CN205334746U - 一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统，包括信息交互系统和车载虚拟显示系统，信息交互系统获取目标车辆自身信息、当前道路区域内的其他车辆信息和路况信息，并将获得的综合信息发送至车载虚拟显示系统；车载虚拟显示系统将综合信息作为车路协同数据发送至仿真系统，仿真系统将接收的车路协同数据进行处理整合，通过虚拟画面实时显示当前路段车辆、路况和当前道路区域内各个路段的车流信息，并针对各种紧急状况给予驾驶员相应的警告和提醒。该系统可以根据当前道路上车辆的行驶状况和路面状况的变化进行实时模拟仿真，以使驾驶员了解周围车辆和前方道路状况，提高交通拥堵控制，提高驾驶者的道路安全。

Description

一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统

技术领域

本实用新型属于智能交通领域，具体涉及一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统。

背景技术

车载虚拟显示系统是智能交通领域的重点研究内容，车路协同技术是实现车载虚拟显示系统的基础。车路协同技术是基于车车通信与车路通信技术的智能交通技术。车辆、路侧系统和交通信息管理中心之间能实时地交换车辆与道路状况的信息。因此，如何将接收的车辆和路况信息在车辆、路侧系统和交通管理系统之间快速、准确的传送和处理并虚拟显示在车载显示器上是目前主要的难题。为使驾驶员及时迅速地了解周围车辆和前方路况的全局或局部道路信息，急需一种车路协同技术的道路信息车载虚拟显示系统。

发明内容

本实用新型的目的是为了使驾驶员更加快速、准确地获取周围车辆和前方道路的信息状况，提供一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统，该系统可以根据当前道路上车辆的行驶状况和路面状况的变化进行实时模拟仿真，以达到驾驶员清楚了解周围车辆和前方道路状况的准确信息，并针对紧急状况给予驾驶员相应的提醒和警告，从而使驾驶员行驶时更加安全。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统，包括信息交互系统和车载虚拟显示系统；信息交互系统获取目标车辆自身信息、当前道路区域内的其他车辆信息和路况信息，并将获得的综合信息发送至车载虚拟显示系统；所述信息交互系统由车载系统、路侧系统和交通信息管理中心系统组成；当前路段内的各车辆的车载系统间采用无线通信连接，获取目标车辆周围的车辆和路况信息；当前道路区域内各车辆的车载系统分别与路侧系统采用无线通信连接，获取当前路段一定范围内的所有车辆和路况信息；当前道路区域内的路侧系统与交通信息管理中心系统间采用无线通信连接，交通信息管理中心与当前道路区域内的所有车辆分别采用无线通信连接，获取当前道路区域所有路段的所有车辆信息和车流信息及路况信息；车载虚拟显示系统由信息获取系统和仿真系统组成：所述信息获取系统接收所述信息交互系统获取的目标车辆自身信息、当前道路区域内的其他车辆信息和路况信息的综合信息，并将综合信息作为车路协同数据发送至仿真系统；所述仿真系统将接收的车路协同数据进行处理整合，通过虚拟画面实时显示当前路段车辆、路况和当前道路区域内各个路段的车流信息，并针对各种紧急状况给予驾驶员相应的警告和提醒。

所述的一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统，车载系统包括：

定位和传感装置，其用于获取车辆自身的运行状态，包括车辆的位置信息、行驶时的各项参数、车辆行驶过的道路的路面状况信息；

无线单元，车载单元通过无线单元与其他车辆、路侧系统、交通信息管理中心系统实现通信连接；

车载信息处理装置，其接收定位和传感装置采集的信息，将接收到的所有信息进行处理和整合后，通过无线单元发送给周围的车辆和路侧系统。

所述的一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统，路侧系统包括：

路侧单元，其设置在道路区域每个路段的道路边，道路区域内各个路侧单元之间通过数据线连接，形成道路互联网络，路侧单元根据当前路段的车流状况、路面状况和天气状况，决策出车辆在当前路段的行驶速度限制；

