CN113903181A - 一种基于lte-v2x的车辆绿波车速引导系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于LTE‑V2X的车辆绿波车速引导系统及方法，在有信号灯的路口，路侧单元实时获取信号灯的状态并向外广播，同时向外广播路口的地图数据。车辆驶向该路口时，收到路侧设备发送的地图数据和信号灯状态，结合车辆本身的定位信息，计算出车辆在路口的具体车道和相位信息，获取车辆所在车道的信号灯状态和剩余时间。根据信号灯剩余时间和车辆与路口的距离，计算车辆通过路口的最佳速度。本发明根据车辆自身信息和红绿灯信息，综合计算判断，给出车速引导区间，引导车辆绿波通行，有效缓解路口拥堵。利用LTE‑V2X技术实时获取信号灯状态和路口地图数据以辅助驾驶员驾驶，提高车辆通过路口的经济性和舒适性。

Description

一种基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆驾驶技术领域，尤其涉及一种基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统及方法。
背景技术
目前城市信号灯控制的交通路口通行效率不高，主要体现在：早晚高峰时段拥堵比较严重；闲暇时段(尤其是夜间)必须等待信号灯周期性变化；视线受限或司机对信号灯信息的误判也会造成车辆追尾或闯红灯引起的交通事故导致拥堵。
而LTE-V2X(Vehicle to anything)技术作为新兴的车载物理层通信技术，通过整合GPS技术、V2X技术、无线通信技术等，获得实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息。LTE-V2X包括V2V(车-车)、V2I(车-行人)以及V2N(车云)。其传输距离可达300m以上，传输速率为10-50Hz；实时性强，提高了消息处理能力和效率，且弥补了摄像头和雷达等传感器易受环境影响、使用限制较大的缺点。
发明内容
本发明提供一种基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统，系统利用LTE-V2X技术实时获取信号灯状态和路口地图数据，有效缓解路口拥堵。
车速引导系统包括：
路侧单元，通过网口实时获取交通信号机所发出的信号灯的状态，并向外广播，同时向外广播路口的地图数据；
车载单元，用于检测车辆是否在地图设定的路段内，若在路段内，则进行数据处理，根据信号灯剩余时间和车辆与路口的距离，计算车辆通过路口的最佳速度。
进一步需要说明的是，路侧单元获取当前信号灯的状态，将当前信号灯的状态传输给车载单元；
若当前信号灯为绿灯，车载单元计算通过路口的最低车速和最高车速；
若当前信号灯为红灯，车载单元计算停到路口的车速，若车速大于路段限速，则取路段限速。
进一步需要说明的是，车载单元还用于检测车辆是否在地图设定的路段内，若在路段内，则获取路况信息。
进一步需要说明的是，还包括：车路协同显示模块；
车路协同显示模块用于显示播报信号灯信息，车速引导区间信息，距路口的距离信息，提醒驾驶员顺利通过路口。
进一步需要说明的是，车载单元还用于根据信号灯的状态以及当前状态的剩余时间和车辆与路口的距离，计算车辆通过路口的最佳速度。
路侧单元和车载单元分别设有用于定位位置的定位模块。
本发明还提供一种基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导方法，方法包括：
步骤1，车载单元接收路侧单元实时广播的信号灯状态和路口的地图数据；
步骤2，车载单元检测车辆是否在地图设定的路段内，若在路段内，则进行步骤3；
步骤3，车载单元判断信号灯状态和地图数据是否匹配，若匹配，则进行步骤4；
步骤4，根据信号灯剩余时间t和车辆与信号灯的距离d，计算车辆通过路口的最佳速度θ，给出车速引导区间；
步骤5，输出信号灯信息，车速引导区间，距路口的距离。
进一步需要说明的是，最佳车速计算公式为：
Figure BDA0003290495480000031
进一步需要说明的是，若当前为绿灯，计算最低车速θ，最高车速为路段限速，车速引导区间为θ≤θ优≤θ限速；
若当前为红灯，计算最高车速，若最高车速大于路段限速，则取路段限速；车速引导区间为0≤θ优≤θ，其中，若θ≥θ限速，则θ＝θ限速；
若车辆无法顺利驶过路口，则不提供速度建议。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明利用LTE-V2X技术实时获取信号灯状态和路口地图数据以辅助驾驶员驾驶，提高车辆通过路口的经济性和舒适性，提升交通系统效率。
在有信号灯的路口，路侧单元实时获取信号灯的状态并向外广播，同时向外广播路口的地图数据。车辆驶向该路口时，收到路侧设备发送的地图数据和信号灯状态，结合车辆本身的定位信息，计算出车辆在路口的具体车道和相位信息，获取车辆所在车道的信号灯状态和剩余时间。根据信号灯剩余时间和车辆与路口的距离，计算车辆通过路口的最佳速度。若信号灯当前状态为绿灯，则通过绿灯剩余时间和车辆到路口的距离，计算出车辆顺利驶过路口的最低建议速度，车道的最高限速为最高建议速度；若信号灯当前状态为红灯，则通过红灯剩余时间和车辆到路口的距离，计算出车辆顺利驶过路口的最高建议速度。若车辆无法顺利驶过路口，则不提供速度建议。
