一种用于车路协同的ETC-X系统
技术领域
本实用新型涉及智能交通领域，尤其涉及一种用于车路协同的ETC-X系统。
背景技术
随着ETC政策的大力推行，ETC网络已经在全国铺开，国内ETC安装率已经超过90％。目前ETC技术主要应用于高速公路收费和路径识别，覆盖范围如此广泛的ETC通信网络仅仅用于高速收费和路径识别是远远不够的。如何充分挖掘ETC技术，并对其进行充分的拓展，从而实现基于ETC技术的城市智慧交通，是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种用于车路协同的ETC-X系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于车路协同的ETC-X系统，包括设置在不同路段的多个ETC路侧单元和分别安装在不同车辆上的多个ETC电子标签，还包括：
交通感知设备，所述交通感知设备与相应ETC路侧单元连接，且用于检测当前道路状态并在异常的情况下输出道路异常信息；
云平台，与所述交通感知设备通信连接，用于直接或间接根据所述道路异常信息生成交通调度信息以及确定预警范围，并根据所述预警范围从多个ETC路侧单元中确定目标ETC路侧单元，且将所述交通调度信息发送至所述目标路侧单元，以使其向周边的ETC电子标签广播所述交通调度信息。
优选地，所述ETC-X系统还包括：边缘计算设备，所述边缘计算设备与所述交通感知设备及相应ETC路侧单元相连，且用于从所述交通感知设备获取所述道路异常信息及从所述ETC路侧单元获取位置信息，并对所述道路异常信息和所述位置信息进行整合处理，以生成并输出预警信息。
优选地，所述边缘计算设备将所生成的预警信息通过无线网络发送至所述云平台；
或者，所述边缘计算设备将所生成的预警信息输出至相应的ETC路侧单元，所述相应的ETC路侧单元将所接收的预警信息通过移动通讯网络发送至所述云平台。
优选地，还包括设置在不同路段的多个电子路牌，而且，所述云平台还根据所述预警范围从多个电子路牌中确定目标电子路牌，且将所述交通调度信息发送至所述目标电子路牌以使所述目标电子路牌输出所述交通调度信息。
优选地，所述交通感知设备包括：
用于对监控区域进行实时拍摄的摄像头；及
工控机，所述工控机与所述摄像头连接，且用于对所述摄像头所拍摄的图像进行图像识别以确定是否发生道路异常，并在发生道路异常的情况下输出所述道路异常信息。
优选地，所述交通感知设备包括：
雷达，所述雷达用于通过检测距离信息来判断是否发生道路异常，并在发生道路异常的情况下输出所述道路异常信息。
优选地，所述交通感知设备包括：
气象基站，所述气象基站用于检测道路的气象信息，并在所述气象信息超过第一预设条件的情况下输出道路气象异常信息。
优选地，所述交通感知设备包括：
环境传感器，所述环境传感器用于检测道路内的环境信息，并在所述环境信息超过第二预设条件的情况下输出道路环境异常信息。
优选地，所述环境传感器包括声音传感器、光线传感器、有害气体传感器中的任一个或者任意多个组合。
优选地，所述工控机和所述边缘计算设备为一体机设备。
实施本实用新型的技术方案，充分利用了当前覆盖广泛的ETC网络资源，仅需对已有ETC设备进行适度的改造，并增设交通感知设备以及对各道路的交通状态进行协同处理的云平台，即可构造一种新的车路协同系统。因此，实施成本较低，方案可行度高，是ETC向V2X发展的过渡形态，可满足当前车路协同的基本要求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1是本实用新型用于车路协同的ETC-X系统实施例一的逻辑结构图；
图2是本实用新型用于车路协同的ETC-X系统实施例二的逻辑结构图；
图3是本实用新型用于车路协同的ETC-X系统实施例三的逻辑结构图；
图4是本实用新型道路危险状况提示示意图；
图5是本实用新型隧道安全预警示意图；
图6是本实用新型弱势交通参与者碰撞预警示意图；
图7是本实用新型前方拥堵提醒示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1是本实用新型用于车路协同的ETC-X系统实施例一的逻辑结构图，该实施例的ETC-X系统包括交通感知设备10、ETC路侧单元20、云平台30和ETC电子标签40，应理解，在实际应用中，ETC路侧单元20的数量为多个，且分别设置在不同路段；交通感知设备10的数量也为多个，每个交通感知设备均与相应ETC路侧单元20连接；云平台30与多个交通感知设备10连接。而且，在该实施例中，交通感知设备10用于检测当前道路状态并在异常的情况下输出道路异常信息，道路异常信息例如包括：危险类型、发生时间、危险严重程度等；云平台30用于直接或间接根据所述道路异常信息生成交通调度信息以及确定预警范围，并根据所述预警范围从多个ETC路侧单元20中确定目标ETC路侧单元，且将所述交通调度信息发送至所述目标路侧单元，以使其向周边的ETC电子标签广播所述交通调度信息，例如进行道路危险状况提示、恶劣天气预警、弱势交通参与者碰撞预警、前方拥堵提醒等。
