[發明專利]一種道路施工區安全預警裝置及方法

在審

• 申請號: 202010129198.9
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111325945A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 郭應時;許清津;王暢;付銳;袁偉
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G08B21/02
• 分類號: G08B21/02;G08B3/10;G08G1/01;G08G1/052
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 李蕊

1.一種道路施工區安全預警裝置，其特征在于，包括風險識別模塊和預警模塊；其中，所述風險識別模塊包括毫米波雷達、單片機和4G通信模塊；

所述風險識別模塊設置于施工區域前200米的路側；

所述預警模塊設置于施工區域內；

所述毫米波雷達的輸出端連接單片機的輸入端，所述單片機的輸出端連接所述4G通信模塊的輸入端，所述4G通信模塊通過無線連接所述預警模塊的控制端。

2.根據權利要求1所述的道路施工區安全預警裝置，其特征在于，所述預警模塊包含無線傳輸模塊和高音喇叭。

3.一種道路施工區安全預警方法，基于權利要求1所述的道路施工區安全預警裝置，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在施工區域前設置好風險識別模塊，并在所述風險識別模塊中的單片機內預先存儲施工所占用的車道信息；

步驟2，風險識別模塊中的毫米波雷達采集道路上車輛的尺寸、速度、距離和所處的方向信息，獲取車輛的行駛軌跡；

步驟3，獲取道路上某一車輛的行駛軌跡，并計算該車輛在所述行駛軌跡內的平均加速度；

步驟4，根據車輛在當前時刻的位置，判斷車輛所在的車道是否為施工所占用的車道；若是，繼續步驟5；若不是，返回步驟3；

步驟5，根據車輛的車型和行駛速度，判斷車輛是否存在沖入施工區域的風險；若是，通過4G通信模塊向預警模塊發送報警信息，預警模塊向施工區內的工作人員預警。

4.根據權利要求3所述的道路施工區安全預警方法，其特征在于，步驟3包含以下子步驟：

子步驟3.1，以風險識別模塊所設置的位置為原點，車道方向為y軸，垂直車道方向為x軸，建立空間二維直角坐標系；

子步驟3.2，獲取道路上某一車輛的行駛軌跡，并計算該車輛在所述行駛軌跡內的平均加速度a_n，按照下式進行：

a_n＝(v'_n-v_n)/(t'_n-t_n)

其中，車輛在t_n時刻的位置為(x_n,y_n)，車速為v_n；在下一時刻t'_n的位置為(x'_n,y'_n)，車速為v'_n。

5.根據權利要求3所述的道路施工區安全預警方法，其特征在于，步驟4中，所述根據車輛在當前時刻的位置，判斷車輛所在的車道是否為施工所占用的車道，具體為：

首先計算車輛距離所述風險識別模塊的縱向距離：

y_n＝d·cosα

其中，y_n為車輛距離風險識別模塊中毫米波雷達的縱向距離，d為車輛距離毫米波雷達的距離，α為車輛與毫米波雷達的夾角；

然后根據車輛距離所述風險識別模塊的縱向距離，推算車輛在道路中所處的車道；

最后再判斷車輛在道路中所處的車道是否為預先存儲于單片機內部的施工所占用的車道。

6.根據權利要求3所述的道路施工區安全預警方法，其特征在于，步驟5中，所述根據車輛的車型和行駛速度，判斷車輛是否存在沖入施工區域的風險，具體為：

首先根據毫米波雷達所采集的車輛的尺寸，判斷車輛的車型；

然后根據車輛的車型、車速以及與毫米波雷達的縱向距離，判斷該車輛是否存在沖入施工區域的風險。

7.根據權利要求6所述的道路施工區安全預警方法，其特征在于，所述根據毫米波雷達所采集的車輛的尺寸，判斷車輛的車型，具體為：當毫米波雷達所采集的車輛的長度L≤3.5m，判斷該車輛為微型車輛；當3.5mL≤7m，判斷該車輛為輕型車輛；當7mL≤10m，判斷該車輛為中型車輛；當L10m，判斷該車輛為大型車輛。

8.根據權利要求7所述的道路施工區安全預警方法，其特征在于，當車輛為大型車輛，車速v_n超過100km/h且與毫米波雷達的縱向距離y_n50m時，認為該車輛存在沖入施工區域的風險；

當車輛為大型車輛，車速v_n超過100km/h，且與毫米波雷達的縱向距離50m≤y_n100m，且連續5個時間段內的加速度大于0，認為該車輛存在沖入施工區域的風險；

當車輛為大型車輛，車速80v_n≤100km/h，且與毫米波雷達的縱向距離50m≤y_n100m，且連續5個時間段內的加速度大于2m/s²，認為該車輛存在沖入施工區域的風險；

當車輛為輕、中型車輛，車速v_n超過120km/h，且與毫米波雷達的縱向距離y_n80m時，認為該車輛存在沖入施工區域的風險；

當車輛為輕、中型車輛，車速v_n超過120km/h，且與毫米波雷達的縱向距離100m≤y_n150m，且連續5個時間段內的加速度大于0時，認為該車輛存在沖入施工區域的風險；

當車輛為輕、中型車輛，車速90v_n≤120km/h，且與毫米波雷達的縱向距離80m≤y_n120m，且連續5個時間段內的加速度大于2m/s²，認為該車輛存在沖入施工區域的風險；

當車輛為微型車輛，車速v_n超過120km/h，且與毫米波雷達的縱向距離y_n100m時，認為該車輛存在沖入施工區域的風險。