CN104794915B

CN104794915B - 一种连续交叉路口车辆通行控制方法及装置

Info

Publication number: CN104794915B
Application number: CN201510236223.2A
Authority: CN
Inventors: 王建强; 徐彪; 李克强; 李升波; 胡满江; 秦洪懋; 王云鹏; 王迪; 秦晓辉; 张放; 边有钢; 徐成; 王雷; 高祥
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2017-08-11
Anticipated expiration: 2035-05-11
Also published as: CN104794915A

Abstract

本发明公开了一种连续交叉路口车辆通行控制方法及装置。连续交叉路口车辆通行控制方法包括：步骤1，采集车辆行驶路线上的信号灯信息和车辆信息；步骤2，根据步骤1)中采集到的各信息，结合预先装载的地图信息，计算出车辆行驶路线上N个信号灯的相位时空图；步骤3，取速度v_k，k＝1、2、…、n，n为自然数；步骤4，判断以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间是否在相位时空图中的绿灯相位内，若是，则该速度v_k为有效速度u_i，反之，则进入步骤3；步骤5，计算若干组通过N个交叉路口的有效速度组合，求出每一组有效速度组合的总油耗，并将总油耗最低的有效速度组合作为经济车速，并将该经济车速提示给驾驶员。本发明可以达到经济驾驶的目的。

Description

一种连续交叉路口车辆通行控制方法及装置

技术领域

本发明涉及智能交通控制技术领域，特别是涉及一种连续交叉路口车辆通行控制方法及装置。

背景技术

随着汽车保有量的不断攀升，交通效率、能源消耗和环境污染等问题日益严重。在实际交通中，增加燃油消耗和排放的一个重要因素为交叉路口。当车辆通过交叉路口，遭遇红灯时，必须停车等待通行。在停车等待的过程中，汽车大多处于怠速状态。在怠速过程中，汽车会继续消耗燃料，排放温室气体和其它有害气体。如何通过技术手段提高交叉路口交通效率，减少车辆在交叉路口的停车怠速和燃油消耗，成为国内外学者研究的重点。

近年来，智能交通装置(ITS，Intelligent Transportation System)的发展为上述问题提供了解决方案。其中减少车辆通过连续信号交叉路口燃油消耗的一个重要方法是绿波通行技术，其可以通过协调干路交通的信号灯配时来实现交通流的顺畅通行。该技术的原理是对公共信号时长、各个交叉路口绿信比、各个交叉路口主干道方向的上、下行相位差进行调整和优化，然后给予行驶在该路段的车辆以速度提示，保证车辆顺畅地通过干路上的连续交叉路口，提高交通效率。

上述绿波通行技术虽然对提高交叉路口的整体交通效率具有一定的积极作用，但仍然存在许多缺陷和问题。首先，该技术仅适用于干路，对于复杂的城市连续交叉路口应用具有局限性；其次，该技术对交通流整体具有提示和优化作用，并不能根据单个车辆的运动状态和位置不同对单个车辆做出相应的速度提示。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

术语解释

连续交叉路口是指车辆行驶在城市道路上，其行驶路线上的一连串的交叉路口。

本发明的目的在于提供一种连续交叉路口车辆通行控制方法及装置来克服或至少减轻现有技术的中的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种连续交叉路口车辆通行控制方法，其包括：

步骤1，采集车辆行驶路线上的信号灯信息和车辆信息；

步骤2，根据步骤1)中采集到的各所述信息，结合预先装载的地图信息，计算出车辆行驶路线上N个信号灯的相位时空图，N为车辆行驶路线上交叉路口的数量；

步骤3，取速度v_k，k＝1、2、…、n，n为自然数，且初始位置d₀＝0，d_i为车辆距离第i个信号灯的距离；

步骤4，判断以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间是否在相位时空图中的绿灯相位内，i＝1、2、…、N，若是，则该速度v_k为有效速度u_i，反之，则进入步骤3；

步骤5，计算若干组通过N个交叉路口的有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)，求出每一组有效速度组合的总油耗，并将总油耗最低的有效速度组合作为经济车速，并将该经济车速提示给驾驶员。

