一种雾天高速公路行驶预警方法及系统

1.本发明涉及一种雾天高速公路行驶预警方法及系统，属于交通安全技术领域。


背景技术：

2.雾天会给高速公路的行驶带来巨大的危险，其中一个主要原因是团雾造成的视线遮挡。在高速公路行驶过程中，团雾是极具危害的一种极端天气，是在大雾中数十米到上百米的局部范围内，出现的能见度极低的雾。
3.团雾的区域性强、预测预报困难，尤其是在高速公路上，团雾会导致能见度的突然变化，对高速公路交通安全危害性极大，极易酿成重大交通事故，其致死率已远远超过其他极端气候条件。此类具有突发性，且会对车辆驾驶人员的视线造成巨大影响的极端天气，对高速路交通安全的危害极大。
4.由于团雾具有很强的突发性，且发生局域性明显，几乎无法预报，因此，如何提高团雾条件下的高速公路行驶安全系数，成为现在研究的热点。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种雾天高速公路行驶预警方法及系统，通过数据分析，在可视条件极差的天气条件下给予驾驶人员准确的信息，指导其安全行车，并根据驾驶人员的行驶情况进行预警。
7.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
8.一方面，本发明提供一种雾天高速公路行驶预警方法，包括：
9.获取当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息；
10.根据获取到的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，计算出当前车辆与周围车辆的车距及车速；
11.根据计算出的当前车辆与周围车辆的车距及车速，判断当前车辆是否在预设的安全车距范围内；
12.若当前车辆不在预设的安全车距范围内，则判断周围车辆与当前车辆是否同向行驶；
13.若周围车辆与当前车辆同向行驶，则判断周围车辆与当前车辆是否在同一车道；
14.若周围车辆与当前车辆不在同一车道，则判断周围车辆与当前车辆的相对位置，并向当前车辆予以显示提醒；
15.若周围车辆与当前车辆在同一车道上，则判断周围车辆与当前车辆的相对位置，并向当前车辆发出预警信号。
16.进一步地，所述根据获取到的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，计算出当前车辆与周围车辆的车距包括：
17.计算出当前车辆与周围车辆的纬度之差：
18.a＝radlat
1-radlat219.计算出当前车辆与周围车辆的经度之差：
20.b＝radlng
1-radlng221.计算出当前车辆与周围车辆的车距：
[0022][0023]
其中，ar为当前车辆与周围车辆的纬度之差所对应的直线长度，br为当前车辆与周围车辆的经度之差所对应的直线长度，r为地球半径。
[0024]
进一步地，所述根据获取到的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，计算出当前车辆与周围车辆的车距的计算公式既可以用于计算同一时间点当前车辆与周围车辆的车距，也可以用于计算同一车辆不同时间点走过的路程。
[0025]
进一步地，所述根据获取到的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，计算出当前车辆与周围车辆的车速包括：
[0026][0027]
其中，s为同一辆车走过的路程，t为同一辆车走过该路程所花费的时间。
[0028]
进一步地，基于雾天能见度、雾天车速和刹车反应时间，所述安全车距预设为100m，且所述安全车距可根据雾的实时水平能见度距离及实时车速进行判断修订。
[0029]
进一步地，所述判断周围车辆与当前车辆是否同向行驶的方法包括：
[0030]
根据获取到的当前车辆前后位置的实时经纬度定位信息，确定当前车辆的行驶方向；
[0031]
根据获取到的周围车辆前后位置的实时经纬度定位信息，确定周围车辆的行驶方向；
[0032]
根据获取到的当前车辆与周围车辆的行驶方向，判断周围车辆与当前车辆是否同向行驶。
[0033]
进一步地，所述判断周围车辆与当前车辆是否在同一车道的方法包括：
[0034]
向周围车辆实时发射红外信号，若能够接收到回波，则说明周围车辆与当前车辆在同一车道；若接收不到回波，则说明周围车辆与当前车辆在不同车道。
[0035]
进一步地，所述判断周围车辆与当前车辆的相对位置包括：
[0036]
根据获取到的周围车辆与当前车辆的实时经纬度定位信息判断周围车辆与当前车辆的前后相对位置；
[0037]
若周围车辆的相对位置是在当前车辆行驶方向的前端，则判定周围车辆在当前车辆的前方；
[0038]
若周围车辆的相对位置是在当前车辆行驶方向的后端，则判定周围车辆在当前车辆的后方。
[0039]
另一方面，本发明提供了一种雾天高速公路行驶预警系统，包括：
[0040]
北斗定位模块，用于获取当前车辆的实时经纬度定位信息；
