车辆运行风险评估信息采集系统、风险评估系统及方法与流程

1.本发明涉及交通工程技术领域，具体为车辆运行风险评估信息采集系统、风险评估系统及方法。


背景技术：

2.人们习惯于将交通事故等同于交通安全，实际上，由人、车、路、环境组成的道路交通系统，从正常状态向可能造成人员伤亡和财产损失的非正常状态转移的过程中，在经历安全暴露—遭遇—避险—能量转移四个阶段后，才最终产生交通安全后果。对照该理论，现有驾驶辅助系统adas主要工作在避险阶段。如能在早期发现车辆的异常状态，并使其对adas可见、可观和可控，就可以在安全暴露阶段进行预警，进而为驾驶员提供足够的时间将交通事故消灭在萌芽之中，实现对车辆安全的早期估计。正如德国奔驰公司专家在系统调查各类交通事故后所言，如能提前“关键1秒”让驾驶员意识到车辆的不安全性，则绝大多数事故将可避免。
3.实际驾驶过程中，驾驶员通过操作使车辆进行运动，这个过程本身就是一个复杂的时变过程，对于运行系统其中的因素相互影响，既涉及到车辆，又包括驾驶员因素，且这些因素错综复杂，相互耦合。车辆运行安全辅助的基础是对车辆运行风险的评估，只有对车辆运行风险进行正确的评估后才能合理地进行对车辆的安全辅助。
4.目前现有的在交通安全风险评估方面的研究内容中，仍然停留在针对道路交通安全风险、道路交通事故分析阶段或考虑驾驶员或不良天气等单因素影响下的车辆运行风险，缺少考虑多风险影响因素下的车辆运行风险评估方法。因此，研究考虑多风险影响因素的车辆运行风险评估方法具有很大的意义。对车辆安全估计方法进行研究，对提升智能交通汽车核心竞争力，对培育我国汽车产业增长点，也有重要的意义。专利文献cn101937421a公开了一种采集车辆实时运行信息而进行运行安全风险评估的方法，但是评估汽车行驶安全程度时仅仅考虑车辆运行信息和事故信息，而未考虑到驾驶员对交通的影响。专利文献cn107215335a公开了一种基于微观驾驶的交通安全风险反馈预警系统及预警方法，基于ttc和sm等指标作为风险判定标准，但是忽略了车辆运行中外部环境安全信息不能够及时采集、判定、提醒而易造成行车安全事故的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供了车辆运行风险评估信息采集系统、风险评估系统及方法，解决了现有基于车辆运行的状况车辆风险评估存在考虑因素相对不全面导致的风险评估结果相对不准确的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种车辆运行风险评估信息采集系统，包括控制器平台、供电系统、大数据云计算系统、本地警笛闪光器、显示装置、ad采集单元、北斗/gps定位系统、行驶车辆、视频抓拍单元、视频存储单元和风险评估单元，所述控制器平台通过内部的电源管理系统模组与供电系统相连，所述控制器平台通过电信
号线与大数据云计算系统相连，所述控制器平台通过ad采集单元与北斗/gps定位系统相连，所述北斗/gps定位系统用于定位行驶车辆的位置，所述控制器平台通过485通讯与视频抓拍单元相连，所述视频抓拍单元与视频存储单元相连，所述视频抓拍单元通过网络通信系统与大数据云计算系统相连，所述视频抓拍单元与行驶车辆相连，所述控制器平台通过远程操作系统与行驶车辆相连，所述行驶车辆与风险评估单元相连，所述风险评估单元相连与控制平台相连。
7.优选的，所述ad采集单元通过十二位ad采集器、一阶滤波器、二阶滤波器计算、电压比较器把北斗/gps定位系统的定位信号转换为稳定的定位信号发送给控制平台。
8.优选的，所述供电系统包括太阳能供电系统和市电供电系统，所述太阳能供电系统和市电供电系统通过电源稳压系统、电源监测系统、电池管理系统、放电管理系统进行协同工作，所述太阳能供电系统和市电供电系统组成双路冗余电源架构给控制器平台供电，保证控制器平台有稳定的电源。
9.优选的，所述控制器平台通过rs485通讯接口和视频抓拍单元进行通讯，通过协议控制视频抓拍单元进行视频图像的抓拍记录。
10.优选的，所述显示装置为数码管、lcd屏和tft屏中的一种或多种。
11.优选的，所述视频抓拍单元连接用于抓拍行驶车辆和行驶车辆的行驶路况情况，所述行驶路况包括路面摩擦系数和路面天气状况。
