專利名稱：基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高速公路濃霧天通行技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)高速公路在濃霧天氣條件下車輛通行的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
世界各國的高速公路運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)表明在所有不利氣候條件中，大霧對(duì)高速公 路運(yùn)行所產(chǎn)生的危害最大。目前，就世界范圍內(nèi)降低或預(yù)防因大霧引發(fā)高速公路交通事故 的方法主要有以下幾類關(guān)閉高速公路、大霧自動(dòng)告警和限速控制、燈光誘導(dǎo)和車輛輔助駕 駛。關(guān)閉高速公路可以有效防止大霧引發(fā)的高速公路交通事故，但其代價(jià)是顯而易見 的；基于區(qū)域路段氣象監(jiān)測(cè)和霧況預(yù)警能夠達(dá)到警告駕駛員注意路況駕駛，而不能夠解決 濃霧下車輛通行的問題；基于燈光誘導(dǎo)的通行方案在一定霧況條件下能夠?qū)б囕v行駛， 但當(dāng)霧況較為嚴(yán)重時(shí)，車輛還是無法獲得道路邊緣信息；基于GPS和ZigBee局域網(wǎng)技術(shù)的 通行方案依賴于GPS精度，且不能獲得道路的邊緣信息；在霧較小時(shí)，利用圖像增強(qiáng)的方式 提高道路圖像的清晰度可以指導(dǎo)駕駛，但當(dāng)濃霧較大時(shí)，圖像增強(qiáng)方式已無法較好的恢復(fù) 出道路場(chǎng)景。本發(fā)明提出了基于紅外誘導(dǎo)技術(shù)的濃霧天高速公路導(dǎo)引方法。方案利用紅外相對(duì) 可見光較強(qiáng)的透霧能力，在道路兩側(cè)鋪設(shè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，并利用紅外成像裝置采集紅外誘 導(dǎo)標(biāo)志及其前方車輛的紅外輻射。通過提取紅外誘導(dǎo)標(biāo)志和計(jì)算車輛位置方向參數(shù)導(dǎo)引車 輛在濃霧天氣條件下行駛，減小濃霧對(duì)高速公路通行的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要用紅外誘導(dǎo)方式提高車輛的能見距離，輔助車輛在濃霧等低能 見度條件下在高速公路上通行。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的—種基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其特征在于，包括高速公路 直線路段兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局、匝道區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局、高速公路轉(zhuǎn)彎區(qū)域紅外誘 導(dǎo)標(biāo)志布局、高速公路上前方車輛紅外誘導(dǎo)標(biāo)志、收費(fèi)站和出入高速公路區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo) 志、車輛上設(shè)置的紅外探測(cè)成像系統(tǒng)、控制紅外誘導(dǎo)標(biāo)志的多層級(jí)控制系統(tǒng)；上述的高速公 路直線路段兩側(cè)誘導(dǎo)標(biāo)志布局為平行鋪設(shè)在道路兩側(cè)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，道路同側(cè)相鄰誘導(dǎo) 標(biāo)志之間的間距相等且道路兩側(cè)相對(duì)應(yīng)的誘導(dǎo)標(biāo)志之間的連線與道路邊緣垂直；上述的匝 道區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局為在道路交叉點(diǎn)設(shè)置提示車輛已經(jīng)到達(dá)道路匝道與主干道的分 離點(diǎn)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志；上述的高速公路轉(zhuǎn)彎區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局為道路兩側(cè)不等間隔鋪 設(shè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，道路內(nèi)側(cè)設(shè)置的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志之間間隔與上述直線路段兩側(cè)誘導(dǎo)標(biāo)志布 局的間隔相同，每個(gè)道路內(nèi)側(cè)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志都對(duì)應(yīng)一個(gè)道路外側(cè)設(shè)置的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志， 它們連線與道路邊緣垂直，在上述與內(nèi)側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰的外側(cè)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志之間增設(shè)有一個(gè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志；上述的道路前方車輛誘導(dǎo)標(biāo)志大于上述設(shè)置在道路 兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志；上述的收費(fèi)站和出入高速公路區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志設(shè)置于收費(fèi)站與高速 公路出入口處；上述的多層級(jí)控制系統(tǒng)控制所有的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志發(fā)出特定的紅外光，上述 的車輛上設(shè)置的紅外成像系統(tǒng)的探測(cè)光譜范圍與紅外誘導(dǎo)標(biāo)志發(fā)出的紅外光的波長(zhǎng)相匹 配。