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专利号: 2023104232327
申请人: 江西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法,其特征在于,包括:S1.高速公路的行驶车辆使用车载装置每隔t秒收集行驶数据,并对所述行驶数据进行预处理;

S2.根据所述行驶数据计算得到综合数据值,创建团雾数据存储队列,将所述综合数据值按照时间先后顺序依次存入所述团雾数据存储队列中;

S3.遍历所述团雾数据存储队列中的综合数据值,判断所述综合数据值是否小于阈值TH,若是,表示当前路段无团雾覆盖或者覆盖的团雾不影响行车安全;若否,则表示当前路段有团雾覆盖且覆盖的团雾影响行车安全,根据所述综合数据值得到团雾覆盖区域数据集合;

S4.起始基站构建拟合归一模型,将所述团雾覆盖区域数据集合输入到所述拟合归一模型得到团雾预警信息;

S5.起始基站将所述团雾预警信息发送给通讯基站,所述通讯基站将所述团雾预警信息发送给高速公路上的行驶车辆以及交通管理部门进行预警;

所述起始基站为第一个接收到综合数据值的基站;

所述通讯基站为起始基站的前一个基站,负责进行通讯和发送预警信息;

所述S2,包括:

S21.对PM2.5浓度和PM10浓度进行归一化,得到归一化后的PM2.5浓度FDM和归一化后的PM10浓度FON;

S22.计算综合数据值SD,所述综合数据值SD的计算公式如下所示:;

其中,w1,w2表示综合权值,ρ(k)表示k时刻的大气湿度,T(k)表示k时刻的温度,TC表示昼夜温差;

S23.创建团雾数据存储队列Gi,将行驶车辆Cari的综合数据值按照时间先后顺序依次存储到所述团雾数据存储队列Gi中,所述Cari表示序号为i的行驶车辆,Gi表示序号为i的行驶车辆的团雾数据存储队列,i为大于或等于1的正整数。

2.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法,其特征在于,所述车载装置包括:气象传感器、GPRS模块、数据计算传输模块和数据存储模块;

所述行驶数据包括:大气湿度、温度、PM2.5浓度、PM10浓度和位置信息;

所述基站配备一个拥有计算和缓存功能的边缘服务器,基站服务覆盖范围的直径为N,N的大小为1km;

所述预处理指对行驶数据进行清洗处理,包括:检查数据一致性、去除无效值和缺失值。

3.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法,其特征在于,所述S3,包括:S31.当行驶车辆Cari行驶到基站服务覆盖范围内时,依次遍历所述行驶车辆Cari的团雾数据存储队列Gi中的综合数据值,判断所述综合数据值是否小于阈值TH,若是,表示所述行驶车辆Cari经过的位置没有团雾覆盖或者覆盖的团雾不影响行车安全;若否,则表示所述行驶车辆Cari经过位置有团雾覆盖且覆盖的团雾影响行车安全,所述阈值TH大小为1;

S32.找出所述团雾数据存储队列Gi中第一个大于或等于阈值TH的综合数据值,将所述综合数据值标记为起始综合数据值,并记录所述起始综合数据值对应的时刻c的位置坐标Localc及c‑t时刻的位置坐标Localc‑t,得到所述行驶车辆Cari的团雾起始区域Localstart,i=[Localc‑t, Localc],所述团雾起始区域表示团雾从无到有,将所述起始综合数据值和团雾起始区域上传到起始基站;

S33.继续遍历所述团雾数据存储队列Gi,找到所述团雾数据存储队列Gi中大于或等于阈值TH后第一次小于或等于阈值TH的综合数据值,将所述综合数据值标记为结束综合数据值,记录所述结束综合数据值对应时刻m的位置坐标Localm及m‑t时刻的位置坐标Localm‑t,得到所述行驶车辆Cari的团雾结束区域Localend,i=[Localm‑t, Localm],所述团雾结束区域表示团雾从有到无;

S34.判断所述结束综合数据值对应的邻近基站是否为起始基站,若是,将所述结束综合数据值和团雾结束区域上传到起始基站;若否,则表示当前团雾结束位置不在起始基站服务覆盖范围内,而在行驶车辆Cari的邻近基站服务覆盖范围内,此时将所述结束综合数据值和团雾结束区域上传到邻近基站,邻近基站再将所述团雾结束区域共享到起始基站上,所述邻近基站为行驶方向上距离行驶车辆最近的基站;

S35.起始基站得到所述行驶车辆Cari的团雾覆盖区域数据Cdatai,所述团雾覆盖区域数据Cdatai包括:团雾起始区域Localstart,i和团雾结束区域Localend,i。

4.如权利要求3所述的一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法,其特征在于,还包括:对正向车道上的所有行驶车辆Car(i 0

'

对反向车道上的所有行驶车辆Cari(0

正向车道上的起始基站和反向车道上的起始基站进行信息共享,创建团雾第一覆盖区'域集合,将团雾正向起始区域集合Localstart和团雾反向结束区域集合Localend存储到所述团雾第一覆盖区域集合中;

创建团雾第二覆盖区域集合,将团雾正向结束区域集合Localend和团雾反向起始区域'集合Localstart存储到所述团雾第二覆盖区域集合中;