关于该实施例，需说明的是，如果交通感知设备10具备远距离通信功能，则可直接将当前检测到的道路异常信息上传至云平台30；如果交通感知设备10不具备远距离通信功能，需要依赖ETC路侧单元20的远距离通信功能，此时，需要将交通感知设备10与ETC路侧单元20近距离安装，例如安装在同一个龙门架上，由ETC路侧单元20将当前检测到的道路异常信息上传至云平台30。
关于该实施例，还需说明的是，如果交通感知设备10检测到道路状态异常情况的发生，云平台30还会根据道路异常信息的危险程度来确定需要开始预警的最大范围。而且，由于需要对车辆进行提前预警，所以，交通状态检测的地点(交通感知设备的安装位置点)与预警地点(目标ETC路侧单元的安装位置点)通常是不同的。以前方拥堵的场景进行举例说明，高速公路A地点的交通感知设备检测到当前路段拥堵，如果云平台控制A地点的ETC路侧单元对外广播预警信息，此时已经无济于事，因为车辆已经进入拥堵地段，没有其他路径可以选择。因此，需要云平台30根据道路异常信息确定一预警范围，控制拥堵地点A来车方向的前一个或几个岔路口处的ETC路侧单元对外广播交通调度信息，这样，车主可根据拥堵情况选择其他路径。另外，云平台还可根据道路异常信息，向距离危险发生地远近不同的多个目标ETC路侧单元发送不同的交通调度信息。
该实施例的技术方案充分利用了当前覆盖广泛的ETC网络资源，仅需对已有ETC设备进行适度的技术升级，并增设交通感知设备以及对各道路的交通状态进行协同处理的云平台，即可构造一种新的车路协同系统，因此，实施成本较低，方案可行度高，是ETC向V2X发展的过渡形态，可满足当前车路协同的基本要求。
图2是本实用新型用于车路协同的ETC-X系统实施例二的逻辑结构图，该实施例的ETC-X系统相比图1所示的实施例，还包括边缘计算设备50，该边缘计算设备50与相应的交通感知设备10及ETC路侧单元20相连，且用于从交通感知设备10获取道路异常信息及从ETC路侧单元20获取位置信息，并对道路异常信息和位置信息进行整合处理，以生成并输出预警信息。
在一个可选实施例中，边缘计算设备50具备无线网络通讯功能，例如，带有4G模块，这种情况下，边缘计算设备50将所生成的预警信息直接通过无线网络发送至云平台30。在另一个可选实施例中，边缘计算设备50不具备无线网络通讯功能，这种情况下，边缘计算设备50将所生成的预警信息输出至相应的ETC路侧单元20，该ETC路侧单元20将所接收的预警信息通过移动通讯网络发送至所述云平台。
进一步地，本实用新型用于车路协同的ETC-X系统还包括设置在不同路段的多个电子路牌，例如设置在隧道入口。而且，云平台还根据预警范围从多个电子路牌中确定目标电子路牌，且将交通调度信息发送至目标电子路牌以使目标电子路牌输出交通调度信息。在该实施例中，云平台还通过电子路牌发布交通调度信息，例如，提醒即将进入隧道的车辆提前变道、减速慢行或禁止进入隧道，以避免发生事故。
在一个可选实施例中，交通感知设备包括相连接的摄像头和工控机，其中，摄像头用于对监控区域进行实时拍摄；工控机用于对摄像头所拍摄的图像进行图像识别以确定是否发生道路异常，并在发生道路异常的情况下输出道路异常信息，该道路异常信息例如包括：发生拥堵、道路有积水、发生交通事故。
进一步地，工控机和边缘计算设备为一体机设备。
在一个可选实施例中，交通感知设备包括雷达，该雷达用于通过检测距离信息来判断是否发生道路异常，并在发生道路异常的情况下输出道路异常信息，该道路异常信息例如包括发生拥堵。
在一个可选实施例中，交通感知设备包括气象基站，该气象基站用于检测道路的气象信息，气象信息例如包括：能见度、降雨量等，并在气象信息超过第一预设条件的情况下输出道路气象异常信息，道路气象异常信息例如包括：起雾、降雨量大于某一预设值。
在一个可选实施例中，交通感知设备包括环境传感器，环境传感器包括声音传感器、光线传感器、有害气体传感器中的任一个或者任意多个组合。该环境传感器用于检测道路内的环境信息，环境信息例如包括：声音信息、有害气体信息、光线信息等，并在环境信息超过第二预设条件的情况下输出道路环境异常信息，道路环境异常信息例如包括起火、爆炸。