前述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其特征在于，上述多層級(jí) 控制系統(tǒng)包括如下幾部分根據(jù)氣象系統(tǒng)提供的動(dòng)態(tài)信息決定是否開啟紅外誘導(dǎo)的監(jiān)控中 心；與上述監(jiān)控中心相聯(lián)接的負(fù)責(zé)控制區(qū)域內(nèi)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志控制的區(qū)域控制中心；與上述 區(qū)域控制中心相連接的負(fù)責(zé)路段內(nèi)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志控制的路段控制器。前述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其特征在于，其特征在于 所述的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志都發(fā)射波長(zhǎng)為10 12 μ m的紅外光線。前述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其特征在于，上述的高速 公路直線路段兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局、匝道區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局、高速公路轉(zhuǎn)彎區(qū)域紅 外誘導(dǎo)標(biāo)志布局中的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志現(xiàn)狀為球形，在其朝向道路方向的位置設(shè)有紅外加熱材 料。前述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其 特征在于，上述的匝道 區(qū)域紅外線誘導(dǎo)標(biāo)志布局的紅外線誘導(dǎo)標(biāo)志大于上述高速公路直線路段兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo) 志布局和高速公路轉(zhuǎn)彎區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局的紅外線誘導(dǎo)標(biāo)志。前述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其特征在于，所述的道路 前方車輛誘導(dǎo)標(biāo)志為車輛本身的紅外輻射，其比上述道路兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志大5倍以上。前述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其特征在于，所述的收費(fèi) 站和出入高速公路區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志為文字形狀。本發(fā)明的有益效果是該方案有效提高了濃霧天氣條件的能見距離，提高高速公 路的通行能力，為濃霧天氣下高速公路通行提供了一種新的技術(shù)方案。


圖1是本發(fā)明的直線路段兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局的示意圖；圖2是本發(fā)明的多層級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志外形示意圖；圖中1為直線路段兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局，2為轉(zhuǎn)彎區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局，3為 匝道區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局，4為收費(fèi)站和出入高速公路區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，5為車輛上設(shè) 置的紅外探測(cè)成像系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明的技術(shù)方案利用紅外光相對(duì)可見光較強(qiáng)的透霧能力，在高 速道路兩側(cè)鋪設(shè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，包括直線路段兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局1，轉(zhuǎn)彎區(qū)域紅外誘導(dǎo) 標(biāo)志布局2、匝道區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局3、收費(fèi)站和出入高速公路區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志4、 高速公路上的車輛設(shè)置有紅外探測(cè)成像系統(tǒng)5，上述的高速公路直線路段兩側(cè)誘導(dǎo)標(biāo)志布局1為平行鋪設(shè)在道路兩側(cè)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，道路同側(cè)相鄰誘導(dǎo)標(biāo)志之間的間距相等且道 路兩側(cè)相對(duì)應(yīng)的誘導(dǎo)標(biāo)志之間的連線與道路邊緣垂直；上述的匝道區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局 3為在道路交叉點(diǎn)設(shè)置提示車輛已經(jīng)到達(dá)道路匝道與主干道的分離點(diǎn)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志；上 述的高速公路轉(zhuǎn)彎區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局2為道路兩側(cè)不等間隔鋪設(shè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，道路 