CN105279996A - 一种基于车路协同的交通控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于车路协同的交通控制系统，属于通信技术领域。本发明的基于车路协同的交通控制系统，包括：GPS模块，用于定位车辆的位置信息；车内短距离通信模块，用于将各自车辆的位置信息传输给周边车辆的车内短距离通信模块；路口通信模块，用于实时接收路口各个车辆中的车内短距离通信模块所发送的车辆的位置信息；路口服务调度模块，用于根据所述路口通信模块实时接收的各个车辆的位置信息控制各路口车辆的通信状况。本发明的基于车路协同的交通控制系统相比于传统的红绿信号灯系统，基于无线通信信息的路口通行系统不受道路天气环境的影响，能够实时准确的通知司机采取相应的行动，科学、准确、安全的通过交叉路口。

Description

一种基于车路协同的交通控制系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于车路协同的交通控制系统。

背景技术

红绿信号灯是每个交通路口必备的交通基础设施，它能够帮助和指挥车辆和行人在十字路口、三叉路口、转弯路口行走时行为方式。这种交通行为控制方式已经成为道路行人和司机的一种必需和依赖的生活习惯，大家都知道，如果不遵守红绿灯的指挥，就会出现交通事故。红绿信号灯虽然重要，而且也好用，但是也有许多缺点和不足，因此它是一定历史阶段的产物，随着人类科技的不断进步，人们对交通提出了更高的要求，安全、高效、舒适、环保的理念正在成为人们出行的要求。

发明人发现红绿信号灯的缺点包括：它要求司机能够及时准确的分辩信号灯，在天气晴好的时候它可以很好的发挥作用，但在环境恶劣的天气(大雾、大雨等)，司机不能远距离的分辩和识别红绿灯的颜色及变化的情况，由于汽车除了前行外，还可以在路口转弯，如果不能准确及时的识别信号灯，就有可能造成碰撞等交通事故；红绿信号灯最不科学的地方还在于它是定时定量控制(比如每隔一分钟变色一次，每次时长40秒)，这样，当十字路口向一个方向通行的车辆很多，而另向另外方向通行的车辆很少时，它仍然按照预定的程序进行，因此会严重影响汽车的通行效率，不能科学的调度车辆的运行；另外，它要求司机时刻紧盯前方，是一种必须人参与才能完成的交通行为，这样增加了司机的工作时间和强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的红绿信号灯存在的上述问题，提供一种可以替代现有技术中的红绿信号灯的基于车路协同的交通控制系统。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种基于车路协同的交通控制系统，包括：

GPS模块，用于定位车辆的位置信息；

车内短距离通信模块，用于将各自车辆的位置信息传输给周边车辆的车内短距离通信模块；

路口通信模块，用于实时接收路口各个车辆中的车内短距离通信模块所发送的车辆的位置信息；

路口服务调度模块，用于根据所述路口通信模块实时接收的各个车辆的位置信息控制各路口车辆的通信状况。

优选的是，基于车路协同的交通控制系统还包括：

计算处理模块，用于根据周边车辆的位置信息，以及本车的位置信息，计算确定本车的运行状态。

进一步优选的是，所述计算处理模块还用于根据各个车辆中的GPS模块所定位的位置信息，计算出车与车之间的距离。

进一步优选的是，所述计算计算处理还用于根据GPS模块所定位的本车的位置信息计算出本车距离本车所处停车线中间点的距离，并将该信息传输给路口通信模块，以实时监控所有到达路口附近的汽车。

进一步优选的是，所述交通控制系统还包括：

辅助驾驶控制模块，用于根据所述计算处理模块的计算分析确定的本车的运行状态，以对本车进行控制。

进一步优选的是，所述交通控制系统还包括：车载显示屏和地理信息模块，

所述地理信息模块，其内存储有电子地图，用于将该电子地图传输给计算处理模块，所述计算处理模块用于将电子地图与GPS模块所定位的位置信息相结合，通过车载显示屏实时对本车所处车道的位置信息进行显示。

