本發(fā)明涉及城市交通服務技術領域，具體涉及基于一種基于北斗和圖像識別技術的HOV車道管理系統(tǒng)。

背景技術：

我國汽車產銷量快速增長，2015年汽車銷量接近2500萬輛。與之相對應，我國汽車保有量持續(xù)增長，從2007年的0.57億輛達到2015年的1.72億輛，年復合增長率約14.8％。照此速度發(fā)展，預計2020年我國汽車保有量將突破2億輛。大中城市的交通供應與需求問題變得更加突出,交通擁堵已經成為幾乎國內所有大中型城市的共同問題，交通壓力依然嚴峻，交通供給無法滿足交通需求的增長。另外，交通運輸業(yè)對油品的消耗量不斷增加，尾氣排放量日益嚴重，城市大氣環(huán)境污染加劇。如果不采取積極有效的解決方法，將對國家能源安全保障、國民經濟發(fā)展、乃至全球溫室氣體排放造成很大影響。

針對上述問題，上世紀90年代，美國、加拿大等發(fā)達國家提出HOV專用車道管理模式，即為載客人數較多的車輛提供道路交通優(yōu)先權的概念，通過實踐證明，這種交通管理模式可以提高道路交通使用效率和促進交通節(jié)能減排。

在國內，已有無錫市和深圳市兩個城市引入了國外HOV車道管理成功的經驗，結合城市現狀和實際需求，制定了符合城市交通平衡發(fā)展和城市交通用地集約化的本地HOV車道管理模式。HOV車道可以充分利用道路資源，提高利用率，有效緩解了設置路段早晚高峰的交通壓力。從環(huán)保方面來說，也為節(jié)能減排、節(jié)約社會資源和經濟資源做貢獻。

另外，城市路網的基本格局已定，大規(guī)模進行道路拓寬改造的可能性不大。因此，要解決城市交通問題，而且要符合建設低碳綠色出行的要求，就要發(fā)掘現有交通方式的潛力。開設HOV車道，采用私家車共乘的方式正適應低碳綠色出行的社會需要。鼓勵拼車，這樣可以有效的減少道路上的車輛，緩解交通擁堵，減少尾氣污染。HOV車道能夠提高道路資源利用率、節(jié)約資源、減少能耗和保護環(huán)境。

現有HOV車道管理主要依靠市民自覺，以及通過車牌識別設備高清監(jiān)控對HOV車道行駛車輛進行抓拍，同時，交管部門會不定期的進行巡邏查處并輔以定點查處。這種稽查方式工作重復，工作量大，而且容易疏漏和出錯，工作效率低下。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于克服目前存在的上述缺陷，提出了一種基于北斗和圖像識別技術的HOV車道管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將成本高、效率低的HOV車道管理模式轉變?yōu)榭深A防、主動式的HOV車道管理模式，具有HOV車道識別、違規(guī)稽查以及HOV車道誘導的功能，規(guī)范駕駛人的駕駛行為，實現對HOV車道的精細化管理。

為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種基于北斗和圖像識別技術的HOV車道管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：車載終端和HOV車道服務模塊，其特征在于，所述車載終端用于采集車輛的定位信息和圖像信息，通過移動通信網絡發(fā)送到HOV車道服務模塊，所述HOV車道服務模塊，用于接收車載終端發(fā)送的車輛定位信息和圖像信息，識別HOV車道、判斷車輛是否違規(guī)和引導車輛進入HOV車道。

上述技術方案中，所述車載終端包括：前置攝像設備、后置攝像設備、北斗差分定位單元、加密單元、HOV車道信息接收和顯示單元和移動通信單元；

所述前置攝像設備和后置攝像設備分別包括：CCD影像模塊和紅外燈；所述CCD影像模塊，用于采集車道圖像及車內人數圖像；所述紅外燈，用于在惡劣天氣下，輔助CCD影像模塊采集圖像；

所述北斗差分定位單元，用于獲得車輛的實時定位信息；

所述加密單元，用于對前車信息、車內圖像信息和車輛定位信息進行加密處理；

HOV車道信息接收和顯示單元，用于接收HOV車道服務模塊發(fā)送的信息，并進行顯示，為車輛駕駛員提供參考信息；

所述移動通信單元，用于為車載終端和HOV車道服務模塊提供數據通信。

上述技術方案中，所述車載終端還包括：陀螺儀單元，用于獲得車輛行駛過程中三個方向的角加速度，輔助修正衛(wèi)星，確保車輛在無衛(wèi)星信號或衛(wèi)星信號定位信息較弱時得到精確的位置信息。

