一种基于地面斑马线发光砖的智慧引导系统及方法与流程

本发明属于智慧交通领域，尤其涉及一种基于地面斑马线发光砖的智慧引导系统及方法。

背景技术：

1、目前，社会各界对人流密集的十字路口安全日益重视。地面斑马线发光砖是一种创新的道路交通安全设施，这种发光砖通常由集成led光源的特殊道路材料制成，其色彩图案多样，使斑马线在夜间或者低能见度条件下变得更加明显可见并反馈交通信息。

2、传统的地面斑马线，在低能见度环境下不易被发现且功能单一，不能起到对车辆和行人的交通警示和规避交通事故的作用，在进行交通使用过程中存在安全隐患，因此，本发明提供一种基于地面斑马线发光砖的智慧引导系统及方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于地面斑马线发光砖的智慧引导系统及方法，本发明基于对路面交通数据进行获取，对路面交通数据分析得到交通数据，基于交通数据获取拥堵分级数据，交管系统模块接收拥堵分级数据和交通数据对道路交通进行管理，控制模块通过拥堵分级数据和交通数据对路面斑马线发光砖做出控制指令并与交管系统模块协同工作，智慧引导模块接收交通数据和拥堵分级数据并利用斑马线发光砖完成交通引导，保障斑马线发光砖所在十字路口的交通安全。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于地面斑马线发光砖的智慧引导系统，所述引导系统及方法包括以下模块：

3、数据采集模块获取路面交通数据，并将路面交通数据输送至服务器；

4、数据分析模块接收服务器输送的路面交通数据并分析获取交通数据，并将交通数据输送至服务器；

5、交通判断模块接收服务器输送的交通数据并获取拥堵分级数据，将拥堵分级数据输送至服务器；

6、交管系统模块接收服务器输送的拥堵分级数据来对道路交通进行管理；

7、控制模块接收服务器输送的交通数据和拥堵分级数据对斑马线发光砖进行控制；

8、智慧引导模块接收服务器输送的交通数据和拥堵分级数据并进行交通引导；

9、数据采集模块包括摄像头、压力传感器以及压电陶瓷传感器；

10、摄像头获取车辆经过斑马线发光砖的图像，生成实时图像；

11、压力传感器测得斑马线发光砖受到的压力信号，通过模数转换将压力信号转化为重量数值；

12、压电陶瓷传感器分别获取车辆在斑马线发光砖分别施加的压力波信号；

13、将实时图像，重量数值和压力波信号设置为交通数据。

14、数据分析模块接收服务器输送的路面交通数据并分析获取交通数据，将交通数据输送至服务器，具体如下：

15、选择3*3的圆形滤波器，完成对道路实时图像的降噪处理并通过yolov5模型获取车流密度；

16、基于服务器设定重量标准值为k，当压力传感器获取的物体重量数值大于k，则判断物体为车辆；当压力传感器获取的物体重量数值小于k，则判断物体为行人，通过判断结果获取交通参与者类别；

17、对车辆经过斑马线发光砖的压力波信号通过模数转换器将压力波信号转换为电信号，计算车辆经过前后电信号的时间差，根据时间差和压电陶瓷传感器之间的距离可计算出车流速度：

18、将车流密度，交通参与者类别和车流速度设置为交通数据输送至服务器。

19、交通判断模块接收服务器输送的交通数据并据此获取拥堵分级数据，将拥堵分级数据输送至服务器，具体步骤如下：

20、对交通数据进行数据格式化处理和同一化处理，使不同传感设备获取的交通数据能在相同尺度下进行比较和分析；

21、基于数据分析模块获取车流速度和车流密度，基于道路两旁的限速牌获取道路限速，并通过车流速度、车流密度和道路限速获取道路拥堵系数；

22、根据公式c=a*cm+b*（cs/sl）获取道路拥堵系数，其中，c为道路拥堵系数，cs为车流速度，cm为车流密度，sl为道路限速，a和b是道路拥堵系数公式中的常数，用来表示车流密度和车流速度对道路拥堵系数的影响，具体的，a表示车流密度对道路拥堵系数的贡献，b表示车流速度与道路限速的比值对道路拥堵系数的贡献；

23、根据道路拥堵系数公式并设置相应的阈值获取拥堵分级数据：设定c1为第一阈值，c2为第二阈值，c3为第三阈值，当道路拥堵系数c<c1时为第一拥堵等级；当道路拥堵系数大于等于c1且小于c2为第二拥堵等级；当道路拥堵系数大于等于c2且小于c3为第三拥堵等级；当道路拥堵系数大于等于c3为第四拥堵等级，将车流密度、车流速度和道路限速代入道路拥堵系数公式并对照设定的阈值获取道路拥堵分级数据。

