CN104091442B - 一种能动态监测路口绿灯通行效率的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能动态监测路口绿灯通行效率的系统及方法，在每一个信号控制周期内都能对交叉路口交通信号控制效果的监测。通过视频跟踪技术，实时获取车辆的位置信息并准确记录路口不同方向上的停止线的位置，由此可以在绿灯时间内，准确获得车辆的车头接触到停止线的时刻以及车辆的车尾离开停止线的时刻，这两个时刻之间的差值即为车辆通过停止线所用的时间，也即真正意义上的车辆占用停止线的时间，因此采用上述时间加和后除以绿灯相位的时间可以得到准确的饱和度信息，从而能够实现对路口信号控制系统控制效果进行实时、动态、准确的监测。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，具体是一种能动态监测路口绿灯通行效率的系统及方法。
背景技术
路口交通信号控制系统是交通指挥控制平台的重要组成部分，是规范路口交通秩序，预防和减少交通事故，提高路口通行效率的有效手段之一，如何动态评价路口信号控制系统在提高路口通行效率方面的控制效果，一直是人们关注的话题。
对于交叉路口交通信号控制效果的监测，应在每一个信号周期内都实时进行监测：其中关键决定信号控制绿信比和周期的指标是饱和度，饱和度是指车辆占用停止线的时间之和与绿灯相位时间的比值。每个相位的最佳饱和度应该在0.6-0.8之间，这时的绿灯时间损失最小，路口通行效率最高。目前的控制系统一般都是在停止线附近或上游路口的出口设置检测器，通过车辆在绿灯亮时占用检测器的时间，推算出通过路口也就是通过停止线时的饱和度，这在正常情况下，能满足控制参数设定的需求，但是当通过检测器时的速度与通过停止线的速度不一致时，就会产生偏差，不能准确检测车辆在通过停止线时所占用的时间，即不能得到准确的饱和度的值，也就不能够对信号控制系统控制效果进行实时、动态、准确的监测。
发明内容
本发明要解决现有技术中，不能对路口交通信号控制系统进行实时、动态、准确的监测问题，从而提供一种能动态监测路口绿灯通行效率的系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种能动态监测路口绿灯通行效率的系统，包括：
视频跟踪模块，对路口各个方向上的每一台车辆进行连续跟踪,实时获取视频跟踪范围内每一车辆的位置信息,准确记录路口不同方向上的停止线的位置；
判断模块，接收信号灯控制器的信号灯控制信号,判断当前时刻是否是信号控制周期的起点；
显示模块，在信号控制周期的起点，将上一信号控制周期监测到各个绿灯相位的饱和度进行显示；
第一处理模块，在第一方向是绿灯时记录第一方向车辆通过停止线所用的时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆头部接触停止线到车辆尾部离开停止线所用的时间；
第二处理模块，在第二方向是绿灯时记录第二方向车辆通过停止线所用的时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆的车头接触停止线到车辆的车尾离开停止线所用的时间；
分析处理模块，采用第一方向为绿灯时的第一方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第一方向绿灯相位时间得到第一方向绿灯相位的饱和度；采用第二方向为绿灯时的第二方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第二方向绿灯相位时间得到第二方向绿灯相位的饱和度；将所述第一方向绿灯相位的饱和度和所述第二方向绿灯相位的饱和度进行存储，用于在下一信号控制周期开始时发送至所述显示模块进行显示。
所述信号控制周期的确定是以任一个方向上信号灯变为绿灯的时刻为起点，以同一个方向上信号灯再次变为绿灯的时刻为终点。
所述第一方向车辆通过停止线所用的时间和第二方向车辆通过停止线所用的时间的计时单位为100ms。
本发明还提供一种能动态监测路口绿灯通行效率的方法，包括如下步骤：
S1：采用视频跟踪技术对路口各个方向上的每一台车辆进行连续跟踪,对路口各个方向上的每一台车辆进行连续跟踪,实时获取视频跟踪范围内每一车辆的位置信息，准确记录路口不同方向上的停止线的位置；
