[發明專利]一種基于空地協同的高速公路應急處置仿真系統及輔助決策方法

在審

• 申請號: 201810722125.3
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN108986458A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 王云鵬;于海洋;任毅龍;季楠;楊剛;張路
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/04;G08G1/0968;H04N7/18;H04W4/40;H04W4/90;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本專利公開了一種基于空地協同的高速公路應急處置仿真系統及輔助決策方法，所述系統包括無人機組、無人機地基組件、工控機工控機。本發明裝置作為一套應急指揮車車載裝備，可以在高速公路緊急事件發生后迅速抵達附近地點，具有很高的靈活性、機動性；充分發揮了無人性應用手段靈活、適用場景豐富、數據采集視野開闊的優勢，在高速公路緊急事件發生時能夠及時用于現場信息搜集，保證了應急處置的響應速度；應用應急處置策略仿真的方式，提前預演了策略的實施過程，并對其實施效果進行評價，以輔助現場指揮人員作出更優決策，達到提高決策精度的目的，同時降低了應急處置策略不佳帶來的風險。

技術領域

本發明涉及高速公路交通應急管理領域，具體是一種基于空地協同的高速公路應急處置仿真裝置及輔助決策方法。

背景技術

高速公路是道路運輸網的重要組成部分。在高速公路的運營中，由于車輛行駛速度快、載重車輛比重較高，一旦發生緊急事件，往往會造成比城市道路更嚴重的交通事故，導致部分車道關閉，道路通行能力受限，出現小范圍的擁堵；如果應急處置不及時，還很可能造成二次事故發生，并將會導致擁堵上溯至上游路段，局部路段甚至全線路段關閉，出現大范圍的區域性擁堵。

在采取應急處置策略時，現有方法多是出于應急處置響應速度的考慮。然而，“快”并不意味著“好”。而且應急處置策略一旦實施，無論效果如何，均會造成不可逆的影響，增加策略實施的風險，這造成了應急處置策略的容錯度較低。另外，即使在較為科學、完備的高速公路應急處置策略下，也只能是把握基本的處置策略方向，對策略的具體實施也會缺少一定的靈活性、精確性。例如，已定策略會給出某些參數的參考值，但不能根據現場的具體情況確定所需的參數值。

仿真技術是利用計算機手段模擬現實研究對象運行過程和運行現象的一門技術學科，以達到降低實驗成本或模擬難以在現實中進行的實驗的目的，這為應對和處置復雜的交通系統問題提供了很好的解決思路和途徑。利用仿真技術手段，可以模擬應急處置策略實施帶來的影響，盡量規避應急處置策略效果不佳所帶來的損失和風險。此外，隨著無人機近年來的快速發展，其輕便、靈活的特點被廣泛應用于監控巡查、應急救援等多種場景之中，可以適應多種復雜、惡劣的工作環境，同時基于無人機拍攝視頻的交通信息提取技術也得到了廣泛應用，因而利用無人機迅速獲取緊急事件現場信息具有巨大優勢。

發明內容

本發明針對現有應急處置策略難以同時做到又“快”又“好”的問題，即現有方法在提高高速公路應急處置速度時，往往難以保證處置策略的容錯性、靈活性和精確性的問題，提出了一種基于空地協同的高速公路應急處置仿真裝置及輔助決策方法。

為了解決該技術問題，本專利提供的技術方案包括：

一種基于空地協同的高速公路應急處置仿真系統，其特征在于，所述系統包括：無人機組，所述無人機組包括至少一架無人機，所述無人機包括通信模塊和圖像采集模塊，通過圖像采集模塊采集高速公路圖像信息并通過所述通信模塊傳送給無人機地基組件；無人機地基組件包括圖像數據接收模塊、無人機控制模塊、無線通信模塊；無線通信模塊用于無人機地基組件和無人機組間的通信，且支持與使用不同通信傳輸協議的無人機進行通信。圖像數據接收模塊用于接收無人機組在緊急事件區域回傳的視頻數據；無人機控制模塊用于對無人機組的飛行控制。工控機工控機，所述上加載有交通信息提取模塊、高速公路應急處置仿真模塊、應急處置策略仿真評價模塊；交通信息提取模塊是從無人機組回傳視頻數據中提取高速公路安全態勢信息的數據處理模塊，所述高速公路應急態勢信息包括交通狀態參數信息和緊急事件信息；高速公路應急處置仿真模塊為高速公路安全態勢建立模型，并在仿真環境下實現高速公路應急處置策略的實施。在仿真開始時，交通信息提取模塊從無人機組回傳的視頻數據中提取真實道路態勢信息，并生成交通信息文件，高速公路應急處置仿真模塊接收來自于所述交通信息提取模塊的交通信息，并依此建立仿真模型；然后評估和分析當前的高速公路安全態勢，選擇相應的高速公路應急處置策略，并對實施該應急處置策略的過程進行仿真；應急處置策略仿真評價模塊在仿真結束后，計算車輛平均延誤、平均排隊長度等評價指標。