CN114141039A - 基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***及方法，包括：（1）对Android手机芯片采集到的卫星数据进行实时定位解算，获得亚米级定位数据；（2）对获取的数据进行预处理，采用地图匹配算法对定位数据与高精地图进行匹配，得到车辆所处车道位置；（3）根据车辆位置，结合相关信息，制定安全预警指令；（4）平台根据指令信息，制定相应的文字、图像和语音预警，发送至信息提示模块进行可视化显示。本发明基于Android手机高精度定位提出了一种车辆安全驾驶预警的新方法，可极大程度降低事故率，保证行车安全高效；解决了车载图像、测距传感器视距受限以及车路协同技术成本高、车载***更新缓慢等的弊端。
Description
技术领域
本发明涉及汽车安全驾驶预警和智慧交通技术领域，具体涉及基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***及方法。
背景技术
随着国家经济快速发展和居民生活水平的日益提高，我国机动车保有量与日俱增，车辆数量的增加使得道路交通环境更加复杂。同时，由于我国基础设施建设起步较晚，设施不够完善，使得交通事故发生率、死亡率较高。由于驾驶员受视距影像或车速、安全距离控制不当而导致的追尾、侧向剐蹭等事故频发。道路行驶安全困扰着人们的出行，一旦发生安全事故将影响到人们的生命财产安全。如何有效降低事故率、提高驾驶安全性一直是智慧交通中的难题。
现阶段国内车辆安全驾驶预警***大多基于车载视觉图像、测距传感器或车路协同技术。通过车载视觉图像传感器感知周围环境，进行图像处理，识别周围车辆；通过超声波雷达、毫米波雷达等多种传感器测量车辆间的距离；通过车联网技术进行防撞预警。这些方法中车载视觉图像、测距传感器是目前应用最广泛的，同时也是局限性最大的，对于超视距范围安全预警作用弱。车路协同技术是通过车车、车路动态实时信息交互进行安全驾驶预警，作为底层平台的5G+C-V2X车路协同***已经成型，但存在标准不统一、关键技术待突破、设备成本高、基础设施差、测试时间长等诸多挑战，距离普遍实施尚有很长路程。
随着我国北斗三号的全面组网以及Android操作***对GNSS观测数据的接口的开放，北斗高精度定位技术惠及亿万大众用户，智能手机室外定位精度可达到亚米级。手机因其高普及率、低成本，越来越快的CPU，开放的开发平台，多种不同软件的融合，友好的交互界面，标准化的数据接口，成为车辆安全驾驶预警***的良好终端，突破了车载视觉图像、测距传感器视距受限，车路协同技术成本高、车载***更新缓慢等的弊端，可通过手机高精度定位数据获得车辆实时精确位置信息并上传智慧交通云平台，驾驶员可准确判断周围车辆的驾驶状态（车辆方位、数目、速度、加速度等），能够通过速度建议、停车警告以及自动紧急停车等方式进行安全预警，保证行车过程安全。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***，包括：数据获取模块、数据分析模块、信息发布模块、信息提示模块；数据获取模块连接数据分析模块，数据分析模块连接信息发布模块，信息发布模块连接信息提示模块。
优选地，所述数据获取模块含有一块Android手机芯片，绑定车辆信息并连接移动网络，对Android手机芯片采集的卫星数据进行实时定位解算，获得亚米级高精度定位数据。
优选地，所述车辆信息包括车辆高度、车辆宽度和驾驶位置至车辆各边缘距离。
优选地，所述数据获取模块包括通过开放操作***对GNSS观测数据的接口而获得的原始伪距、载波及惯导数据。
优选地，所述数据分析模块通过定位数据筛选，利用基于隐马尔可夫模型的地图匹配算法与高精地图进行实时匹配，确定车辆所处车道位置，判断其行驶状况，并将车辆安全预警指令信息发送至信息发布模块。
优选地，所述信息发布模块接收数据分析模块的指令信息，制定安全预警信息，并发送信息提示模块。
一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警方法，包含以下步骤 （1）通过Android手机芯片采集卫星数据并进行实时定位解算，获得亚米级高精度定位数据，上传至数据分析模块；（2）数据分析模块对获取的定位数据进行筛选，删除误差数据，采用地图匹配算法对定位数据与高精地图进行匹配，得到车辆所处车道位置；（3）数据分析模块根据车辆位置，结合数据分析模块获取的相关信息，制定安全预警指令；（4）信息发布模块根据数据分析模块指令信息，制定相应的文字、图像和语音预警，发送至信息提示模块。
