CN105679072B - 绿冲突检测矩阵数据自动生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种绿冲突检测矩阵数据自动生成方法步骤，包括以下步骤：步骤S1：搭建一信号周期内各灯组的灯色变化色带，各相序或变序、各状态和各灯组的灯色设置完毕后进行保存，即把图形数据转化为信号机特征数据；步骤S2：通过算法对特征数据展开解析，获取不同相序或变序下每一个状态下的绿灯数据；步骤S3：从绿灯数据中寻找所有同时点亮的绿灯对子，并视之为允许同时点亮的，其余的则视为不可同时点亮，根据该原则生成绿冲突检测矩阵数据作为信号机绿冲突检测标准。本发明把手工设置绿冲突检测矩阵数据，而改由对信号机特征参数进行解析自动产生，解决了由于要选择判定的绿灯对子太多，设置过程中容易出现疏漏和耗费太多精力和时间的问题。

Description

绿冲突检测矩阵数据自动生成方法
技术领域
本发明涉及交通信号灯领域，特别是一种绿冲突检测矩阵数据自动生成方法。
背景技术
现有技术中，道路交通信号控制机国家标准25280规定符合国家质量要求的信号机产品必须具备绿冲突检测功能，信号机在运行过程中因某种故障输出的信号发生绿冲突(导致两车或人车相撞危险的绿灯信号)时，要立即进入黄闪状态。目前，绿冲突检测有硬件检测和软件检测两个方法。
硬件检测一般采用图1(a)所示的电路。信号机需备有一个类似该示意图的矩阵接口电路，行与列标有各灯组的绿灯名字(如G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7)，每个灯组的绿灯输出信号或采样信号接到输入端口，采用负逻辑电平，即输出低电平则点亮信号灯。
若不允许某一对绿灯同时点亮，如G1与G5，G1与G6，G2与G4，G4与G7，就用U形插线短接交叉处的接线端口。如图1(b)所示，信号正常无冲突时，O1～O6的输出均为高电平，只有G1与G5，G1与G6，G2与G4，G4与G7中的某一对出现同时点亮(低电平)时，O1～O6中的一个端口将输出低电平，从而检测到绿冲突。
图示的矩阵接口电路只能对应一个信号的相序。如果运行中相序变化，如：在某时段，实行右转车和行人混行，因此，右转绿灯信号和行人过街绿信号可以同时点亮；而在某时段，采用右转车和行人隔离，右转绿灯信号和行人过街绿信号不可以同时点亮，点亮则视为绿冲突。那么，这样接口的插线需要变化，显然实际中办不到，只能通过增加矩阵接口电路、并进行切换来对应新的相序。目前，国内的低端信号机，多采用硬件方法，缺陷明显，若应付多相序要增加电路板，成本提高，可靠性降低。因此，实际上绿冲突检测电路往往成为低端信号机的摆设，只用于特定相序来应付检查之用。
软件检测，信号机需要一个概括所有绿灯对子是否不可同时点亮的基准数据，这个数据就是绿冲突检测矩阵数据。采用软件检测的原理是，采样各灯组的绿灯状态或输出信号，把点亮的绿灯两两组合成许多绿灯对子，与绿冲突检测矩阵数据进行比对，看该对子是否不允许同时点亮，若不允许就视为绿冲突。不同的路口或不同的时段，在一个信号周期内，灯色状态和迁移方式(专业术语称为相序)可能不同，这意味着同一款信号机因路口不同或时段不同，它的绿冲突检测矩阵数据是不同的。
目前，绿冲突检测矩阵数据是使用专用软件在有相序区别的视窗界面上通过手工进行选择操作来设置的。方法是，把硬件电路板的矩阵法搬到电脑视窗上，把交叉处的接线端口换成选择框。即每个选择框对应一个行与列的绿灯对子，选择打钩或不打钩来决定该对绿灯是否允许同时点亮。目前，用这种软件检测方法的信号机已开始成为主流。
