高速公路抛洒障碍物检测与预警方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高速公路抛洒障碍物检测与预警方法及系统，属于智能交通领域。本发明专利技术通过分析出现抛洒障碍物情况下车辆瞬时轨迹、连续交通流状态和车流速度分布等方面，提出了基于车辆瞬时轨迹的检测方法、基于连续交通流状态矩阵的检测方法、基于车流速度分布的检测方法以及基于紧急情况检测方法；综合运用这些方法，能够实时、有效、同步地检测道路中是否出现抛洒障碍物、估算障碍物位置，甚至障碍物大小，比使用单一方法检测更加敏感、快速、全面。基于本发明专利技术方法，能够第一时间向司机发出避险预警并及时通知道路管养排障单位到场清理路障，以有效预防抛洒障碍物交通事故，尤其预防因此引发的二次交通事故。预防因此引发的二次交通事故。预防因此引发的二次交通事故。

【技术实现步骤摘要】
高速公路抛洒障碍物检测与预警方法及系统


[0001]本专利技术属于智能交通领域，具体涉及一种高速公路抛洒障碍物检测、预警方法及系统。

技术介绍

[0002]高速公路车道障碍物指道路车辆因素抛洒物和道路环境因素侵入物，构成车辆正常通行危险障碍，是长期困扰着高速公路交通安全管理的老大难问题。
[0003]一是种类多数量大事故多。小到铁钉、铁屑、塑料袋等，大到蓬布、轮胎、钢卷等；有小面积洒落，也有延绵数公里洒落；有金属、石块等硬质，也有布料、轮胎、塑料等软质。沪宁高速苏州段统计：每年养护公司清除垃圾在200立方米、400吨左右，其中交通事故遗留下来的垃圾有160吨左右；沪苏浙高速公路统计：一年清除高速公路垃圾在80到100立方米约160吨左右。抛洒障碍物为高速公路重大事故的主要诱因之一。仅以G92杭州湾环线高速公路绍兴段为例，2012年以来，抛洒障碍物诱发的事故占事故总量的10％，每年的抛洒障碍物事故居高不下，始终保持高位运行。
[0004]二是路线长监测发现难。目前主要做法是加强人员巡查和视频监控，但在实际操作中，效果很难保障。一方面高速里程长，巡逻需要时间；另一方面监控视角内清晰度有效距离短，存在较大盲区，在车流量大的时候，抛洒障碍物很难及时被发现，有时接到报警也难以精准定位，往往接到事故报警才知道路上有抛洒障碍物，急忙赶过去处理已经来不及了；视频监控或频繁误报或严重漏报，尤其在恶劣天气低能见度或夜晚环境下通过监控视频主动发现抛洒障碍物的可能性微乎其微。
[0005]三是事故预防预警难。抛洒障碍物在高速公路上的出现具有不确定性，何时抛洒、抛在哪里、抛了什么，不可预见，往往是飞来横祸；司机驾车高速行驶过程中，一旦突然发现前方不明物体飞至或紧贴于路面不易察觉的小的抛洒障碍物，会本能地采取紧急避让措施，如突然刹车、猛打方向，极易引发追尾、撞护栏甚至翻车的事故；第一时间监测道路定位障碍物信息并发布出去让过往驾驶人及时有效获取预警信息是预防事故特别是二次事故的关键。目前，高速公路上最快用于路况信息发布只有固定可变情报板，但其数量稀少，对连续不断驶向抛洒障碍物的后来车辆安全预警效果大打折扣。