优选地，所述步骤（3）中的安全预警指令包括：（A）根据定位数据获取时间和车速信息，结合车辆所在车道位置和道路网基础数据，制定限速指令或/和违章占道警示指令；（B）根据云平台提供的全路网车辆定位信息，结合车辆所在车道位置，确定周边车辆的方位、数目、速度和加速度，制定周边车辆行驶状态指令；（C）当周边车辆出现静止、慢速或突然减速，通过位置和航向角判断该异常车辆是否在本车的前方路段，制定安全驾驶预警指令；（D）根据车辆所处车道位置，结合车辆信息，计算车辆边缘位置，判断车辆前后间距，制定安全行车距离预警指令；（E）根据数据分析模块获取的信号灯信息，得到车辆目标方向的信号灯相位和剩余时间，根据定位数据计算距离信号灯的距离，判断当前时速是否可以安全通过，制定信号灯安全驾驶预警指令；（F）根据实时路况信息，针对前方道路出现的特殊路况，制定道路特殊路况预警指令。
采用上述技术方案带来的有益效果：
（1）本发明***建设技术成本低，使用方便灵活，可实现数据实时更新，软件快速升级。智能手机仅用于接收卫星数据、进行高精度定位解算、实时显示安全预警信息，数据处理、指令发布由智慧交通云平台实现，减小了移动手机端的资源消耗；
（2）本发明提供的一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***，实现了分车道限速预警、违章占道行驶预警，降低了道路违章率；
（3）本发明提供的一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***，可实时显示周边车辆行驶状态，根据车辆边缘位置，制定安全行车间距预警，并对异常车辆作出及时准确的避撞预警，有效杜绝了由于视距受限或障碍物遮挡而导致的追尾或侧碰事故的发生，提高了行车安全性；
（4）本发明提供的一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***，通过制定信号灯安全驾驶预警，有效辅助驾驶员做出预判，既防止因车辆无法及时停止而导致闯红灯，又避免因车辆突然减速而导致后车追尾事故的发生。
附图说明
图1为本发明基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***的架构示意图；
图2为本发明基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警方法的流程示意图；
图3为测试路线与定位结果图，其中(a)、(b)分别为校内观测环境复杂区域和校外观测环境良好区域测试路线与定位结果图；
图4为定位精度统计图，其中(a)、(b)分别为校内观测环境复杂区域和校外观测环境良好区域测试路线与定位精度统计图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***，包括：智能手机（内含数据获取模块、信息提示模块），智慧交通云平台（内含数据分析模块、信息发布模块）。所述智能手机由车辆驾驶用户持有，其内绑定车辆信息，可连接移动网络，安装定位解算软件，可通过手机Android手机芯片采集的数据解算得到亚米级高精度定位数据；所述车辆信息包括车辆高度、车辆宽度、驾驶位置至车辆各边缘距离；所述定位解算软件是基于Android操作***开发，可将大地测量的高精度亚米级定位算法应用于手机定位中；所述手机Android手机芯片采集的数据包括通过开放Android操作***对GNSS观测数据的接口而获得的原始伪距、载波及惯导数据；所述数据获取模块是通过对智能手机Android手机芯片采集的卫星数据进行实时定位解算，获得高精度亚米级定位数据；所述数据分析模块用于处理从手机端获取的驾驶信息，通过定位数据处理、地图匹配，确定车辆所处车道位置，判断其行驶状况，并将车辆安全驾驶预警指令信息发送至信息发布模块；所述信息发布模块用于接收数据分析模块的指令信息，制定安全预警信息，并发布至智能手机端信息提示模块；所述信息发布模块用于接收信息发布模块的安全预警信息，并实现实时可视化显示。
如图2所示，本发明还提供了一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警方法，采用上述***实现，方法具体步骤如下：
步骤1、通过车辆A驾驶员持有的智能手机Android手机芯片采集到的卫星数据进行实时定位解算，获得高精度亚米级定位数据，上传至智慧交通云平台。
步骤2、对获取的定位数据进行筛选，对定位数据与高精地图进行地图匹配，得到车辆所处车道位置。具体如下：
步骤3、根据车辆A具***置，结合云平台相关信息，制定安全预警指令。具体包括：
（1）根据定位数据获取时间、车速信息，结合车辆A所在车道位置、道路网基础数据，判断其是否存在超速、违章占道情况，并制定限速指令、违章占道警示指令；
（2）根据云平台提供的全路网车辆定位信息，结合车辆A所在车道位置，确定周边车辆的行驶状态（车辆方位、数目、速度、加速度），制定周边车辆行驶状态指令；
（3）当周边车辆出现静止、慢速或突然减速，通过位置、航向角判断该异常车辆是否在本车的前方路段，制定安全驾驶预警指令；