內(nèi)側(cè)設(shè)置的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志之間間隔與上述直線路段兩側(cè)誘導(dǎo)標(biāo)志布局的間隔相同，每個(gè)道 路內(nèi)側(cè)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志都對(duì)應(yīng)一個(gè)道路外側(cè)設(shè)置的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，它們連線與道路邊緣垂 直，在上述與內(nèi)側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰的外側(cè)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志之間增設(shè)有一個(gè) 紅外誘導(dǎo)標(biāo)志；上述的收費(fèi)站和出入高速公路區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志4設(shè)置于收費(fèi)站與高速公 路出入口處。上述紅外線探測(cè)成像系統(tǒng)5采集上述的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志及其前方車輛的紅外誘 導(dǎo)標(biāo)志。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，前方車輛的誘導(dǎo)標(biāo)志可以是車輛本身發(fā)出的紅外光 輻射，其比上述道路兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志大5倍以上。上述紅外探測(cè)成像系統(tǒng)通過提取紅外 誘導(dǎo)標(biāo)志和計(jì)算車輛位置方向參數(shù)導(dǎo)引車輛在濃霧天氣條件下行駛，減小濃霧對(duì)高速公路 通行的影響。參照?qǐng)D2所示，本發(fā)明多層級(jí)控制系統(tǒng)包括監(jiān)控中心根據(jù)氣象系統(tǒng)提供的動(dòng)態(tài)信 息決定是否開啟紅外誘導(dǎo)系統(tǒng)。具體的控制工作由區(qū)域控制中心與路段控制器完成，區(qū)域 控制中心與路段控制器之間通過網(wǎng)絡(luò)連接。每個(gè)路段配備一套路段控制器，控制該路段紅 外誘導(dǎo)標(biāo)志的開啟與關(guān)閉。紅外誘導(dǎo)標(biāo)志的加熱由其自身的控制單元完成，路段控制器負(fù) 責(zé)通知紅外誘導(dǎo)標(biāo)志是否工作，并采集紅外誘導(dǎo)標(biāo)志的工作狀態(tài)。紅外誘導(dǎo)標(biāo)志的供電部 分由太陽能電板與蓄電池組成。在光線條件較好時(shí)，太陽能電板給蓄電池充電，并維持紅外 誘導(dǎo)標(biāo)志控制單元工作。當(dāng)太陽能電板提供的電能不足以維持紅外誘導(dǎo)標(biāo)志工作時(shí)，蓄電 池轉(zhuǎn)為紅外誘導(dǎo)標(biāo)志提供電能。參照?qǐng)D3，采用球形為紅外誘導(dǎo)標(biāo)志形狀。球形紅外誘導(dǎo)標(biāo)志構(gòu)圖簡(jiǎn)單易于識(shí)別且 在不同的方向上有著相同的投影面積，符合紅外誘導(dǎo)標(biāo)志形狀要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)在道路兩旁 鋪設(shè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，利用紅外誘導(dǎo)標(biāo)志之間的關(guān)系計(jì)算車輛的方向與位置參數(shù)。采用高溫 電熱膜作為紅外誘導(dǎo)標(biāo)志的加熱材料，為紅外誘導(dǎo)標(biāo)志提供紅外輻射。但如果在紅外誘導(dǎo) 標(biāo)志球體的表面全部鋪設(shè)高溫電熱膜，將增加電能的消耗和提高紅外誘導(dǎo)標(biāo)志周圍的環(huán)境 溫度，對(duì)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志的提取造成一定的干擾。所以紅外誘導(dǎo)標(biāo)志只在面向車輛的區(qū)域鋪 設(shè)高溫電熱膜。設(shè)計(jì)采用空心球體作為紅外誘導(dǎo)標(biāo)志的高溫加熱膜的載體，并鋪設(shè)一層絕 熱層，減少由熱傳導(dǎo)而帶來的能量損耗。上述具體實(shí)施方式
不以任何形式限制本發(fā)明的方法，凡是采用等同替換或等效變 換的方式所獲得的方法均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其特征在于，包括高速公路直線路段兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局、匝道區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局、高速公路轉(zhuǎn)彎區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局、高速公路上前方車輛紅外誘導(dǎo)標(biāo)志、收費(fèi)站和出入高速公路區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志、車輛上設(shè)置的紅外探測(cè)成像系統(tǒng)、控制紅外誘導(dǎo)標(biāo)志的多層級(jí)控制系統(tǒng)；上述的高速公路直線路段兩側(cè)誘導(dǎo)標(biāo)志布局為平行鋪設(shè)在道路兩側(cè)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，道路同側(cè)相鄰誘導(dǎo)標(biāo)志之間的間距相等且道路兩側(cè)相對(duì)應(yīng)的誘導(dǎo)標(biāo)志之間的連線與道路邊緣垂直；上述的匝道區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局為在道路交叉點(diǎn)設(shè)置提示車輛已經(jīng)到達(dá