24、交管系统模块接收服务器输送的拥堵分级数据来对道路交通进行管理，具体如下：

25、当斑马线发光砖所在十字路口东西走向道路处于第四拥堵等级，而南北走向的道路处于第一拥堵等级时，交通信号灯延长东西走向道路绿灯亮灯时长；当斑马线发光砖所在十字路口南北向道路处于第四拥堵等级，而东西走向的道路处于第一拥堵等级时，交通信号灯延长南北走向道路绿灯亮灯时长；

26、若斑马线发光砖所在十字路口发生交通事故，交通管理系统交通管理部门到达事故现场进行交通指挥，维护现场秩序并救治伤者，交通警察对交通事故进行调查并划分当事人责任，交通管理部门对事故现场进行处理，清理事故车辆恢复道路交通秩序。

27、控制模块接收输送的交通数据和拥堵分级数据对斑马线发光砖进行控制，具体如下：

28、（1）若处于第一拥堵等级，此时交通流量较小，行人和车辆之间通行顺畅，发光砖颜色设置为绿色；

29、（2）若处于第二拥堵等级，设置斑马线发光砖颜色为白色和黄色alternating闪烁状态，提醒行人和司机注意安全；

30、（3）若处于第三拥堵等级，设置斑马线发光砖颜色为黄色常亮状态，提醒行人注意观察注意安全，提醒司机专心驾驶并提高通行效率；

31、（4）若处于第四拥堵等级，设置斑马线发光砖颜色为红色强亮状态，提高行人通过斑马线的专注度和司机驾驶的耐心和专注度；

32、智慧引导模块接收输送的交通数据和拥堵分级数据并进行交通引导；

33、获取第四拥堵等级道路图像作为标准图像，并将斑马线发光砖所在路段实时图像通过yolov5模型将标准图像进行对比，若图像中路面出现积水或障碍物，yolov5模型发出预警信号，设置为斑马线发光砖颜色为红色强亮状态，提高行人通过斑马线的专注度和司机驾驶的耐心和专注度；

34、对道路安全进行监测，通过控制地面发光砖进行红绿交替闪烁的方式警示路人和司机注意交通安全。

35、当斑马线发光上方的摄像头检测到此时十字路口中还有未完全通过路口的车辆时，设置斑马线发光砖向行人发射红色信号来提醒路人注意安全；

36、将车辆速度与道路限速进行数值对比，若检测到某车辆速度大于道路限速，判定该车辆超速，设置斑马线发光砖颜色为红色快速闪烁状态，引导行人注意通行安全；

37、摄像头获取到路人视线盲区有车辆通行斑马线发光砖，设置发光砖颜色为红色强亮状态，引导行人注意盲区车辆；

38、基于交通数据和拥堵分级数据，获取导航信息制定相应的交通策略引导车辆通行并通过车载导航系统实时推送导航信息给司机；

39、所述一种基于地面斑马线发光砖的智慧引导方法包括以下步骤：

40、步骤s1：获取路面交通数据；

41、步骤s11：将摄像头安装在斑马线发光砖两侧的路灯杆末端，使摄像头视野覆盖斑马线发光砖区域，摄像头获取车辆经过斑马线发光砖的图像，生成实时图像；

42、步骤s12：将压力传感器安装在斑马线发光砖的下方，压力传感器测得斑马线发光砖受到的压力信号，通过模数转换将压力信号转化为重量数值；

43、步骤s13：将两个压电陶瓷传感器安装在斑马线发光砖下方，两个压电陶瓷传感器分别获取车辆在斑马线发光砖分别施加的压力波信号；

44、步骤s14：将实时图像，重量数值和压力波信号设置为交通数据。

45、步骤s2：接收输送的路面交通数据并分析获取交通数据；

46、步骤s21：选择3*3的圆形滤波器，完成对道路实时图像的降噪处理并通过yolov5模型获取车流密度，车流密度单位为辆/公里；

47、步骤s22：基于服务器设定重量标准值为k，当压力传感器获取的物体重量数值大于k，则判断物体为车辆；当压力传感器获取的物体重量数值小于k，则判断物体为行人，通过判断结果获取交通参与者类别；

48、步骤s23：对车辆经过斑马线发光砖的压力波信号通过模数转换器将压力波信号转换为电信号，计算车辆经过前后电信号的时间差，根据时间差和压电陶瓷传感器之间的距离可计算出车流速度：