[0006]四是货车抛洒障碍物后果重。产生高速抛洒障碍物的原因有多种，从抛洒障碍物危害通行安全程度看，主要货车抛洒事件往往后果性质严重。一些大货车装货时没有捆绑好，遇到路面颠簸或弯道就会造成货物洒落和抛出；有的货物或盖布被大风吹起飘落；有些车辆检测不充分导致轮胎等车辆配件也经常会掉落。高速公路收费站入口是控制货车装载问题的有效关口，可及时发现排除容易诱发抛洒事件的车辆进入高速公路，但目前对于装载不规范、易发生抛洒的车辆监管难以到位。抛洒事件可从源头治理杜绝此类事件发生，如推进货车厢式化等，但这还是一个漫长的过程。一般封闭道路相对开放道路(口)横向干扰因素很少，高速公路的外环境横向侵入障碍物对交通安全的影响可以忽略。
[0007]高速车道障碍物对道路通行安全影响可分三个发展过程：突发动态抛洒过程、落
地静态潜伏过程和发生或二次发生事故过程；高速车道障碍物对道路通行(交通流)构成低、中、高三个风险等级，有可能对应发生轻微、一般和重大及以上交通事故。因此，实时监测评估和预警高速车道障碍物对预防尤其恶性交通事故意义重大。
[0008]一是突发动态抛洒过程(简称第一过程)。在道路车流状态突然发生车窗抛洒垃圾、各类货物以及车辆遮盖物散落、车辆爆胎甩出、风吹其它垃圾、车辆零部件脱落、道路标志标牌倾倒、各类小动物窜入等抛洒移动物目标，且在前后车跟驰速度较快碰撞时距较近时更显突然性，往往时间极其短暂，转瞬即逝，防不胜防。虽抛洒物在运动状态容易被跟车司机第一时间发现，对心理素质稳定、有一定驾驶经验的司机可以及时避让避险，但大多数司机尤其非专业司机一旦遇到突如其来莫名其妙的飞来物必有不同程度心理紧张甚至惊魂，极易引起避险操作动作慌乱，导致安全风险等级升级。
[0009]二是落地静态发现过程(简称第二过程)。抛洒物落地后将成为后来车辆通行前方车道上的静止障碍物，如潜伏的“地雷”具有更大的危险性。在正常能见度和低速驾时，一般司机都会发现和辨别车道前方距离较大障碍物，并可稳定操作及时变道避让避险。但是，从抛洒物落地到被第一位司机发现都存在一段“潜伏”时间，及早监测发现使障碍物的“潜伏”时间缩短，就能为实时预警和尽快排除风险(清障“排雷”)创造条件，最大可能预防后来车辆发生“踩雷”和二次事故。
[0010]三是预警预防事故过程(简称第三过程)。从发现道路抛洒障碍物到通知每一位将要经过抛洒障碍物的司机，从立即通知专业道路维护人员到清除抛洒障碍物，有两个时间段。这两个时间段越短，抛洒障碍物可能引发交通事故几率越小，可能避免人民生命财产安全的有效性越高。综上所述，如果依靠现有人工巡查和视频监控技术条件及安全管控思路来化解高速公路所有抛洒障碍物的安全风险，进而预防交通事故的发生，显然是不切合实际的。但是，针对高速公路抛洒障碍物事件特点，分析评估构成道路通行不同的风险等级，采取全天候毫米波雷达和摄像机(雷摄一体机)捕捉抛洒障碍物检测方法，缩短抛洒障碍物落地事捕捉发现预警时间和通知排障时间，可有效预防重大事故和二次群死恶性事故的发生。

