一种车路协同的防碰预警系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种车路协同的防碰预警系统和方法，其系统包括车载设备端、用于给行人佩戴或携带的智能移动终端、路侧通讯单元以及与路侧通讯单元直接通讯连接的边缘计算设备；路侧通讯单元包括路端信令通讯模块、差分定位处理模块以及视频采集模块；边缘计算设备包括目标检测模块、坐标转换模块、融合定位模块、轨迹预测模块以及碰撞分析模块。本发明专利技术综合采用了车载设备端、智能移动终端实时的上报定位信息以及由目标检测模块、坐标转换模块得出的识别定位信息，并利用融合定位模块进行合理的优化处理，能够实现目标的全面识别和定位，有效地避免了漏检、误检，特别是未携带智能移动终端的行人，保障了碰撞预警的安全性和有效性。保障了碰撞预警的安全性和有效性。保障了碰撞预警的安全性和有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种车路协同的防碰预警系统和方法


[0001]本专利技术涉及智能交通
，具体为一种车路协同的防碰预警系统和方法。

技术介绍

[0002]随着交通参与者数目的不断增加，路况信息日趋复杂。目前现有的关于交通路口防碰预警的系统主要有两种，一种是在车端利用摄像头、毫米波雷达等一系列传感器，采集车身周围数据并进行分析处理，得出防碰预警结果。该方法的缺点是车端的计算压力较大，且预警范围小，留给车端的反映时间较短。
[0003]另一种是在路侧利用路侧通讯单元和边缘计算，接收车辆和行人的GPS数据，分析得出防碰预警，再将报警传输给车辆。该方法的缺点是行人的GPS数据主要倚靠行人穿戴关联的智能设备，而行人忘带智能设备或智能设备损坏时，无法有效地进行行人的防碰预警。如何提出一种车路协同的防碰预警系统和方法，能够实现目标的全面识别和定位，有效地避免漏检、误检，保障碰撞预警的安全性和有效性，成为本申请需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种车路协同的防碰预警系统和方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种车路协同的防碰预警系统，包括车载设备端、用于给行人佩戴或携带的智能移动终端、路侧通讯单元以及与路侧通讯单元直接通讯连接的边缘计算设备；
[0007]车载设备端包括车端GPS信息采集模块和车端信令通讯模块，车端GPS信息采集模块用于车辆GPS信息的获取，得到车载设备端的车端GPS坐标；车端信令通讯模块用于与路侧通讯单元进行数据交互；
[0008]智能移动终端包括移动端GPS信息采集模块和移动端信令通讯模块，移动端GPS信息采集模块用于移动端GPS信息的获取，得到行人的人物GPS坐标；移动端信令通讯模块用于与路侧通讯单元进行数据交互；
[0009]路侧通讯单元包括路端信令通讯模块、差分定位处理模块以及视频采集模块，路端信令通讯模块用于与车载设备端、智能移动终端之间的数据交互；差分定位处理模块采用差分定位方法对获得的车端GPS坐标和人物GPS坐标进行修正处理，得到车端修正GPS坐标和人物修正GPS坐标，根据车载设备端在车辆上的实际安装位置，由车端修正GPS坐标计算出车辆中心位置的车辆修正GPS坐标，将车辆修正GPS坐标和人物修正GPS坐标作为上报定位信息直接发送给边缘计算设备；视频采集模块用于获取路端高空相机的视频；
[0010]边缘计算设备包括目标检测模块、坐标转换模块、融合定位模块、轨迹预测模块以及碰撞分析模块，目标检测模块根据路端高空相机的视频信息和训练好的目标检测模型，检测出车辆与行人在视频中的位置，并用标注框对目标(行人、非机动车、机动车)进行标记；坐标转换模块用于将视频中行人和车辆的标注框中心点转换为相对于路端高空相机的
相对三维坐标，再根据相对三维坐标和路端高空相机的实际位置坐标，计算得出行人识别坐标、车辆识别坐标以及标注框的长、宽分别所代表的实际距离，即为识别定位信息；融合定位模块用于综合上报定位信息和识别定位信息，并进行优化处理，得到各个目标(行人、车辆)的最终坐标；轨迹预测模块用于对未来一小段时间内车辆和行人轨迹的预测；碰撞分析模块根据当前的车辆和行人位置以及未来的车辆和行人轨迹，进行碰撞分析预警。