S2：判断当前时刻是否是信号控制周期的起点，若是则进入步骤S3，否则进入步骤S4；
S3：将上一信号控制周期监测到各个绿灯相位的饱和度进行显示，之后返回步骤S1；
S4：判断第一方向是否是绿灯，若是则记录第一方向车辆通过停止线所用的时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆头部接触停止线到车辆尾部离开停止线所用的时间；之后返回步骤S1；否则进入步骤S5；
S5：判断第二方向是否是绿灯，若是则记录第二方向车辆通过停止线所用的时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆的车头接触停止线到车辆的车尾离开停止线所用的时间；之后返回步骤S1，否则直接返回步骤S1；
S6：采用第一方向为绿灯时的第一方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第一方向绿灯相位时间得到第一方向绿灯相位的饱和度；采用第二方向为绿灯时的第二方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第二方向绿灯相位时间得到第二方向绿灯相位的饱和度；将所述第一方向绿灯相位的饱和度和所述第二方向绿灯相位的饱和度进行存储，用于在下一信号控制周期开始时进行显示。
所述步骤S2中：所述信号控制周期的确定是以任一个方向上信号灯变为绿灯的时刻为起点，以同一个方向上信号灯再次变为绿灯的时刻为终点。
所述步骤S4和所述步骤S5中:所述第一方向车辆通过停止线所用的时间和第二方向车辆通过停止线所用的时间的计时单位为100ms。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的能动态监测路口绿灯通行效率的系统及方法，克服了目前饱和度获取存在的两个问题：一是，控制系统一般都是在停止线附近或上游路口的出口设置检测器，通过车辆在绿灯亮时占用检测器的时间，推算出通过路口也就是通过停止线时的饱和度，这在正常情况下，能满足控制参数设定的需求，但是当通过检测器时的速度与通过停止线的速度不一致时，就会产生偏差，不能准确检测车辆在通过停止线时所占用的时间，即不能得到准确的饱和度的值，也就不能够对信号控制系统控制效果进行实时、动态、准确的监测问题；二是，目前检测器的监测范围一般都大于2米，而停止线宽度一般都小于0.5米，直接获得车辆通过停止线的时间更贴切实际需求，该方法可以在绿灯时间内，准确获得车辆的车头接触到停止线的时刻以及车辆的车尾离开停止线的时刻，这两个时刻之间的差值即为车辆通过停止线所用的时间，也即真正意义上的车辆占用停止线的时间，因此采用上述时间加和后除以绿灯相位的时间可以得到准确的饱和度信息，从而能够实现对路口信号控制系统控制效果进行实时、动态、准确的监测。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
图1是本发明一个实施例所述能动态监测路口绿灯通行效率的系统的原理框图；
图2a和图2b是本发明一个实施例所述路口视频跟踪模块的设置方式示意图；
图3是本发明一个实施例所述显示模块显示结果示意图；
图4是本发明一个实施例所述能动态监测路口绿灯通行效率的方法流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种能动态监测路口绿灯通行效率的系统，如图1所示，包括视频跟踪模块，判断模块，显示模块，第一处理模块，第二处理模块和分析处理模块。其中：
所述视频跟踪模块，对路口各个方向上的每一台车辆进行连续跟踪,实时获取视频跟踪范围内每一车辆的位置信息,准确记录路口不同方向上的停止线的位置。
所述判断模块，接收信号灯控制器的信号灯控制信号,判断当前时刻是否是信号控制周期的起点。
所述显示模块，在信号控制周期的起点，将上一信号控制周期监测到各个绿灯相位的饱和度进行显示。
所述第一处理模块，在第一方向是绿灯时记录第一方向车辆通过停止线所用的时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆头部接触停止线到车辆尾部离开停止线所用的时间。