这种手工设置存在的问题是，为了保证数据正确，要求操作者对所使用的特征数据中各相序的绿灯对子哪些不视为冲突、哪些视为冲突，了如指掌，而且整个过程不能有误操作，否则会带来安全问题。缺陷是，这样设置绿冲突检测矩阵数据时必须一丝不苟，需要花费大量时间。随着信号机智能化的发展，当前有些厂商的信号机已经采用双环机制(即并行使用两个互不冲突的相序)，在运行过程中由于各种感应控制，某单环还会产生变序、而组合出新的相序。这样，绿冲突检测矩阵中的绿灯对子不单是单环相序中各绿灯之间互结对子，而且环与环之间、可变序的相序与相序之间的绿灯也要互结对子，因为一个单环相序对应一个绿灯数据G。这样可能会生出上千个绿灯对子，给这么多的绿灯对子一一设置，实在太耗时耗精力了。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种绿冲突检测矩阵数据自动生成方法，把手工设置绿冲突检测矩阵数据，而改由对信号机特征参数进行解析自动产生，从而解决了由于要选择判定的绿灯对子太多，设置过程中容易出现疏漏和耗费太多精力和时间的问题。
本发明采用以下方案实现：一种绿冲突检测矩阵数据自动生成方法，包括以下步骤：
步骤S1：用鼠标点击色条选择灯色的办法，在视窗界面上搭建一信号周期内各灯组的灯色变化色带，色条代表实际的信号灯色，各相序或变序、各状态和各灯组的灯色设置完毕后进行保存，即把图形数据转化为信号机特征数据；
步骤S2：解析信号机特征数据：在保存时，通过算法对所述特征数据展开解析，获取在不同相序或变序下每一个状态的绿灯数据DATA；
步骤S3：从所述绿灯数据中寻找所有同时点亮的绿灯对子，并视之为允许同时点亮的，其余的则视为不可同时点亮，根据这个原则生成绿冲突检测矩阵数据作为信号机绿冲突检测标准。
进一步地，所述步骤S2中，设任意一路口各个干道的绿灯数据DATA的格式设为G，则G＝[G3p G3u G3r G3l G3 G2p G2u G2r G2l G2 G1p G1u G1r G1l G1]，G中的元素包括Gn，Gnl，Gnr，Gnu，Gnp，其中当n＝1时，干道n为主干道，当n＝2时，干道n为第一次干道，当n＝3时，干道n为第二次干道；其中Gn为干道n的直行灯，Gnl为干道n的左转灯；Gnr为干道n的右转灯；Gnu为干道n的调头灯；Gnp为干道n的行人灯；n为不小于1的自然数；所述Gn，Gnl，Gnr，Gnu，Gnp的取值为1或0，若取1则表示绿灯亮，若取0则代表绿灯灭。
进一步地，所述步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S31：置一16*16位的数据区M，用以存放所述绿冲突检测矩阵数据，所述矩阵数据M中的所有位值初始化为0；
步骤S32：读入一个信号状态的灯色数据G；
步骤S33：由数据G＝[G3p G3u G3r G3l G3 G2p G2u G2r G2l G2 G1p G1u G1r G1l G1]制作数据对GT中的每个元素Gi进行判断；
若Gi＝0，则所述Gi与其它绿灯不存在同时亮的状况，对所述矩阵数据M不做处理；
若Gi＝1，则G内的其它数据位Gj＝1时，与之结成的绿灯对子i与j是同时亮的；Gj＝0时，与之结成的绿灯对子i与j是不同时亮的，即Gj＝1为i行j列的绿灯对子是否同时亮的标志；把数据G中的i位清零，通过逻辑或结合到矩阵数据M中，矩阵数据M中Gij＝1的元素表示绿灯对子i与j可以同时亮起，否则表示绿灯对子i与j不可同时亮起；
步骤S34：针对一个相序，从信号周期的第一状态到最后状态，反复执行所述步骤S32与步骤S33，在矩阵数据M中出现Gij＝1的元素则表示这个周期内存在出现i行与j列同时亮的绿灯对子；
步骤S35：所有信号状态的数据处理完毕后，将得到的矩阵数据M的所有位取反，那么出现Gij＝0的元素则表示i行与j列绿灯可以同时亮起；出现Gij＝1的元素则表示i行与j列绿灯不可同时亮起，而i行与j列绿灯对子就是指在灯色数据G中在i位置的绿灯和在j位置的绿灯(i≠j)，在信号机实际运行中以此作为绿冲突的判断标准。