本发明根据车辆自身信息(包括车速、位置、离红绿灯的距离等)和红绿灯信息(包括灯态、倒计时、位置等)，综合计算判断，给出车速引导区间，引导车辆绿波通行，有效缓解路口拥堵。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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发明的一些实施例，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为基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统示意图；
图2为基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
本发明提供的基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
在本发明提供的基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
如图1所示，本发明提供的系统包括：
路侧单元，通过网口实时获取交通信号机所发出的信号灯的状态，并向外广播，同时向外广播路口的地图数据；地图数据可以显示当前路况信息，路口流量信息和车辆流量信息。
路侧单元与交通信号机之间的通信方式，可以采用无线局域网络(Wi-Fi，WLAN，Wireless Local Area Networks)、无线宽带(Wibro)、全球微波互联接入(Wimax)、高速下行链路分组接入(HSDPA，High Speed Downlink Packet Access)等等。
车载单元，用于检测车辆是否在地图设定的路段内，若在路段内，则进行数据处理，根据信号灯剩余时间和车辆与路口的距离，计算车辆通过路口的最佳速度。
本发明中，车辆进入路侧单元的广播范围内之后，可以及时获取路侧单元广播路口的地图数据，并提示驾驶人员的驾驶信息。
进一步的讲，路侧单元获取当前信号灯的状态，将当前信号灯的状态传输给车载单元；
若当前信号灯为绿灯，车载单元计算通过路口的最低车速和最高车速；以便于车辆可以顺利通过路口。最高车速要小于等于路段的限速。
若当前信号灯为红灯，车载单元计算停到路口的车速，若车速大于路段限速，则取路段限速，也就是使车辆可以停在路口，并提供一个合理车速。
本发明中，车载单元可以实时获取路侧单元的广播信息，如果接收到路侧单元的广播信息，则表示进入该路侧单元所对应的广播地图范围。获取路况信息。
车载单元还用于根据信号灯的状态以及当前状态的剩余时间和车辆与路口的距离，计算车辆通过路口的最佳速度。
比如当前为绿灯，剩余时间为40秒，车载单元获取车辆与路口的距离。这里是基于路侧单元和车载单元分别设有用于定位位置的定位模块。车载单元可以获悉到车轮的位置信息，在通过地图数据，了解到车辆与路口的距离。可以实现车辆通过路口的最佳速度。
本发明中，系统还包括：车路协同显示模块；车路协同显示模块用于显示播报信号灯信息，车速引导区间信息，距路口的距离信息，提醒驾驶员顺利通过路口。
车路协同显示模块可以包括液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)、薄膜晶体管LCD(TFT-LCD，Thin Film Transistor-LCD)、有机发光二极管(OLED，Organic Light-Emitting Diode)显示器、柔性显示器、三维(3D)显示器等等中的至少一种。这些显示器中的一些可以被构造为透明状以允许用户从外部观看，这可以称为透明显示器，典型的透明显示器可以例如为透明有机发光二极管(TOLED)显示器等等。根据特定想要的实施方式，移动终端100可以包括两个或更多显示单元(或其它显示装置)，例如，移动终端可以包括外部显示单元(未示出)和内部显示单元(未示出)。触摸屏可用于检测触摸输入压力以及触摸输入位置和触摸输入面积。
车载单元可以通过使用特定用途集成电路(ASIC，Application SpecificIntegrated Circuit)、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processing)、数字信号处理装置(DSPD，Digital Signal Processing Device)、可编程逻辑装置(PLD，ProgrammableLogic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施，在一些情况下，这样的实施方式可以在控制器中实施。对于软件实施，诸如过程或功能的实施方式可以与允许执行至少一种功能或操作的单独的软件模块来实施。软件代码可以由以任何适当的编程语言编写的软件应用程序(或程序)来实施，软件代码可以存储在存储器中并且由控制器执行。
基于上述系统本发明还提供一种基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导方法，如图2所示，方法包括：
