低能見度下快速路車路協同及行車安全預警系統

阮太元+蔡雄友+陳虹安

摘 要：目前快速路上的警示裝置以道路中間的紅藍白曝閃燈為主。當在大霧、大雨天氣條件下，曝閃燈就起不了任何作用，并能見度較低時，在快速路上的車與路、前車與后車間互相都沒有任何互相提醒的警示裝置，這樣在道路上發生交通事故。本系統針對目前快速路存在的行車安全問題，設計了一種基于無線傳感網絡的低能見度下快速路車路協同及行車安全預警系統，通過設計快速路上兩側的主動發光控制終端，能實時采集快速路不同的能見度與車流情況，采用不同的發光亮度、顏色、閃頻等組合來實施針對性的引導策略，實現快速路車路協同及行車安全預警系統的管控一體化。

關鍵詞：車路協調控制；無線傳感器網絡；主動發光控制終端

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.244

1 引言

在快速路上，由低能見度環境條件引發群死群傷的交通事故非常多。而一旦面對如此惡劣的交通事故，交通管理部門輕則動員人力物力進行人工誘導，費時費力；重則封鎖道路，導致道路完全喪失后續的通行能力。在快速路上，突發的交通事故與道路的能見度變化有著相當密切的關系。能見度低的環境條件主要包括：暴雨、大霧、冰雪和沙塵等，在這種天氣情況下導致的連環追尾特重大交通事故屢見不鮮。

針對上述問題，本文設計了一種基于無線傳感網絡的低能見度下快速路車路協同及行車安全預警系統，該系統以無線傳輸網絡為傳輸界質，通過設計快速路上兩側的主動發光控制終端，能實時采集快速路不同的能見度與車流情況，采用不同的發光亮度、顏色、閃頻等組合來實施針對性的引導策略，為駕駛員提供道路輪廓強化、行車主動誘導、防止追尾警示功能，并能實時根據快速路的能見度、交通流情況，實時向快速路上的機動車車路協同控制系統傳遞路況預警信息。

2 系統總體設計及各模塊工作原理

系統總體設計：本系統由霧天快速路行車安全車載北斗導航預警系統包括：快速路管理中心、快速路側自動檢測及主動發光誘導控制終端和基于北斗導航系統的車路協同控制終端三大部分組成。快速路側自動檢測及主動發光誘導控制終端與快速路管理中心通過北斗導航通信網絡交換數據，快速路側自動檢測及主動發光誘導控制終端與基于北斗導航系統的車路協同控制終端通過Zigbee無線傳感網絡交換數據，快速路管理中心將從快速路側自動檢測及主動發光誘導控制終端的通信中繼控制系統收到各終端的實時道路信息，并能根據快速路的能見度和車流量情況通過網絡與快速路控制裝置交換數據，系統總體設計框圖如圖1所示。

低能見度下快速路車路協同及行車安全預警系統實際應用于快速路時的工作原理如圖2所示，圖中路兩側紅和黃兩種顏色代表快速路側自動檢測及主動發光誘導控制終端，各主動發光誘導控制終端安裝的距離為50米。

3 系統硬件設計

終端主要包括微處理器控制系統模塊、LED誘導警示模塊、無線傳感網絡模塊、紅外檢測模塊、激光模塊、光照度檢測模塊以及電池及電源管理模塊。主要工作原理：對能見度、車輛等采集到的參數進行分析，建立數據分析模型，根據控制中心得到的各路段能見度、車輛的監測數據，利用無線傳感網絡和定位通信網絡對道路現場的誘導裝置進行行控制，對不同的能見度引導策略問題進行研究，分析并提出當前能見度數值對應的低能見度引導策略和安全控制策略。其中電池及電源管理模塊為終端提供正常的工作電源以及相關的高級電源管理功能，在這里考慮到便攜性及現場安裝方便，采用了太陽能+鋰電池供電方式，如圖3所示。

4 系統軟件部分

系統說明：下軟件部分主要分為三大模塊：快速路側自動檢測及主動發光誘導控制終端模塊、基于北斗導航系統的車路協同控制終端模塊、快速路管理中心模塊。下面就分別對這模塊軟件進行說明。其中能見度檢測程序流程圖如圖4所示。

5 結束語

低能見度下快速路車路協同及行車安全預警系統包括能見度檢測、車輛檢測、無線傳感網絡通信、多種警示燈、語音提醒、車路協同控制、實時數據查看模式等多項功能，通過實際使用表明：該系統采用能見度的高低作為檢測指標，通過能見度傳感器技術實時檢測快速路的能見度來提出快速路側自動檢測及主動發光誘導控制模塊的控制策略，有效除低了環境因素對行車安全的影響，并能根據快速路的能見度、交通流情況，實時向快速路上的機動車車路協同控制系統傳遞路況預警信息，通過語音方式主動提醒駕駛員。實現了快速路的數字化管理一體化，有效緩解快速路低能見下行車安全性差、通行效率低的問題。

作者簡介：阮太元（1982-），男，廣東廉江人，學士，工程師，主要研究方向：智能控制與模式識別。endprint