进一步地，步骤2中的车辆行驶路线上N个信号灯的相位时空图的计算方法为：

信号灯信息包括第i个信号灯的当前相位，绿灯相位时长为G_i，红灯相位时长为R_i，当前相位剩余时间为t_left；

若第i个信号灯当前相位为绿灯，则第i个信号灯第j个绿灯相位开始的时刻g_ij＝t_left－G_i+(j-1)×(G_i+R_i)，第i个信号灯第j个绿灯相位结束时刻r_ij＝t_left+(j-1)×(G_i+R_i)；

若第i个信号灯当前相位为红灯，则第i个信号灯第j个绿灯相位开始的时刻g_ij＝t_left+(j-1)×(G_i+R_i)，第i个信号灯第j个绿灯相位结束时刻r_ij＝t_left+G_i+(j-1)×(G_i+R_i)。

进一步地，步骤4中，以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间t_k的计算公式为：

t_k＝3.6×(d_i-d_i-1)/v_k。

进一步地，步骤4中判断以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间是否在相位时空图中的绿灯相位内的方法为：

车辆通过i个交叉路口所需的总时间为通过每个交叉路口时间t_k之和T，若T>g_ij且T<r_ij，则速度v_k通过第i个信号灯的通行时间在绿灯相位内。

进一步地，步骤5中，总油耗为以有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)通过车辆行驶路线上各相应交叉路口的信号灯的油耗F_k之和；油耗F_k的计算公式为：

F_k＝f_k/100×(d_i-d_i-1)，f_k指速度为u_i时的百公里油耗。

进一步地，v₁＝5km/h，v_k-v_k-1＝5km/h，n＝14。

进一步地，步骤4之后，还包括：

判断i是否等于N，若是，则进入步骤5；否则令i＝i+1，进入步骤3。

由于本发明根据采集到的车辆行驶路线上的信号灯信息和车辆信息以及预先装载的地图信息，计算出车辆行驶路线上每一个信号灯的相位时空图，并判断以不同速度通过车辆行驶路线上各信号灯的通行时间是否在相位时空图中的绿灯相位内，在绿灯相位内的速度则为有效速度，再计算若干组通过车辆行驶路线上各交叉路口的有效速度组合以及求出每一组有效速度组合的总油耗，并将总油耗最低的有效速度组合作为经济车速，本发明通过给予驾驶员通过连续交叉路口的经济车速提示，使车辆能够在绿灯相位中连续地通过车辆行驶路线上的各交叉路口，这一方面可减少车辆停车等待绿灯相位的怠速燃油消耗，提升车辆燃油经济性。另一方面，可有效减少车辆在接近交叉路口时由于信号灯相位变化引起的强制动，也可以显著减少由于车速过高来不及制动在成闯黄灯或闯红灯问题，对交叉路口车辆行驶安全有提升作用，还可以减少驾驶员无法预知信号灯相位时的盲目加减速，减少速度波动，有助于提升车辆运行舒适性。此外，还可以减少车辆在交叉路口停车启动过程造成的时间增加，有利于提高交叉路口的交通效率。

本发明还提供一种连续交叉路口车辆通行控制装置，其包括：

交通信号采集器，设置在各交叉路口，用于采集车辆行驶路线上的信号灯信息；

车载信息采集单元，用于采集车辆运动状态信息；

车载定位单元，用于采集车辆位置信息；

车载计算单元，同时与所述交通信号采集器、所述车载信息采集单元和所述车载定位单元相连，用于接收采集到的所述信号灯信息、所述车辆运动状态信息及所述车辆实时位置信息，根据各所述信息及预先装载的地图信息计算出车辆行驶路线上N个信号灯的相位时空图，N为车辆行驶路线上交叉路口的数量；取速度v_k，k＝1、2、…、n，n为自然数，且初始位置d₀＝0，d_i为车辆距离第i个信号灯的距离；判断以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间是否在相位时空图中的绿灯相位内，并将在所述绿灯相位内的速度v_k作为有效速度u_i，计算若干组通过N个交叉路口的有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)，求出每一组有效速度组合的总油耗，并将总油耗最低的有效速度组合作为经济车速，i＝1、2、…、N；以及

