【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及主動交通管控和道路預警，具體是一種高速公路車輛引導及預警系統。
技術介紹
1、隨著人們生活水平的提高，我國的機動車保有量正在日益增加，截至2023年9月底，已達到4.3億輛，而高速公路隨著路網里程的逐年增加，也成為城市交通網絡的重要組成部分，這使得一些問題引起了人們的廣泛關注，比如由于司機對前方道路狀況不明確而造成事故、部分地區由于天氣原因而使能見度不足百米，這無疑是在高速公路行車過程的安全隱患。
2、現有技術中，向駕駛員提供實時的交通信息和警示信息的設備主要是安裝在高速公路上的可變信息指示牌以及安裝在隔離帶或龍門架上的警示燈，這種設備不但前期投入較大，而且并不能對車輛進行有效引導。
3、現有技術中，可以對高速公路進行車輛引導的設施主要是車道標線和車道指示器，但是這些設備也有其弊端，在夜間，車道標線的能見度降低，標線提供的信息不易被駕駛員察覺，此外，對于車輛的引導也需要通過駕駛員對相關信息的判斷做出自己的決策，有時候會使駕駛員對指示產生誤解從而造成事故。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種高速公路車輛引導及預警系統，以解決現有技術中提出的的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種高速公路車輛引導及預警系統，引導及預警系統包括控制器、兩個高清攝像頭、云數據和大數據設備、引導模塊、預警模塊；
3、兩個高清攝像頭，用于實時采集高速公路路網的視頻數據；
4、云數據和大數據設備，用于存儲
5、控制器，用于接收云數據和大數據設備發布的控制指令，并根據控制指令對引導模塊以及預警模塊分別發布引導指令和預警指令；
6、引導模塊，用于接收控制器發布的引導指令，并對引導指令做出判斷，為車輛發布引導信息；
7、預警模塊，用于接收控制器發布的預警指令，并對預警指令做出判斷，為車輛發布預警信息；
8、其中，控制器與云數據和大數據設備電性連接。
9、進一步的，兩個高清攝像頭按照朝向不同方向安裝在控制器的兩側，且高清攝像頭通過固定支架與控制器連接，控制器通過高清攝像頭頂部的安裝部安裝在高速公路的龍門架上，控制器的數量對應龍門架所橫跨的車道數量，且每一個控制器都對應一條車道。
10、進一步的，所述云數據和大數據設備包括數據收發單元、數據存儲單元、數據分析單元、涉路行為分析單元、天氣識別單元；
11、數據收發單元，用于建立數據通道，通過數據通道向控制器傳輸控制指令；
12、數據存儲單元，用于存儲高清攝像頭所采集的路網的視頻數據；
13、數據分析單元，用于識別所述視頻數據中被引導車輛的車速，并根據車速計算出引導激光發射器轉動的角速度；
14、進一步的，上述數據分析單元中根據車速計算出引導激光發射器轉動的角速度，可以根據以下公式：
15、
16、其中，x為被引導車輛位置與引導激光發射器位置的水平距離，v為被引導車輛的車速，ω為引導激光發射器轉動的角速度，d為引導激光發射器距離地面的垂直距離。
17、涉路行為分析單元，用于識別路網發生侵占車道的情況，向控制器發布控制指令；
18、天氣識別單元，用于識別路網發生極端天氣的情況，向控制器發布控制指令。
19、進一步的，引導模塊包括數據接收單元、信息發布單元、激光引導燈陣、焦距調整單元、色彩調整單元；
20、數據接收單元，用于接收控制器發布的引導指令；
21、信息發布單元，用于向被引導車輛發布引導信息；
22、激光引導燈陣，用于在被引導車輛前打出引導線；
23、焦距調整單元，用于調整引導激光發射器的焦距；
24、色彩調整單元，用于控制引導激光發射器發射出不同顏色的光源。
25、進一步的，激光引導燈陣包括三個引導激光發射器、圓形轉盤、兩個裝備倉、電機裝置；
26、其中，所三個引導激光發射器連接在所述圓形轉盤上，且所述三個激光引導發射器以兩兩之間間隔120度的方式設置在所述圓形轉盤上，且所述三個引導激光發射器能夠圍繞所述圓形轉盤旋轉，所述兩個裝備倉均為球形，且所述兩個裝備倉位于所述圓形轉盤的兩側，所述裝備倉內設置了電機裝置，且所述裝備倉通過所述電機裝置控制所述圓形轉盤轉動。
27、進一步的，引導模塊通過電機裝置控制圓形轉盤轉動的角速度帶動引導激光發射器旋轉，同時焦距調整單元根據被引導車輛與控制器之間的距離調整引導激光發射器的焦距，從而控制激光引導燈陣始終在被引導車輛前三米處發射引導線，且引導線隨被引導車輛移動。
28、進一步的，引導模塊通過所述色彩調整單元調整所述引導線的顏色，當被引導車輛車速高于高速公路最高限速時，色彩調整單元將引導線調整為第一引導色，信息發布單元向被引導車輛發布引導信息，提醒被引導車輛減速行駛，當被引導車輛車速低于高速公路最低限速時，色彩調整單元將引導線調整為第二引導色，信息發布單元向被引導車輛發布引導信息，提醒被引導車輛提高車速。
29、進一步的，預警模塊包括數據接收單元、道路信息發布設備、色彩調整單元；
30、數據接收單元，用于接收所述控制器發布的預警指令；
31、道路信息發布設備包括預警激光發射器、凹透鏡、凸透鏡、液晶顯示板；
32、其中，凹透鏡、凸透鏡以及液晶顯示板按照從內向外的順序依次安裝在預警激光發射器的前端；
33、色彩調整單元，用于控制預警激光發射器發射出不同顏色的光源。
34、進一步的，預警模塊通過數據接收單元接收控制器發布的預警指令，道路信息發布設備控制預警激光發射器發射激光線，且激光線透過凹透鏡和凸透鏡進行擴束，最終激光線透過液晶顯示板在高速公路路面上投影出液晶顯示板的投影形態和預警內容；
35、其中，預警內容包括路網發生侵占車道的情況以及路網出現極端天氣的情況。
36、進一步的，控制器通過繼電器與激光引導燈陣和道路信息發布設備電性連接。