12.优选的，所述行驶车辆内设置有眼动仪、测距仪、加速度传感器、方向盘传感器和语音监控系统，所述眼动仪用于采集驾驶员视线偏移时间、扫视速度、眨眼频率，所述测距仪用于采集当前车与前车的间距数据，所述加速度传感器用于采集车辆的加速度信息，所述方向盘传感器用于采集驾驶员对方向盘控制情况，方向盘转向信息，所述眼动仪、测距仪、加速度传感器、方向盘传感器和语音监控系统，所述风险评估单元，基于当前车辆的速度、加速度、当前车辆与前车的车辆间距，以及驾驶员的视线转移时间、扫视速度、眨眼频率；计算车辆间距指标数据和方向盘转向熵指标数据，同时将视线转移时间、扫视速度、眨眼频率和车辆的加速度对应直接作为视线转移时间指标数据、扫视速度指标数据、眨眼频率指标数据和加速度指标数据。
13.优选的，一种车辆运行风险评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
14.s1、首先通过行驶车辆内部的眼动仪、测距仪、加速度传感器、方向盘传感器和语音监控系统，采集自然驾驶过程中的当前车辆的速度、加速度、当前车辆与前车的车辆间距，以及驾驶员的视线转移时间、扫视速度、眨眼频率和行车交流，然后根据视频抓拍单元获得行驶车辆在行驶道路上的路面天气状况以及判断当前路面天气状况下的路面摩擦系数；
15.s2、所述风险评估单元，基于s1步骤中当前车辆的速度、加速度、当前车辆与前车的车辆间距，以及驾驶员的视线转移时间、扫视速度、眨眼频率和行车交流；计算车辆间距指标数据和方向盘转向熵指标数据，同时将视线转移时间、扫视速度、眨眼频率和车辆的加速度对应直接作为视线转移时间指标数据、扫视速度指标数据、眨眼频率指标数据和加速度指标数据，把行车交流中的敏感词汇进行记录；
16.s3、根据s2步骤中记录的指标数据，来判断周期内车辆间距指标数据最大值、方向盘转向熵指标数据最大值、视线转移时间指标数据最大值、扫视速度指标数据最大值、眨眼
频率指标数据最大值和加速度指标数据最大值，以及各自对应的风险指标阈值，然后上传至控制器平台内，同时视频抓拍单元根据车辆的运行状态通过大数据云计算系统绘制出车辆的行车信息建模，然后上传至控制器平台内由显示装置显示出，控制器平台根据各项数据的数据阈值来判断车辆间距指标数据、方向盘转向熵指标数据、视线转移时间指标数据、扫视速度指标数据、眨眼频率指标数据、加速度指标数据和行车交流来各自对应的风险；
17.s4、根据s3步骤中各项指标对应的风险系数，计算得到车辆运行风险值，车辆运行过程中监测其超过控制器平台内车辆运行风险值阈值，控制器平台控制的本地警笛闪光器响起，工作人员通过控制器平台在远程操作系统的支持下并可控制行驶车辆的运行。
18.本发明提供了车辆运行风险评估信息采集系统、风险评估系统及方法。具备以下有益效果：
19.本发明根据外部环境天气、路面摩擦系数和车辆行驶过程中其内部眼动仪、测距仪、加速度传感器、方向盘传感器和行车交流记录的数据进行风险数据分析，并计算得到车辆运行的风险值，同时结合大数据云计算进行车辆行驶信息数字化建模分析，计算得到车辆运行的风险值超过控制器平台内车辆运行风险值阈值时，控制器平台控制的本地警笛闪光器响起，同时工作人员在必要时也可通过控制器平台在远程操作系统的支持下并可控制行驶车辆的运行，达到避免危险行车的目的，相比现有技术在原有人工辨识风险的基础上，采用该技术手段实现了自动化风险预警，实现双保险，有效的提高了车辆运行监测的效率和有效保证了车辆运行的安全。
附图说明
20.图1为本发明车辆运行风险评估信息采集系统的系统框图；
21.图2为本发明车辆运行风险评估信息采集系统的视频抓拍单元框图；
22.图3为本发明车辆运行风险评估信息采集系统的ad采集单元框图；
23.图4为本发明车辆运行风险评估信息采集系统的供电系统框图；
24.图5为本发明车辆运行风险评估信息采集系统的行驶车辆框图；
25.图6为本发明车辆运行风险评估信息采集系统的显示装置框图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例：
28.如图1-6所示，本发明实施例提供一种车辆运行风险评估信息采集系统，包括控制器平台、供电系统、大数据云计算系统、本地警笛闪光器、显示装置、ad采集单元、北斗/gps定位系统、行驶车辆、视频抓拍单元、视频存储单元和风险评估单元，控制器平台通过内部的电源管理系统模组与供电系统相连，控制器平台通过电信号线与大数据云计算系统相连，控制器平台通过ad采集单元与北斗/gps定位系统相连，北斗/gps定位系统用于定位行驶车辆的位置，控制器平台通过485通讯与视频抓拍单元相连，视频抓拍单元与视频存储单