[0041]
无线收发模块，用于获取周围车辆的实时经纬度定位信息；
[0042]
红外测距模块，用于检测周围车辆与当前车辆是否在同一车道；
[0043]
核心处理模块，用于根据获取到的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，确定当前车辆与周围车辆的行驶信息，并判断是否需要发出预警信号；
[0044]
预警显示模块，用于显示当前车辆与周围车辆的行驶信息及预警判断结果；
[0045]
以及，声音报警模块，用于向当前车辆发出报警信号。
[0046]
其中，所述行驶信息包括当前车辆与周围车辆的车距及车速、当前车辆与周围车辆的行驶方向、当前车辆与周围车辆的车道以及周围车辆与当前车辆的相对位置。
[0047]
进一步地，所述红外测距模块安装在当前车辆的正前方和正后方，通过所述红外测距模块向周围车辆实时发射红外信号。
[0048]
与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种雾天高速公路行驶预警方法及系统所达到的有益效果包括：
[0049]
本发明能够使得驾驶人员在雾天视线遮挡较为严重的情况下获知周围车辆的行驶信息，并根据驾驶人员的行驶情况进行预警，提高了在雾天等可视条件受到极大影响情况下的高速公路行车安全性，且运行成本低，可靠性高，具有很强的实用价值。
附图说明
[0050]
图1是本实施例提供的雾天高速公路行驶预警方法的逻辑图；
[0051]
图2是本实施例提供的当前车辆的行驶距离和同一时间点周围车辆与当前车辆的距离；
[0052]
图3是本实施例提供的当前车辆在行驶过程中的空间直角坐标系；
[0053]
图4是本实施例提供的周围车辆与当前车辆的前后相对位置的示意图；
[0054]
图5是本实施例提供的雾天高速公路行驶预警系统的模块图；
[0055]
图6是本实施例提供的雾天高速公路行驶预警系统的逻辑图。
具体实施方式
[0056]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0057]
实施例一：
[0058]
如图1所示，本发明提供了一种雾天高速公路行驶预警方法，包括：
[0059]
获取当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息；
[0060]
根据获取到的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，计算出当前车辆与周围车辆的车距及车速；
[0061]
根据计算出的当前车辆与周围车辆的车距及车速，判断当前车辆是否在预设的安全车距范围内；
[0062]
若当前车辆不在预设的安全车距范围内，则判断周围车辆与当前车辆是否同向行驶；
[0063]
若周围车辆与当前车辆同向行驶，则判断周围车辆与当前车辆是否在同一车道；
[0064]
若周围车辆与当前车辆不在同一车道，则判断周围车辆与当前车辆的相对位置，并向当前车辆予以显示提醒；
[0065]
若周围车辆与当前车辆在同一车道上，则判断周围车辆与当前车辆的相对位置，并向当前车辆发出预警信号。
[0066]
在本实施例中，所述根据获取到的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，计算出当前车辆与周围车辆的车距包括：
[0067]
首先假设当前车辆为a点，经度为lat1，纬度为lng1；周围车辆为b点，经度为lat2，纬度为lng2。
[0068]
因地球球体形状，车辆的经度和纬度若为角度则需要乘(π/180)转化为弧度，因此计算公式如下所示：
[0069]
当前车辆与周围车辆的纬度之差为：
[0070]
a＝radlat
1-radlat2[0071]
当前车辆与周围车辆的经度之差为：
[0072]
b＝radlng
1-radlng2[0073]
由于车辆在高速公路之间的间距不大，且对精度要求不高，因此可以将球面弧线直接以直线的方式用以计算。
[0074]
当前车辆与周围车辆的车距为：
[0075][0076]
其中，ar为经度差所对应的直线长度，br为经度差所对应的直线长度，r为地球半径。
[0077]
在本实施例中，所述根据获取到的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，计算出当前车辆与周围车辆的车距的计算公式既可以用于计算同一时间点当前车辆与周围车辆的车距，也可以用于计算同一车辆不同时间点走过的路程。
[0078]
具体的，参见图2，当前车辆从a点行驶至b点，a，b两点的距离即为当前车辆的行驶距离；c点为周围车辆，b点与c点之间的距离即为同一时段相邻两车的距离。
[0079]
因此，确定当前车辆与周围车辆的车距的计算公式既可以用于计算从a点行驶至b点所经过的距离，也可用于计算当前车辆处于b点，周围车辆处于c点时，同一时间点当前车辆与周围车辆的距离。