)道路匝道與主干道的分離點(diǎn)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志；上述的高速公路轉(zhuǎn)彎區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局為道路兩側(cè)不等間隔鋪設(shè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，道路內(nèi)側(cè)設(shè)置的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志之間間隔與上述直線路段兩側(cè)誘導(dǎo)標(biāo)志布局的間隔相同，每個(gè)道路內(nèi)側(cè)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志都對(duì)應(yīng)一個(gè)道路外側(cè)設(shè)置的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，它們連線與道路邊緣垂直，在上述與內(nèi)側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰的外側(cè)的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志之間增設(shè)有一個(gè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志；上述的道路前方車輛誘導(dǎo)標(biāo)志大于上述設(shè)置在道路兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志；上述的收費(fèi)站和出入高速公路區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志設(shè)置于收費(fèi)站與高速公路出入口處；上述的多層級(jí)控制系統(tǒng)控制所有的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志發(fā)出特定的紅外光，上述的車輛上設(shè)置的紅外成像系統(tǒng)的探測(cè)光譜范圍與紅外誘導(dǎo)標(biāo)志發(fā)出的紅外光的波長(zhǎng)相匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其特征在 于，上述多層級(jí)控制系統(tǒng)包括如下幾部分根據(jù)氣象系統(tǒng)提供的動(dòng)態(tài)信息決定是否開啟紅 外誘導(dǎo)的監(jiān)控中心；與上述監(jiān)控中心相聯(lián)接的負(fù)責(zé)控制區(qū)域內(nèi)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志控制的區(qū)域控 制中心；與上述區(qū)域控制中心相連接的負(fù)責(zé)路段內(nèi)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志控制的路段控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其特征在 于，其特征在于所述的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志都發(fā)射波長(zhǎng)為10 12μπι的紅外光線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其特征在 于，上述的高速公路直線路段兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局、匝道區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局、高速公 路轉(zhuǎn)彎區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局中的紅外誘導(dǎo)標(biāo)志形狀為球形，在其朝向道路方向的位置設(shè) 有紅外加熱材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其 特征在于，上述的匝道區(qū)域紅外線誘導(dǎo)標(biāo)志布局的紅外線誘導(dǎo)標(biāo)志大于上述高速公路直線 路段兩側(cè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局和高速公路轉(zhuǎn)彎區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志布局的紅外線誘導(dǎo)標(biāo)志。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其 特征在于，所述的道路前方車輛誘導(dǎo)標(biāo)志為車輛本身的紅外輻射，其比上述道路兩側(cè)紅外 誘導(dǎo)標(biāo)志大5倍以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，其 特征在于，所述的收費(fèi)站和出入高速公路區(qū)域紅外誘導(dǎo)標(biāo)志為文字形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于紅外誘導(dǎo)的濃霧天氣高速公路通行的系統(tǒng)，本發(fā)明利用紅外相對(duì)可見光較強(qiáng)的透霧能力，在道路兩側(cè)鋪設(shè)紅外誘導(dǎo)標(biāo)志，并利用紅外成像裝置采集紅外誘導(dǎo)標(biāo)志及其前方車輛的紅外輻射；通過提取紅外誘導(dǎo)標(biāo)志和計(jì)算車輛位置方向參數(shù)導(dǎo)引車輛在濃霧天氣條件下行駛，減小濃霧對(duì)高速公路通行的影響；本發(fā)明能夠使能見距離提高至少4倍，大大減小了濃霧等惡劣天氣對(duì)高速公路的通行影響。
文檔編號(hào)G08G1/00GK101819715SQ201010149708
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者倪瑋基, 呂東岳, 吳昆明, 姚杰, 徐貴力 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)