[发明专利]车-路-人协同的高速公路行车安全智能预警系统及方法

权利要求书

1.基于车-路-人协同的高速公路行车安全智能预警系统，其特征在于，包括反光衣、路侧设备、车载LTE-V通信模块、车辆运动状态感知模块、车载毫米波雷达和车载安全预警模块，其中车载LTE-V通信模块、车辆运动状态感知模块、车载毫米波雷达均与车载安全预警模块连接；

反光衣穿在高速公路作业人员身上，反光衣用于获取高速公路作业人员的位置信息和速度信息，并将信息传输给车载LTE-V通信模块，车载LTE-V通信模块将所述信息传输给车载安全预警模块；

路侧设备用于获取高速公路作业人员和违规上路行人的位置信息和速度信息，并将信息传输给车载LTE-V通信模块，车载LTE-V通信模块将所述信息传输给车载安全预警模块,；

车辆运动状态感知模块用于获取车辆的位置信息和速度信息，以及车辆的运动状态和驾驶行为信息，并将信息传输给车载安全预警模块；

车载毫米波雷达用于获取行驶车辆前方设定范围内的高速公路作业人员或者违规上路行人的相对位置信息，并将上述信息发送给车载安全预警模块；

车载安全预警模块根据接收到的信息计算行驶车辆与高速公路上作业人员或违规上路行人的距离S，包括以下步骤：

步骤一，获取穿戴反光衣的高速公路作业人员的位置信息和速度信息；针对对高速公路作业人员的位置信息和速度信息，采用融合算法对位置信息和速度信息进行滤波，得到滤波后的位置信息和速度信息；

步骤二，路侧设备中的路侧视频监视系统对高速公路作业人员或违规上路的行人进行视频采集，得到视频图像；对视频图像进行处理，得到违规上路行人或作业人员的位置信息和速度信息；

步骤三，获取行驶车辆前方设定范围内高速公路作业人员或者违规上路行人的相对位置信息；

步骤四，获取车辆的位置信息和速度信息，实时获取车辆的运动状态和驾驶行为信息，车辆的运动状态和驾驶行为信息包括车辆的行驶速度和制动行程；

步骤五，针对步骤一得到的高速公路作业人员的位置信息和速度信息、以及步骤二发送的高速公路上作业人员或违规上路行人的位置信息和速度信息，采用α-β滤波对位置信息和速度信息进行估计，得到估计后的高速公路作业人员或违规上路行人的位置信息和速度信息；针对步骤二中的视频图像进行处理，得到高速公路上作业人员或违规上路行人的位置信息和速度信息，采用α-β滤波对位置信息和速度信息进行估计，得到估计后的高速公路作业人员或违规上路行人的位置信息和速度信息；

步骤六，对步骤四中得到车辆的位置信息和速度信息进行双速率估计，得到估计后的车辆的位置信息；

步骤七，求行驶车辆与高速公路上作业人员或违规上路行人的距离S，计算方法如下：

若米时，取

当米时，取其中S_radar为车载毫米波雷达获取的相对位置信息，k₁0；其中，表示高速公路上作业人员或违规上路行人的位置信息，表示车辆的位置信息；

当S小于设定值时，对驾驶行为进行预警。

2.如权利要求1所述的基于车-路-人协同的高速公路行车安全智能预警系统，其特征在于，所述安全预警模块包括基于视频的行人位置和速度估计模块、基于数据的行人位置和速度估计模块、车辆位置和速度估计模块、期望驾驶速度生成模块和预警模块；其中，

基于视频的行人位置和速度估计模块用于对具有视频帧格式的高速公路上作业人员或违规上路行人的位置信息和速度信息进行估计；

基于数据的行人位置和速度估计模块用于对具有数据帧格式的高速公路上作业人员或违规上路行人的位置信息和速度信息进行估计；

车辆位置和速度估计模块用于对车辆的位置信息和速度信息进行双速率估计；

期望驾驶速度生成模块用于计算期望驾驶速度；

预警模块根据高速公路上作业人员或违规上路行人的位置信息和速度信息的估计值、车辆的位置信息和速度信息的估计值对驾驶行为进行预警。