车载信息提示单元，与所述车载计算单元连接，用于接收所述车载计算单元输出的经济车速，并将该经济车速提示给驾驶员。

进一步地，所述车载计算单元包括：

相位时空图计算子单元，用于在N个信号灯当前相位分别为绿灯或红灯时，计算出第i个信号灯第j个绿灯相位开始的时刻g_ij和结束时刻r_ij。

进一步地，所述车载计算单元还包括：

绿灯相位判断子单元，用于计算车辆通过i个交叉路口所需的总时间T，并在T>g_ij且T<r_ij时，判定速度v_k通过第i个信号灯的通行时间在绿灯相位内。

进一步地，所述车载计算单元还包括：

经济速度获取子单元，用于将在所述绿灯相位内的速度v_k作为有效速度u_i，计算若干组通过N个交叉路口的有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)，求出每一组有效速度组合的总油耗，并将总油耗最低的有效速度组合作为经济车速；所述总油耗为以有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)通过车辆行驶路线上各相应交叉路口的信号灯的油耗F_k之和；所述油耗F_k的计算公式为：F_k＝f_k/100×(d_i-d_i-1)，f_k指速度为u_i时的百公里油耗。

进一步地，连续交叉路口车辆通行控制装置还包括：路侧无线通信单元、交通信息交互中心和车载无线通信单元，其中：所述交通信息交互中心中预先装载所述地图信息，还通过所述路侧无线通信单元从所述交通信号采集器获取所述信号灯信息；所述车载无线通信单元从所述交通信息交互中心获取所述地图信息和所述信号灯信息，输送给所述车载计算单元。

本发明可广泛用于各种交叉路口的智能交通管理装置。

附图说明

图1是本发明应用场景示意图；

图2是本发明所提供的连续交叉路口车辆通行控制装置一实施例的结构示意图；

图3是图2中车载计算单元一实施例的原理示意图；

图4是本发明信息流向示意图；

图5是本发明所提供的连续交叉路口车辆通行控制方法一实施例的流程图；

图6是图5中明经济车速获取流程图；

图7是本发明信号灯相位时空图；

图8是本发明某一个信号灯的绿灯相位示意图。

附图标记：

1	交通信号采集器	2	车载信息采集单元
				3	车载定位单元	4	车载计算单元
5	路侧无线通信单元	6	交通信息交互中心
				7	车载无线通信单元	8	车载信息提示单元
9	交通信号控制器	10	信号灯
				11	车辆故障诊断口	41	相位时空图计算子单元
42	绿灯相位判断子单元	43	经济速度获取子单元
				44	速度取样子单元	45	通行时间计算子单元
46	油耗计算子单元	A	车辆
				B	车辆行驶路线

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，图中的A表示的是车辆，带箭头的虚线B表示车辆行驶路线。图1示出的是本发明所应用的场景，该应用场景为车辆通过连续交叉路口，在车辆行驶路线B上具有交叉路口1……交叉路口k……交叉路口N，一共N个交叉路口。本发明欲通过采集车辆行驶路线上的信号灯信息和车辆信息，并根据采集到的各所述信息制定减少停车怠速和加减速的经济车速，并提示给驾驶员，以达到经济驾驶的目的。

如图1和图4所示，鉴于本发明目的，本发明提供一种连续交叉路口车辆通行控制方法，该方法包括：

步骤1，采集车辆行驶路线上的信号灯信息和车辆信息。其中：上述的“信号灯信息”包括信号灯10的相位和配时信息，即信号灯10的当前相位(红或绿)、当前相位剩余时间、绿灯相位时长和红灯相位时长。上述的“车辆信息”包括车辆状态信息和车辆实时位置，其中，车辆状态信息包括车辆A的速度和加速度等信息。

步骤2，根据步骤1)中采集到的各所述信息，结合预先装载的地图信息，计算出车辆行驶路线B上N个信号灯的相位时空图，N为车辆行驶路线上交叉路口的数量。所述地图信息指电子地图上若干固定点的经纬度等信息，相当于离线的百度地图。通过地图信息能够将车辆的GPS点定位在地图上从而最终得到车辆在地图上所处位置、车辆行驶路线以及车辆与行驶路线上交叉路口的距离。

