輛違章監(jiān)視與交通事故預(yù)警裝置，設(shè)立高速公路微氣象系統(tǒng)和惡劣氣候應(yīng)對設(shè)備是實現(xiàn)高速公路車輛文明與安全駕駛的重要保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種殊域帶狀專網(wǎng)交通通信導(dǎo)航監(jiān)視預(yù)警裝置。
[0010]本發(fā)明還提供了利用上述預(yù)警裝置對違章、路況、氣象進(jìn)行監(jiān)控預(yù)警的工作方法。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0012]一種殊域帶狀專網(wǎng)交通通信導(dǎo)航監(jiān)視預(yù)警裝置，包括LTE專網(wǎng)通信基站、GPS/北斗雙模定位地基增強參考基準(zhǔn)站、多功能車載多媒體信息終端、稀疏分布式監(jiān)視與LED誘導(dǎo)預(yù)警設(shè)備、交通預(yù)警手機APP、循跡主體航拍系統(tǒng)、微氣象采集設(shè)備、分布式自動除雪霜裝置和后臺控制與數(shù)據(jù)中心；
[0013]所述LTE專網(wǎng)通信基站、GPS/北斗雙模定位地基增強參考基準(zhǔn)站、稀疏分布式監(jiān)視與LED誘導(dǎo)預(yù)警設(shè)備、微氣象采集設(shè)備、分布式自動除雪霜裝置分別通過光纖網(wǎng)絡(luò)與所述后臺控制與數(shù)據(jù)中心通信；所述的LTE專網(wǎng)通信基站為多功能車載多媒體信息終端、循跡主體航拍系統(tǒng)以及手持智能設(shè)備提供高速無線傳輸接入網(wǎng)絡(luò)；所述的GPS/北斗雙模定位地基增強參考基準(zhǔn)站用以獲取定位修正數(shù)；所述多功能車載多媒體信息終端通過LTE專網(wǎng)與所述的后臺控制與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行通信；所述的稀疏分布式監(jiān)視與LED誘導(dǎo)預(yù)警設(shè)備實時監(jiān)視并顯示信息；所述的交通預(yù)警手機APP運行于手持智能終端，為行車人員提供實時路況提示與預(yù)警服務(wù)，實時發(fā)布后臺控制與數(shù)據(jù)中心下發(fā)的公告與預(yù)警信息，使行車人員及時了解高速公路路況動態(tài)信息，同時為用戶提供高速公路違章記錄查詢；所述的循跡主體航拍系統(tǒng)位于高速公路巡邏車，通過LTE專網(wǎng)與所述的后臺控制與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行通信；所述的微氣象采集設(shè)備監(jiān)測采集氣象信息并與所述的后臺控制與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行通信；所述的分布式自動除雪霜裝置在霜雪氣象條件下自動噴灑融雪劑。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的LTE專網(wǎng)通信基站包括電源模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、天線模塊和光纖通信模塊，所述電源模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、天線模塊、光纖通信模塊各自與控制模塊相連；所述電源模塊提供基站的電量供應(yīng)，所述控制模塊控制基站各部分協(xié)調(diào)工作，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對基站無線鏈路收發(fā)數(shù)據(jù)的解析與通信協(xié)議封裝，所述天線模塊提供無線信號覆蓋，所述光纖通信模塊建立基站與后臺控制與數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)通Is ;
[0015]所述的GPS/北斗雙模定位地基增強參考基準(zhǔn)站包括電源模塊、CPU控制模塊、GPS/北斗雙模定位模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、差分定位計算模塊和光纖通信模塊，所述的電源模塊、GPS/北斗雙模定位模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、差分定位計算模塊、光纖通信模塊各自與所述的CPU控制模塊相連；所述的電源模塊負(fù)責(zé)基準(zhǔn)站的電量供應(yīng)，所述的CPU控制模塊協(xié)調(diào)基準(zhǔn)站各部分工作運行，所述的GPS/北斗雙模定位模塊接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，所述的數(shù)據(jù)存儲模塊用來存儲基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)位置，所述的差分定位計算模塊根據(jù)GPS/北斗雙模定位模塊接收的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)站的精確坐標(biāo)位置計算定位修正數(shù)，所述的光纖通信模塊建立基準(zhǔn)站與后臺控制與數(shù)據(jù)中心的通信鏈路；
[0016]所述多功能車載多媒體信息終端包括電源模塊、CPU控制模塊、LTE通信模塊、GPS/北斗雙模定位模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示模塊和語音模塊，所述的電源模塊、LTE通信模塊、GPS/北斗雙模定位模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示模塊、語音模塊各自與所述的CPU控制模塊相連；所述的電源模塊為多功能車載多媒體信息終端供電，所述的CPU控制模塊控制多功能車載多媒體信息終端中各部分協(xié)同工作，所述的LTE通信模塊建立多功能車載多媒體信息終端與LTE專網(wǎng)通信基站的無線通信鏈路，所述的GPS/北斗雙模定位模塊接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，所述的數(shù)據(jù)存儲模塊存儲數(shù)據(jù)包括地圖信息、車輛位置信息、設(shè)備參數(shù)，所述的顯示模塊用來顯示數(shù)據(jù)信息，包括車輛導(dǎo)航地圖界面、信息公告和日期時間，所述的語