（4）根据车辆所处车道位置，结合车辆信息（驾驶位置至车辆各边缘距离），计算车辆边缘位置，确定与前方车辆B以及后方车辆C之间距离，结合道路属性信息，判断车辆前后间距是否满足安全行车间距，制定安全行车距离预警指令；
（5）根据智慧交通云平台获取的信号灯信息，得到车辆A目标方向的信号灯相位、剩余时间，根据定位数据计算距离信号灯的距离，判断当前时速是否可以安全通过，制定信号灯安全驾驶预警指令；
（6）根据云平台提供的实时路况信息，针对前方道路拥挤、出现交通事故以及道路突然变窄、出现塌方等特殊路况，制定道路特殊路况预警指令。
步骤4、智慧交通云平台信息发布模块根据数据分析模块指令信息，制定相应的文字、图像和语音预警，发送至智能手机端信息发布模块进行实时可视化显示。
图3为2021年6月9日南京市某高校校园及周边道路车载实验的手机定位结果，其中小圆点代表定位轨迹点；图4为智能手机定位精度统计结果，在多种观测环境中，其平面精度均可达到1米以内。充分说明通过自研程序使得Android智能手机定位精度达到亚米级，可作为车辆安全驾驶预警***终端。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***，其特征在于，包括：数据获取模块、数据分析模块、信息发布模块、信息提示模块；数据获取模块连接数据分析模块，数据分析模块连接信息发布模块，信息发布模块连接信息提示模块。
2.根据权利要求1所述一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***，其特征在于，所述数据获取模块含有一块Android手机芯片，绑定车辆信息并连接移动网络，对Android手机芯片采集的卫星数据进行实时定位解算，获得亚米级高精度定位数据。
3.根据权利要求2所述一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***，其特征在于，所述车辆信息包括车辆高度、车辆宽度和驾驶位置至车辆各边缘距离。
4.根据权利要求2所述一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***，其特征在于，所述数据获取模块包括通过开放操作***对GNSS观测数据的接口而获得的原始伪距、载波及惯导数据。
5.根据权利要求1所述一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***，其特征在于，所述数据分析模块通过定位数据筛选，利用基于隐马尔可夫模型的地图匹配算法与高精地图进行实时匹配，确定车辆所处车道位置，判断其行驶状况，并将车辆安全预警指令信息发送至信息发布模块。
6.根据权利要求1所述一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警***，其特征在于，所述信息发布模块接收数据分析模块的指令信息，制定安全预警信息，并发送信息提示模块。
7.一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警方法，其特征在于，包含以下步骤
(1)通过Android手机芯片采集卫星数据并进行实时定位解算，获得亚米级高精度定位数据，上传至数据分析模块；
(2)数据分析模块对获取的定位数据进行筛选，删除误差数据，采用地图匹配算法对定位数据与高精地图进行匹配，得到车辆所处车道位置；
(3)数据分析模块根据车辆位置，结合数据分析模块获取的相关信息，制定安全预警指令；
(4)信息发布模块根据数据分析模块指令信息，制定相应的文字、图像和语音预警，发送至信息提示模块。
8.根据权利要求7所述的一种基于Android手机高精度定位的车辆安全驾驶预警方法，其特征在于，所述步骤(3)中的安全预警指令包括：
(A)根据定位数据获取时间和车速信息，结合车辆所在车道位置和道路网基础数据，制定限速指令或/和违章占道警示指令；
(B)根据云平台提供的全路网车辆定位信息，结合车辆所在车道位置，确定周边车辆的方位、数目、速度和加速度，制定周边车辆行驶状态指令；
(C)当周边车辆出现静止、慢速或突然减速，通过位置和航向角判断该异常车辆是否在本车的前方路段，制定安全驾驶预警指令；
(D)根据车辆所处车道位置，结合车辆信息，计算车辆边缘位置，判断车辆前后间距，制定安全行车距离预警指令；
(E)根据数据分析模块获取的信号灯信息，得到车辆目标方向的信号灯相位和剩余时间，根据定位数据计算距离信号灯的距离，判断当前时速是否可以安全通过，制定信号灯安全驾驶预警指令；
(F)根据实时路况信息，针对前方道路出现的特殊路况，制定道路特殊路况预警指令。
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