更进一步优选的是，所述车载显示屏上还设置有方向按钮，当用户按下相应的方向按钮时，将所述方向按钮所对应的方向信息传输给周边车辆中的车内短距离通信模块，以告知其他用户本车的行车计划。

进一步优选的是，所述交通控制系统还包括：

车载扬声器，用于对所述计算处理单元所计算确定的本车的运行状态进行语音播报。

优选的是，所述交通控制系统还包括：设置在交通路口的户外显示屏和户外扬声器；

所述户外显示屏，用于根据所述路口服务调度模块所发送的控制信息，提示行人是否可以通行；

所述扬声器，用于根据所述路口服务调度模块所发送的控制信息，通过语音播报的形式提示行人是否可以通行。

优选的是，所述车内通信模块还用于将汽车的ID号和本车计划通行方向传输给路口通信模块；

所述路口通信模块将所接收的汽车的ID号、位置信息、计划通行方向传输给路口服务调度模块；

所述路口服务调度模块对汽车的ID号、位置信息、计划通行方向进行汇总，以对各个车道的运行状态进行调整。

本发明具有如下有益效果：

本发明的基于车路协同的交通控制系统相比于传统的红绿信号灯系统，基于无线通信信息的路口通行系统不受道路天气环境的影响，它能够实时准确的通知司机采取相应的行动，科学、准确、安全的通过交叉路口；还可以灵活的设置交叉路口各个方向的通行时间，避免了传统的红绿灯需要交警到现场进行手控操作的麻烦，极大的节省了人力物资等成本，提高了交通效率，同时减少了交通碰撞的发生。

附图说明

图1为本发明的实施例1的基于车路协同的交通控制系统的示意图；

图2为本发明的实施例1的交通路口的示意图；

图3为本发明的实施例2的基于车路协同的交通控制系统的示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种基于车路协同的交通控制系统，包括配置在汽车内部的车载单元，车载单元至少包括GPS模块和车内短距离通信模块，而该交通控制系统还包括设置在交通路口处的路口通信单元，以及控制单元。

其中，GPS模块用于定位车辆的位置信息。车内短距离通信模块用于将各自车辆的位置信息传输给周边车辆的车内短距离通信模块。路口通信模块用于实时接收路口各个车辆中的车内短距离通信模块所发送的车辆的位置信息。路口服务调度模块用于根据所述路口通信模块实时接收的各个车辆的位置信息控制各路口车辆的通信状况。

具体的，如图2所示，图中的A、B、C、D代表路口通信模块(RSU，Road-sideUnit)取代了现有技术中的红绿灯的设置；而a、b、c、d、e、f、g代表与路口通信模块功能相同的路边通信模块。各个车辆使用的短距离通信模块的通信距离一般都有200－500米的距离，因此，路口的某个方向安装两个路口通信模块就足够可以控制某一方向的汽车顺利安全的通过路口。这些路口通信模块都通过电线(比如光纤)连接起来，然后汇聚到路边的某一个路口服务调度模块(服务器)上，该路口服务调度模块通过光纤与交通管理部门的指挥控制中心相连，可以获取当前道路的总体流量信息。

在本实施例的交通控制系统中，每辆车中配置有GPS模块，该GPS模块具有与现有技术中的定位系统相同的功能，能够实时对车辆的位置信息进行定位，并通过各个车辆中的车内短距离通信模块完成车与车之间位置信息的交互，以使得各个用户(车主)可以得知其车辆所在车道的运行情况；而且车内短距离通信模块还与路口通信模块之间存在交互，以使路口通信模块能够接收到各路口上的车辆的位置信息，进而将该信息传输给路口服务调度模块，路口服务调度模块则可以根据所述路口通信模块实时接收的各个车辆的位置信息控制各路口车辆的通信状况，也就完成了车与路口服务调度模块之间的信息交互。具体的，某一路口所对应的车辆的密集度较高时，可以路口服务调度模块发送一个该路口持续通行一定时间的指令给路口通信模块，路口通信模块在将该信息发送给各个车辆，以缓解该车道上的拥挤情况。

