CN105280003A - 一种路侧向车辆传送交叉口信号灯信息的方法 - Google Patents

Abstract

一种路侧向车辆传送交叉口信号灯信息的方法。交叉路口将每个路口的信号灯信息根据本发明设计的协议进行封装，并广播给通信范围内的所有车辆。汽车接收到数据包，根据协议解析包，就得到了相应的信号灯信息。本发明在保证汽车准确获得信号灯信息的基础上大大减少了通信所占数据的长度，协议总长度为15字节。如此，一个数据包就可以包含更多的数据，就可以增加车路通信的信息量。

Description

一种路侧向车辆传送交叉口信号灯信息的方法

技术领域

本发明属于计算机网络及车路协同技术领域，具体涉及一种路侧向车辆传输交叉口信号灯信息的编码方法。

背景技术

目前，交叉路口都安装有实体信号灯，由司机通过肉眼观察信号灯状态。这种方法有诸多缺陷。首先，可能会出现驾驶人视线受阻的情况，使其无法观察到信号灯状态；其次，有自动驾驶功能或其他自主行为的车辆无法获得信号灯信息。

将信号灯信息通过无线传输的方式发给汽车有助于提高交叉口通行的安全性和效率，是车车/车路协同技术实现的基础。

目前用于车路无线通信的标准主要为(IEEE)802.11p，其规定的物理层数据包最大大小为1400字节，这其中还包含大约400字节的网络安全负载，这样留给车路通信的数据最大大小约为1000字节。而交叉口的RSU(RoadSiteUnit)通常向车辆传送三种数据：路口位置(交叉口经纬度)、GID(路口几何形状)、SPAT(信号灯相位与时间)。当前其它车路通信协议SPAT部分数据长度均超过50字节，致使需要缩短GID的数据长度，导致车辆获取交叉口几何形状信息不足。所以，要在保障信号灯信息完整的前提下，尽量减少SPAT数据所占长度。

发明内容

本发明针对基于车路无线通信有效获取信号灯状态的问题，提出了一种RSU向汽车传输信号灯信息的通信协议，在保证汽车可以获得完整信息的前提下，大大缩短了SPAT数据所占的长度。

本发明提供的交叉口路侧设备向车辆传送交通信号灯信息的方法，通过路侧设备封装信号灯信息并向路口所有车辆广播，汽车接收并解析自己所对应的信息。所采用的技术方案分为如下步骤：

步骤1，交叉口RSU将信号灯信息根据本发明制定的通信协议封装到一个数据包中。这个协议所包含的内容为当前交叉口的经纬度及每个方向左转直行右转调头的红绿灯状态、剩余时间及该路口的方向角。

步骤2，RSU通过DSRC(DedicatedShortRangeCommunication,专用短程通讯)或其他无线设备将根据协议封装的数据包通过UDP广播发送给通信范围内的所有车辆。

步骤3，车辆接收数据包，根据协议解析数据包，将自己的行驶方向和协议中的方向进行匹配，从而得出自车对应的信号灯信息，这样交叉口通信范围内的车辆就感知到了交通信号灯的状态。

本发明的优点是，首先使车辆获得了交叉口的信号灯信息，车载的应用程序可以进一步根据此信息开发扩展应用；其次，协议封装的数据所占长度较小，长度为38.5字节，使得一个数据包中留给其他数据的长度增加。

附图说明

图1是含五个进道口的交叉口车路通信示意图；

图2是本发明定义的协议中的方向角判定示意图；

图3是本发明制定的车路通信协议示意图；

图4是本发明制定的车路通信协议内容图；

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1显示的是一个有五个进道口的交叉路口，每个进道口都有直行左转右转和调头的信号灯。交叉口的RSU安装有DSRC发送设备或Wi-Fi无线路由器，其信号覆盖整个交叉口，信号半径不低于100米。汽车上装有DSRC接收设备或其他无线网卡用于接收数据。路口将自己的经纬度信息发送给车辆，汽车根据经纬度信息判断自己车辆目前属于哪个路口的控制范围内。每个路口都有一个方向，在这个路口内车辆的行驶方向也与这个方向相同。