步骤3，取速度v_k，k＝1、2、…、n，n为自然数，且初始位置d₀＝0，d_i为车辆距离第i个信号灯的距离。“v_k”为取样速度，初始化时k取1，本实施例中，速度v₁＝5kkm/h。n＝14，即k＝1、2、…、14。v_k-v_k-1＝5km/h。d₀没有实际意义，既可认为是车辆初始位置与起点的距离，也可以认为是第0个交叉路口位于车辆初始位置处，此处是方便后面的表达式d_i-d_i-1，当i＝1时出现d₁-d₀，因此这此处将d₀赋值为0。

步骤4，判断以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间是否在相位时空图中的绿灯相位内，i＝1、2、…、N，若是，则该速度v_k为有效速度u_i，反之，则进入步骤3)。

步骤5，计算若干组通过N个交叉路口的有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)，求出每一组有效速度组合的总油耗，并将总油耗最低的有效速度组合作为经济车速。

本发明通过给予驾驶员通过连续交叉路口的经济车速提示，使车辆能够在绿灯相位中连续地通过车辆行驶路线B上的各交叉路口，这一方面可减少车辆停车等待绿灯相位的怠速燃油消耗，提升车辆燃油经济性。另一方面，可有效减少车辆在接近交叉路口时由于信号灯相位变化引起的强制动，也可以显著减少由于车速过高来不及制动在成闯黄灯或闯红灯问题，对交叉路口车辆行驶安全有提升作用，还可以减少驾驶员无法预知信号灯相位时的盲目加减速，减少速度波动，有助于提升车辆运行舒适性。此外，还可以减少车辆在交叉路口停车启动过程造成的时间增加，有利于提高交叉路口的交通效率。

上述步骤2中的车辆行驶路线B上N个信号灯的相位时空图的计算方法具体为：

例如：信号灯信息包括第i个信号灯的当前相位，绿灯相位时长为G_i，红灯相位时长为R_i，当前相位剩余时间为t_left。

若第i个信号灯当前相位为绿灯，则第i个信号灯第j个绿灯相位开始的时刻g_ij＝t_left－G_i+(j-1)×(G_i+R_i)，第i个信号灯第j个绿灯相位结束时刻r_ij＝t_left+(j-1)×(G_i+R_i)。

对于某一个信号灯，j表示该信号灯的第j个绿灯相位。也即如图8所示。

上述步骤4中，以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间t_k的计算公式为：t_k＝3.6×(d_i-d_i-1)/v_k。若v_k的量纲为m/s时，则以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间t_k的计算公式为：t_k＝(d_i-d_i-1)/v_k。

上述步骤4)中判断以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间是否在相位时空图中的绿灯相位内的方法具体为：

车辆通过i个交叉路口所需的总时间为通过每个交叉路口时间t_k之和T，若T>g_ij且T<r_ij，则速度v_k通过第i个信号灯的通行时间在绿灯相位内通过交叉路口；否则，没有在绿灯相位内通过交叉路口，该速度为无效速度。也就是说，计算以步骤3中不同速度从起点(i＝1时)或i-1(i>1时)个交叉路口到第i个(初始i＝1)信号灯通行时间，若此时间落在信号灯的绿灯相位区间，则此速度为有效速度，对应的通行时间为可行时间。

上述步骤5中，总油耗为以有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)通过车辆行驶路线B上各相应交叉路口的信号灯的总油耗F_k之和。总油耗F_k的计算公式为：

F_k＝f_k/100×(d_i-d_i-1)，f_k指速度为u_i时的百公里油耗，f_k具体是采用实测方法获取车辆5km/h-70km/h(每5km/h取一个点)的百公里油耗。

上述步骤4之后，还包括：

判断i是否等于N，若是，则进入步骤5；否则令i＝i+1，进入步骤3。这样可以将车辆行驶路线B上N个交叉路口的有效速度都检测出来。

如图6所示，下面是本发明所提供的连续交叉路口车辆通行控制方法的一个具体实施例，包括如下步骤：

1)计算信号灯的相位时空图。车辆距离第i个信号灯的距离为d_i，第i个信号灯的绿灯相位时长为G_i，红灯相位时长为R_i，当前相位剩余时间为t_left。若第i个信号灯当前相位为绿灯，则第i个信号灯第j个绿灯相位开始的时刻g_ij＝t_left－G_i+(j-1)×(G_i+R_i)，第i个信号灯第j个绿灯相位结束时刻r_ij＝t_left+(j-1)×(G_i+R_i)；若第i个信号灯当前相位为红灯，则第i个信号灯第j个绿灯相位开始的时刻g_ij＝t_left+(j-1)×(G_i+R_i)，第i个信号灯第j个绿灯相位结束时刻r_ij＝t_left+G_i+(j-1)×(G_i+R_i)。最终可得到如图7所示的信号灯相位时空图。图7中实线表示绿灯相位的位置和时间。

