一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统及方法技术方案

本发明专利技术属于高速公路能见度监测技术领域，公开了一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统及方法，所述系统包括一个控制中心和多个监测能见度的装置，每个监测能见度的装置固定在对应车辆上，所述每个监测能见度的装置包括：安装在车辆前挡风玻璃中央的摄像机，安装在车辆前保险杠中央且朝向车辆前进方向的雷达传感器，安装在车辆发动机舱的ARM处理器，安装在车辆方向盘侧面的GPS模块，以及4G通讯模块；具有投资少、适合规模化推广、智能化、自动化、无需操作且可靠性高的特点。

A system and method for real-time monitoring the overall visibility of expressway network at night

The invention belongs to the technical field of Expressway visibility monitoring, and discloses a system and a method for real-time monitoring the overall visibility of expressway network at night. The system comprises a control center and a plurality of visibility monitoring devices, each monitoring visibility device is fixed on the corresponding vehicle, and each monitoring visibility device is said to be visible. Installations include: a camera mounted in the center of the front windshield of the vehicle, a radar sensor mounted in the center of the front bumper, an ARM processor mounted in the engine compartment of the vehicle, a GPS module mounted on the side of the steering wheel of the vehicle, and a 4G communication module with low investment and suitable for scale. It is characterized by generalization, intelligence, automation, no need of operation and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统及方法
本专利技术属于高速公路能见度监测
，尤其涉及一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统及方法。
技术介绍
高速公路的能见度对交通安全具有直接影响作用，低能见度引发了无数的交通事故，也带来了巨大的人员伤亡与财产损失，尤其是夜间更容易出现能见度较低的情况。从高速公路安全管理角度而言，根据能见度的不同情况采取不同的管理措施是保证高速公路夜间安全通行的重要方法。对于能见度的应对措施，无论何种应对措施，最主要的前提是要获取能见度的数据，才能有的放矢的采取应对措施。现阶段，采取能见度传感器是常用的方法。通过将能见度传感器固定在高速公路路侧，利用光学原理实时采集能见度数据并发回控制中心。这种方法效果较好，但能见度传感器成本太高，并且夜间在高速公路上的应用效果不佳。高速公路夜间模式下，所谓能见度实际上是对应的是否能开看清前方车辆的尾灯，而不是普通的光线因素。因此，夜间模式下高速公路能见度的获取是目前较为棘手的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统及方法，具有投资少、适合规模化推广、智能化、自动化、无需操作且可靠性高的特点。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。技术方案一：一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统，所述系统包括一个控制中心和多个监测能见度的装置，每个监测能见度的装置固定在对应车辆上，所述每个监测能见度的装置包括：安装在车辆前挡风玻璃中央的摄像机，安装在车辆前保险杠中央且朝向车辆前进方向的雷达传感器，安装在车辆发动机舱的ARM处理器，安装在方向盘侧面的GPS模块，以及4G通讯模块；所述摄像机的信号输出端与所述ARM处理器的第一信号输入端连接，所述雷达传感器的信号输出端与ARM处理器的第二信号输入端连接，所述GPS模块的信号输出端与所述ARM处理器的第三信号输入端连接，所述ARM处理器的信号输出端与所述4G通讯模块的信号输入端连接，所述4G通讯模块的信号输出端与控制中心通讯连接。