一种基于c-v2x技术的道路事故救援方法及系统
阅读说明：本技术 一种基于c-v2x技术的道路事故救援方法及系统 (C-V2X technology-based road accident rescue method and system ) 是由 汤勇 苟尚进 于 2020-06-19 设计创作，主要内容包括：本发明属于智能驾驶技术领域,公开了一种基于C-V2X技术的道路事故救援方法及系统,基于C-V2X技术的道路事故救援系统包括碰撞检测模块、救援请求模块、故障检测模块、C-V2X控制模块、对公求救模块、对私求救模块、地图更新模块、定位模块、图像采集模块、图像分析模块、信号接收模块、路径规划模块、交流模块、通信模块；基于C-V2X技术的道路事故救援方法包括获取车辆信息,发出求救信号；进行地图更新对车辆位置的准确确定；得到事故车辆所在道路的道路拥挤度；进行救援路径规划。本发明基于C-V2X技术进行道路事故救援,具有准确性高、效率快的优势,能够实现对事故车辆或故障车辆的及时有效救援。(The invention belongs to the technical field of intelligent driving, and discloses a road accident rescue method and a road accident rescue system based on a C-V2X technology, wherein the road accident rescue system based on the C-V2X technology comprises a collision detection module, a rescue request module, a fault detection module, a C-V2X control module, a public-to-public distress module, a private-to-public distress module, a map updating module, a positioning module, an image acquisition module, an image analysis module, a signal receiving module, a path planning module, an alternating current module and a communication module; the C-V2X technology-based road accident rescue method comprises the steps of obtaining vehicle information and sending out a distress signal; accurately determining the position of the vehicle by updating the map; obtaining the road congestion degree of the road where the accident vehicle is located; and planning a rescue path. The method is used for road accident rescue based on the C-V2X technology, has the advantages of high accuracy and high efficiency, and can realize timely and effective rescue of accident vehicles or fault vehicles.)
技术领域
本发明属于智能驾驶技术领域，尤其涉及一种基于C-V2X技术的道路事故救援方法及系统。
背景技术
目前：C-V2X通常称为Cellular-V2X直接通信，或称为PC5或Sidelink。C-V2X的优势在于基于高速移动应用的技术，并针对汽车使用案例进行了进一步改进，基于802.11p在多年研究，观察到无线通信的基础性发展以及需要支持安全和自动驾驶的增强一系列新的汽车应用。C-V2X包括直接通信和基于网络的通信，旨在为5G提供一个演进路径，并且可以向前/向后兼容。基于5G NR的C-V2X旨在为自动驾驶车使用案例提供高生产率、支持宽带、超低潜伏期和可靠性，例如传感器共享、意向共享和3D HD地图更新。由于C-V2X直接通信不依赖蜂巢式网络，因此可以在不依赖或依赖无线网络覆盖的情况下运行。C-V2X技术平台具有安全意识、坚固又可靠，并且可以提供丰富的差异化体验。但是目前C-V2X并没有得到充分应用，尤其是在道路事故救援中无法发挥其高效、共享的优势。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前C-V2X没有得到充分应用，尤其是在道路事故救援中无法发挥其高效、共享的优势。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于C-V2X技术的道路事故救援方法及系统。