无线热点，其内置在路侧单元中，实现路侧系统与车载系统和交通信息管理中心系统的通信连接；

路侧传感器，用于实时采集路面状况、交通状况、天气状况；

路侧信息处理装置，其综合处理当前路段其他车辆和路侧单元传送来的信息、其内部预存的当前路段的地图、路侧传感器采集的路面状况信息，整合成当前路段的综合信息。

本实用新型提供的一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统，通过车载系统对自身位置和速度等信息的获取，通过短距离的无线通信技术与周围的车辆建立临时的无线数据通路，将信息数据传送给其他车辆，在热点区域内将信息传送给路侧系统，再由路侧系统传送给交通信息管理中心。交通信息管理中心处理将得到的当前区域各个路段的车流信息和当前路段周围车辆的信息整合之后又发还给各个车辆。

本实用新型的系统不但能实时地了解当前道路和周围车辆的信息状况，并且还能根据驾驶员的需要以不同的角度，不同的比例在车载显示器上显示当前区域内的道路和车辆的信息，在紧急情况下还能给与驾驶员相应的警告和提醒，从而增强驾驶员对周围车辆和前方路况的了解，及时采取有效的措施。基于车路协同的车载虚拟显示系统能提高交通效率与交通拥堵控制，从而减少运输时间，燃油消耗，提高驾驶者的道路安全，并且有助于改善环境。同时该车载系统显示的方式向驾驶员提供舒适性的通信和信息服务有效提高道路安全和交通效率。

附图说明

图1为本实用新型基于车路协同的信息获取方式示意图；

图2为本实用新型的系统原理图；

图3为本实用新型的基于车路协同技术的具体信息交互内容；

图4为本实用新型的车载显示器上的显示画面示意图。

具体实施方式

如图1所示为基于车路协同的信息获取方式示意图，车辆内部装备车载传感器，车辆之间通过短距离的无线通信技术相互交流，实现(C2C)车车通信，得到周围车辆的综合信息。道路边的重要位置上设有路侧单元，路侧单元内置无线热点，车辆经过热点范围内自动与热点相互连接，实现(C2I)车辆与路侧单元通信，得到当前路段的车辆和路面状况等综合信息。每个区域内都设有交通信息管理中心系统，交通信息管理中心系统将所有的车辆信息和路况信息进行处理，再将处理后的信息发送给热点范围内的所有车辆，从而使车辆能够得到当前区域内各个路段上的车辆定位信息，从而得到各路段的车流信息，为虚拟的显示系统进行路面模拟提供所需的信息数据。

如图2所示，一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统，包括信息交互系统和车载虚拟显示系统。

所述信息交互系统由车载系统、路侧系统和交通信息管理中心系统组成，进行车车通信和车路通信，获取相应的路况信息，如目标车辆(本车)自身信息、当前道路区域内的其他车辆信息和路况信息，并将获得的综合信息发送至车载虚拟显示系统。每个道路区域包含多个路段，车车通信和车路通信是指：当前路段内的车辆上的车载系统之间通过短距离的无线通信，获取目标车辆周围的车辆和路况信息，当前路段车辆的车载系统和路侧单元之间通过无线通信技术连接，获取车辆当前路段一定范围内的所有车辆信息和路况信息，当前道路区域内车辆和信息管理中心之间通过无线热点技术通信，获取车辆当前道路区域一定范围内所有路段的车流信息及路况信息。

所述车载系统由GPS、高精度测微和模拟仿真等多种传感技术，整合监控、导航、传感、通信以及仿真单元，实现多功能车载终端的一体化集成，主要包括：定位和传感装置，无线单元，车载信息处理装置。

所述的定位和传感装置包括GPS定位系统、轮速车载传感器、动力性能传感器、制动性能传感器等，可以读取车辆的位置、速度、行驶过的道路的路面状况和车载信号灯的闪烁状况(驾驶员的行驶意图)等信息，从而感知汽车自身的运行状态。

所述的无线单元，车辆的车载单元通过无线单元能与当前路段内的其他车辆和路侧单元通过近距离的无线数据通信建立临时的无线数据通路,实现车车通信；还能与当前道路区域的交通信息管理中心系统的区域热点通过远距离无线通信，实现车路通信。

所述的车载信息处理装置是车载系统的信息接收、处理、存储和发送装置，其接收定位和传感装置采集的信息，将接收到的所有信息进行处理，过滤掉没用的干扰信息，如远处无关车辆的信号灯，远处无关车辆的速度等，然后整合处理后的所有信息，由无线单元通过无线通信技术将整合后的综合信息发送给周围的车辆和路侧单元。