步骤1，车载单元接收路侧单元实时广播的信号灯状态和路口的地图数据；
步骤2，车载单元检测车辆是否在地图设定的路段内，若在路段内，则进行步骤3；
步骤3，车载单元判断信号灯状态和地图数据是否匹配，若匹配，则进行步骤4；
步骤4，根据信号灯剩余时间t和车辆与信号灯的距离d，计算车辆通过路口的最佳速度θ，给出车速引导区间；
最佳车速计算公式为：
Figure BDA0003290495480000071
步骤5，输出信号灯信息，车速引导区间，距路口的距离。
其中，若当前为绿灯，计算最低车速θ，最高车速为路段限速，车速引导区间为θ≤θ优≤θ限速；
若当前为红灯，计算最高车速，若最高车速大于路段限速，则取路段限速；车速引导区间为0≤θ优≤θ，其中，若θ≥θ限速，则θ＝θ限速；
若车辆无法顺利驶过路口，则不提供速度建议。
本发明利用LTE-V2X技术实时获取信号灯状态和路口地图数据以辅助驾驶员驾驶，提高车辆通过路口的经济性和舒适性，提升交通系统效率。
在有信号灯的路口，路侧单元实时获取信号灯的状态并向外广播，同时向外广播路口的地图数据。车辆驶向该路口时，收到路侧设备发送的地图数据和信号灯状态，结合车辆本身的定位信息，计算出车辆在路口的具体车道和相位信息，获取车辆所在车道的信号灯状态和剩余时间。根据信号灯剩余时间和车辆与路口的距离，计算车辆通过路口的最佳速度。若信号灯当前状态为绿灯，则通过绿灯剩余时间和车辆到路口的距离，计算出车辆顺利驶过路口的最低建议速度，车道的最高限速为最高建议速度；若信号灯当前状态为红灯，则通过红灯剩余时间和车辆到路口的距离，计算出车辆顺利驶过路口的最高建议速度。若车辆无法顺利驶过路口，则不提供速度建议。
本发明根据车辆自身信息(包括车速、位置、离红绿灯的距离等)和红绿灯信息(包括灯态、倒计时、位置等)，综合计算判断，给出车速引导区间，引导车辆绿波通行，有效缓解路口拥堵。
本发明提供的基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统，其特征在于，包括：
路侧单元，通过网口实时获取交通信号机所发出的信号灯的状态，并向外广播，同时向外广播路口的地图数据；
车载单元，用于检测车辆是否在地图设定的路段内，若在路段内，则进行数据处理，根据信号灯剩余时间和车辆与路口的距离，计算车辆通过路口的最佳速度。
2.根据权利要求1所述的基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统，其特征在于，
路侧单元获取当前信号灯的状态，将当前信号灯的状态传输给车载单元；
若当前信号灯为绿灯，车载单元计算通过路口的最低车速和最高车速；
若当前信号灯为红灯，车载单元计算停到路口的车速，若车速大于路段限速，则取路段限速。
3.根据权利要求1所述的基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统，其特征在于，
车载单元还用于检测车辆是否在地图设定的路段内，若在路段内，则获取路况信息。
4.根据权利要求1所述的基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统，其特征在于，还包括：车路协同显示模块；
车路协同显示模块用于显示播报信号灯信息，车速引导区间信息，距路口的距离信息，提醒驾驶员顺利通过路口。
5.根据权利要求1所述的基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统，其特征在于，
车载单元还用于根据信号灯的状态以及当前状态的剩余时间和车辆与路口的距离，计算车辆通过路口的最佳速度。
6.根据权利要求1所述的基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导系统，其特征在于，
路侧单元和车载单元分别设有用于定位位置的定位模块。
7.一种基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导方法，其特征在于，方法包括：
步骤1，车载单元接收路侧单元实时广播的信号灯状态和路口的地图数据；
步骤2，车载单元检测车辆是否在地图设定的路段内，若在路段内，则进行步骤3；
步骤3，车载单元判断信号灯状态和地图数据是否匹配，若匹配，则进行步骤4；
步骤4，根据信号灯剩余时间t和车辆与信号灯的距离d，计算车辆通过路口的最佳速度θ，给出车速引导区间；
步骤5，输出信号灯信息，车速引导区间，距路口的距离。
8.根据权利要求7所述的基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导方法，其特征在于，
最佳车速计算公式为：
Figure FDA0003290495470000021
9.根据权利要求7所述的基于LTE-V2X的车辆绿波车速引导方法，其特征在于，
若当前为绿灯，计算最低车速θ，最高车速为路段限速，车速引导区间为θ≤θ优≤θ限速；
若当前为红灯，计算最高车速，若最高车速大于路段限速，则取路段限速；车速引导区间为0≤θ优≤θ，其中，若θ≥θ限速，则θ＝θ限速；
若车辆无法顺利驶过路口，则不提供速度建议。
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