49、步骤s24：将车流密度，交通参与者类别和车流速度设置为交通数据输送至服务器。

50、步骤s3：接收输送的交通数据并获取拥堵分级数据；

51、步骤s31：对交通数据进行数据格式化处理和同一化处理，使不同传感设备获取的交通数据能在相同尺度下进行比较和分析；

52、步骤s32：基于数据分析模块获取车流速度和车流密度，基于道路两旁的限速牌获取道路限速，并通过车流速度、车流密度和道路限速获取道路拥堵系数；

53、步骤s33：根据公式c=a*cm+b*（cs/sl）获取道路拥堵系数，其中，c为道路拥堵系数，cs为车流速度，cm为车流密度，sl为道路限速，a和b是道路拥堵系数公式中的常数，用来表示车流密度和车流速度对道路拥堵系数的影响，具体的，a表示车流密度对道路拥堵系数的贡献，b表示车流速度与道路限速的比值对道路拥堵系数的贡献；

54、步骤s34：根据道路拥堵系数公式并设置相应的阈值获取拥堵分级数据：当道路拥堵系数c<c1时为第一拥堵等级；当道路拥堵系数大于等于c1且小于c2为第二拥堵等级；当道路拥堵系数大于等于c2且小于c3为第三拥堵等级；当道路拥堵系数大于等于c3为第四拥堵等级，将车流密度、车流速度和道路限速代入道路拥堵系数公式并对照设定的阈值获取道路拥堵分级数据。

55、步骤s4：接收输送的拥堵分级数据来对道路交通进行管理；

56、步骤s41：当斑马线发光砖所在十字路口东西走向道路处于第四拥堵等级，而南北走向的道路处于第一拥堵等级时，交通信号灯延长东西走向道路绿灯亮灯时长；当斑马线发光砖所在十字路口南北向道路处于第四拥堵等级，而东西走向的道路处于第一拥堵等级时，交通信号灯延长南北走向道路绿灯亮灯时长；

57、步骤s42：若斑马线发光砖所在十字路口发生交通事故，交通管理系统交通管理部门到达事故现场进行交通指挥，维护现场秩序并救治伤者，交通警察对交通事故进行调查并划分当事人责任，交通管理部门对事故现场进行处理，清理事故车辆恢复道路交通秩序。

58、（1）若处于第一拥堵等级，此时交通流量较小，行人和车辆之间通行顺畅，发光砖颜色设置为绿色；

59、（2）若处于第二拥堵等级，设置斑马线发光砖颜色为白色和黄色alternating闪烁状态，提醒行人和司机注意安全；

60、（3）若处于第三拥堵等级，设置斑马线发光砖颜色为黄色常亮状态，提醒行人注意观察注意安全，提醒司机专心驾驶并提高通行效率；

61、（4）若处于第四拥堵等级，设置斑马线发光砖颜色为红色强亮状态，提高行人通过斑马线的专注度和司机驾驶的耐心和专注度。

62、步骤s5：接收输送的交通数据和拥堵分级数据对斑马线发光砖进行控制；

63、步骤s51：获取第四拥堵等级道路图像作为标准图像，并将斑马线发光砖所在路段实时图像通过yolov5模型将标准图像进行对比，若图像中路面出现积水或障碍物，yolov5模型发出预警信号，设置为斑马线发光砖颜色为红色强亮状态，提高行人通过斑马线的专注度和司机驾驶的耐心和专注度；

64、步骤s52：对道路安全进行监测，通过控制地面发光砖进行红绿交替闪烁的方式警示路人和司机注意交通安全；

65、步骤s6：接收输送的交通数据和拥堵分级数据并进行交通引导；

66、当斑马线发光上方的摄像头检测到此时十字路口中还有未完全通过路口的车辆时，设置斑马线发光砖向行人发射红色信号来提醒路人注意安全；

67、将车辆速度与道路限速进行数值对比，若检测到某车辆速度大于道路限速，判定该车辆超速，设置斑马线发光砖颜色为红色快速闪烁状态，引导行人注意通行安全；

68、摄像头获取到路人视线盲区有车辆通行斑马线发光砖，设置发光砖颜色为红色强亮状态，引导行人注意盲区车辆；

69、基于交通数据和拥堵分级数据，获取导航信息制定相应的交通策略引导车辆通行并通过车载导航系统实时推送导航信息给司机。

70、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

71、1、本发明通过对地面斑马线铺设发光砖，利用led光源发光特性提高地面斑马线的可见性，降低行人和司机对地面斑马线的视觉识别难度，减少交通事故的发生。

72、2、本发明通过控制地面斑马线发光砖的亮度、颜色及图案排列，根据不同的交通状况给车辆和行人分别进行交通引导，保障交通安全，提高道路通行效率。