所述路侧系统主要由道路区域内道路边设置的各种监控系统、信息采集和通信设备构成，主要包括：路侧单元，无线热点，路侧传感器，路侧信息处理装置。

所述的路侧单元指在每个路段的道路边设置的路侧单元，道路区域内各个路侧单元之间通过现有的方式，即远距离的数据线相互连接，形成道路互联网络，路侧单元将根据当前路段的车流状况、路面状况和天气状况，给予车辆一个当前路段的行驶速度限制,使车辆能够更加安全有效地行驶。

所述的无线热点指路侧单元内置的无线热点，当车辆进入某路侧单元的热点范围内时，将自动连上该热点，从而实现车辆与路侧单元的信息交互。并且路侧单元都与交通信息管理中心通过无线相连。

所述的路侧传感器指路侧系统支持地磁、视频、路面湿滑度、天气等传感器的接入，路侧系统可以实时的接收由这些传感器传送的路面状况、交通状况、天气状况等信息。

所述的路侧信息处理装置根据当前路段其他车辆和路侧单元传送来的信息和其内部存储的当前路段的地图和传感器得到的路面状况信息整合成当前路段的综合信息，并通过无线热点发送给信息管理中心和经过当前路段无线热点范围的所有车辆。

所述交通信息管理中心系统指在每个道路区域内设有交通信息管理中心，是该道路区域所有路段路况信息的管理中心，主要包括信息处理和发送装置。

所述的信息处理和发送装置接收来自于该道路区域内各个路段的路侧单元和车辆发送的综合信息，然后整合处理之后传送给热点，经过热点范围内的车辆将自动与热点连接，最终实现车辆与信息管理中心的无线信息交互。

如图3所示，车车通信与车路通信的具体交互内容包括：目标车辆与周围车辆之间的信息交互内容包括车辆的定位信息、车辆的速度和加速度、车辆行驶过的路面状况、车辆的信号灯状况和两者的行车距离等；目标车辆与交通信息管理中心和路侧单元之间的信息交互内容包括：目标车辆先将本车收到的车辆和路面综合信息发送给交通信息管理中心和路侧单元，然后目标车辆得到由路侧单元发送的当前路段的车辆定位信息、当前路段地图信息、当前路段安全行驶速度和路侧单元接受到的车辆和路况的综合信息，并且得到由交通信息管理中心发送的当前道路区域车辆内综合定位信息、当前区域路段地图信息，天气状况和交通信息管理中心接收到的车辆和路况综合信息。

所述车载虚拟显示系统由信息获取系统和仿真系统组成。信息交互系统将通过车载系统的车载信息处理装置接收的来自于车辆、路侧和信息管理中心的综合信息(车路协同数据)，通过车载通信CAN总线技术传送给车载虚拟显示系统的信息获取系统，通过仿真系统将信息处理整合后，通过虚拟画面显示在车载显示器上，虚拟显示出当前路段车辆、路况和当前道路区域内各个路段的车流信息，并针对各种紧急状况给予驾驶员相应的警告和提醒。

所述仿真系统包括信息交互模块、车路协同数据处理模块、仿真控制模块、模型建立和显示模块、模型动态参数显示模块、视角动态切换模块。其中信息交互模块是整个仿真系统的重要模块，其负责信息获取系统与仿真系统之间的信息交互，每隔一段时间(预设的时间)将更新后的车路协同数据传输给信息交互模块，通过不断的信息交互来维持仿真系统随时间推进的运行，实现对信息处理装置接收到信息的传输和共享；车路协同数据处理模块包括数据转换模块，作为仿真数据适配器，将接收到的车路协同数据转换成仿真软件语言VC能识别的数据，随着信息交互模块不断接收新数据，车路协同数据处理模块会相应产生不断更新的数据；仿真控制模块是整个仿真系统的总体仿真控制，管理仿真的推进时间，控制仿真的运行、暂停、继续、停止和退出；模型建立和显示模块是指仿真软件根据车路协同数据处理模块处理后的数据生成相应的可视化的场景和模型，并实现仿真画面的显示。模型动态参数显示模块根据车路协同数据处理模块处理后不断更新的数据生成模型动态状态参数，并在仿真中将相应的模型动态状态参数显示在仿真画面的模型上，如车辆的车速；视角动态切换模块是根据仿真结果和用户的命令输入进行仿真视角的切换，如画面的放大缩小。