在本发明中，该方法是基于信号机特征数据的设置方法之上的。首先，通过视窗界面设置信号机特征数据，设置好的特征数据下载到信号机上后，信号机就可根据此数据控制路口的信号显示状态和状态迁移。其次，就是本发明增加的部分，即在特征数据设置完毕、进行保存时，对特征数据展开解析，通过特殊算法自动生成绿冲突检测矩阵数据。
其中，特征数据设置方法的具体步骤有：
1)通过选择框确定目标路口的干道数。如：十字路口或三岔路口由主干道和次干道组成；六岔路口或五岔路口由主干道、第一次干道和第二次干道组成。
2)通过选择框确定每个路口的灯组数。如：直行、左转、行人。不用的右转和调头就不用选择。
3)通过选择页面确定相序(专业术语，一个信号周期的信号状态序列)。信号机可以设置多个不同的相序，供不同的时段使用。
4)通过选择框确定当前相序的状态数(专业术语为步伐数或色步数)。
5)在每个状态(步伐)上选择每个灯组的灯色(通过点击色条，选择红绿黄之一)。
因此，本发明立足的特征数据设置界面要求操作图形化，视窗界面明了、简单、易懂。只要信号规划无误、操作正确，就能确保以上操作设置的信号机特征数据没有错误。这就确定了什么绿灯对子是可以同时点亮的，这里的同时点亮，不是指仅能在一个状态内同时点亮，而是不会发生冲突的同时点亮。
与现有技术相比，本发明的核心是提供了一个自动产生绿冲突矩阵数据的方法和算法，信号机厂商可以改用包含本发明技术的信号机特征数据制作软件，让自家信号机使用该软件制作的特征数据，同时使用该软件自动产生的绿冲突矩阵数据，也可以把这个技术移植到自产的信号机特征数据制作软件中。
附图说明
图1(a)为现有技术中的硬件电路示意图一。
图1(b)为现有技术中的硬件电路示意图二。
图2为本发明中的绿冲突检测矩阵格式示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本实施提供一种绿冲突检测矩阵数据自动生成方法，包括以下步骤：
步骤S1：用鼠标点击色条选择灯色的办法，在视窗界面上搭建一信号周期内各灯组的灯色变化色带，色条代表实际的信号灯色，各相序或变序、各状态和各灯组的灯色设置完毕后进行保存，即把图形数据转化为信号机特征数据；
步骤S2：解析信号机特征数据：在保存时，通过算法对所述特征数据展开解析，获取在不同相序或变序下每一个状态的绿灯数据DATA；
步骤S3：从所述绿灯数据中寻找所有同时点亮的绿灯对子，并视之为允许同时点亮的，其余的则视为不可同时点亮，根据这个原则生成绿冲突检测矩阵数据格式。
在本实施例中，所述步骤S2中，设任意一路口各个干道的绿灯数据DATA的格式设为G，则G＝[G3p G3u G3r G3l G3 G2p G2u G2r G2l G2 G1p G1u G1r G1l G1]，
G中的元素包括Gn，Gnl，Gnr，Gnu，Gnp，其中当n＝1时，干道n为主干道，当n＝2时，干道n为第一次干道，当n＝3时，干道n为第二次干道；其中Gn为干道n的直行灯，Gnl为干道n的左转灯；Gnr为干道n的右转灯；Gnu为干道n的调头灯；Gnp为干道n的行人灯；n为不小于1的自然数；所述Gn，Gnl，Gnr，Gnu，Gnp的取值为1或0，若取1则表示绿灯亮，若取0则代表绿灯灭。
在本实施例中，所述步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S31：置一16*16位的数据区M，用以存放如图2所示的所述绿冲突检测矩阵数据，所述矩阵数据M中的所有位值初始化为0；
步骤S32：读入一个信号状态的灯色数据G；
步骤S33：由数据G＝[G3p G3u G3r G3l G3 G2p G2u G2r G2l G2 G1p G1u G1r G1l G1]制作数据对GT中的每个元素Gi进行判断；
若Gi＝0，则所述Gi与其它绿灯不存在同时亮的状况，对所述矩阵数据M不做处理；