所述第二处理模块，在第二方向是绿灯时记录第二方向车辆通过停止线所用的时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆的车头接触停止线到车辆的车尾部离开停止线所用的时间。
所述分析处理模块，采用第一方向为绿灯时的第一方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第一方向绿灯相位时间得到第一方向绿灯相位的饱和度；采用第二方向为绿灯时的第二方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第二方向绿灯相位时间得到第二方向绿灯相位的饱和度；将所述第一方向绿灯相位的饱和度和所述第二方向绿灯相位的饱和度进行存储，用于在下一信号控制周期开始时发送至所述显示模块进行显示。
其中，所述信号控制周期的确定是以任一个方向上信号灯变为绿灯的时刻为起点，以同一个方向上信号灯再次变为绿灯的时刻为终点。
本实施例中，所述第一方向车辆通过停止线所用的时间和第二方向车辆通过停止线所用的时间的计时单位为100ms。
本实施例中，所述视频跟踪模块可以是一个能够跟踪各个方向上的车辆的视频跟踪模块，也可以是多个视频跟踪模块。如图2a和图2b给出了一种实施方式，在路口设置四个视频跟踪模块，如图中的2-1,2-2,2-3,2-4。四个视频跟踪模块分别能够跟踪不同方向上驶入路口处的车辆。而视频跟踪模块对每一辆车进行连续跟踪，是指视频跟踪模块能够对进入视频跟踪范围内的每一辆车都能实时掌握其状态，视频跟踪模块能够准确记录路口处停止线的位置。这样能够准确判断每一辆车的车头位置是否接触到停止线，同时也能准确的监测到车辆的尾部通过了停止线。
从图1中得出，所述判断模块可以直接和信号灯控制器进行数据传输，因此能够获得当前时刻是否是信号控制周期的起点，同时也能够获得当前时刻不同相位上的信号灯灯色状态信息以及各个相位的时间。信号灯灯色状态信息可以通过所述第一判断模块传递给所述第一处理模块和第二处理模块。而第一处理模块在收到第一方向绿灯相位的信号后，记录第一方向每一车辆的车头接触到停止线和车辆的尾部离开停止线所用的时间进行加和。第二处理模块在收到第二方向绿灯相位的信号后，记录第二方向每一车辆的车头接触到停止线和车辆的尾部离开停止线所用的时间进行加和。
其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆头部接触停止线到车辆尾部离开停止线所用的时间。如图2a和图2b所示，图2a显示的为车辆车头接触到停止线的情况，记录此时的北京时刻T1，图2b显示的为车辆车尾离开停止线的情况，记录此时的北京时刻T2，则该车辆通过停止线所用的时间即为T2-T1。
在当前信号控制周期下，第一处理模块和第二处理模块获得的结果可以暂时存储于分析处理模块中。待新的一个信号控制周期开始显示模块便可以从分析处理模块中调取前一个信号控制周期中的结果以显示出来。显示结果可以如图3所示。图3所示的显示模块的显示结果只有一个信号控制周期内的结果，也可以固定显示若干个信号控制周期的统计结果。例如，可以显示连续十个信号控制周期的统计结果。从图中还可以看出，显示结果中还包含有每一个结果对应的时刻。
本实施例所述的能动态监测路口绿灯通行效率的系统，克服了目前饱和度获取存在的两个问题：一是，控制系统一般都是在停止线附近或上游路口的出口设置检测器，通过车辆在绿灯亮时占用检测器的时间，推算出通过路口也就是通过停止线时的饱和度，这在正常情况下，能满足控制参数设定的需求，但是当通过检测器时的速度与通过停止线的速度不一致时，就会产生偏差，不能准确检测车辆在通过停止线时所占用的时间，即不能得到准确的饱和度的值，也就不能够对信号控制系统控制效果进行实时、动态、准确的监测问题；二是，检测器的监测范围一般都大于2米，而停止线宽度一般都小于0.5米，直接获得车辆通过停止线的时间更贴切实际需求，该方法可以在绿灯时间内，准确获得车辆的车头接触到停止线的时刻以及车辆的车尾离开停止线的时刻，这两个时刻之间的差值即为车辆通过停止线所用的时间，也即真正意义上的车辆占用停止线的时间，因此采用上述时间加和后除以绿灯相位的时间可以得到准确的饱和度信息，从而能够实现对路口信号控制系统控制效果进行实时、动态、准确的监测。
实施例2
本实施例提供一种能动态监测路口绿灯通行效率的方法，包括如下步骤：