本实施例所提供的基于车路协同的交通控制系统其替代当前使用的红绿信号灯，而且除了能够完成红绿信号灯的所有功能外，还能够科学合理的实施调度，提高通行效率，同时避免了传统的红绿灯需要交警到现场进行手控操作的麻烦，极大的节省了人力物资等成本，提高了交通效率，减少了交通碰撞的发生。

实施例2：

如图3所示，本实施例提供一种基于车路协同的交通控制系统，包括配置在汽车内部的车载单元，车载单元包括GPS模块、车内短距离通信模块、计算处理单元，辅助驾驶控制模块、地理信息模块、车载显示屏、车载扬声器，而该交通控制系统还包括设置在交通路口处的路口通信单元，以及控制单元。

具体的，车载单元是与路口通信单元相对应的。其中，GPS模块与实施例1功能相同用于定位车辆的位置信息，而地理信息模块，其内存储有电子地图，用于将该电子地图传输给计算处理模块，所述计算处理模块用于将电子地图与GPS模块所定位的位置信息相结合，通过车载显示屏实时对本车所处车道的位置信息进行显示。车载显示屏上还设置有方向按钮，当用户按下相应的方向按所对应的方向信息传输给周边车辆中的车内短距离通信模块，以告知其他用户本车的行车计划。

其中，由于车与车之间是通过短距离通信模块进行通信连接的，因此计算处理模块还用于将各个车辆中的GPS模块所定位的位置信息，计算出车与车之间的距离，此时该距离信息也可以通过车载扬声器告知用户，以帮助用户可以与其周边车辆保证安全距离。

具体的，当后车收到这个信息时，从中提取前车的位置信息，再结合自身的位置，就可以计算出两车之间的距离，如果这个距离过短(短于交管部门规定的距离)，就采取减速措施以避免与前车碰撞。

其中，所述计算计算处理还用于将GPS模块所定位的本车的位置信息计算出本车距离本车所处停车线中间点的距离，并将该信息传输给路口通信模块，以实时监控所有到达路口附近的汽车。

其中，辅助驾驶控制模块用于根据所述计算处理模块的计算分析确定的本车的运行状态，以对本车进行控制。

具体的，当计算处理模块计算出本车与其前方车辆之间的距离已经超出了安全距离，辅助驾驶控制模块则控制速度调整模块调整车辆的运行速度，或者控制制动系统进行刹车；当计算处理模块分析得到车辆处于路口时，可以根据用户在车载显示屏上所选择的运行方向，可以自动控制汽车在交叉路口的行为，这样可以极大的减轻司机的工作强度，提高交通效率，降低交通事故的发生。

其中，本实施例中的交通控制系统还包括：设置在交通路口的户外显示屏和户外扬声器；所述户外显示屏，用于根据所述路口服务调度模块所发送的控制信息，提示行人是否可以通行；所述扬声器，用于根据所述路口服务调度模块所发送的控制信息，通过语音播报的形式提示行人是否可以通行。

其中，本实施例中的车内通信模块还用于将汽车的ID号和本车计划通行方向传输给路口通信模块；所述路口通信模块将所接收的汽车的ID号、位置信息、计划通行方向传输给路口服务调度模块；所述路口服务调度模块对汽车的ID号、位置信息、计划通行方向进行汇总，以对各个车道的运行状态进行调整。