本发明是这样实现的，一种基于C-V2X技术的道路事故救援系统，所述基于C-V2X技术的道路事故救援系统包括：
碰撞检测模块、救援请求模块、故障检测模块、C-V2X控制模块、对公求救模块、对私求救模块、地图更新模块、定位模块、图像采集模块、图像分析模块、信号接收模块、路径规划模块、交流模块、通信模块；
碰撞检测模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过设置在车辆外壳内部的传感器检测车辆是否发生碰撞；
救援请求模块，与C-V2X控制模块连接，用于在未检测到车辆碰撞时通过故障请求程序请求救援；
故障检测模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过汽车故障检测仪获取车辆故障信息；
C-V2X控制模块，与碰撞检测模块、救援请求模块、故障检测模块、对公求救模块、对私求救模块、地图更新模块、定位模块、图像采集模块、图像分析模块、信号接收模块、路径规划模块、交流模块、通信模块连接，用于通过C-V2X技术控制各个模块正常运行；
对公求救模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过对公求救程序向道路指挥中心、医院急救中心发出求救信号；
对私求救模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过对私求救程序向私家车车主发出求救信号；
地图更新模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过地图更新程序进行城市地图更新；
定位模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过***进行事故车辆位置确定，并结合更新地图确定车辆位置为地面或是高架道路上；
图像采集模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过图像采集程序采集事故车辆位置的图像；
图像分析模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过图像分析程序分析采集图像，得到事故车辆所在道路的道路拥挤度；
信号接收模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过信号接收器接收故障车辆求救信息，并通过***计算信号接收位置与信号发出位置之间的距离；
路径规划模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过路径规划程序，结合更新的城市地图、故障车辆所在道路的道路拥挤度进行救援路径规划；
交流模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过语音与事故车辆内人员进行交流，判定人员伤亡情况，并对伤亡人员进行安抚及护理指导；
通信模块，与C-V2X控制模块连接，用于通过5G NR实现通信。
进一步，所述救援请求模块包括：
请求触发单元，用于通过请求救援按键触发救援请求发送操作；
信息获取单元，当检测到救援请求发送指令时，采集当前的车辆周围的环境信息，并获取当前车辆所处的地理位置信息；
用户信息预存单元，用于将用户信息预先打包存储在求援信息中，通过救援信息一并发送到接收终端，所述用户信息包括以下信息的一种或多种：姓名、年龄、身高、体重、血压、过往病史和紧急联系人的联系方式。
进一步，所述对公求救模块包括：
就近检索单元，用于根据车辆所处的位置信息，在地图数据库中检索距离最近的道路指挥中心或医院急救中心；
信息获取单元，用于获取检索到的道路指挥中心或医院急救中心的联系方式；
请求发送单元，用于将求援信息发送到道路指挥中心或医院急救中心的救援信息接收平台。
进一步，所述对私求救模块包括：
联系人预设单元，用于对紧急联系人的联系信息进行预先存储；
求援信息发送单元，用于向紧急联系人发送预设的求援信息和实时位置信息。
本发明的另一目的在于提供一种基于C-V2X技术的道路事故救援方法，所述基于C-V2X技术的道路事故救援方法包括以下步骤：
步骤一，通过设置在车辆外壳内部的传感器检测车辆是否发生碰撞；若发生碰撞，直接转到步骤三；
步骤二，在未检测到车辆碰撞时，发现车辆其他异常或是车主身体不适，则通过故障请求程序请求救援，并通过汽车故障检测仪获取车辆故障信息；
步骤三，通过对公求救程序向道路指挥中心、医院急救中心发出求救信号；通过对私求救程序向私家车车主发出求救信号；
