一种面向ETC拓展服务的OBU车端数据融合处理系统的制作方法

本发明属于智能交通领域，尤其涉及一种面向etc拓展服务的obu车端数据处理方法。

背景技术：

1、自取消省界收费站工程实施以来，全国建设了大量的etc门架系统，而如何充分利用etc门架系统所产生的海量数据是当前亟需解决的问题。目前汽车选装obu以及多形态后装obu产品，也可提供多样化的信息播报服务，因此如何更高效地利用etc系统提供的多种、大量的感知数据，对门架数据进行处理，并结合车载obu进行相关的信息发布及技术应用，这是后期智慧公路的建设、运营需要面临的关键性问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种面向etc拓展服务的obu车端数据融合处理系统，以解决在不依赖高速公路外场监测设施的情况下，在车端即可完成etc拓展服务信息及车辆异常状态信息的发布工作，而且所制定的obu数据编码规则，有效缩短了各类信息及文件的编码总程度等技术问题。

2、1.一种面向etc拓展服务的obu车端数据融合处理方法，包括：

3、s1、etc拓展rsu负责接入etc拓展服务平台的道路基础信息及其他相关交通策略信息，并将整合后的信息发送给etc拓展obu；t-box/obd通过车辆状态感知传感器获取车辆的运行状态信息。

4、s2、数据匹配处理模块负责将接入的etc拓展服务信息与车辆运行状态信息进行数据匹配处理；

5、s3、车辆异常行为分析模块对匹配处理后的信息进行分析与评价，判断车辆是否处于异常驾驶行为或异常车况，其异常驾驶行为场景主要包括超速行驶、低速行驶、急加速、急减速、急转弯；异常车况包括车辆自身的温度过高、车辆胎压异常、制动系统故障、货物异常。

6、s4、数据标准化处理模块负责将评价分析后的异常行驶状态信息及交通策略信息进行标准化处理；

7、s5、结果输出模块负责将etc拓展服务信息及异常驾驶状态信息可通过手机、车机等通用终端推送给驾驶人员。

8、2.可选地，所述步骤s1中的道路基础信息、相关交通策略信息及车辆运行状态信息主要包括：

9、s1-1、道路基础信息包括：当前高速路段的限速、限高、限宽、限载、限时、专用车道行驶信息；

10、s1-2、相关交通策略信息：特殊路段行车风险预警、计划性交通事件管控服务、突发性交通事件管控服务、服务区信息、危险品运输车辆监测及预警、安全驾驶行为提醒服务信息；

11、s1-3、车辆运行状态信息：车辆速度、车辆加速度、车辆朝向角、车辆当前所在车道信息。

12、3.可选地，所述步骤s2中，在对车辆异常驾驶行为分析判别之前，应对步骤s1中所获取到的各类交通数据进行预处理，采用预处理的方法包括数据标准化处理、加速度滤波及加速度修正。所述s2的具体操作步骤为：

13、s2-1、根据s1步骤中的交通数据特征，采用min-max方法对数据进行标准化处理，将各类交通数据统一映射到[0,1]的区间范围内，并将原始数据做线性化变换处理，公式如下：

14、

15、其中，x表示各类原始数据，y表示标准化处理后的数据。

16、s2-2、为有效抑制随机噪声，过滤由于道路颠簸及发动机抖动所带来的信号干扰，采用均值滤波的方法对传感器所采集的原始加速度数据进行平滑滤波处理，表达式如下：

17、

18、其中，m平滑滤波处理时的滤波窗口大小；xk-i表示原始采集点的数值。

19、s2-3、车辆上下坡时，为了削减重力分量对加速度带来的影响，需要对传感器所采集的加速度进行修正处理。将车辆x轴方向与水平面的夹角定义为俯仰角α，将车辆y轴方向与书平面的夹角定义为滚动角β，具体计算步骤如下：

20、s2-3-1、当俯仰角为α为0而滚动角β不为0时，重力加速度在x轴及y轴的分量分别是为：

21、gx＝0 gy＝-gsinβ

22、s2-3-2、当俯仰角为α不为0而滚动角β为0时，重力加速度在x轴及y轴的分量分别是为：

23、gx＝gsinα gy＝0

24、s2-3-3、当俯仰角为α与滚动角β都不为0时，重力加速度在x轴及y轴的分量分别是为：

25、gx＝gsinαsinβ

26、gy＝-gsinβsinα

27、s2-3-4、车辆在行驶过程中，假设加速度传感器所采集的加速度值分别为acx及acy,减去重力分量后的车辆加速度修正值分别为：

28、asx＝acx-gsinαsinβ

29、asy＝acy+gsinαsinβ

30、4.可选地，所述步骤s3中，车辆异常驾驶行为的判别方法主要包括：

31、s3-1、超速、低速异常驾驶行为判别：

32、基于s1～s2步骤中所获取的道路基础信息中的限速数据，确定当前路段的限速的区间阈值为[va,vb]；

33、基于s1～s2步骤中所获取的车辆运行状态信息中的车辆速度信息，确定当前车辆的行驶速度vt；

34、将车辆速度信息与当前路段限速的区间阈值进行匹配处理，为消除个别噪点的影响，根据数据采样频率设定超速界定时长tl为3s，当vt>vb且持续超速时间大于3s时，则判定为超速行驶，当vt<va且持续低速时间大于3s时则判定为低速行驶。