具体的，结合图2，以及下表对本实施例的路口服务调度模块如何对汽车的ID号、位置信息、计划通行方向进行汇总，以对各个车道的运行状态进行调整进行说明。

其中的“方向I”、“方向II”、“上”、“下”这些名称是人为约定，代表十字路口不同的四个行驶方向，路口服务调度模块将路口每个汽车的“汽车ID号，GPS模块定位的位置信息，计划通行方向”信息提取出来，其中汽车的GPS模块定位的位置信息用来与一个事先测定的停车线中间点的GPS数据进行比较计算(每50～100毫秒，即10～20Hz计算一次)，随着汽车越来越靠近这个中心点，经过计算后两者之间的距离应该越来越小，如果当前该方向由“通行”转为“禁止通行”状态(即“绿灯”设定的秒数用完，当该车停在该路口最前端时，此时两者之间的距离是最小的)，路口服务调度模块应该在“绿灯”结束的前3秒通知在该通行方向上距离最小的那辆车采取刹车/或者启动辅助驾驶控制装置的制动系统进行刹车(根据路口实验统计数据，3秒的时间足够可以让车停下)，这样该方向最前端的车在由“通行”变为“禁止通行”时(用大家熟知的术语就是由“绿灯”变为“红灯”时)，能够正好停在路口的最前端，该车后面的车(也在实时与前后车以10～20Hz的频率进行通信)通过比较计算自己与前车的距离，当两车之间的距离小于某一值(比如40米，由交管局设定)，也启动制动系统进行刹车减速，以避免两车相撞，这样该方向后面的车逐次减速并停下，实现了“红灯”等待的要求。在这个过程中，该方向的这些车还要根据自己的行驶方向(左转、直行、右转)选择并入正确的车道(在此之前，在终端的触摸屏上设置“左转”、“右转”，司机可以按下车载显示屏上的相关按钮完成道路选择信息发送，后面的车收到并道信息后，可以进行恰当的操作，如果汽车安装有辅助驾驶控制装置，则这个消息可以传输到该装置，由它来完成并道的动作)。其中的“计划通行方向”记录在表1中(比如图1中示出在方向II上有6辆车向左方向直行、有3辆车向右方向左转弯，在方向I上有2辆车向下方向直行)；服务器将汽车当前的运动要求与汽车的ID帮定，发送相关的行驶方向和行驶动作消息S；Σ代表某一个特定方向上排队等候的汽车统计数，用于当某一个方向等候汽车较多时，可以提前或者延长该方向上的通行时间。

为了更清楚的理解本实施例的基于车路协同的交通控制系统，结合该系统的控制方法对其进行说明。

具体的，路口服务调度模块接收所有到达路口的汽车发出的信息，并将汽车的信息M(本汽车ID号，GPS模块所定位的位置信息，计划通行方向)提取出来，记入“统计信息表1”(也就是上面的表格)中，同时通过GPS数据计算每个方向(向本车道停车线驶来)的汽车距离本车道停车线中间点的距离D。并将计算结果记入表1中；每隔100毫秒刷新一次记录，以实时监控所有到达路口附近的汽车。

假设当前图2中方向I变为通行状态，方向II变为禁止通行状态。

假设方向I向上的总通行时间为60秒(其中向左转弯和向前规定30秒，向右60秒)，则两辆向左转弯的汽车在30秒内可以左转，超过30秒必须停止(以便对方直行的车可以安全通过)，然后，路口服务调度模块向方向I上的4块户外显示屏和户外扬声器(附着在路口通信单元)发送可以穿过马路的文字提示和声音给待穿越的行人和其它非机动车辆，一辆向右转弯的汽车有60秒的通行时间；同样该方向(方向I向下)的总通行时间为60秒(其中向左转弯规定30秒，向前和向右60秒)，3辆直行的车有30秒的通行时间，向右有60秒的通行时间；当方向I剩余的通行时间还剩3秒时，向方向I上汽车距离本车道停车线中间点的距离D最小的汽车(分别是左传、直行、右转的三辆汽车)发消息：禁止通行。这三辆汽车收到消息后，减速刹车直至停在本车道的停车线前，这三辆车后面的其它车辆由于不停的在计算本车与前车之间的距离，当前车减速和停止时，本车可以在辅助驾驶路口服务调度模块的帮助下减速和停车，以保持前后车之间的安全距离。

