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(fā)生交通事故。本系統(tǒng)針對目前快速路存在的行車安全問題，設(shè)計了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的低能見度下快速路車路協(xié)同及行車安全預(yù)警系統(tǒng)，通過設(shè)計快速路上兩側(cè)的主動發(fā)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(fā)光亮度、顏色、閃頻等組合來實施針對性的引導(dǎo)策略，實現(xiàn)快速路車路協(xié)同及行車安全預(yù)警系統(tǒng)的管控一體化。

關(guān)鍵詞：車路協(xié)調(diào)控制；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；主動發(fā)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(huán)境條件引發(fā)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(dǎo)，費時費力；重則封鎖道路，導(dǎo)致道路完全喪失后續(xù)的通行能力。在快速路上，突發(fā)的交通事故與道路的能見度變化有著相當密切的關(guān)系。能見度低的環(huán)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(dǎo)致的連環(huán)追尾特重大交通事故屢見不鮮。

針對上述問題，本文設(shè)計了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的低能見度下快速路車路協(xié)同及行車安全預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)以無線傳輸網(wǎng)絡(luò)為傳輸界質(zhì)，通過設(shè)計快速路上兩側(cè)的主動發(fā)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(fā)光亮度、顏色、閃頻等組合來實施針對性的引導(dǎo)策略，為駕駛員提供道路輪廓強化、行車主動誘導(dǎo)、防止追尾警示功能，并能實時根據(jù)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(xié)同控制系統(tǒng)傳遞路況預(yù)警信息。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計及各模塊工作原理

系統(tǒng)總體設(shè)計：本系統(tǒng)由霧天快速路行車安全車載北斗導(dǎo)航預(yù)警系統(tǒng)包括：快速路管理中心、快速路側(cè)自動檢測及主動發(fā)光誘導(dǎo)控制終端和基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的車路協(xié)同控制終端三大部分組成。快速路側(cè)自動檢測及主動發(fā)光誘導(dǎo)控制終端與快速路管理中心通過北斗導(dǎo)航通信網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)，快速路側(cè)自動檢測及主動發(fā)光誘導(dǎo)控制終端與基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的車路協(xié)同控制終端通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)，快速路管理中心將從快速路側(cè)自動檢測及主動發(fā)光誘導(dǎo)控制終端的通信中繼控制系統(tǒng)收到各終端的實時道路信息，并能根據(jù)快速路的能見度和車流量情況通過網(wǎng)絡(luò)與快速路控制裝置交換數(shù)據(jù)，系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖1所示。

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

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

終端主要包括微處理器控制系統(tǒng)模塊、LED誘導(dǎo)警示模塊、無線傳感網(wǎng)絡(luò)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(shù)進行分析，建立數(shù)據(jù)分析模型，根據(jù)控制中心得到的各路段能見度、車輛的監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)和定位通信網(wǎng)絡(luò)對道路現(xiàn)場的誘導(dǎo)裝置進行行控制，對不同的能見度引導(dǎo)策略問題進行研究，分析并提出當前能見度數(shù)值對應(yīng)的低能見度引導(dǎo)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(guān)的高級電源管理功能，在這里考慮到便攜性及現(xiàn)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(tǒng)軟件部分

系統(tǒng)說明：下軟件部分主要分為三大模塊：快速路側(cè)自動檢測及主動發(fā)光誘導(dǎo)控制終端模塊、基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的車路協(xié)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(jié)束語

低能見度下快速路車路協(xié)同及行車安全預(yù)警系統(tǒng)包括能見度檢測、車輛檢測、無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信、多種警示燈、語音提醒、車路協(xié)同控制、實時數(shù)據(jù)查看模式等多項功能，通過實際使用表明：該系統(tǒng)采用能見度的高低作為檢測指標，通過能見度傳感器技術(shù)實時檢測快速路的能見度來提出快速路側(cè)自動檢測及主動發(fā)光誘導(dǎo)控制模塊的控制策略，有效除低了環(huán)境因素對行車安全的影響，并能根據(jù)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(xié)同控制系統(tǒng)傳遞路況預(yù)警信息，通過語音方式主動提醒駕駛員。實現(xiàn)了快速路的數(shù)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