[0080]
在本实施例中，所述根据获取到的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，计算出当前车辆与周围车辆的车速包括：
[0081][0082]
其中，s为同一辆车走过的路程，t为同一辆车走过该路程所花费的时间。
[0083]
具体的，首先根据实际需求设定检测所花费的时间，然后记录下当前车辆与周围车辆在设定的时间内走过的路程，最后求出当前车辆与周围车辆的车速。
[0084]
在完成了对当前车辆与周围车辆的车距及车速的计算后，还需确定安全车距范围。
[0085]
在本实施例中，基于雾天能见度、雾天车速和刹车反应时间，所述安全车距预设为100m，且该安全车距可根据雾的实时水平能见度距离及实时车速进行判断修订。
[0086]
具体的，首先，根据《道路交通安全法》规定，在高速公路上行驶的机动车如果遇有
雾、雨、雪、沙尘、冰雹等低能见度气象条件时，应当遵守下列规则：
[0087]
(1)能见度小于200米时，司机需打开雾灯、近光灯、示廓灯和前后位灯，车速不得超过每小时60公里，与同车道前车保持100米以上的距离。
[0088]
(2)能见度小于100米时，车速不得超过每小时40公里，与同车道前车保持50米以上的距离。
[0089]
(3)能见度小于50米时，车速不得超过每小时20公里。
[0090]
其次，在行驶过程中，当驾驶员接到紧急停车信号时，还需刹车反应时间。一般驾驶员要经过t1秒后才会紧急制动刹车，但t2秒后才可以踩到制动踏板，t1和t2秒的时间和统称为驾驶员的刹车反应时间。
[0091]
经过调查实验，驾驶员的刹车反应时间一般在0.4到1.1秒之间，且刹车反应时间与制动系的性能无关。
[0092]
反应迅速的驾驶员一般反应时间在0.4到0.6秒之间，但驾驶员受危机情况的惊吓，反应时间大多会大于1秒，甚至有时会产生把油门当刹车踩的误差；反应时间最多为2秒，若超过2秒，则被认为异常情况。
[0093]
因此，在雾天能见度、雾天车速和刹车反应时间的综合考虑下，并经过调查研究及相关资料的统计后，本实施例将安全车距预设为100m，该安全距离还可以根据实际情况进行调整。
[0094]
根据当前车辆与周围车辆的车距及车距变化趋势，判断出当前车辆是否在安全车距范围内，若当前车辆在安全车距范围内，则继续监控，否则就进行周围车辆与当前车辆是否同向行驶的判断。
[0095]
在本实施例中，所述判断周围车辆与当前车辆是否同向行驶的方法包括：
[0096]
根据获取到的当前车辆前后位置的经纬度定位信息，确定当前车辆的行驶方向；
[0097]
根据获取到的周围车辆前后位置的经纬度定位信息，确定周围车辆的行驶方向；
[0098]
根据获取到的当前车辆与周围车辆的行驶方向，判断周围车辆与当前车辆是否同向行驶。
[0099]
具体的，本实施例首先利用获得的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息来确定当前车辆与周围车辆位置信息，然后利用pq判断当前车辆与周围车辆的行驶方向。
[0100]
参见图3，x为经度坐标轴，y为纬度坐标轴，将p点设为原点，当前车辆从p点向q点行驶只会为以下八种情况：
[0101]
(1)q点在第一象限，即车辆向第一象限行驶，经度变大，纬度变大。
[0102]
(2)q点在第二象限，即车辆向第二象限行驶，经度变小，纬度变大。
[0103]
(3)q点在第三象限，即车辆向第三象限行驶，经度变小，纬度变小。
[0104]
(4)q点在第四象限，即车辆向第四象限行驶，经度变大，纬度变小。
[0105]
(5)q点在x轴正方向，即经度变大，纬度不变。
[0106]
(6)q点在x轴负方向，即经度变小，纬度不变。
[0107]
(7)q点在y轴正方向，即经度不变，纬度变大。
[0108]
(8)q点在y轴负方向，即经度不变，纬度变小。
[0109]
通过p点至q点的路程，判断出当前车辆的行驶方向后，同理，判断出周围车辆的行驶方向，若当前车辆与周围车辆的行驶方向相同，则周围车辆与当前车辆同向行驶。
[0110]
在本实施例中，所述判断周围车辆与当前车辆是否在同一车道的方法包括：向周围车辆实时发射红外信号，若能够接收到回波，则说明周围车辆与当前车辆在同一车道；若接收不到回波，则说明周围车辆与当前车辆在不同车道。
[0111]
在完成车道信息的判断后，还需要判断周围车辆与当前车辆的相对位置，以便做出正确的预判，从而安全驾驶。
[0112]
在本实施例中，所述判断周围车辆与当前车辆的相对位置包括：
[0113]
根据获取到的周围车辆与当前车辆的实时经纬度定位信息判断周围车辆与当前车辆的前后相对位置；
[0114]
若周围车辆的相对位置是在当前车辆行驶方向的前端，则判定周围车辆在当前车辆的前方；
[0115]
若周围车辆的相对位置是在当前车辆行驶方向的后端，则判定周围车辆在当前车辆的后方。
[0116]