元相连，视频存储单元会把抓拍记录到的车辆信息等保存到本地进行存储，当车辆在行驶过程中出现行驶意外时，后期可以通过直接调取相关信息进行查阅，视频抓拍单元通过网络通信系统与大数据云计算系统相连，网络通信系统采用4g无线网络通信模块和有线网络通信两种方式组成保证视频抓拍单元采集到的数据能够准确的传输到大数据云计算系统内，视频抓拍单元与行驶车辆相连，控制器平台通过远程操作系统与行驶车辆相连，必要时工作人员可以通过控制器平台进行车辆的远程智能化操作，避免行车危险的发生，行驶车辆与风险评估单元相连，从而可以保证行驶车辆内的相关行驶信息可以对风险评估单元采集，风险评估单元相连与控制平台相连。
29.ad采集单元通过十二位ad采集器、一阶滤波器、二阶滤波器计算、电压比较器把北斗/gps定位系统的定位信号转换为稳定的定位信号发送给控制平台。
30.供电系统包括太阳能供电系统和市电供电系统，太阳能供电系统和市电供电系统通过电源稳压系统、电源监测系统、电池管理系统、放电管理系统进行协同工作，太阳能供电系统和市电供电系统组成双路冗余电源架构给控制器平台供电，保证控制器平台有稳定的电源，确保控制器平台在使用过程中不会因为突然断电而停止工作，控制器平台内部采用arm低功耗架构，整机运行稳定保证在户外复杂的工况下能够稳定工作。
31.控制器平台通过rs485通讯接口和视频抓拍单元进行通讯，通过协议控制视频抓拍单元进行视频图像的抓拍记录。
32.显示装置为数码管、lcd屏和tft屏中的一种或多种。
33.视频抓拍单元连接用于抓拍行驶车辆和行驶车辆的行驶路况情况，行驶路况包括路面摩擦系数和路面天气状况。
34.行驶车辆内设置有眼动仪、测距仪、加速度传感器、方向盘传感器和语音监控系统，眼动仪用于采集驾驶员视线偏移时间、扫视速度、眨眼频率，测距仪用于采集当前车与前车的间距数据，加速度传感器用于采集车辆的加速度信息，方向盘传感器用于采集驾驶员对方向盘控制情况，方向盘转向信息，眼动仪、测距仪、加速度传感器、方向盘传感器和语音监控系统，风险评估单元，基于当前车辆的速度、加速度、当前车辆与前车的车辆间距，以及驾驶员的视线转移时间、扫视速度、眨眼频率；计算车辆间距指标数据和方向盘转向熵指标数据，同时将视线转移时间、扫视速度、眨眼频率和车辆的加速度对应直接作为视线转移时间指标数据、扫视速度指标数据、眨眼频率指标数据和加速度指标数据。
35.一种车辆运行风险评估方法，包括以下步骤：
36.s1、首先通过行驶车辆内部的眼动仪、测距仪、加速度传感器、方向盘传感器和语音监控系统，采集自然驾驶过程中的当前车辆的速度、加速度、当前车辆与前车的车辆间距，以及驾驶员的视线转移时间、扫视速度、眨眼频率和行车交流，然后根据视频抓拍单元获得行驶车辆在行驶道路上的路面天气状况以及判断当前路面天气状况下的路面摩擦系数；
37.s2、风险评估单元，基于s1步骤中当前车辆的速度、加速度、当前车辆与前车的车辆间距，以及驾驶员的视线转移时间、扫视速度、眨眼频率和行车交流；计算车辆间距指标数据和方向盘转向熵指标数据，同时将视线转移时间、扫视速度、眨眼频率和车辆的加速度对应直接作为视线转移时间指标数据、扫视速度指标数据、眨眼频率指标数据和加速度指标数据，把行车交流中的敏感词汇进行记录；
38.s3、根据s2步骤中记录的指标数据，来判断周期内车辆间距指标数据最大值、方向盘转向熵指标数据最大值、视线转移时间指标数据最大值、扫视速度指标数据最大值、眨眼频率指标数据最大值和加速度指标数据最大值，以及各自对应的风险指标阈值，然后上传至控制器平台内，同时视频抓拍单元根据车辆的运行状态通过大数据云计算系统绘制出车辆的行车信息建模，然后上传至控制器平台内由显示装置显示出，控制器平台根据各项数据的数据阈值来判断车辆间距指标数据、方向盘转向熵指标数据、视线转移时间指标数据、扫视速度指标数据、眨眼频率指标数据、加速度指标数据和行车交流来各自对应的风险；
39.s4、根据s3步骤中各项指标对应的风险系数，计算得到车辆运行风险值，车辆运行过程中监测其超过控制器平台内车辆运行风险值阈值，控制器平台控制的本地警笛闪光器响起，工作人员通过控制器平台在远程操作系统的支持下并可控制行驶车辆的运行,计算车辆运行风险值的方法为：通过各项指标对应的风险系数与相应指标的风险阈值进行比较，然后对比计算出单向指标超出阈值的最大系数和多项指标超出阈值后的超出阈值平均值，通过单向指标超出阈值的最大系数与安全风险阈值的数值差、超出阈值平均值与车辆运行安全阈值数值差，从而来综合判断出车辆运行风险值。
40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。