S1：采用视频跟踪技术对路口各个方向上的每一台车辆进行连续跟踪,对路口各个方向上的每一台车辆进行连续跟踪,实时获取视频跟踪范围内每一车辆的位置信息，准确记录路口不同方向上的停止线的位置。
S2：判断当前时刻是否是信号控制周期的起点，若是则进入步骤S3，否则进入步骤S4。
S3：将上一信号控制周期监测到各个绿灯相位的饱和度进行显示，之后返回步骤S1。
S4：判断第一方向是否是绿灯，若是则记录第一方向车辆通过停止线所用的时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆头部接触停止线到车辆尾部离开停止线所用的时间；之后返回步骤S1；否则进入步骤S5。
S5：判断第二方向是否是绿灯，若是则记录第二方向车辆通过停止线所用的时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆的车头接触停止线到车辆的车尾离开停止线所用的时间；之后返回步骤S1，否则直接返回步骤S1。
S6：采用第一方向为绿灯时的第一方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第一方向绿灯相位时间得到第一方向绿灯相位的饱和度；采用第二方向为绿灯时的第二方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第二方向绿灯相位时间得到第二方向绿灯相位的饱和度；将所述第一方向绿灯相位的饱和度和所述第二方向绿灯相位的饱和度进行存储，用于在下一信号控制周期开始时进行显示。
其中，所述步骤S2中：所述信号控制周期的确定是以任一个方向上信号灯变为绿灯的时刻为起点，以同一个方向上信号灯再次变为绿灯的时刻为终点。
本实施例中，所述步骤S4和所述步骤S5中:所述第一方向车辆通过停止线所用的时间和第二方向车辆通过停止线所用的时间的计时单位为100ms。
本实施例中，可以采用图2a和图2b所示的在路口设置四个视频跟踪模块的方式对每个路口各个方向上的车辆进行连续跟踪，如图中的2-1,2-2,2-3,2-4。四个视频跟踪模块分别能够跟踪不同方向上驶入路口处的车辆。而视频跟踪模块对每一辆车进行连续跟踪，是指视频跟踪模块能够对进入视频跟踪范围内的每一辆车都能实时掌握其状态，视频跟踪模块能够准确记录路口处停止线的位置。这样能够准确判断每一辆车的车头位置是否接触到停止线，同时也能准确的监测到车辆的尾部通过了停止线。
本实施例中，可以直接和信号灯控制器进行数据传输，因此能够获得当前时刻是否是信号控制周期的起点，同时也能够获得当前时刻不同相位上的信号灯灯色状态信息以及各个相位的时间，当然绿灯相位时间也可以是预先设定好的固定值，存储于分析处理模块中。在收到第一方向绿灯相位的信号后，记录第一方向每一车辆的车头接触到停止线和车辆的尾部离开停止线所用的时间进行加和。第二处理模块在收到第二方向绿灯相位的信号后，记录第二方向每一车辆的车头接触到停止线和车辆的尾部离开停止线所用的时间进行加和。
其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆头部接触停止线到车辆尾部离开停止线所用的时间。如图2a和图2b所示，图2a显示的为车辆的车头接触到停止线的情况，记录此时的北京时刻T1，图2b显示的为车辆的车尾离开停止线的情况，记录此时的北京时刻T2，则该车辆通过停止线所用的时间即为T2-T1。
在当前信号控制周期下获得的结果可以暂时存储，待新的一个信号控制周期开始便可以调取前一个信号控制周期中的结果以显示出来。显示结果可以如图3所示。图3所示的显示结果只有一个信号控制周期内的结果，也可以固定显示若干个信号控制周期的统计结果。例如，可以显示连续十个信号控制周期的统计结果。从图中还可以看出，显示结果中还包含有每一个结果对应的时刻。
本实施例所述的能动态监测路口绿灯通行效率的方法，可以在绿灯时间内，准确获得车辆的车头接触到停止线的时刻以及车辆的车尾离开停止线的时刻，这两个时刻之间的差值即为车辆通过停止线所用的时间，也即真正意义上的车辆占用停止线的时间，因此采用上述时间加和后除以绿灯相位的时间可以得到准确的饱和度信息，从而能够实现对路口信号控制系统控制效果进行实时、动态、准确的监测。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