35、s3-2、急加急减速异常驾驶行为判别：

36、基于s1～s2步骤中所获取的车辆运行状态信息中的车辆y轴加速度信息，确定当前车辆的行驶加速度的值为ay；

37、将车辆在y轴加速度ay的阈值设定为±3/m2，同时，为了克服个别噪点的影响，设定采样频率的持续时间tl>1s,在算法识别过程中当两条数据均大于阈值时则判定为急加急减速。当ay>3m2且持续时间大于1s时判定为急加速，当ay<-3m2且持续时间大于1s时，则判定为急减速。

38、s3-3、急转弯异常驾驶行为判别：

39、基于s1～s2步骤中所获取的车辆运行状态信息中的车辆x轴加速度信息，确定当前车辆的行驶x轴加速度的值为ax；

40、将车辆在x轴加速度ax的阈值设定为±2/m2，同时，为了克服个别噪点的影响，设定采样频率的持续时间tl>1s,在算法识别过程中当两条数据均大于阈值时则判定为急加急减速。当|ax|>2/m2且持续时间大于1s时则判定为急转弯行为。

41、s3-4、异常车况信息可从t-box中直接采集得到。

42、5.可选地，所述步骤s4中，数据标准化处理模块的标准化处理流程步骤为：

43、s4-1、基于s1～s3步骤中所获取的海量etc拓展服务信息以及t-box/obd所采集处理后的车辆异常状态信息，各类信息类型数据编码的定义内容包括：时间戳、信息唯一标识、优先级、提示内容、提示方式。

44、s4-2、时间戳通过4行14列的二进制数组进行表示，前四列所转换的十进制数代表年，第五、六列所转换的十进制数代表月，第七、八列所转换的十进制数代表日，第九、十列所转换的十进制数代表时、第十一、十二列所转换的十进制数代表分、第十三、十四列所转换的十进制数代表秒。

45、s4-3、信息唯一标识用通用obu mac地址+唯一识别码(uuid)进行表示，uuid采用16字节长度的编码。

46、s4-4、优先级分为四级，级别由高到低影响人身安全的为i级、影响车辆安全行驶的为ii级、影响通行状态的为iii级、存在潜在风险信息的为iv级，各等级用1个字节长度的高四位编码进行表示，低四位为预留位。

47、s4-5、提示内容分为道路基础信息、相关交通策略信息、车辆异常驾驶行为信息。其中道路基础信息数据编码采用5个字节长度的字符类型进行表示，前两位表示特殊路段、特定限行路段大类型场景，后三位表示大类型场景中的子场景类型；相关交通策略信息采用5个字节长度的字符类型进行表示，前两位表示突发交通事件、计划性交通事件、服务区信息服务、一键救援大类型场景，后三位表示大类型场景中的子场景类型；车辆异常驾驶行为信息数据编码采用5个字节长度的字符类型进行表示，前两位表示危险品运输车辆监测及预警、安全驾驶行为提醒服务大类型场景，后三位表示大类型场景中的子场景类型。车辆异常车况信息数据编码采用1个字节长度的高四位编码进行表示，低四位为预留位。

48、s4-6、提示方式分为文字、语音、图片及视频，各提示方式数据编码采用11个字节长度的高四位编码进行表示，低四位为预留位。

49、6.可选地，所述步骤s5中，结果输出模块的具体处理步骤为：

50、s5-1、在通用车机终端、手机终端部署信息编码解析文件，存储s4步骤中输出的信息编码和对应的信息发布内容。

51、s5-2、将所述步骤s4中经标准化处理后的各类交通信息通过wi-fi、蓝牙、4g/5g等无线通信方式传送至通用车机终端、手机终端。

52、本发明的优点及积极效果：本发明在不依赖高速公路外场监测设施的情况下，在车端即可完成etc拓展服务信息及车辆异常状态信息的发布工作，而且所制定的obu数据编码规则，有效缩短了各类信息及文件的编码总程度。本发明可有效提升数据的存储效率及提取性能，为用户提供主动式、个性化且实时性很高的公路交通信息服务，将有效提升高速公路的安全管控及出行信息服务水平。