技术实现思路

[0011]专利技术目的：针对上述现有技术存在的问题，本专利技术目的在于提供一种高速公路抛洒障碍物检测、风险预警方法及系统，识别评估抛洒障碍物引起的道路通行风险，第一时间向司机发出避险预警并及时通知道路管养排障单位到场清理路障，以有效预防抛洒障碍物交通事故，尤其预防因此引发的二次交通事故。
[0012]技术方案：为实现上述专利技术目的，专利技术采用如下技术方案：
[0013]一种高速公路抛洒障碍物检测方法，在车流量小于设定阈值时，采用基于车辆瞬时轨迹的检测方法，在车流量在设定阈值以上时，采用基于连续交通流状态矩阵的检测方法；
[0014]所述基于车辆瞬时轨迹的检测方法，包括如下步骤：
[0015]记录每个车道上连续发生的车辆变道数目，当某个车道上连续两辆车发生变道时，根据两辆车变道位置预估抛洒障碍物位置，并进入下一步；
[0016]若该车道出现连续三辆车变道，则根据三辆车变道位置更新抛洒障碍物预估位
置，并通报抛洒障碍物预估位置；若设定时间内该车道无车辆完整通过，则通报抛洒障碍物预估位置；若下一辆车完整通过该车道，则将该车道的连续车辆变道数目重置为0；
[0017]所述基于连续交通流状态矩阵的检测方法，包括如下步骤：
[0018]将雷达检测范围内路段按照车道与沿道路方向距离分成一个矩阵，每条车道垂直于道路方向每d/k长度对应矩阵一行，d为车道宽度，k∈{3,4}为测算精度参数，每个矩阵单元用于标记一个周期内是否有车辆经过对应的位置；
[0019]对一个周期内的矩阵数据进行分析，若矩阵的a+k
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n行中任意一行前部分标记有车辆经，出现连续两个单元以上标记无车辆经过，则认为道路存在风险，预估抛洒障碍物为该行中首次标记无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速公路抛洒障碍物检测方法，其特征在于，在车流量小于设定阈值时，采用基于车辆瞬时轨迹的检测方法，在车流量在设定阈值以上时，采用基于连续交通流状态矩阵的检测方法；所述基于车辆瞬时轨迹的检测方法，包括如下步骤：记录每个车道上连续发生的车辆变道数目，当某个车道上连续两辆车发生变道时，根据两辆车变道位置预估抛洒障碍物位置，并进入下一步；若该车道出现连续三辆车变道，则根据三辆车变道位置更新抛洒障碍物预估位置，并通报抛洒障碍物预估位置；若设定时间内该车道无车辆完整通过，则通报抛洒障碍物预估位置；若下一辆车完整通过该车道，则将该车道的连续车辆变道数目重置为0；所述基于连续交通流状态矩阵的检测方法，包括如下步骤：将雷达检测范围内路段按照车道与沿道路方向距离分成一个矩阵，每条车道垂直于道路方向每d/k长度对应矩阵一行，d为车道宽度，k∈{3,4}为测算精度参数，每个矩阵单元用于标记一个周期内是否有车辆经过对应的位置；对一个周期内的矩阵数据进行分析，若矩阵的a+k
·
n行中任意一行前部分标记有车辆经，出现连续两个单元以上标记无车辆经过，则认为道路存在风险，预估抛洒障碍物为该行中首次标记无车辆经过的位置并通报；其中，n∈[0,C
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1]，C为车道数，a∈[2,k
‑
1]。2.根据权利要求1所述的高速公路抛洒障碍物检测方法，其特征在于，所述基于连续交通流状态矩阵的检测方法中，矩阵a+k
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n行中任意一行检测出抛洒障碍物时，若其上下两行中存在一行全标记有车辆经过，则说明车辆不用完全变道就可以绕开该障碍物，预估障碍物大小不超过d/k，否则预估障碍物大小超过d/k。3.根据权利要求2所述的高速公路抛洒障碍物检测方法，其特征在于，还包括根据障碍物大小，以及，天气情况或路段判断风险程度：在天气识别为正常天气，且当前路段不属于配置的风险路段，预估障碍物大小不超过d/k时，则通报风险程度为低风险；在天气识别为正常天气，且当前路段和时段不属于配置的风险路段，预估障碍物大小超过d/k时，则通报风险程度为中风险；在天气识别为配置的恶劣天气情形，或者当前路段属于配置的风险路段，预估障碍物大小不超过d/k时，则通报风险程度为中风险；在天气识别为配置的恶劣天气情形，或者当前路段属于配置的风险路段，预估障碍物大小超过d/k时，则通报风险程度为高风险。4.根据权利要求1所述的高速公路抛洒障碍物检测方法，其特征在于，还包括采用基于车流速度分布的检测方法，所述基于车流速度分布的检测方法，包括如下步骤：对一个周期内雷达检测出的所有车辆位置和速度，进行二次多项式函数拟合，v＝a
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y2+b
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y+c，其中y为车辆位置，v为车速，a、b、c为拟合出的系数；若拟合的函数满足对称轴位于雷达检测的范围内，且二次函数开口朝上，开口大小在预设的范围之内，则预估抛洒障碍物位置为并通报。5.根据权利要求4所述的高速公路抛洒障碍物检测方法，其特征在于，所述基于车流速度分布的检测方法中，还根据的取值判断抛洒障碍物风险程度：
6.根据权利要求1所述的高速公路抛洒障碍物检测方法，其特征在于，还包括紧急情况检测方法，一旦检测到车辆有急停现象立刻通报急停发生的位置。7.高速公路...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄一闻，刘路远，石袁博，黄东，
申请(专利权)人：南京微达电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：