图3是本实用新型用于车路协同的ETC-X系统实施例三的逻辑结构图，该实施例的ETC-X系统包括交通感知设备、ETC路侧单元(RSU)、ETC电子标签(OBU)、边缘计算设备(MEC)和云平台。
交通感知设备包括摄像头、天气传感器、信号灯、等等，例如，通过对摄像头所拍摄的图像进行图像识别可确定是否发生交通事故、拥堵、道路有积水等异常情况；通过天气传感器可检测出降雨、大雾等气象异常情况。当交通感知设备检测出当前道路状态异常时，将所检测的道路异常信息(包括危险类型、危险等级)发送至边缘计算设备。
ETC路侧单元获取自身的位置信息(作为危险发生位置)，该位置信息包括地理坐标、所属路段、路段类型(例如岔路口、隧道、急转弯、直行路等)，然后将自身的位置信息发送给边缘计算设备。另外，ETC路侧单元还接收云平台定向发送的交通调度信息，并将该交通调度信息广播给相应的ETC电子标签。
ETC电子标签接收ETC路侧单元发送的交通调度信息，并向用户输出交通调度信息，例如通过语音播报提示。
边缘计算设备具有视频分析、感知融合、事件与消息整合计算、与云平台进行交互的能力。当边缘计算设备从交通感知设备获取道路异常信息及从ETC路侧单元获取位置信息后，通过对道路异常信息及位置信息进行实时处理和决策来生成预警信息。在边缘计算设备生成预警信息后，若自身具备无线网络通讯功能，则直接将所生成的预警信息通过无线网络发送至云平台；若自身不具备无线网络通讯功能，则先将所生成的预警信息输出至相应的ETC路侧单元，由该ETC路侧单元将所接收的预警信息通过移动通讯网络发送至云平台。另外，边缘计算设备的部署位置通常可选择在ETC路侧单元的汇聚节点后，为相对较大的范围提供服务。
云平台在接收到预警信息后，根据危险类型和危险等级(例如包括：严重、中度、轻微)，确定需要对危险发生地进行提前预警的最大距离，例如，如果发生严重交通事故，则应该控制事故发生点以前的岔路口处ETC路侧单元对车辆ETC电子标签发送“前方发生严重事故，请绕行”的预警信息；如果发生了较轻微的事故导致第2车道拥堵，则应该控制事故发生点以前的1公里处ETC路侧单元向车辆ETC电子标签发送“前方车辆发生轻微碰撞，第2车道拥堵，请避开”。另外，云平台还根据危险发生所属路段，可以将范围锁定到该路段的各个ETC路侧单元，再根据危险发生位置以及危险检测结果，确定提前预警的最大距离，进而在该路段的各个ETC路侧单元之中确定目标ETC路侧单元。在确定提前预警的最大距离之后，还根据距离危险发生地的不同，发送不同类型的危险提示，例如一类警报(距离危险发生有岔路口，提醒前方发生严重事故，请绕行)，二类警报(距离岔路口300米远，提醒前方发生严重事故，请减速慢行)。
下面说明本实用新型用于车路协同的ETC-X系统的几种应用场景：
结合图4所示的道路危险状况提示(Hazardous Location Warning，HLW)示意图，主车(HV)行驶到潜在危险路况(如桥下存在较深积水、道路湿滑、恶劣天气、前方急转弯等)路段，存在发生事故风险时，HLW应用对驾驶员HV进行预警。本应用适合用于城市道路、郊区道路和高速公路等容易发生危险状况的路段或者临时性存在道路危险状况的路段。
结合图5所示的隧道安全预警示意图，通过在隧道内布设摄像头、雷达、气象基站、声光及有害气体传感器等采集设备对隧道内交通事故、火灾、异常道路环境进行检测，当检测出异常后，将异常数据发送至云平台及ETC路侧单元，实现隧道内实时信息采集。然后通过ETC路侧单元、电子路牌等信息发布设备对外发布隧道内车流信息，提醒即将进入隧道的车辆提前变道、减速慢行或禁止进入隧道，以避免发生事故。
结合图6所示的弱势交通参与者碰撞预警(VRUCW：Vulnerable Road UserCollision Warning)示意图，主车(HV)在行驶中，与周边行人(P，Pedestrian，拓展为广义上的弱势交通参与者，包括行人、自行车、电动自行车等，以下描述以行人为例)存在碰撞危险时，VRUCW应用将对车辆驾驶员进行预警，也可对行人进行预警。本应用适用于城市及郊区普通道路及公路的碰撞危险预警。
结合图7所示的前方拥堵提醒示意图，当交通感知设备如摄像头、雷达等检测到前方路段车辆缓行，将该信息上传至云平台并下发给附近ETC路侧单元，ETC路侧单元再对外广播拥堵信息，指引主车提前改变行驶路线，防止造成继续拥堵。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