正向车道上的起始基站和反向车道上的起始基站都将所述团雾第一覆盖区域集合和团雾第二覆盖区域集合进行合并得到团雾覆盖区域数据集合;

所述正向车道表示高速公路双向道路的其中一个行驶方向上的车道;

所述反向车道表示与正向车道行驶方向相反的车道。

5.如权利要求4所述的一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法,其特征在于,所述S4,包括:S41.起始基站对所述团雾覆盖区域数据集合中的团雾覆盖区域数据进行相似度计算,得到团雾数据相似度Sim(i,j),将Sim(i,j)>95%的团雾覆盖区域数据进行删除,所述团雾数据相似度Sim(i,j)的计算公式为:;

其中,Cdataj表示序号为j的行驶车辆Carj的团雾覆盖区域数据,团雾数据相似度Sim(i,j)表示相同行驶方向上行驶车辆Cari的团雾覆盖区域数据Cdatai和行驶车辆Carj的团雾覆盖区域数据Cdataj之间的相似度;

S42.构建归一拟合模型,将所述团雾覆盖区域数据集合通过归一拟合模型进行拟合,得到团雾精确路段,所述团雾精确路段即为团雾预警信息;

S43.对所述团雾预警信息进行实时更新。

6.如权利要求5所述的一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法,其特征在于,所述S42,包括:S421.正向车道上的起始基站对所述团雾第一覆盖区域集合中的团雾正向起始区域集合中的团雾起始区域和团雾反向结束区域集合中的团雾结束区域进行拟合,得到团雾第一临界区域Positionfirst=(Positionp, Positionq);

其中,α表示团雾第一临界区域经纬度系数,Positionp表示团雾第一临界区域的精确经度,Positionq表示团雾第一临界区域的精确纬度,pi表示正向车道上行驶车辆Cari的团雾' '起始区域的经度,pi表示反向车道上行驶车辆Cari的团雾结束区域的经度,qi表示正向车' '道上行驶车辆Cari的团雾起始区域的纬度,qi表示反向车道上行驶车辆Cari的团雾起始区域的纬度, 表示正向车道上所有行驶车辆的团雾起始区域经度的平均值, 表示正向车道上所有行驶车辆的团雾起始区域纬度的平均值, 表示反向车道上所有行驶车辆的团雾结束区域经度的平均值, 表示反向车道上所有行驶车辆的团雾结束区域纬度的平均值,n表示大于或等于1的正整数;

S422.反向车道上的起始基站对所述团雾第二覆盖区域集合中的团雾正向结束区域集合中的团雾结束区域和团雾反向起始区域集合中的团雾起始区域进行拟合,得到团雾第二临界区域Positionsec=(Positionx, Positiony);

其中,β表示团雾第二临界区域经纬度系数,Positionx表示团雾第二临界区域的精确经度,Positiony表示团雾第二临界区域的精确纬度,xi表示正向车道上行驶车辆Cari的团雾' '结束区域的经度,xi表示反向车道上行驶车辆Cari的团雾起始区域的经度,yi表示正向车' '道上行驶车辆Cari的团雾结束区域的纬度,yi表示反向车道上行驶车辆Cari的团雾起始区域的纬度, 表示正向车道上所有行驶车辆的团雾结束区域经度的平均值, 表示正向车道上所有行驶车辆的团雾结束区域纬度的平均值, 表示反向车道上所有行驶车辆的团雾起始区域经度的平均值, 表示正向车道上所有行驶车辆的团雾起始区域纬度的平均值,n表示大于或等于1的正整数;

S423.正向车道上的起始基站和反向车道上的起始基站进行信息共享,将所述团雾第一临界区域和团雾第二临界区域进行合并,得到团雾精确路段D={Positionfirst ,Positionsec}。

7.如权利要求6所述的一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法,其特征在于,所述S5,包括:S51.起始基站将所述团雾预警信息发送给通讯基站;

S52.所述通讯基站对团雾精确路段开启团雾预警状态;

S53.通讯基站根据所述团雾精确路段计算团雾预警距离,所述团雾预警距离用于提醒高速公路行驶车辆驾驶员车辆当前位置与团雾覆盖区域的距离,以便于提前做好安全措施;

S54.通讯基站将团雾精确路段和团雾预警距离发送至高速公路上的行驶车辆以及交通管理部门进行预警;

S55.对所述团雾精确路段和团雾预警距离进行更新;

S56.当行驶车辆通过所述团雾精确路段时,行驶车辆的综合数据值均小于阈值TH,通讯基站则解除对所述团雾精确路段的预警状态。

8.如权利要求7所述的一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法,其特征在于,所述通讯基站根据所述团雾精确路段计算团雾预警距离,包括:正向车道上的行驶车辆的团雾预警距离的计算公式如下:

其中,dis表示正向车道上的行驶车辆的团雾预警距离,Pose表示正向车道上的行驶车辆的经度,Posf表示正向车道上的行驶车辆的纬度;

反向车道上的行驶车辆的团雾预警距离计算公式如下:

'

其中,dis表示反向车道上的行驶车辆的团雾预警距离,Pose表示反向车道上的行驶车辆的经度,Posf表示反向车道上的行驶车辆的纬度。