[发明专利]基于VANET的高速公路行车安全预警系统及预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速公路行车安全预警系统及预警方法。

背景技术

高速公路具有车流量大、行车速度高等特点，因而如果行驶中的车辆由于道路因素、人为因素或者天气因素而发生碰撞或者急停，都可能造成重大的交通事故，并极有可能带来次生事故，给人们生命和财产造成巨大的损失。高速公路交通事故分为追尾碰撞、撞固定物、翻车、侧面碰撞、刮擦、坠车和失火等形式，其中追尾碰撞、撞固定物和侧面碰撞是肇事的主要形式。因此，针对高速公路行车安全预警系统的研究得到了日益广泛的关注，以往的研究中有从监测驾驶员的表征入手，如摄像机、脑电图仪和其他仪器来精确测量驾驶员的头部运动、瞳孔直径变化和眨眼频率，用以研究驾驶员的驾驶行为等问题；也有以雷达测量车辆间的距离等技术进行研究，其中以毫米波雷达测距技术最为突出。但大多研究都是针对单车而言，缺少车辆间的信息交互，当车辆出现紧急状况时，不能及时提醒其他车辆进行避险，有一定的局限性。

车辆自组网（VANET）作为一种将移动自组织网（MANET）应用于车辆环境的新式网络能够有效的解决上述问题。其通过在行驶的车辆之间建立Ad Hoc网络，完成信息交互、紧急事件提醒，并且结合GPS和电子地图的应用，通过获得有比较丰富的外部辅助信息，使得车载Ad Hoc网络能够获取周围环境特征，完成辅助驾驶的功能，使驾驶者可以及时的对突发事件做出反应，避免造成严重的事故。基于上述功能，将VANET技术应用于高速公路行车安全预警具有极佳的前景。

发明内容

本发明是为了实现运行中的车辆实时有效地进行安全预警，从而提供一种基于VANET的高速公路行车安全预警系统及预警方法。

基于VANET的高速公路行车安全预警系统，它包括M个车载通信单元，M为大于1的整数；M个车载通信单元之间能够进行无线通信；

每个车载通信单元均包括车载主控1、车间通信模块2、GPS定位模块3、Internet通信模块4、供电模块5、显示屏6、动态测速测距模块8和人车交互模块9；

所述车间通信模块2的车间信号输入或输出端与车载主控1的车间信号输出或输入端连接；所述GPS定位模块3的GPS信号输出端与车载主控1的GPS信号输入端连接；车载主控1通过Internet通信模块4接入远程信息查询平台；供电模块5用于给车载主控1、车间通信模块2、GPS定位模块3、Internet通信模块4和显示屏6提供工作电源；显示屏6的显示信号输入端与车载主控1的显示信号输出端连接；动态测速测距模块8的测距信号输出端与车载主控1的测速测距信号输入端连接；人车交互模块9的交互信号输入或输出端与车载主控1的交互信号输出或输入端连接。

它还包括车载数据源7，所述车载数据源7的车载数据信号输出端与车载主控1的车载数据信号输入端连接。

车载主控1为嵌入式微处理器。

基于上述系统的基于VANET的高速公路行车安全预警方法，它由以下步骤实现：在一个时间周期内，

步骤一、预警车辆在预置范围内广播预警数据包；所述预警数据包括预警标志、预警车辆ID、预警时间、预警车辆位置信息、预警车辆速度和预警车辆行驶方向；

其中预警车辆在预置范围内广播预警数据包的方式为如下两种方式之一：

方式一、预警车辆检测自身的速度变化，当速度的变化值大于预设值时，则向预置范围内广播预警数据包；

方式二、预警车辆停车时，则以周期性向预置范围内广播预警数据包；

步骤二、第i跳车辆判断是否超出预置范围，i的初始值为1；如果判断结果为是，则结束本次通信；如果判断结果为否，则执行步骤二一；

步骤二一、第i跳车辆根据预警数据包中的预警车辆位置信息和预警车辆行驶方向判断本身是否位于预警车辆的同向车道后方，如果判断结果为是，则执行步骤二二；如果判断结果为否，则结束本次通信；

步骤二二、第i跳车辆根据预警数据包中的预警车辆速度，以及通过自身车载通信单元中动态测速测距模块8以及GPS定位模块3和车间通信模块2获得的自身与预警车辆的距离和相对速度，并结合天气状况，依据风险等级评价算法，对应在自身车辆内发出警示信息；

步骤二三、令i=i+1，并返回执行步骤二；

完成该时间周期后，结束一次高速公路行车安全预警；

同一车辆在一个时间周期内对同一车辆的ID信息只处理一次。

步骤二二中第i跳车辆通过自身车载通信单元中动态测速测距模块（8）和GPS定位模块3获得的自身与预警车辆相对速度。