具体的，在高速公路行驶过程中，同向行驶为三车道，分别是正常行驶车道，超车道和应急车道，由于应急车道在正常情况下是不允许占用的，因此我们仅考虑两车道的情况。
[0117]
参见图4，当前车辆从p点行驶至q点，若周围车辆在行驶方向的前方，则可能出现在c1或c2点处，若周围车辆在行驶方向的后方，则有可能出现在d1或d2点处。
[0118]
由于相邻车道的横向距离较小，通过经纬度判断车道需要的精度较高，而在雾天影响下，容易发生偏差，因此仅利用经纬度信息判断前后方位，不判断车道。
[0119]
在此将c1与c2方位都判定为前方，d1与d2方位都判定为后方。
[0120]
具体的，若周围车辆的相对位置是在当前车辆行驶方向的前端，则说明周围车辆在当前车辆的c1或c2方向，即前方；若周围车辆的相对位置是在当前车辆行驶方向的后端，则说明周围车辆在当前车辆的d1或d2方向，即后方。
[0121]
本发明提供的行驶预警方法通过数据的分析，在可视条件极差的天气条件下给予驾驶人员准确的车辆行驶信息，并能够根据自身的行驶情况判断，给出最终的预警，从而指导当前车辆的驾驶人员在雾天视线遮挡严重的情况下安全行驶。
[0122]
实施例二：
[0123]
如图5所示，本发明提供了一种雾天高速公路行驶预警系统，包括北斗定位模块、无线收发模块、红外测距模块、核心处理模块、预警显示模块和声音报警模块。
[0124]
北斗定位模块，用于获取当前车辆的实时经纬度定位信息；
[0125]
无线收发模块，用于获取周围车辆的实时经纬度定位信息；
[0126]
红外测距模块，用于检测周围车辆与当前车辆是否在同一车道；
[0127]
核心处理模块，用于根据获取到的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，确定当前车辆与周围车辆的行驶信息，并判断是否需要发出预警信号；
[0128]
预警显示模块，用于显示当前车辆与周围车辆的行驶信息及预警判断结果；
[0129]
以及，声音报警模块，用于向当前车辆发出报警信号。
[0130]
其中，所述行驶信息包括当前车辆与周围车辆的车距及车速、当前车辆与周围车辆的行驶方向、当前车辆与周围车辆的车道以及周围车辆与当前车辆的相对位置。
[0131]
具体的，参见图6，本实施例首先通过北斗定位模块和无线收发模块获取到当前车
辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，然后核心处理模块根据获取到的当前车辆与周围车辆的实时经纬度定位信息，计算出当前车辆与周围车辆的车距及车速，并判断当前车辆是否在安全车距范围内。
[0132]
若当前车辆在安全车距范围内，则不进行报警，预警显示模块显示“it’s too far”；若当前车辆不在安全车距范围内，则预警显示模块显示“it’s too close”，然后进入到周围车辆与当前车辆是否同向行驶的判断中。
[0133]
若周围车辆与当前车辆不同向行驶，则无需预警，预警显示模块不显示预警信息；若周围车辆与当前车辆同向行驶，则判断周围车辆与当前车辆是否在同一车道。
[0134]
在本实施例中，所述红外测距模块安装在当前车辆的正前方和正后方，通过所述红外测距模块向周围车辆实时发射红外信号，若能够接收到回波，则说明周围车辆与当前车辆在同一车道；若接收不到回波，则说明周围车辆与当前车辆不在同一车道。
[0135]
具体的，在雾天环境下，所述红外测距模块的精度会受到较大的影响，因此本实施例避免了利用红外测距模块进行距离的测量，而是利用了红外测距模块的直线传播特性进行车道的判断。
[0136]
本实施例通过红外测距模块检测当前车辆与周围车辆否在同一车道，若周围车辆与当前车辆不在同一车道，则判断周围车辆与当前车辆的相对位置，当周围车辆在当前车辆的前方时，预警显示模块显示“next，front”；当周围车辆在当前车辆的后方时，预警显示模块显示“next，back”。
[0137]
若周围车辆与当前车辆在同一车道，则声音报警模块开始工作，向当前车辆发出报警信号，并进入周围车辆与当前车辆的前后相对位置的判断中，当周围车辆在当前车辆的前方时，预警显示模块显示“front，slow down”；当周围车辆在当前车辆的后方，预警显示模块显示“back，continue”。
[0138]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0139]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0140]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0141]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0142]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。