上述技術方案中，所述車載終端還包括電源單元，用于為整個車載終端供電。

上述技術方案中，所述HOV車道服務模塊包括：HOV車道識別單元、違規(guī)稽查單元和HOV車道誘導單元；

所述HOV車道識別單元，用于將車輛位置與城市路網的HOV車道位置數據進行匹配，判斷車輛是否位于HOV車道；并將該信息反饋到HOV車道信息接收和顯示單元；

所述違規(guī)稽查單元，用于對前置攝像設備采集的前車車牌號碼信息進行數據匹配，判斷前方車輛是否安裝所述車載終端，通過后置攝像設備采集的圖像信息識別車內人數，判斷車輛是否符合HOV車道行駛條件；由此判斷前車是否違規(guī)；

所述HOV車道誘導單元，用于根據車輛當前位置與行駛目的地進行路徑規(guī)劃，當規(guī)劃路徑中存在HOV車道且車輛與HOV車道距離較近時，將HOV車道位置發(fā)送到車載終端的HOV車道信息接收和顯示單元，引導車輛進入HOV車道。

上述技術方案中，所述HOV車道識別單元的工作流程為：實時獲取車輛高精度定位的信息；判斷車輛行駛車道是否為HOV車道，如果車輛未在HOV車道行駛，車載終端不做處理，如果車輛在HOV車道行駛時，儲存該車輛的信息，并將車道行駛在HOV車道的信息發(fā)送給HOV車道信息接收和顯示單元；當衛(wèi)星信號丟失時，通過前置攝像設備采集的圖像信息識別車輛行駛的道路特征，輔助判斷車輛是否進入HOV車道。

上述技術方案中，所述違規(guī)稽查單元的工作流程為：當車輛駛入HOV車道后，前置攝像設備采集前車車牌號碼，將采集的信息通過車載終端傳至HOV車道服務模塊，匹配前車車輛數據，判斷前車是否安裝車載終端，如果已安裝車載終端，不對前車信息進行儲存記錄，如果未安裝車載終端，對前車信息進行儲存記錄；將后置攝像設備采集的圖像信息通過車載終端傳至HOV車道服務模塊，識別車內人數，判斷車輛是否符合HOV車道的行駛規(guī)定，如果符合規(guī)定，不對車輛信息進行儲存記錄，如果不符合規(guī)定，將該信息發(fā)送到HOV車道信息接收和顯示單元，并對車輛信息進行儲存記錄，幫助發(fā)現違規(guī)行駛車輛。

上述技術方案中，其特征在于，所述HOV車道誘導單元的工作流程為：實時獲取車輛位置信息，對車輛當前位置和目的地信息進行路徑規(guī)劃；判斷所有規(guī)劃路徑中是否存在HOV車道，如果不存在，則車載終端不做處理，如果存在，計算車輛當前位置與HOV車道的距離，如果該距離小于1公里，將HOV車道位置發(fā)送到車載終端的HOV車道信息接收和顯示單元，對車輛進行誘導。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

本發(fā)明的系統(tǒng)更加便捷、準確的對HOV車道行駛車輛進行稽查，并可以精確地識別出車輛在公路上的行駛車道，同時，還可對HOV車道進行誘導，極大地減少了重復工作，提高了工作效率，確保了信息的及時性和準確性。還可提供大量的增值服務，面向公眾可提供遠程升級、更改車道信息，對行駛車輛車速進行提醒等服務，便于執(zhí)法人員處理應急緊急事件，更好的保障了道路暢通和行駛安全。

附圖說明

圖1為基于北斗和圖像識別技術的HOV車道管理系統(tǒng)的示意圖；

圖2為車載終端的物理結構框圖；

圖3為HOV車道識別流程圖；

圖4為違規(guī)稽查流程圖；

圖5為HOV車道誘導流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和功能能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，一種基于北斗和圖像識別技術的HOV車道管理系統(tǒng)，包括：車載終端和HOV車道服務模塊，其中，HOV車道服務模塊運行在遠端，通過無線4G網絡與車輛的車載終端進行通信。