2)初始化。取速度v_k＝5k km/h(k＝1,2,…,14)。初始时k取1，初始位置d₀＝0。

3)计算以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间t_k和燃油消耗F_k。t_k＝3.6×(d_i-d_i-1)/v_k，F_k＝f_k/100×(d_i-d_i-1)。

4)判断通行时间是否在绿灯相位内。车辆通过i个交叉路口所需的总时间为通过每个交叉路口时间t_k之和T，若T>g_ij且T<r_ij，则在绿灯相位内通过交叉路口，通行速度为通过第i个交叉路口的有效速度u_i，否则没有在绿灯相位内通过交叉路口，通行速度为无效速度。

5)检验k＝M。上述M为2)中速度取值的个数，本实施例为14。若满足条件，则进入步骤6)，否则令k＝k+1然后转入步骤3)。

6)检验i＝N。上述N为行驶路线上交叉路口总数。若满足条件，则转入步骤7)，否则令i＝i+1然后转入步骤2)。

7)最终得到若干组通过N个交叉路口的有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)，求出若干组有效速度的总油耗。上述总油耗为每个速度u_i在步骤3)中求得的对应油耗之和。从这些速度组合中选择油耗最低的速度组合。

参见图1和图2，基于上述方法，本发明还提供一种连续交叉路口车辆通行控制装置，该装置包括：交通信号采集器1、车载信息采集单元2、车载定位单元3、车载计算单元4和车载信息提示单元8，其中：

交通信号采集器1设置在各交叉路口，用于采集车辆行驶路线B上的信号灯信息，并将采集到的信号灯信息输送给车载计算单元4。需要说明的是，交通信号采集器1实质上可以采集城市交通网络内的信号灯信息，但是，本发明仅将车辆行驶路线B的信号灯信息作为输入信号。此处提及的“信号灯信息”为信号灯10的相位和配时信息，包括当前相位(红或绿)、该相位剩余时间、绿灯相位时长和红灯相位时长。并且，“信号灯信息”是交通信号采集器1的输入端通过网口通信方式与交通信号控制器9连接，从交通信号控制器9中读取得到。由于交通信号控制器9与交通信号灯10相连，可以对各交叉路口的信号灯10的相位配时进行控制。

车载信息采集单元2用于采集车辆运动状态信息，并将采集车辆运动状态信息输送给车载计算单元4。具体地，车载信息采集单元2集成有CAN卡，并连接到车辆故障诊断口11，因此可以从CAN总线读取和解析车辆状态信息，比如车辆A的速度和加速度等信息。本实施例中，车载信息采集单元2要求采集频率不低于5Hz，以保证信息更新的实时性。

车载定位单元3用于采集车辆实时位置信息，该车辆实时位置信息比如可以采用全球定位装置获得。车载定位单元3将采集到的车辆实时位置信息输送给车载计算单元4。本实施例中，车载定位单元3要求更新频率不低于1Hz，定位精度不低于10m，以保证车辆位置的更新和精度，从而保证计算的与交叉路口之间的距离的准确性和实时性。

车载计算单元4同时与所述交通信号采集器1、所述车载信息采集单元2和所述车载定位单元3相连，用于接收采集到的所述信号灯信息、所述车辆运动状态信息及所述车辆实时位置信息，结合预先装载的地图信息，根据各所述信息计算出车辆行驶路线上第i个信号灯的相位时空图，i＝1、2、…、N，N为车辆行驶路线上交叉路口的数量；取速度v_k，k＝1、2、…、n，n为自然数，且初始位置d₀＝0，d_i为车辆距离第i个信号灯的距离；判断以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间是否在相位时空图中的绿灯相位内，并将在所述绿灯相位内的速度v_k作为有效速度u_i，计算若干组通过N个交叉路口的有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)，求出每一组有效速度组合的总油耗，并将总油耗最低的有效速度组合作为经济车速。