37、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：通過整個路段上多個高清攝像頭以及路網已有的傳感或監控設備對路網和車輛進行信息采集，采集內容包括路網狀況、車輛位置、速度信息以及路網異常情況，并將數據傳輸給云數據和大數據設備以分析路段車流狀況，并根據路況以及被服務車輛狀況向設備控制器發出指令，控制激光引導燈陣、道路信息發布設備協同工作，根據前方路況為車輛提供合適速度的車速引導及相關路況信息；這種通過激光引導燈陣及信息播報在夜間或隧道中極大的提升了司機對道路信息的可視性，同時在夜間可以緩解駕駛員的疲勞感，大大提高了夜間高速公路的行車安全。
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1.一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述引導及預警系統包括控制器(1)、兩個高清攝像頭(11)、云數據和大數據設備(14)、引導模塊、預警模塊；
2.根據權利要求1所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述兩個高清攝像頭(11)按照朝向不同方向安裝在所述控制器(1)的兩側，且所述高清攝像頭(11)通過固定支架(12)與所述控制器(1)連接，所述控制器(1)通過所述高清攝像頭(11)上部的安裝部(13)安裝在高速公路的龍門架上，所述控制器(1)的數量對應所述龍門架所橫跨的車道數量，且每一個所述控制器(1)都對應一條車道。
3.根據權利要求1所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述云數據和大數據設備(14)包括數據收發單元、數據存儲單元、數據分析單元、涉路行為分析單元、天氣識別單元；
4.根據權利要求1所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述引導模塊包括數據接收單元、信息發布單元、激光引導燈陣(2)、焦距調整單元、色彩調整單元；
5.根據權利要求4所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，
6.根據權利要求5所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：引導模塊通過所述電機裝置控制所述圓形轉盤(21)轉動的角速度帶動所述引導激光發射器(3)旋轉，同時所述焦距調整單元根據被引導車輛與所述控制器(1)之間的距離調整所述引導激光發射器(3)的焦距，從而控制所述激光引導燈陣(2)始終在被引導車輛前三米處發射引導線，且所述引導線隨被引導車輛移動。
7.根據權利要求6所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：引導模塊通過所述色彩調整單元調整所述引導線的顏色，當被引導車輛車速高于高速公路最高限速時，所述色彩調整單元將所述引導線調整為第一引導色，所述信息發布單元向被引導車輛發布引導信息，提醒被引導車輛減速行駛，當被引導車輛車速低于高速公路最低限速時所述色彩調整單元將所述引導線調整為第二引導色，所述信息發布單元向被引導車輛發布引導信息，提醒被引導車輛提高車速。
8.根據權利要求1所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述預警模塊包括數據接收單元、道路信息發布設備(A)、色彩調整單元；
9.根據權利要求8所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述預警模塊通過所述數據接收單元接收控制器(1)發布的預警指令，所述道路信息發布設備(14)控制預警激光發射器(4)發射出激光線，且所述激光線透過所述凹透鏡和所述凸透鏡進行擴束，最終所述激光線透過所述液晶顯示板(7)在高速公路路面上投影出所述液晶顯示板(7)的投影形態和預警內容；
10.根據權利要求1所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述控制器(1)通過繼電器(8)與所述激光引導燈陣(2)和道路信息發布設備(A)電性連接。
...【技術特征摘要】
1.一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述引導及預警系統包括控制器(1)、兩個高清攝像頭(11)、云數據和大數據設備(14)、引導模塊、預警模塊；
2.根據權利要求1所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述兩個高清攝像頭(11)按照朝向不同方向安裝在所述控制器(1)的兩側，且所述高清攝像頭(11)通過固定支架(12)與所述控制器(1)連接，所述控制器(1)通過所述高清攝像頭(11)上部的安裝部(13)安裝在高速公路的龍門架上，所述控制器(1)的數量對應所述龍門架所橫跨的車道數量，且每一個所述控制器(1)都對應一條車道。
3.根據權利要求1所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述云數據和大數據設備(14)包括數據收發單元、數據存儲單元、數據分析單元、涉路行為分析單元、天氣識別單元；
4.根據權利要求1所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述引導模塊包括數據接收單元、信息發布單元、激光引導燈陣(2)、焦距調整單元、色彩調整單元；
5.根據權利要求4所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：所述激光引導燈陣(2)包括三個引導激光發射器(3)、圓形轉盤(21)、兩個裝備倉(22)、電機裝置；
6.根據權利要求5所述的一種高速公路車輛引導及預警系統，其特征在于：引導模塊通過所述電機裝置控制所述圓形轉盤(21)轉動的角速度帶動所述引導激光發射器(3)旋轉，同時所述焦距調整...
【專利技術屬性】
技術研發人員：牟振華，呂伯淇，周紀元，韓童，商學成，王西旗，陶亮，程源，陳廷照，
申請(專利權)人：山東建筑大學，
類型：發明
國別省市：
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