如圖2所示，所述車載終端包括：前置攝像設備、后置攝像設備、北斗差分定位單元、陀螺儀單元、加密單元、HOV車道信息接收和顯示單元、移動通信單元和電源單元。

所述前置攝像設備和后置攝像設備分別包括：CCD影像模塊和紅外燈；所述CCD影像模塊，用于采集車道圖像及車內人數圖像；所述紅外燈，用于在惡劣天氣下，輔助CCD影像模塊采集圖像。

所述北斗差分定位單元，用于獲得車輛的實時位置信息，以便于車輛行駛過程中的車道識別；

基于RTCM3.2的差分數據協議，北斗差分定位單元實時接收RTD差分信息，對衛(wèi)星鐘差、電離層和偽距所導致的定位誤差進行實時修正。

所述陀螺儀單元，用于獲得車輛行駛過程中三個方向的角加速度，以輔助修正衛(wèi)星定位數據；

陀螺儀單元可以實時測量車輛的角加速度，因此，可短時間內準確的得到車輛的位置信息，從而可以保證車輛在無衛(wèi)星信號或衛(wèi)星信號定位信息較弱時得到精確的位置信息。

所述加密單元，用于對前車信息、車內圖像信息和車輛定位信息進行加密處理；

HOV車道信息接收和顯示單元，用于接收HOV車道服務模塊發(fā)送的信息，并進行顯示，為車輛駕駛員提供參考信息；

所述移動通信單元，用于通過無線4G網絡為車載終端和HOV車道服務模塊提供數據通信；

所述電源單元，用于為整個系統(tǒng)提供電源管理。

所述HOV車道服務模塊，用于接收車載終端發(fā)送的車輛定位信息和圖像信息，識別HOV車道、判斷車輛是否違規(guī)和引導車輛進入HOV車道；包括：HOV車道識別單元、違規(guī)稽查單元和HOV車道誘導單元；

所述HOV車道識別單元，用于將車輛位置數據與城市路網的HOV車道位置數據進行匹配，判斷車輛是否位于HOV車道，另外，在衛(wèi)星信號受到遮擋時，可依據前置攝像設備采集的道路圖像識別道路特征，輔助判斷車輛行駛車道；

如圖3所示，車道識別的主要流程如下：第一步，實時獲取車輛高精度定位的信息；第二步，判斷車輛行駛車道是否為HOV車道，如果車輛未在HOV車道行駛，車載終端不做處理，如果車輛在HOV車道行駛時，儲存該車輛的信息，并將車道行駛在HOV車道的信息發(fā)送給HOV車道信息接收和顯示單元。另外，當衛(wèi)星信號丟失時，可通過前置攝像設備采集的圖像信息識別車輛行駛的道路特征，輔助判斷車輛是否進入HOV車道。

所述違規(guī)稽查單元，用于對前置攝像設備采集的前車車牌號碼信息進行數據匹配，判斷前方車輛是否安裝所述車載終端，通過后置攝像設備采集的圖像信息識別車內人數，判斷車輛是否符合HOV車道行駛條件；

如圖4所示，違規(guī)稽查的主要流程如下：當車輛駛入HOV車道后，前置攝像設備可以采集前車車牌號碼，將采集的信息通過車載終端傳至HOV車道服務模塊，匹配前車車輛數據，判斷前車是否安裝車載終端，如果已安裝車載終端，不對前車信息進行儲存記錄，如果未安裝車載終端，對前車信息進行儲存記錄；后置攝像設備采集的圖像信息通過車載終端傳至HOV車道服務模塊，識別車內人數，判斷車輛是否符合HOV車道的行駛規(guī)定，如果符合規(guī)定，不對車輛信息進行儲存記錄，如果不符合規(guī)定，則語音提醒，并對車輛信息進行儲存記錄，幫助發(fā)現違規(guī)行駛車輛。

所述HOV車道誘導單元，用于根據車輛當前位置與行駛目的地進行路徑規(guī)劃，當規(guī)劃路徑中存在HOV車道且車輛與HOV車道距離較近時，將HOV車道位置發(fā)送到車載終端的HOV車道信息接收和顯示單元。

如圖5所示，HOV車道誘導主要流程如下：第一步，實時獲取車輛位置信息，對車輛當前位置和目的地信息進行路徑規(guī)劃；第二步，判斷所有規(guī)劃路徑中是否存在HOV車道，如果不存在，則車載終端不做處理，如果存在，則進行下一步判斷；第三步，計算車輛當前位置與HOV車道的距離，如果該距離小于1公里，將HOV車道位置發(fā)送到車載終端的HOV車道信息接收和顯示單元，對車輛進行誘導。