[0011]作为本专利技术进一步的方案，所述的差分定位处理模块包括GPS定位接收模块和差分修正模块，GPS定位接收模块用来接收来自定位卫星的边缘计算设备的平台GPS坐标，根据边缘计算设备的已知精密坐标与平台GPS坐标，计算出真实坐标与GPS定位得到的坐标的改正数，差分修正模块根据改正数对车端GPS坐标和人物GPS坐标进行差分修正，得出更精准的车端修正GPS坐标和人物修正GPS坐标。
[0012]作为本专利技术进一步的方案，所述目标检测模块采用yolo v5算法网络，具体的目标检测步骤为：
[0013]A1、收集各种交通路口下路端高空相机拍摄的图片，建立数据集，将数据集输入到yolo v5算法网络的输入端，进行模型训练，得到能够识别行人、车辆的目标检测模型；
[0014]A2、将路端高空相机的实时视频信息输入到上述训练好的目标检测模型中，得到行人、车辆在视频帧图片中的位置和标注。
[0015]作为本专利技术进一步的方案，所述目标检测模块采用yolo v5算法与mobileNet v3算法融合网络，yolo v5算法与mobileNet v3算法融合网络的具体构成为：将yolo v5算法中的基准网络替换为mobileNet v3算法网络。
[0016]作为本专利技术进一步的方案，所述融合定位模块具体的优化处理方法为：
[0017]B1、将各个目标的上报定位信息和各个目标的识别定位信息进行对比，若有目标只具备上报定位信息，则将上报定位信息作为该目标的最终坐标；若有目标只具备识别定位信息，则将识别定位信息作为该目标的最终坐标；若目标同时具备上报定位信息和识别定位信息，则进入步骤B2；
[0018]B2、若目标同时具备的上报定位信息和识别定位信息无误差，则以上报定位信息或识别定位信息作为该目标的最终坐标，若目标的上报定位信息和其对应的识别定位信息有误差时，对目标检测模块的置信度进行判别；
[0019]B3、当检测出的目标为大车时，置信度达到50以上，则以识别定位信息作为最终坐标，反之，以上报定位信息作为该目标的最终坐标；
[0020]当检测出的目标为小车时，置信度达到60以上，则以识别定位信息作为最终坐标，反之，以上报定位信息作为该目标的最终坐标；
[0021]当检测出的目标为非机动车时，置信度达到70以上，则以识别定位信息作为最终坐标，反之，以上报定位信息作为该目标的最终坐标；
[0022]当检测出的目标为行人时，置信度达到80以上，则以的目标为作为最终坐标，反之，以上报定位信息作为该目标的最终坐标。
[0023]作为本专利技术进一步的方案，所述的轨迹预测模块根据当前位置附近的交通信号灯信息和车道线信息，并结合目标当前的最终坐标、速度信息以及加速度信息，对目标的轨迹进行预测，得出目标的未来的轨迹，即目标的未来坐标与时间关系模型。
[0024]作为本专利技术进一步的方案，所述的碰撞分析模块的具体分析预警方法为：
[0025]C1、以当前机动车目标的最终坐标作为机动车目标边界框的中心点，以当前机动车目标的标注框长、宽尺寸作为机动车目标边界框的长、框尺寸，在道路平面上投影，构建当前机动车目标的机动车目标边界框，去除位于机动车目标边界框内的人物修正GPS坐标；
[0026]C2、以当前行人目标的最终坐标作为目标边界框的中心点，以0.5
‑
1.5米为半径，在道路平面上投影，构建当前行人目标的行人目标边界框；