本专利技术技术方案一的特点和进一步的改进为：(1)在所述每个监测能见度的装置中：所述摄像机，用于实时采集自车前方的道路图像，并将所述道路图像发送至ARM处理器；所述雷达传感器，用于实时采集自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度，并将自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度发送至ARM处理器；所述GPS模块，用于实时获取自车的经纬度信息，并将自车的经纬度信息发送至ARM处理器；所述ARM处理器，用于根据所述摄像机发送的道路图像，获取所述道路图像中每个前方车辆在道路图像中的坐标(X1，Y1)；所述ARM处理器，还用于根据所述雷达传感器发送的自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度，确定速度大于自车速度的每个前方车辆，并获取速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(X2，Y2)；所述ARM处理器，还用于对每个前方车辆在道路图像中的坐标(X1，Y1)与速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(X2，Y2)进行配对，得到被摄像机和雷达传感器同时采集到且速度大于自车速度的相同前方车辆；所述ARM处理器，还用于根据所述相同前方车辆在所述摄像机发送的道路图像中消失前的最后一个采样时刻，将所述雷达传感器在所述最后一个采样时刻发送的该相同前方车辆与自车的相对距离确定为当前道路的能见度；所述ARM处理器，还用于将GPS模块发送的自车的经纬度信息以及当前路路段的能见度发送至4G通讯模块；所述4G通讯模块，用于将ARM处理器发送的自车的经纬度信息和当前路段的能见度发送至控制中心。(2)所述控制中心，用于根据多个监测能见度的装置通过4G通讯模块发送的自车的经纬度信息和当前路段的能见度，统计高速公路路网每个路段的能见度，并将所述高速公路路网每个路段的能见度对该高路公路路网上的车辆通过电子地图进行显示。(3)所述ARM处理器，用于根据所述摄像机发送的道路图像，获取所述道路图像中每个前方车辆在道路图像中的坐标(X1，Y1)，具体为：ARM处理器获取所述摄像机发送的道路图像，若在所述道路图像中某个预设大小的区域内(该预设大小的区域为直径10厘米的圆形区域)，像素点的灰度平均值比所述道路图像的整体平均灰度值高出预设像素值阈值，且该预设大小的区域内，所有像素点之间的相互距离小于或等于预设像素个数，所述预设像素个数为该预设大小的区域中心像素点在所述道路图像中所在行的总像素点的10％，则所述ARM处理器确定该预设大小的区域为自车前方车辆的一个尾灯区域；所述ARM处理器根据所述自车前方车辆的一个尾灯区域，得到该前方车辆在所述道路图像中的坐标(X1，Y1)。(4)所述预设像素阈值设置为60。技术方案二：一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的方法，所述方法应用于如技术方案一所述的系统中，所述系统包括一个控制中心和多个监测能见度的装置，每个监测能见度的装置固定在对应车辆上，其特征在于，所述方法包括：对于每个监测能见度的装置，其中，摄像机实时采集自车前方的道路图像，并将所述道路图像发送至ARM处理器；雷达传感器实时采集自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度，并将自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度发送至ARM处理器；GPS模块实时获取自车的经纬度信息，并将自车的经纬度信息发送至ARM处理器；ARM处理器根据所述摄像机发送的道路图像，获取道路图像中每个前方车辆在道路图像中的坐标(X1，Y1)；所述ARM处理器根据所述雷达传感器发送的自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度，确定速度大于自车速度的每个前方车辆，并获取速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(X2，Y2)；所述ARM处理器对每个前方车辆在道路图像中的坐标(X1，Y1)与速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(X2，Y2)进行配对，得到被摄像机和雷达传感器同时采集到且速度大于自车速度的相同前方车辆；所述ARM处理器根据所述相同前方车辆在所述摄像机发送的道路图像中消失前的最后一个采样时刻，将所述雷达传感器在所述最后一个采样时刻发送的该相同前方车辆与自车的相对距离确定为当前道路的能见度；所述ARM处理器将GPS模块发送的自车的经纬度信息以及当前路路段的能见度发送至4G通讯模块；4G通讯模块将ARM处理器发送的自车的经纬度信息和当前路段的能见度发送至控制中心。本专利技术技术方案二的特点和进一步的改进为：(1)ARM处理器根据所述摄像机发送的道路图像，获取道路图像中每个前方车辆在道路图像中的坐标(X1，Y1)，具体为：ARM处理器获取所述摄像机发送的道路图像，若在所述道路图像中某个预设大小的区域内，像素点的灰度平均值比所述道路图像的整体平均灰度值高出预设像素值阈值，且该预设大小的区域内，所有像素点之间的相互距离小于或等于预设像素个数，所述预设像素个数为该预设大小的区域中心像素点在所述道路图像中所在行的总像素点的10％，则所述ARM处理器确定该预设大小的区域为自车前方车辆的一个尾灯区域；所述ARM处理器根据所述自车前方车辆的一个尾灯区域，得到该前方车辆在所述道路图像中的坐标(X1，Y1)。