步骤四，通过地图更新程序进行城市地图更新；通过***进行事故车辆位置确定，并结合更新地图确定车辆位置为地面或是高架道路上，实现对车辆位置的准确确定；
步骤五，通过图像采集程序采集事故车辆位置的图像；通过图像分析程序分析采集图像，得到事故车辆所在道路的道路拥挤度；
步骤六，道路指挥中心、医院急救中心或是私家车车主通过信号接收器接收故障车辆求救信息，并通过***计算信号接收位置与信号发出位置之间的距离；
步骤七，通过路径规划程序，结合更新的城市地图、故障车辆所在道路的道路拥挤度进行救援路径规划；
步骤八，在前往救援途中，通过语音与事故车辆内人员进行交流，获取车辆实时信息，判定人员伤亡情况，并对伤亡人员进行安抚及护理指导。
进一步，所述步骤四中，通过地图更新程序进行城市地图更新包括：
(1)在车辆配置的导航装置中通过多任务控制来执行地图更新处理；
(2)在导航装置中使用地图更新数据依次对多个地图文件进行地图更新处理；
(3)判断所述导航处理所需的地图文件是否更新完。
进一步，所述步骤(3)中，判断所述导航处理所需的地图文件是否更新完包括以下步骤：
与地图更新处理用文件一起取得序列号管理文件的步骤，在该序列号管理文件中，在与更新处理结束后的所有地图文件的序列号对应的位置记入有标记；
检查在与所述导航处理所需的地图文件的序列号对应的上述序列号管理文件的位置是否记入有标记；如果记入有标记，则判断为所述导航处理所需的地图文件更新完，如果没有标记，则判断为所述导航处理所需的地图文件没有被更新；
不变更没有被更新的地图文件的序列号，对更新完成的地图文件赋予记入有上述标记的序列号。
进一步，所述步骤四中，进行事故车辆位置确定包括以下步骤：
一、侦测汽车是否由匝道口进入高架道路；
二、当侦测到汽车由匝道口进入高架道路时，判断在预定时间内所接收到的GPS信号是否持续处于衰减状态；
三、若在预定时间内GPS信号持续处于衰减状态，则确定汽车在高架道路下即地面上行驶；
四、由导航装置取得当前状态下的定位信息为汽车在高架道路下的地面道路上。
进一步，所述步骤五中，分析采集图像具体包括：
1)从图像中提取交通流参数原始数据并进行预处理；
2)提取偶发性拥堵事件，即故障车辆位置处信息；
3)构造偶发性拥堵事件持续时间的样本数据；
4)构建偶发性拥堵持续时间的风险模型，并基于历史数据估计模型参数；
5)获取实时图像，对偶发性拥堵持续时间进行估计。
进一步，所述步骤1)中，从图像中提取交通流参数原始数据并进行预处理具体为：
通过图像获取道路各断面的交通流参数，交通流参数具体包括断面、日期、时间、车道号、流量、速度、占有率；并对数据中的缺失值和异常值进行处理；
缺失值的处理包括：缺失值表现为缺少属性值，一是断面缺失，某些断面的记录为空值；二是关键参数缺失，原始数据中某一参数值全部为0或为某一固定值，认为记录数据时发生错误；针对缺失值的情况，删除缺少属性值的数据文件，保证属性的完整性；
异常值的处理包括：车辆速度大于200km/h认为是异常值，处理方式是用其相连的前后两个时段车辆速度的平均值来替代；剔除流量和占有率为负值的数据。
进一步，所述步骤2)中，提取偶发性拥堵事件包括：
根据速度-饱和度的关系，计算出道路拥挤度三个拐点对应的速度临界值，基于速度临界值判定拥堵事件是否发生；
判定拥堵事件是否为偶发性拥堵；若拥堵开始时刻造成道路交通流参数的突变，则该次拥堵事件为偶发性拥堵事件，否则为常发性拥堵事件。
进一步，所述步骤3)中，构造偶发性拥堵事件持续时间的样本数据包括：
在步骤2)的基础上，基于历史数据，以每个偶发性拥堵事件为一个观测样本，统计每个偶发性拥堵事件发生的断面编号、日期、开始时间、结束时间和拥堵持续时间，所述拥堵持续时间为拥堵事件的结束时间与开始时间的差值；
通过交通检测系统获取偶发性拥堵事件发生时最初时段内的交通属性和时间属性，运用GIS地图匹配技术，获取相应路段的空间属性和道路环境属性；
每个偶发性拥堵事件为一个观测样本，以每个观测样本的开始时间为关键词，将观测样本的断面编号、日期、结束时间、拥堵持续时间，以及相应时段的交通属性、时间属性，相应路段的空间属性和道路环境属性匹配到观测样本中，构造偶发性拥堵事件持续时间的样本数据。
进一步，所述步骤5)中，对偶发性拥堵持续时间进行估计具体为：
获取实时的偶发性拥堵事件及其交通属性、时空属性和道路环境属性作为模型的输入变量数据，对当前偶发性拥堵事件的持续时间进行估计或预测。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明通过碰撞检测、主动求救实现对求救信息的优化，避免出现因车主身体不适造成的求救失败，道路救援的覆盖范围更广，实用性更好；通过地图更新能够实现对车辆位置的准确判定，并能实现对车辆附近交通信息的准确把握，方便进行救援规划；救援信号可以传递至私家车主，能够扩大求救范围，避免医院或是交警距离过远无法及时救助造成的损失。本发明基于C-V2X技术进行道路事故救援，具有准确性高、效率快的优势，能够实现对事故车辆或故障车辆的及时有效救援。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