优选地，车载计算单元4通过CAN通信方式接收所述信号灯信息、所述车辆运动状态信息、所述地图信息。CAN通信实时性强、开发周期短、已形成国际标准，且广泛应用于车辆总线。因此这里车载单元通信采用CAN总线。

车载信息提示单元8与车载计算单元4连接，用于接收车载计算单元4输出的经济车速，并将该经济车速提示给驾驶员。优选地，车载计算单元4通过CAN通信方式与车载信息提示单元8连接。车载计算单元4将计算出经济车速信息发送给车载信息提示单元8，车载信息提示单元8可以通过语音播报和屏幕显示提醒的方式给予驾驶员车速提示。本实施例中，车载信息提示单元8包括集成于仪表盘用于显示建议车速的屏幕以及播报语音的扬声器。给予提示时，仪表盘内的屏幕将显示经济车速和当前车速，并显示加速/减速的提示，扬声器则播报“请加速至××km/h”的语音提示。

上述实施例中，本发明所提供的连续交叉路口车辆通行控制装置还包括：路侧无线通信单元5、交通信息交互中心6和车载无线通信单元7，其中：

路侧无线通信单元5可以采用大唐电信开发的LTE-V通信技术中的4G通信的技术进行无线通信。路侧无线通信单元5与交通信号采集器1连接，用于将交通信号采集器1采集到的所述信号灯信息进行输出。优选地，交通信号采集器1的输出端通过网口通信方式与路侧无线通信单元5相连。网口通信方式具有成本低的优势。

交通信息交互中心6中预先装载所述地图信息，所述地图信息指的是交叉路口停止线位置，即交叉路口车辆接近一侧的停止线中心点的经度和纬度。交通信息交互中心6还通过路侧无线通信单元5从交通信号采集器1获取所述信号灯信息。交通信息交互中心6综合并更新区域交通内各信号灯信息，并存储在其内部存储单元内，交通信息交互中心6的信息更新频率为1s。

车载无线通信单元7从交通信息交互中心6获取所述地图信息和所述信号灯信息，输送给车载计算单元4。车载计算单元4通过CAN通信方式接收车载无线通信单元7的所述地图信息和所述信号灯信息。车载无线通信单元7可以采用大唐电信开发的LTE-V通信技术中的4G通信的技术进行无线通信。

参见图3，作为车载计算单元4的一种优选实施方式，车载计算单元4包括相位时空图计算子单元41，输入子单元41用于接收交通信号采集器1采集到的信号灯信息、车载信息采集单元2采集到的车辆运动状态信息、车载定位单元3采集到的车辆实时位置信息以及地图信息，用于在第i个信号灯当前相位分别为绿灯或红灯时，计算出第i个信号灯第j个绿灯相位开始的时刻g_ij和结束时刻r_ij，最终得到N个信号灯的相位时空图。

上述实施例中，车载计算单元4还包括绿灯相位判断子单元42，绿灯相位判断子单元42用于计算车辆通过i个交叉路口所需的总时间T，并在T>g_ij且T<r_ij时，判定速度v_k通过第i个信号灯的通行时间在绿灯相位内。

上述实施例中，车载计算单元4还包括经济速度获取子单元43，经济速度获取子单元43用于将在所述绿灯相位内的速度v_k作为有效速度u_i，计算若干组通过N个交叉路口的有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)，求出每一组有效速度组合的总油耗，并将总油耗最低的有效速度组合作为经济车速；总油耗为以有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)通过车辆行驶路线上各相应交叉路口的信号灯的油耗F_k之和；油耗F_k的计算公式为：F_k＝f_k/100×(d_i-d_i-1)，f_k指速度为u_i时的百公里油耗。

上述各实施例中，车载计算单元4还包括速度取样子单元44，速度取样子单元44用于对通行速度v_k进行取样，k＝1、2、…、n，n为自然数，且初始位置d₀＝0，d_i为车辆距离第i个信号灯的距离。“v_k”为取样速度，初始化时k取1，本实施例中，速度v₁＝5kkm/h。n＝14，即k＝1、2、…、14。v_k-v_k-1＝5km/h。