Claims (6)
1.一种能动态监测路口绿灯通行效率的系统，其特征在于，包括：
视频跟踪模块，对路口各个方向上的每一台车辆进行连续跟踪,实时获取视频跟踪范围内每一车辆的位置信息,准确记录路口不同方向上的停止线的位置；
判断模块，接收信号灯控制器的信号灯控制信号,判断当前时刻是否是信号控制周期的起点；
显示模块，在信号控制周期的起点，将上一信号控制周期监测到各个绿灯相位的饱和度进行显示；
第一处理模块，在第一方向是绿灯时记录第一方向车辆通过停止线所用的时间,并对所述时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆头部接触停止线到车辆尾部离开停止线所用的时间；
第二处理模块，在第二方向是绿灯时记录第二方向车辆通过停止线所用的时间,并对所述时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆的车头接触停止线到车辆的车尾离开停止线所用的时间；
分析处理模块，采用第一方向为绿灯时的第一方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第一方向绿灯相位时间得到第一方向绿灯相位的饱和度；采用第二方向为绿灯时的第二方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第二方向绿灯相位时间得到第二方向绿灯相位的饱和度；将所述第一方向绿灯相位的饱和度和所述第二方向绿灯相位的饱和度进行存储，用于在下一信号控制周期开始时发送至所述显示模块进行显示。
2.根据权利要求1所述的能动态监测路口绿灯通行效率的系统，其特征在于：
所述信号控制周期的确定是以任一个方向上信号灯变为绿灯的时刻为起点，以同一个方向上信号灯再次变为绿灯的时刻为终点。
3.根据权利要求1或2所述的能动态监测路口绿灯通行效率的系统，其特征在于：
所述第一方向车辆通过停止线所用的时间和第二方向车辆通过停止线所用的时间的计时单位为100ms。
4.一种能动态监测路口绿灯通行效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：采用视频跟踪技术对路口各个方向上的每一台车辆进行连续跟踪,对路口各个方向上的每一台车辆进行连续跟踪,实时获取视频跟踪范围内每一车辆的位置信息，准确记录路口不同方向上的停止线的位置；
S2：判断当前时刻是否是信号控制周期的起点，若是则进入步骤S3，否则进入步骤S4；
S3：将上一信号控制周期监测到各个绿灯相位的饱和度进行显示，之后返回步骤S1；
S4：判断第一方向是否是绿灯，若是则记录第一方向车辆通过停止线所用的时间,并对所述时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆头部接触停止线到车辆尾部离开停止线所用的时间；之后返回步骤S1；否则进入步骤S5；
S5：判断第二方向是否是绿灯，若是则记录第二方向车辆通过停止线所用的时间,并对所述时间进行加和，其中，车辆通过停止线所用的时间为车辆的车头接触停止线到车辆的车尾离开停止线所用的时间；之后返回步骤S1，否则直接返回步骤S1；
S6：采用第一方向为绿灯时的第一方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第一方向绿灯相位时间得到第一方向绿灯相位的饱和度；采用第二方向为绿灯时的第二方向车辆通过停止线所用的时间进行加和除以第二方向绿灯相位时间得到第二方向绿灯相位的饱和度；将所述第一方向绿灯相位的饱和度和所述第二方向绿灯相位的饱和度进行存储，用于在下一信号控制周期开始时进行显示。
5.根据权利要求4所述的能动态监测路口绿灯通行效率的方法，其特征在于，所述步骤S2中：
所述信号控制周期的确定是以任一个方向上信号灯变为绿灯的时刻为起点，以同一个方向上信号灯再次变为绿灯的时刻为终点。
6.根据权利要求4或5所述的能动态监测路口绿灯通行效率的方法，其特征在于，所述步骤S4和所述步骤S5中:
所述第一方向车辆通过停止线所用的时间和第二方向车辆通过停止线所用的时间的计时单位为100ms。
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