图1是本发明实施例提供的基于C-V2X技术的道路事故救援系统的结构框图。
图2是本发明实施例提供的基于C-V2X技术的道路事故救援方法的流程图。
图3是本发明实施例提供的通过地图更新程序进行城市地图更新的流程图。
图4是本发明实施例提供的进行事故车辆位置确定的流程图。
图5是本发明实施例提供的分析采集图像的流程图。
图1中：1、碰撞检测模块；2、救援请求模块；3、故障检测模块；4、C-V2X控制模块；5、对公求救模块；6、对私求救模块；7、地图更新模块；8、定位模块；9、图像采集模块；10、图像分析模块；11、信号接收模块；12、路径规划模块；13、交流模块；14、通信模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于C-V2X技术的道路事故救援方法及系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的基于C-V2X技术的道路事故救援系统包括：
碰撞检测模块1、救援请求模块2、故障检测模块3、C-V2X控制模块4、对公求救模块5、对私求救模块6、地图更新模块7、定位模块8、图像采集模块9、图像分析模块10、信号接收模块11、路径规划模块12、交流模块13、通信模块14；
碰撞检测模块1，与C-V2X控制模块4连接，用于通过设置在车辆外壳内部的传感器检测车辆是否发生碰撞；
救援请求模块2，与C-V2X控制模块4连接，用于在未检测到车辆碰撞时通过故障请求程序请求救援；
故障检测模块3，与C-V2X控制模块4连接，用于通过汽车故障检测仪获取车辆故障信息；
C-V2X控制模块4，与碰撞检测模块1、救援请求模块2、故障检测模块3、对公求救模块5、对私求救模块6、地图更新模块7、定位模块8、图像采集模块9、图像分析模块10、信号接收模块11、路径规划模块12、交流模块13、通信模块14连接，用于通过C-V2X技术控制各个模块正常运行；
对公求救模块5，与C-V2X控制模块4连接，用于通过对公求救程序向道路指挥中心、医院急救中心发出求救信号；
对私求救模块6，与C-V2X控制模块4连接，用于通过对私求救程序向私家车车主发出求救信号；
地图更新模块7，与C-V2X控制模块4连接，用于通过地图更新程序进行城市地图更新；
定位模块8，与C-V2X控制模块4连接，用于通过***进行事故车辆位置确定，并结合更新地图确定车辆位置为地面或是高架道路上；
图像采集模块9，与C-V2X控制模块4连接，用于通过图像采集程序采集事故车辆位置的图像；
图像分析模块10，与C-V2X控制模块4连接，用于通过图像分析程序分析采集图像，得到事故车辆所在道路的道路拥挤度；
信号接收模块11，与C-V2X控制模块4连接，用于通过信号接收器接收故障车辆求救信息，并通过***计算信号接收位置与信号发出位置之间的距离；
路径规划模块12，与C-V2X控制模块4连接，用于通过路径规划程序，结合更新的城市地图、故障车辆所在道路的道路拥挤度进行救援路径规划；
交流模块13，与C-V2X控制模块4连接，用于通过语音与事故车辆内人员进行交流，判定人员伤亡情况，并对伤亡人员进行安抚及护理指导；
通信模块14，与C-V2X控制模块4连接，用于通过5G NR实现通信。
本发明实施例中的救援请求模块包括：
请求触发单元，用于通过请求救援按键触发救援请求发送操作；
信息获取单元，当检测到救援请求发送指令时，采集当前的车辆周围的环境信息，并获取当前车辆所处的地理位置信息；
用户信息预存单元，用于将用户信息预先打包存储在求援信息中，通过救援信息一并发送到接收终端，所述用户信息包括以下信息的一种或多种：姓名、年龄、身高、体重、血压、过往病史和紧急联系人的联系方式。
本发明实施例中的对公求救模块包括：
就近检索单元，用于根据车辆所处的位置信息，在地图数据库中检索距离最近的道路指挥中心或医院急救中心；
信息获取单元，用于获取检索到的道路指挥中心或医院急救中心的联系方式；
请求发送单元，用于将求援信息发送到道路指挥中心或医院急救中心的救援信息接收平台。
本发明实施例中的对私求救模块包括：
联系人预设单元，用于对紧急联系人的联系信息进行预先存储；
求援信息发送单元，用于向紧急联系人发送预设的求援信息和实时位置信息。
如图2所示，本发明实施例提供的基于C-V2X技术的道路事故救援方法包括以下步骤：
S101，通过设置在车辆外壳内部的传感器检测车辆是否发生碰撞；若发生碰撞，直接转到S103；
S102，在未检测到车辆碰撞时，发现车辆其他异常或是车主身体不适，则通过故障请求程序请求救援，并通过汽车故障检测仪获取车辆故障信息；