在该过程中，方向II为禁止通行状态，向方向II上汽车距离本车道停车线中间点的距离D最小的汽车(分别是左传、直行、右转的三辆汽车)发消息：禁止通行。这三辆汽车收到消息后，减速刹车直至停在本车道的停车线前，这三辆车后面的其它车辆由于不停的在计算本车与前车之间的距离，当前车减速和停止时，本车可以在辅助驾驶路口服务调度模块的帮助下减速和停车，以保持前后车之间的安全距离。

当方向II为通行状态时，则行驶原则与向方向I相同，在此不再详细描述。

综上所述，本实施例的基于车路协同的交通控制系统相比于传统的红绿信号灯系统，基于无线通信信息的路口通行系统不受道路天气环境的影响，它能够实时准确的通知司机采取相应的行动，科学、准确、安全的通过交叉路口；它还可以灵活的设置交叉路口各个方向的通行时间，避免了传统的红绿灯需要交警到现场进行手控操作的麻烦，极大的节省了人力物资等成本，提高了交通效率，同时减少了交通碰撞的发生。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于车路协同的交通控制系统，其特征在于，包括：

GPS模块，用于定位车辆的位置信息；

车内短距离通信模块，用于将各自车辆的位置信息传输给周边车辆的车内短距离通信模块；

路口通信模块，用于实时接收路口各个车辆中的车内短距离通信模块所发送的车辆的位置信息；

路口服务调度模块，用于根据所述路口通信模块实时接收的各个车辆的位置信息控制各路口车辆的通信状况。

2.根据权利要求1所述的基于车路协同的交通控制系统，其特征在于，还包括：

计算处理模块，用于根据周边车辆的位置信息，以及本车的位置信息，计算确定本车的运行状态。

3.根据权利要求2所述的基于车路协同的交通控制系统，其特征在于，所述计算处理模块还用于根据各个车辆中的GPS模块所定位的位置信息，计算出车与车之间的距离。

4.根据权利要求2所述的基于车路协同的交通控制系统，其特征在于，所述计算计算处理还用于根据GPS模块所定位的本车的位置信息计算出本车距离本车所处停车线中间点的距离，并将该信息传输给路口通信模块，以实时监控所有到达路口附近的汽车。

5.根据权利要求2所述的基于车路协同的交通控制系统，其特征在于，所述交通控制系统还包括：

辅助驾驶控制模块，用于根据所述计算处理模块的计算分析确定的本车的运行状态，以对本车进行控制。

6.根据权利要求2所述的基于车路协同的交通控制系统，其特征在于，所述交通控制系统还包括：车载显示屏和地理信息模块，

所述地理信息模块，其内存储有电子地图，用于将该电子地图传输给计算处理模块，所述计算处理模块用于将电子地图与GPS模块所定位的位置信息相结合，通过车载显示屏实时对本车所处车道的位置信息进行显示。

7.根据权利要求5所述的基于车路协同的交通控制系统，其特征在于，所述车载显示屏上还设置有方向按钮，当用户按下相应的方向按钮时，将所述方向按钮所对应的方向信息传输给周边车辆中的车内短距离通信模块，以告知其他用户本车的行车计划。

8.根据权利要求2所述的基于车路协同的交通控制系统，其特征在于，所述交通控制系统还包括：

车载扬声器，用于对所述计算处理单元所计算确定的本车的运行状态进行语音播报。

9.根据权利要求1所述的基于车路协同的交通控制系统，其特征在于，所述交通控制系统还包括：设置在交通路口的户外显示屏和户外扬声器；

所述户外显示屏，用于根据所述路口服务调度模块所发送的控制信息，提示行人是否可以通行；

所述扬声器，用于根据所述路口服务调度模块所发送的控制信息，通过语音播报的形式提示行人是否可以通行。

10.根据权利要求1所述的基于车路协同的交通控制系统，其特征在于，所述车内通信模块还用于将汽车的ID号和本车计划通行方向传输给路口通信模块；

所述路口通信模块将所接收的汽车的ID号、位置信息、计划通行方向传输给路口服务调度模块；

所述路口服务调度模块对汽车的ID号、位置信息、计划通行方向进行汇总，以对各个车道的运行状态进行调整。