上述各实施例中，车载计算单元4还包括通行时间计算子单元45和油耗计算子单元46，其中：通行时间计算子单元45用于计算以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间t_k，通行时间t_k的计算公式为：t_k＝3.6×(d_i-d_i-1)/v_k。油耗计算子单元46用于计算以速度v_k通过第i个信号灯的燃油消耗F_k，燃油消耗F_k的计算公式为：F_k＝f_k/100×(d_i-d_i-1)。f_k指速度为u_i时的百公里油耗，f_k具体是采用实测方法获取车辆5km/h-70km/h(每5km/h取一个点)的百公里油耗。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种连续交叉路口车辆通行控制方法，其特征在于，包括：

步骤1，采集车辆行驶路线上的信号灯信息和车辆信息，车辆行驶路线上具有交叉路口1……交叉路口k……交叉路口N，一共N个交叉路口；

步骤2，根据步骤1)中采集到的各所述信息，结合预先装载的地图信息，计算出车辆行驶路线上N个信号灯的相位时空图：车辆距离第i个信号灯的距离为d_i，第i个信号灯的绿灯相位时长为G_i，红灯相位时长为R_i，当前相位剩余时间为t_left；

若第i个信号灯当前相位为红灯，则第i个信号灯第j个绿灯相位开始的时刻g_ij＝t_left+(j-1)×(G_i+R_i)，第i个信号灯第j个绿灯相位结束时刻r_ij＝t_left+G_i+(j-1)×(G_i+R_i)；

步骤3，初始化：取速度v_k，v₁＝5km/h，v_k-v_k-1＝5km/h，k＝1、2、…、n，n为自然数，且初始位置d₀＝0，d_i为车辆距离第i个信号灯的距离；

步骤4，计算以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间t_k和燃油消耗F_k，t_k＝3.6×(d_i-d_i-1)/v_k，F_k＝f_k/100×(d_i-d_i-1)，f_k指速度为u_i时的百公里油耗；

步骤5，判断以速度v_k通过第i个信号灯的通行时间是否在相位时空图中的绿灯相位内，i＝1、2、…、N：车辆通过i个交叉路口所需的总时间为通过每个交叉路口时间t_k之和T，若T>g_ij且T<r_ij，则在绿灯相位内通过交叉路口，通行速度为通过第i个交叉路口的有效速度u_i；

步骤6，检验k＝M，M为步骤3中速度取值的个数，若满足条件，则进入步骤7，否则令k＝k+1然后转入步骤4；

步骤7，检验i＝N，若满足条件，则转入步骤8，否则令i＝i+1然后转入步骤3；

步骤8，计算若干组通过N个交叉路口的有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)，求出每一组有效速度组合的总油耗，并将总油耗最低的有效速度组合作为经济车速，总油耗为每个速度u_i在步骤4中求得的对应油耗之和，从这些速度组合中选择油耗最低的速度组合，并将该油耗最低的速度组合提示给驾驶员。

2.一种连续交叉路口车辆通行控制装置，其特征在于，包括：

交通信号采集器(1)，设置在各交叉路口，用于采集车辆行驶路线上的信号灯信息；

车载信息采集单元(2)，用于采集车辆运动状态信息；

车载定位单元(3)，用于采集车辆位置信息；

车载计算单元(4)，同时与所述交通信号采集器(1)、所述车载信息采集单元(2)和所述车载定位单元(3)相连，所述车载计算单元(4)的控制流程具体包括：

步骤8，计算若干组通过N个交叉路口的有效速度组合(u₁,u₂,…,u_N)，求出每一组有效速度组合的总油耗，并将总油耗最低的有效速度组合作为经济车速，总油耗为每个速度u_i在步骤4中求得的对应油耗之和，从这些速度组合中选择油耗最低的速度组合；以及

车载信息提示单元(8)，与所述车载计算单元(4)连接，用于接收所述车载计算单元(4)输出的经济车速，并将该经济车速提示给驾驶员。

3.如权利要求2所述的连续交叉路口车辆通行控制装置，其特征在于，还包括：路侧无线通信单元(5)、交通信息交互中心(6)和车载无线通信单元(7)，其中：所述交通信息交互中心(6)中预先装载所述地图信息，还通过所述路侧无线通信单元(5)从所述交通信号采集器(1)获取所述信号灯信息；所述车载无线通信单元(7)从所述交通信息交互中心(6)获取所述地图信息和所述信号灯信息，输送给所述车载计算单元(4)。