[发明专利]道路天气状况监控系统和监控方法

权利要求书

1.一种道路天气状况监控系统，其特征在于：包括公路天气数据采集系统、公路气象数据处理系统和路况执行系统；该公路天气数据采集系统采集路面的气象信息并上传到公路气象数据处理系统，由公路气象数据处理系统判断出气象状况，依据需要通过路况执行系统发布交通运行环境预警与控制措施。

2.根据权利要求1所述的道路天气状况监控系统，其特征在于：所述公路天气数据采集系统包括：

一道路图像子系统，包括图像传感器和连接于图像传感器的图像采集器；

一道路气象子系统，包括气象传感器和连接于气象传感器的A/D转换器；

一道路噪音子系统，包括道路噪声传感器和连接于路噪声传感器的高分辩率A/D转换器；

一道路温度子系统，包括路面温度遥测传感器和连接于路面温度遥测传感器的图像采集器；

其中，所述道路图像子系统和道路气象子系统二者配合实现道路能见度状况采集；所述道路图像子系统、道路气象子系统、道路噪音子系统、道路温度子系统四者配合实现道路湿滑状况采集。

3.根据权利要求2所述的道路天气状况监控系统，其特征在于：所述图像传感器选用470线、低照度的视频摄像机；所述路面温度遥测传感器选用8帧/s、120×80像数的红外摄像机；所述气象传感器包括大气温度传感器、精度为±3%RH以内的大气湿度传感器、150Pa的大气压力传感器、1脉冲为0.1mm的雨量传感器、分辩率为0.1m/s的风速传感器；所述道路噪声传感器选用灵敏度50Mv/Pa的噪声传感器。

4.根据权利要求1所述的道路天气状况监控系统，其特征在于：所述天气数据采集系统包括数据传输子系统，该数据传输子系统包括用于传输数据的光纤以及用于接收光纤信号的光端机。

5.根据权利要求1所述的道路天气状况监控系统，其特征在于：所述天气数据采集系统包括附属设施子系统，该附属设施子系统包括为系统提供电能的电源用于支撑传感器的支架。

6.根据权利要求2所述的道路天气状况监控系统，其特征在于：所述公路气象数据处理系统包括用于进行路况信息采集的处理器，该处理器分别与道路图像子系统、道路气象子系统、道路噪音子系统、道路温度子系统电性连接。

7.根据权利要求6所述的道路天气状况监控系统，其特征在于：所述处理器选用PCI04嵌入式计算机。

8.一种道路天气状况监控方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、天气状况采集：

a、用嵌入式计算机通过解码器驱动云台与图像传感器运作，采集视频数据；该图像传感器拍摄到的道路场景图像和路面图像由总线图像采集卡输送到嵌入式计算机；

b、由大气温度传感器、大气温度传感器、大气压力传感器分别检测大气温度、湿度、压力并上传到嵌入式计算机，由雨量传感器检测到雨量并上传到总线图像采集卡，风速传感器检测到大气风速并上传到总线图像采集卡，再一并通过总线送到嵌入式计算机中；

c、道路噪声传感器检测到胎路噪声，经A/D转换后由总线图像采集卡通过总线送到嵌入式计算机中；

d、路面温度遥测传感器检测到路面红外热像，路面红外图像由总线图像采集卡输送到总线上，从而送到嵌入式计算机；

步骤二、进行天气多传感器融合路况识别：各种路面状况信息由嵌入式计算机内的信息采集软件进行分析处理，判断出道路的气象状况，最后上传到路况现场数据库中。

9.根据权利要求8所述的道路天气状况监控方法，其特征在于：在步骤二中，信息采集软件包括路况传感器数据的预处理模块、能见度识别模块、路面状况识别模块。

10.根据权利要求9所述的道路天气状况监控方法，其特征在于：

所述路况传感器数据的预处理模块的对天气路况信息采集传感器预处理，方法为：道路图像采集子系统经小波变换方法、高斯径向基函数SAM滤波器处理后，得到道路图像数据滤波结果，送到路况数据库中，另外，道路气像采集子系统经确定数据采术频率后，移动平滑滤波处理，得到道路气象数据滤波结果，送到路况数据库中；

所述能见度识别模块对天气道路能见度的识别，方法为：首先，以目标图像样本特征值为输入、通过颜色空间变换RGB到HIS，经特征提取流表学习算法得到目标图像特征向量集；然后，道路气象数据的道路数据特征向量集以及道路能见度实测数据集三个集合经AdaBoost学习算法处理，能见度数值为输出设计的能见度数据网络分类器，进而识别能见度；

所述路面状况识别模块对天气路面状况识别，方法为：采用直方图分析与小波分析提取路面图像空域与频域的统计特征，设计基于AdaBoost算法的天气路面湿滑状况图像识别神经网络分类器；利用小波胎路噪声频谱特征，设计支持向量机的天气路面湿滑状况噪声识别分类器；利用傅立叶变换提取路面温度场图像谱特征，设计基于路面温度谱的天气路面湿滑状况分类器；研究不同路况的空气湿度、降雨量、风速等数据特征，建立基于道路气象数据的路面湿滑状况识别模型，根据分类器使用条件，动态利用模糊理论方法确定分类器集成的权值，实现多分类器选择性集成。