[发明专利]一种高速公路车辆异常行为的全程监测警示系统和方法

权利要求书

1.一种高速公路车辆异常行为的全程监测警示方法，其特征在于，包括如下：

S1：车辆经由收费站进入高速公路路段，收费站利用摄像头记录车辆车牌信息，并上传至云端集成系统；

S2：云端集成系统利用车辆车牌信息创建一个车辆异常行为字典，车辆异常行为字典内记录了车辆速度信息、换道信息和应急车道占用信息；

S3：每隔2km为一段将高速公路分为n₁段，其中n₁＝L/2，L为高速公路的长度，在每段路的路尾架设一个路端监测系统，分别测量车辆在各路段的行驶数据，包括车辆的纵向速度、车道信息和车牌信息，并将数据传送给云端集成系统；

S4：云端集成系统获取由各个路端设置的路端监测系统发来的车辆行驶数据，并通过后台计算模块运算分析，提取出异常行为车辆数据信息；然后经过分类后存入各车自己的车辆异常行为字典中，并将车辆异常行为字典保存在后台数据存储模块；

S5：后台数据监测模块持续监测各车的车辆异常行为字典，如果发现异常情况，则调取车辆信息数据库中对应具有异常行为车辆的颜色和型号信息，并执行警示信息发送；

S6：车辆警示系统接收到云端集成系统发出的车辆异常行为信息，通过该模块要求对应车辆立刻停止执行异常行为；同时，向异常行为车辆周围其他车辆发出警示信息，包括异常行为车的车牌、颜色、型号和异常行为，以提醒驾驶员注意安全；

S7：若发现有车辆占据应急车道，完成后台工作人员电话确认后，同时通过车辆警示系统向占据应急车道车辆后方10km以内的其他车辆发出警示信息，将应急车道被占据的位置进行汇报，提醒驾驶员注意安全；本车的车辆警示系统接收由云端集成系统传来的警示信息，并通过语音播报模块将信息传达给驾驶员；

S8：车辆经由收费站离开高速公路路段，收费站利用摄像头记录车辆车牌信息，并上传至云端集成系统；

S9：云端集成系统获得车辆车牌信息，并删除此车辆的车辆异常行为字典，释放内存；

步骤S3中，车辆的纵向速度、车道信息的测量方法如下：

S3-1-1：当车辆行驶进入毫米波雷达监测范围时，路端计算模块为此车构建一个编码，记为code；然后，毫米波雷达以5Hz的频率检测车辆位置和速度信息，由于车辆是一个有一定体积大小的实际物体，所以把车辆位置简化为一个点(x，y)，x为车辆中心线横坐标，y为车辆车头所处位置纵坐标；

并以矩阵的形式存储于路端存储模块中，记为矩阵M，矩阵M为：

其中p表示此时车辆处于第p个周期，即车辆进入毫米波雷达范围0.2p秒；

其中x_p表示车辆在第p 个周期内处于的横向位置；设定毫米波雷达监测范围的中线为横向位置0点，向右为正方向，向左为负方向，单位为米；

其中y_p表示车辆在第p个周期内处于的纵向位置，设定毫米波雷达监测范围的最远点即距离毫米波雷达距离为2km的点，也就是上一个路段毫米波雷达所处位置为0点，本毫米波雷达所处位置为2000，单位为米；

其中v_p表示车辆在第p个周期时的瞬时速度，单位为km/h；

矩阵M中的信息不断迭代更新，直到车辆离开毫米波雷达监测范围，当车辆离开毫米波雷达监测范围时，毫米波雷达向本地路端计算模块发送一个(code，’out’)元组，其中code为车辆编码，’out’是一个字符串常量；

在路端存储模块中建立一个变量k，初始值设为k＝np.inf，即正无穷，k表示车辆在毫米波雷达监测范围内经历的总周期数；

S3-1-2：监测路端计算模块中判断是否收到毫米波雷达发送的(code，’out’)元组；如果收到，则对比元组中的code值与本车的code值是否相同；如果相同，将k的值改为k＝n；其中n为车辆信息矩阵M中最后行第一列x_n的下标；

S3-1-3：路端计算模块读取路端存储模块中的车辆信息矩阵M中的第j行，第一次执行此步骤时取j为1，读取的向量记为X，暂存在路端计算模块内存中；

S3-1-4：路端计算模块在S3-1-3中读取的向量为X＝[x_j y_j v_j],路端计算模块将y_j与车道-位置矩阵N中的第一列进行比较，找出一个t_i使得t_iy_jt_i+1或t_i＝t_ny_j；

S3-1-5：路端计算模块读取车道-位置矩阵N中第i行的第二列至最后一列元素，记为Y＝[y₁ y₂ … y_n],其中i为S3-1-4中找得的t_i的下标；将x_j与Y中元素进行比较，找出一个y_t，使得y_tx_jy_t+1或y_t＝y_nx_j；

所述

上述矩阵N定义如下：

当i∈[1，n-1)时，当车辆的纵向位置处于[t_i，t_i+1)区间内时，横向距离在[a_i，b_i)区间的点为第1车道，横向距离在[b_i，c_i)区间的点为第2车道，以此类推，横向距离为[d_i，+∞)区间的点为最末车道；当i＝n时，当车辆的纵向位置处于[t_i，+∞)区间内时，横向距离在[a_i，b_i)区间的点为第1车道，横向距离在[b_i，c_i)区间的点为第2车道，以此类推，横向距离为[d_i，+∞)区间的点为最末车道；

S3-1-6：将S3-1-4中读取的向量X＝[x_j y_j v_j]更新为X＝[code t y_j v_j]，其中code为S3-1-1中路端计算模块为本车构建的编码，t为S3-1-5中找得的y_t的下标，表示当前时间车辆正处于t车道；

S3-1-7：将更新后的向量X传输给数据发送模块，数据发送模块将向量X通过光缆传输给云端集成系统；

S3-1-8：检查S3-1-2中k的值和S3-1-3中j的值，当jk时，改变S3-1-3中j的值，使j＝j+1，并跳转至步骤S3-1-2；当j＝k时，证明所有值已经遍历完毕，车辆在此路段毫米波雷达所采集的信息已经全部传输完毕；此时数据发送模块向云端集成系统传输一个(code，’out’)元组，其中code为车辆编码，’out’是一个字符串常量。