若Gi＝1，则G内的其它数据位Gj＝1时，与之结成的绿灯对子i与j是同时亮的；Gj＝0时，与之结成的绿灯对子i与j是不同时亮的，即Gj＝1为i行j列的绿灯对子是否同时亮的标志；把数据G中的i位清零，通过逻辑或结合到矩阵数据M中，矩阵数据M中Gij＝1的元素表示绿灯对子i与j可以同时亮起，否则表示绿灯对子i与j不可同时亮起；
步骤S34：针对一个相序，从信号周期的第一状态到最后状态，反复执行所述步骤S32与步骤S33，在矩阵数据M中出现Gij＝1的元素则表示这个周期内存在出现i行与j列同时亮的绿灯对子；
步骤S35：所有信号状态的数据处理完毕后，将得到的矩阵数据M的所有位取反，那么出现Gij＝0的元素则表示i行与j列绿灯可以同时亮起；出现Gij＝1的元素则表示i行与j列绿灯不可同时亮起，而i行与j列绿灯对子就是指在灯色数据G中在i位置的绿灯和在j位置的绿灯(i≠j)，在信号机实际运行中以此作为绿冲突的判断标准。
在本实施例中，以上是一个单环信号机针对一个相序的绿冲突检测矩阵数据的处理步骤，但是对于采用双环机制的信号机，由于该类信号机采用2个相序(N环与S环)并发进行，那么，绿冲突检测矩阵数据则要增加，分N环-N环、S环-S环和N环-S环3个部分，每个部分都是16×16位的矩阵数据。前2部分矩阵数据的自动生成依然按上面步骤操作处理，其中的数据G和GT都取自单环的状态灯色数据。但是，在N环-S环绿冲突检测矩阵数据的操作处理中，步骤S32中的G取自N环相序的数据，GT则取自S环相序的数据。
在双环信号机中，双环的状态并不只能是同一序号的，如N环的状态1可以与S环的状态4同时出现。因此，在制作N环-S环的矩阵数据中，在处理N环的某个状态时，数据G取自N环的某个状态，而数据GT则取自S环的多个状态，因为S环的多个状态可以与之同时出现。因此，此时的步骤S32，要重复处理多个数据。
当双环机制的信号机的特征数据存在变序时，还要增加矩阵数据。例如：一个相序存在基序列、变序1、变序2、变序3，那么，共存在如下部分的矩阵数据：
N环基序列－N环基序列、N环基序列－S环基序列、N环基序列－S环变序1、N环基序列－S环变序2、N环基序列－S环变序3；
N环变序1－N环变序1、N环变序1－S环基序列、N环变序1－S环变序1、N环变序1－S环变序2、N环变序1－S环变序3；
N环变序2－N环变序2、N环变序2－S环基序列、N环变序2－S环变序1、N环变序2－S环变序2、N环变序2-－S环变序3；
N环变序3－N环变序3、N环变序3－S环基序列、N环变序3－S环变序1、N环变序3－S环变序2、N环变序3－S环变序3；
S环基序列－S环基序列、S环基序列－N环基序列、S环基序列－N环变序1、S环基序列－N环变序2、S环基序列－N环变序3；
S环变序1－S环变序1、S环变序1－N环基序列、S环变序1－N环变序1、S环变序1－N环变序2、S环变序1－N环变序3；
S环变序2－S环变序2、S环变序2－N环基序列、S环变序2－N环变序1、S环变序2－N环变序2、S环变序2－N环变序3；
S环变序3－S环变序3、S环变序3－N环基序列、S环变序3－N环变序1、S环变序3－N环变序2、S环变序3－N环变序3；
以上的每一个数据都是16×16位的，共40个数据，其中16个是相同的，如：N环基序列－S环变序1、与S环变序1－N环基序列。可见若是手工设置的工作量。
在以上数据的自动生成处理中，当是自身比对时，如：N环变序1－N环变序1，原始数据的G和GT取自同一数据。当是相互比对时，如：N环变序1－S环变序2，原始数据的G取自N环变序1、GT取自S环变序2。
在本发明中，该方法是基于信号机特征数据的设置方法之上的。首先，通过视窗界面设置信号机特征数据，设置好的特征数据下载到信号机上后，信号机就可根据此数据控制路口的信号显示状态和状态迁移。其次，就是本发明增加的部分，即在特征数据设置完毕、进行保存时，对特征数据展开解析，通过特殊算法自动生成绿冲突检测矩阵数据。
其中，特征数据设置方法的具体步骤有：