S103，通过对公求救程序向道路指挥中心、医院急救中心发出求救信号；通过对私求救程序向私家车车主发出求救信号；
S104，通过地图更新程序进行城市地图更新；通过***进行事故车辆位置确定，并结合更新地图确定车辆位置为地面或是高架道路上，实现对车辆位置的准确确定；
S105，通过图像采集程序采集事故车辆位置的图像；通过图像分析程序分析采集图像，得到事故车辆所在道路的道路拥挤度；
S106，道路指挥中心、医院急救中心或是私家车车主通过信号接收器接收故障车辆求救信息，并通过***计算信号接收位置与信号发出位置之间的距离；
S107，通过路径规划程序，结合更新的城市地图、故障车辆所在道路的道路拥挤度进行救援路径规划；
S108，在前往救援途中，通过语音与事故车辆内人员进行交流，获取车辆实时信息，判定人员伤亡情况，并对伤亡人员进行安抚及护理指导。
如图3所示，步骤S104中，本发明实施例提供的通过地图更新程序进行城市地图更新包括：
S201，在车辆配置的导航装置中通过多任务控制来执行地图更新处理；
S202，在导航装置中使用地图更新数据依次对多个地图文件进行地图更新处理；
S203，判断所述导航处理所需的地图文件是否更新完。
步骤S203中，本发明实施例提供的判断所述导航处理所需的地图文件是否更新完包括以下步骤：
与地图更新处理用文件一起取得序列号管理文件的步骤，在该序列号管理文件中，在与更新处理结束后的所有地图文件的序列号对应的位置记入有标记；
检查在与所述导航处理所需的地图文件的序列号对应的上述序列号管理文件的位置是否记入有标记；如果记入有标记，则判断为所述导航处理所需的地图文件更新完，如果没有标记，则判断为所述导航处理所需的地图文件没有被更新；
不变更没有被更新的地图文件的序列号，对更新完成的地图文件赋予记入有上述标记的序列号。
如图4所示，步骤S104中，本发明实施例提供的进行事故车辆位置确定包括以下步骤：
S301、侦测汽车是否由匝道口进入高架道路；
S302、当侦测到汽车由匝道口进入高架道路时，判断在预定时间内所接收到的GPS信号是否持续处于衰减状态；
S303、若在预定时间内GPS信号持续处于衰减状态，则确定汽车在高架道路下即地面上行驶；
S304、由导航装置取得当前状态下的定位信息为汽车在高架道路下的地面道路上。
如图5所示，步骤S105中，本发明实施例提供的分析采集图像具体包括：
S401，从图像中提取交通流参数原始数据并进行预处理；
S402，提取偶发性拥堵事件，即故障车辆位置处信息；
S403，构造偶发性拥堵事件持续时间的样本数据；
S404，构建偶发性拥堵持续时间的风险模型，并基于历史数据估计模型参数；
S405，获取实时图像，对偶发性拥堵持续时间进行估计。
步骤S401中，本发明实施例提供的从图像中提取交通流参数原始数据并进行预处理具体为：
通过图像获取道路各断面的交通流参数，交通流参数具体包括断面、日期、时间、车道号、流量、速度、占有率；并对数据中的缺失值和异常值进行处理；
缺失值的处理包括：缺失值表现为缺少属性值，一是断面缺失，某些断面的记录为空值；二是关键参数缺失，原始数据中某一参数值全部为0或为某一固定值，认为记录数据时发生错误；针对缺失值的情况，删除缺少属性值的数据文件，保证属性的完整性；
异常值的处理包括：车辆速度大于200km/h认为是异常值，处理方式是用其相连的前后两个时段车辆速度的平均值来替代；剔除流量和占有率为负值的数据。
步骤S402中，本发明实施例提供的提取偶发性拥堵事件包括：
根据速度-饱和度的关系，计算出道路拥挤度三个拐点对应的速度临界值，基于速度临界值判定拥堵事件是否发生；
判定拥堵事件是否为偶发性拥堵；若拥堵开始时刻造成道路交通流参数的突变，则该次拥堵事件为偶发性拥堵事件，否则为常发性拥堵事件。
步骤S403中，本发明实施例提供的构造偶发性拥堵事件持续时间的样本数据包括：
在步骤S402的基础上，基于历史数据，以每个偶发性拥堵事件为一个观测样本，统计每个偶发性拥堵事件发生的断面编号、日期、开始时间、结束时间和拥堵持续时间，所述拥堵持续时间为拥堵事件的结束时间与开始时间的差值；
通过交通检测系统获取偶发性拥堵事件发生时最初时段内的交通属性和时间属性，运用GIS地图匹配技术，获取相应路段的空间属性和道路环境属性；
每个偶发性拥堵事件为一个观测样本，以每个观测样本的开始时间为关键词，将观测样本的断面编号、日期、结束时间、拥堵持续时间，以及相应时段的交通属性、时间属性，相应路段的空间属性和道路环境属性匹配到观测样本中，构造偶发性拥堵事件持续时间的样本数据。
步骤S405中，本发明实施例提供的对偶发性拥堵持续时间进行估计具体为：
获取实时的偶发性拥堵事件及其交通属性、时空属性和道路环境属性作为模型的输入变量数据，对当前偶发性拥堵事件的持续时间进行估计或预测。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。