[0027]C3、以当前非机动车目标的最终坐标作为目标边界框的中心点，以当前非机动车目标的标注框长、宽尺寸作为非机动车目标边界框的长、框尺寸，在道路平面上投影，构建当前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车路协同的防碰预警系统，其特征在于：包括车载设备端、用于给行人佩戴或携带的智能移动终端、路侧通讯单元以及与路侧通讯单元直接通讯连接的边缘计算设备；车载设备端包括车端GPS信息采集模块和车端信令通讯模块，车端GPS信息采集模块用于车辆GPS信息的获取，得到车载设备端的车端GPS坐标；车端信令通讯模块用于与路侧通讯单元进行数据交互；智能移动终端包括移动端GPS信息采集模块和移动端信令通讯模块，移动端GPS信息采集模块用于移动端GPS信息的获取，得到行人的人物GPS坐标；移动端信令通讯模块用于与路侧通讯单元进行数据交互；路侧通讯单元包括路端信令通讯模块、差分定位处理模块以及视频采集模块，路端信令通讯模块用于与车载设备端、智能移动终端之间的数据交互；差分定位处理模块采用差分定位方法对获得的车端GPS坐标和人物GPS坐标进行修正处理，得到车端修正GPS坐标和人物修正GPS坐标，根据车载设备端在车辆上的实际安装位置，由车端修正GPS坐标计算出车辆中心位置的车辆修正GPS坐标，将车辆修正GPS坐标和人物修正GPS坐标作为上报定位信息直接发送给边缘计算设备；视频采集模块用于获取路端高空相机的视频；边缘计算设备包括目标检测模块、坐标转换模块、融合定位模块、轨迹预测模块以及碰撞分析模块，目标检测模块根据路端高空相机的视频信息和训练好的目标检测模型，检测出车辆与行人在视频中的位置，并用标注框对目标进行标记；坐标转换模块用于将视频中行人和车辆的标注框中心点转换为相对于路端高空相机的相对三维坐标，再根据相对三维坐标和路端高空相机的实际位置坐标，计算得出行人识别坐标、车辆识别坐标以及标注框的长、宽分别所代表的实际距离，即为识别定位信息；融合定位模块用于综合上报定位信息和识别定位信息，并进行优化处理，得到各个目标的最终坐标；轨迹预测模块用于对未来一小段时间内车辆和行人轨迹的预测；碰撞分析模块根据当前的车辆和行人位置以及未来的车辆和行人轨迹，进行碰撞分析预警。2.根据权利要求1所述的一种车路协同的防碰预警系统，其特征在于：所述的差分定位处理模块包括GPS定位接收模块和差分修正模块，GPS定位接收模块用来接收来自定位卫星的边缘计算设备的平台GPS坐标，根据边缘计算设备的已知精密坐标与平台GPS坐标，计算出真实坐标与GPS定位得到的坐标的改正数，差分修正模块根据改正数对车端GPS坐标和人物GPS坐标进行差分修正，得出更精准的车端修正GPS坐标和人物修正GPS坐标。3.根据权利要求1所述的一种车路协同的防碰预警系统，其特征在于：所述目标检测模块采用yolo v5算法网络，具体的目标检测步骤为：A1、收集各种交通路口下路端高空相机拍摄的图片，建立数据集，将数据集输入到yolo v5算法网络的输入端，进行模型训练，得到能够识别行人、车辆的目标检测模型；A2、将路端高空相机的实时视频信息输入到上述训练好的目标检测模型中，得到行人、车辆在视频帧图片中的位置和标注。4.根据权利要求3所述的一种车路协同的防碰预警系统，其特征在于：所述目标检测模块采用yolo v5算法与mobileNet v3算法融合网络，yolo v5算法与mobileNet v3算法融合网络的具体构成为：将yolo v5算法中的基准网络替换为mobileNet v3算法网络。5.根据权利要求3所述的一种车路协同的防碰预警系统，其特征在于：所述融合定位模块具体的优化处理方法为：
B1、将各个目标的上报定位信息和各个目标的识别定位信息进行对比，若有目标只具备上报定位信息，则将上报定位信息作为该目标的最终坐标；若有目标只具备识别定位信息，则将识别定位信息作为该目标的最终坐标；若目标同时具备上报定位信息和识别定位信息，则进入步骤B2；B2、若目标同时具备的上报定位信息和识别定位信息无误差，则以上报定位信息或识别定位信息作为该目标的最终坐标，若目标的上报定位信息和其对应的识别定位信息有误差时，对目标检测模块的置信度进行判别；B3、当检测出的目标为大车时，置信度达到50以上，则以识别定位信息作为最终坐标，反之，以上报定位信息作为该目标的最终坐标；当检测出的目标为小车时，置信度达到60以上，则以识别定位信息作为最终坐标，反之，以上报定位信息作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：程腾，王修文，石琴，丁莉，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：