1)通过选择框确定目标路口的干道数。如：十字路口或三岔路口由主干道和次干道组成；六岔路口或五岔路口由主干道、第一次干道和第二次干道组成。
2)通过选择框确定每个路口的灯组数。如：直行、左转、行人。不用的右转和调头就不用选择。
3)通过选择页面确定相序(专业术语，一个信号周期的信号状态序列)。信号机可以设置多个不同的相序，供不同的时段使用。
4)通过选择框确定当前相序的状态数(专业术语为步伐数或色步数)。
5)在每个状态(步伐)上选择每个灯组的灯色(通过点击色条，选择红绿黄之一)。
因此，本发明立足的特征数据设置界面要求操作图形化，视窗界面明了、简单、易懂。只要信号规划无误、操作正确，就能确保以上操作设置的信号机特征数据没有错误。这就确定了什么绿灯对子是可以同时点亮的，这里的同时点亮，不是指仅能在一个状态内同时点亮，而是不会发生冲突的同时点亮。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种绿冲突检测矩阵数据自动生成方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：点击色条选择灯色，在视窗界面上搭建一信号周期内各灯组的灯色变化色带，色条代表实际的信号灯色，各相序或变序、各状态和各灯组的灯色设置完毕后进行保存，即把图形数据转化为信号机特征数据；
步骤S2：解析信号机特征数据：在保存时，通过算法对所述特征数据展开解析，获取在不同相序或变序下每一个状态的绿灯数据DATA；
步骤S3：从所述绿灯数据中寻找所有同时点亮的绿灯对子，并视之为允许同时点亮的，其余的则视为不可同时点亮，根据这个原则生成绿冲突检测矩阵数据作为信号机绿冲突检测标准；
所述步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S31：置一16*16位的数据区M，用以存放所述绿冲突检测矩阵数据，所述矩阵数据M中的所有位值初始化为0；
步骤S32：读入一个信号状态的灯色数据G；
步骤S33：由数据制作数据，对GT中的每个元素Gi进行判断；
若Gi=0，则所述Gi与其它绿灯不存在同时亮的状况，对所述矩阵数据M不做处理；
若Gi=1，则G内的其它数据位Gj=1时，与之结成的绿灯对子i与j是同时亮的；Gj=0时，与之结成的绿灯对子i与j是不同时亮的，即Gj=1为i行j列的绿灯对子是否同时亮的标志；把数据G中的i位清零，通过逻辑或结合到矩阵数据M中，矩阵数据M中Gij=1的元素表示绿灯对子i与j可以同时亮起，否则表示绿灯对子i与j不可同时亮起；
步骤S34：针对一个相序，从信号周期的第一状态到最后状态，反复执行所述步骤S32与步骤S33，在矩阵数据M中出现Gij=1的元素则表示这个周期内存在出现i行与j列同时亮的绿灯对子；
步骤S35：所有信号状态的数据处理完毕后，将得到的矩阵数据M的所有位取反，那么出现Gij=0的元素则表示i行与j列绿灯可以同时亮起；出现Gij=1的元素则表示i行与j列绿灯不可同时亮起，而i行与j列绿灯对子就是指在灯色数据G中在i位置的绿灯和在j位置的绿灯，其中i≠j，在信号机实际运行中以此作为绿冲突的判断标准。
2.根据权利要求1所述的一种绿冲突检测矩阵数据自动生成方法，其特征在于：
所述步骤S2中，设任意一路口各个干道的绿灯数据DATA的格式设为G，则，
G中的元素包括Gn，Gnl，Gnr，Gnu，Gnp，其中当n=1时，干道n为主干道，当n=2时，干道n为第一次干道，当n=3时，干道n为第二次干道；其中Gn为干道n的直行灯，Gnl为干道n的左转灯；Gnr为干道n的右转灯；Gnu为干道n的调头灯；Gnp为干道n的行人灯；n为不小于1的自然数；所述Gn，Gnl，Gnr，Gnu，Gnp的取值为1或0，若取1则表示绿灯亮，若取0则代表绿灯灭。
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