该仿真系统主要通过VC面向对象建模仿真的方法，建立一个软件界面，产生可视化的道路场景，对当前道路上的所有车辆和路况信息进行实时的模拟仿真，虚拟的显示在车载显示器上，得到图4所示的显示画面。当我们输入由GPS传送的当前地图信息和车载信息处理装置得到的车辆实时的定位信息、速度和信号灯等车辆状态信息，直接建立出当前区域路段和车辆的模型，在路面模型上显示实时的道路状况，如前方正在施工，前方有凹坑，前方路面较滑等，并在目标车辆和其周围车辆上显示相应的速度，信号灯闪烁状况等信息。

该车载虚拟显示系统通过车辆之间通信接收到的信息，显示周围车辆的实时速度和位置、车载信号灯闪烁状况、安全距离和路面状况等信息；

该车载虚拟显示系统通过车辆与路侧单元通信接收到的信息，显示当前路段上所有车辆的位置和平均速度、当前路段的路面状况、和当前路段的限制速度。

该车载虚拟显示系统通过车辆与交通信息管理中心通信接收到的信息，显示当前区域内各个路段的路况综合信息，得到当前区域内各个路段的车流状况，当用户输入目的地后还能自动计算生成最快捷、最舒畅的行驶路线，并且显示当前路线所需的时间；从而便于驾驶员选择快捷，畅通的道路行驶，提高效率。以上所有的信息都将在车载显示屏上，使驾驶员能够更加快速，准确的了解道路状况，使得驾驶变得更加安全，快捷。

该车载虚拟显示系统还能根据各种紧急状况给予驾驶员提醒和警告，如紧急车辆的行驶、前方道路施工和超过安全距离等，就能提前做好换道的准备；

该车载虚拟显示系统还能根据目标车辆的行驶速度，自动显示相适应范围内的道路状况，当然驾驶员也可手动调节显示路段的范围。

Claims (3)

1.一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统，其特征在于，包括信息交互系统和车载虚拟显示系统；

所述信息交互系统获取目标车辆自身信息、当前道路区域内的其他车辆信息和路况信息，并将获得的综合信息发送至车载虚拟显示系统；所述信息交互系统由车载系统、路侧系统和交通信息管理中心系统组成；当前路段内的各车辆的车载系统间采用无线通信连接，获取目标车辆周围的车辆和路况信息；当前道路区域内各车辆的车载系统分别与路侧系统采用无线通信连接，获取当前路段一定范围内的所有车辆和路况信息；当前道路区域内的路侧系统与交通信息管理中心系统间采用无线通信连接，交通信息管理中心与当前道路区域内的所有车辆分别采用无线通信连接，获取当前道路区域所有路段的所有车辆信息和车流信息及路况信息；

所述车载虚拟显示系统由信息获取系统和仿真系统组成：所述信息获取系统接收所述信息交互系统获取的目标车辆自身信息、当前道路区域内的其他车辆信息和路况信息的综合信息，并将综合信息作为车路协同数据发送至仿真系统；所述仿真系统将接收的车路协同数据进行处理整合，通过虚拟画面实时显示当前路段车辆、路况和当前道路区域内各个路段的车流信息，并针对各种紧急状况给予驾驶员相应的警告和提醒。

2.如权利要求1所述的一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统，其特征在于，所述车载系统包括：

定位和传感装置，其用于获取车辆自身的运行状态，包括车辆的位置信息、行驶时的各项参数、车辆行驶过的道路的路面状况信息；

无线单元，车载单元通过无线单元与其他车辆、路侧系统、交通信息管理中心系统实现通信连接；

车载信息处理装置，其接收定位和传感装置采集的信息，将接收到的所有信息进行处理和整合后，通过无线单元发送给周围的车辆和路侧系统。

3.如权利要求1所述的一种基于车路协同技术的车载虚拟道路状态显示系统，其特征在于，所述路侧系统包括：

路侧单元，其设置在道路区域每个路段的道路边，道路区域内各个路侧单元之间通过数据线连接，形成道路互联网络，路侧单元根据当前路段的车流状况、路面状况和天气状况，决策出车辆在当前路段的行驶速度限制；

无线热点，其内置在路侧单元中，实现路侧系统与车载系统和交通信息管理中心系统的通信连接；

路侧传感器，用于实时采集路面状况、交通状况、天气状况；

路侧信息处理装置，其综合处理当前路段其他车辆和路侧单元传送来的信息、其内部预存的当前路段的地图、路侧传感器采集的路面状况信息，整合成当前路段的综合信息。