(2)所述预设像素阈值设置为60。(3)所述ARM处理器对每个前方车辆在道路图像中的坐标(X1，Y1)与速度大于自车速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统，其特征在于，所述系统包括一个控制中心和多个监测能见度的装置，每个监测能见度的装置固定在对应车辆上，所述每个监测能见度的装置包括：安装在车辆前挡风玻璃中央的摄像机，安装在车辆前保险杠中央且朝向车辆前进方向的雷达传感器，安装在车辆发动机舱的ARM处理器，安装在方向盘侧面的GPS模块，以及4G通讯模块；所述摄像机的信号输出端与所述ARM处理器的第一信号输入端连接，所述雷达传感器的信号输出端与ARM处理器的第二信号输入端连接，所述GPS模块的信号输出端与所述ARM处理器的第三信号输入端连接，所述ARM处理器的信号输出端与所述4G通讯模块的信号输入端连接，所述4G通讯模块的信号输出端与控制中心通讯连接。

【技术特征摘要】
1.一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统，其特征在于，所述系统包括一个控制中心和多个监测能见度的装置，每个监测能见度的装置固定在对应车辆上，所述每个监测能见度的装置包括：安装在车辆前挡风玻璃中央的摄像机，安装在车辆前保险杠中央且朝向车辆前进方向的雷达传感器，安装在车辆发动机舱的ARM处理器，安装在方向盘侧面的GPS模块，以及4G通讯模块；所述摄像机的信号输出端与所述ARM处理器的第一信号输入端连接，所述雷达传感器的信号输出端与ARM处理器的第二信号输入端连接，所述GPS模块的信号输出端与所述ARM处理器的第三信号输入端连接，所述ARM处理器的信号输出端与所述4G通讯模块的信号输入端连接，所述4G通讯模块的信号输出端与控制中心通讯连接。2.根据权利要求1所述的一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统，其特征在于，在所述每个监测能见度的装置中：所述摄像机，用于实时采集自车前方的道路图像，并将所述道路图像发送至ARM处理器；所述雷达传感器，用于实时采集自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度，并将自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度发送至ARM处理器；所述GPS模块，用于实时获取自车的经纬度信息，并将自车的经纬度信息发送至ARM处理器；所述ARM处理器，用于根据所述摄像机发送的道路图像，获取所述道路图像中每个前方车辆在道路图像中的坐标(X1，Y1)；所述ARM处理器，还用于根据所述雷达传感器发送的自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度，确定速度大于自车速度的每个前方车辆，并获取速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(X2，Y2)；所述ARM处理器，还用于对每个前方车辆在道路图像中的坐标(X1，Y1)与速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(X2，Y2)进行配对，得到被摄像机和雷达传感器同时采集到且速度大于自车速度的相同前方车辆；所述ARM处理器，还用于根据所述相同前方车辆在所述摄像机发送的道路图像中消失前的最后一个采样时刻，将所述雷达传感器在所述最后一个采样时刻发送的该相同前方车辆与自车的相对距离确定为当前道路的能见度；所述ARM处理器，还用于将GPS模块发送的自车的经纬度信息以及当前路路段的能见度发送至4G通讯模块；所述4G通讯模块，用于将ARM处理器发送的自车的经纬度信息和当前路段的能见度发送至控制中心。3.根据权利要求2所述的一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统，其特征在于，所述控制中心，用于根据多个监测能见度的装置通过4G通讯模块发送的自车的经纬度信息和当前路段的能见度，统计高速公路路网每个路段的能见度，并将所述高速公路路网每个路段的能见度对该高路公路路网上的车辆通过电子地图进行显示。4.根据权利要求2所述的一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统，其特征在于，所述ARM处理器，用于根据所述摄像机发送的道路图像，获取所述道路图像中每个前方车辆在道路图像中的坐标(X1，Y1)，具体为：ARM处理器获取所述摄像机发送的道路图像，若在所述道路图像中某个预设大小的区域内，像素点的灰度平均值比所述道路图像的整体平均灰度值高出预设像素值阈值，且该预设大小的区域内，所有像素点之间的相互距离小于或等于预设像素个数，所述预设像素个数为该预设大小的区域中心像素点在所述道路图像中所在行的总像素点的10％，则所述ARM处理器确定该预设大小的区域为自车前方车辆的一个尾灯区域；所述ARM处理器根据所述自车前方车辆的一个尾灯区域，得到该前方车辆在所述道路图像中的坐标(X1，Y1)。5.根据权利要求4所述的一种实时监测高速公路路网夜间整体能见度的系统，其特征在于，所述预设大小的区域为直径10厘米的圆形区域。6.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王畅，付锐，郭应时，袁伟，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61