图2显示的是本发明制定的车路通信协议中道路方向角判定图。汽车要获得自己所对应红绿灯信息就需要判断自己在哪个路口，这就需要根据汽车行驶的方向角来确定，如果用原始的角度表示方法来表示，则汽车方向角通常占有8个字节，这会占用大量空间，所以本协议将汽车方向角划分为几个方向范围，这样就大大缩短了方向角数据所占的长度。如图所示，将所有方向分为12个范围，编号0-11。定义正北方向为0°，顺时针方向为角度增加方向。汽车根据自己的行驶方向判断属于哪个区域，确定自己的编号。

协议的形式如图3，协议前3个字节存储的是发送协议的UTC时间，精确到秒。实际表示的时间范围为0:00:00-23:59:59，存储的时间范围为0-86339。之后的8个字节为交叉口经纬度数据，其中前4个字节为经度，后4个字节为纬度，分别用单精度浮点数表示，误差最大为10米，可以区分两个交叉口的位置。之后27.5个字节为SPAT信息。本协议按交叉口最多为5个进道口设计，每个进道口包含要左转、直行、右转和调头的信号灯，所以协议分为5块，每块包含一个进道口的信号灯信息。在每一个块中，最前面4bits表示路口的方向，后面跟着该路口直行、左转、右转、调头信号灯信息各10bits，其中2bits信号灯状态(红绿黄)，8bits该状态剩余时间。每个块占5.5字节(44bits)，协议总长度为38.5字节。

图4为协议具体的内容。

在现实中各交叉口往往不满足包含五进道口且都允许左转直行右转调头的情况，主要分为如下几种形式；

(1)进道口不足5个：当有4个进道口时将第一块的行驶方向赋值为15，就表示该块的数据无效。同理，对于含有三个进道口的交叉口来说，将前两块的行驶方向赋值为15。

(2)例如一些路口汽车可以随意右转，则右转信号灯状态赋值2(绿灯)，剩余时间赋值255，表示没有剩余时间，一直为绿灯。

(3)禁止左转或直行或右转或调头：信号灯状态(红绿黄)赋值为3，表示这个方向禁止通行。

RSU根据路口情况将各个方向所对应的红绿灯信息封装到相应的块中，在每个发送周期通过UDP广播的形式向通信范围内所有车辆发送数据。汽车接收到UDP广播包后，解析包中的数据，取得与自己行驶方向一致的块中的数据。这样汽车就获得了交叉口的信号灯信息。

Claims (3)

1.一种交叉口路向车传送信号灯状态的方法，路侧单元将信号灯信息根据协议封装，并广播给通信范围内的所有车辆，其特征是：协议总长度为38.5字节，其中包括3字节时间戳、8字节的交叉口经纬度信息和27.5字节的SPAT(信号灯相位与时间)协议，SPAT协议分为五个大块，每个块包含一个路口左转直行右转调头的红绿灯信息，每块占5.5个字节，即协议可以包含最多五个路口的信号灯信息。

2.根据权利要求1所述的路向车传送信号灯状态的方法，其特征是：协议中每一块对应一个路口的信息，依次为：

(1)路口方向，用4bits表示，划分为12个方向范围，当4位都赋值为1时表示本块数据无效。当有四个路口时，使第一块数据无效。当有三个路口时，时第一和第二块数据无效。

(2)直行左转右转的信号灯状态，信号灯颜色占2bits(红绿黄)，信号灯剩余时间占8bits。当不允许直行、左转、右转或调头时，相应的信号灯颜色赋值11，表示没有相应的信号灯。当信号灯颜色恒定不变时，信号灯剩余时间赋值为11111111。

3.根据权利要求1所述的路向车传送信号灯状态的方法，其特征是：路口方向以正北为0度，划分为12个方向范围，每个方向范围为30度，第0个方向的范围为345度-15度，第2个方向范围为15度-45度，以此类推。