CN105957376A - 车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，包括引导设备和车载设备；车载设备包括车辆信息采集模块、车载端无线通信模块和信息显示模块；引导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括路侧端无线通信模块；智能分析模块，用于根据接收的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形成针对各车辆的引导信息。本发明通过车路协同技术，获取目标范围内车头时距和目标空档前后车辆运行状态，根据所得各车运行状态分析得出穿插通行方案，形成针对不同车辆的指引信息，再分别将指引信息返回对应的车载设备，引导车辆安全、快速地通过无信号控制交叉口，安全高效。

Description

车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统和方法

技术领域

本发明属于智能交通安全控制领域，具体是车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统和方法。

背景技术

随着经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，机动车保有量迅速增加，交通需求与道路设施之间矛盾日益尖锐，而平面交叉口作为城市路网的重要节点，是不同方向车流发生冲突的集中区域。

目前各城市通常采用交通信号控制的方式来控制交叉口通行，但是对于交通流量较低的交叉口，通常并不需要安装交通信号灯。同时，受资金或其他条件制约，部分需要设置信号灯的城市道路交叉口和公路交叉口也未设置信号灯。由于没有交通信号灯，无信号控制交叉口普遍存在不按规定让行、抢行等现象，交通安全隐患较为突出，对通行效率也存在不利影响。

针对这一问题，对现有专利检索发现，专利《一种消解无信号交叉口两车交通冲突的方法》(申请号：201110319331.8)介绍了一种消解无信号交叉口两车交通冲突的方法，提高了车辆的行驶安全性，但其中方法对车辆冲突的预测缺乏实时性，预测效果有限。而随着车路协同技术的发展和推广，每台车辆都将安装智能车载设备，为解决无信号控制交叉口通行安全问题提供了新的技术手段。

车路协同技术已经成为当今国际交通领域的前沿技术和研究重点，主要发达国家和地区都在积极推进相关技术的研究。车路协同是基于无线通信、传感探测等技术，通过车车、车路信息交互与共享，实现车辆和基础设施之间的协同与配合，达到优化资源，提高道路交通安全水平的目的，以实现更高效、安全的目标。

由于交叉口处的车辆引导对实时性及准确性要求较高，研究一种信息处理量小、可靠性高的控制方法对改善交叉口行车安全性及提高路口通行效率具有重要的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统和方法，引导车辆安全、快速地通过无信号控制交叉口。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，其特征在于：它包括引导设备和车载设备；其中

车载设备包括：车辆信息采集模块，用于获取本车实时运行状态信息；车载端无线通信 模块，用于将车辆运行状态采集模块采集的车辆信息发送给引导设备，以及接收由该引导设备发送的引导信息；信息显示模块，主要负责显示本车的实时引导信息；

引导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括：路侧端无线通信模块，负责接收交叉口各方向距离为N范围内车载设备的实时运行状态信息并传输至智能分析模块，以及将智能分析模块计算的引导信息发送给对应的车载端无线通信模块；智能分析模块，用于根据接收的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形成针对各车辆的引导信息。

按上述系统，将十字交叉口整体划分为若干个冲突区域，对每个冲突区域进行编号；

所述的智能分析模块包括：

优先入口道选定模块，用于统计各方向上距离交叉口距离为N₁范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上N₁范围内所有车辆数为S_东、S_南、S_西、S_北，选取S_东+S _西和S_南+S_北中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中N₁≤N；

第一流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第三优先级次流向；

第二流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该双向左转方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第三优先级次流向；

主流向冲突区域到达判断模块，用于在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域；

冲突区域到达时间计算模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为是时，计算主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第x个冲突区域的时间 其中为车i和车i+1到达第x个冲突区域边缘的时间；x为任意一个冲突区域；

第一优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第一优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过， 若其正处于停止状态则延时启动；

第二优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第二优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

第三优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第三优先级次流向车辆时，且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当其到达第x个冲突区域时与所述的第三优先级次流向车辆到达第x个冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，那么引导该第三优先级次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

冲突区域到达时间计算补偿模块，用于当正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后车不变，用于计算冲突区域到达时间；

主流向车辆引导模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为否时，或者当正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔小于或等于满足穿插需求的最小车头时距T，引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车等待，每隔t₂更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到t₁，重新选定优先入口道。

利用上述车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统实现的引导方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、统计各方向上距离交叉口距离为N₁范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上N₁范围内所有车辆数为S_东、S_南、S_西、S_北，选取S_东+S_西和S_南+S_北中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中N₁≤N；

S2、当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第三优先级次流向；

S3、当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该双向左 转方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第三优先级次流向；

S4、在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域；若是则进行S5，若否则进行S10；

S5、计算主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第x个冲突区域的时间其中为车i和车i+1到达第x个冲突区域边缘的时间；x为任意一个冲突区域；

S6、存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第一优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

S7、存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第二优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

S8、存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第三优先级次流向车辆时，且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当其到达第x个冲突区域时与所述的第三优先级次流向车辆到达第x个冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，那么引导该第三优先级次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

S9、当正在引导次流向车流时，判断被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔是否大于满足穿插需求的最小车头时距T，若是则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后车不变，用于计算冲突区域到达时间；若否则进行S10；

S10、引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车等待，每隔t₂更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到t₁，重新选定优先入口道。

本发明的有益效果为：通过车路协同技术所提供的车/车、车/路实时通讯技术手段，获取目标范围内车头时距和目标空档前后车辆运行状态，在没有信号灯的情况下，根据所得各车运行状态分析得出穿插通行方案，形成针对不同车辆的指引信息，再分别将指引信息返回对应的车载设备，形成面向各车的实时信息指引，引导车辆安全、快速地通过无信号控制交 叉口，安全高效。

附图说明

图1为无信号控制交叉口监控区域及冲突区域布局示意图。

图2为主流向为双向直行时第一优先级次流向车辆行驶示意图。

图3为主流向为双向直行时第二优先级次流向车辆行驶示意图。

图4为主流向为双向直行时第三优先级次流向车辆行驶示意图。

图5为主流向为双向左转时第一优先级次流向车辆行驶示意图。

图6为主流向为双向左转时第二优先级次流向车辆行驶示意图。

图7为主流向为双向左转时第三优先级次流向车辆行驶示意图。

图8为系统工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。

本发明提供一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，包括引导设备和车载设备；其中车载设备包括：车辆信息采集模块，用于获取本车实时运行状态信息；车载端无线通信模块，用于将车辆运行状态采集模块采集的车辆信息发送给引导设备，以及接收由该引导设备发送的引导信息；信息显示模块，主要负责显示本车的实时引导信息。引导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括：路侧端无线通信模块，负责接收交叉口各方向距离为N范围内车载设备的实时运行状态信息并传输至智能分析模块，以及将智能分析模块计算的引导信息发送给对应的车载端无线通信模块；智能分析模块，用于根据接收的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形成针对各车辆的引导信息。

将十字交叉口整体划分为若干个冲突区域，对每个冲突区域进行编号。本实施例中，将十字交叉口分为8个冲突区域，如图1所示。

所述的智能分析模块包括：

优先入口道选定模块，用于统计各方向上距离交叉口距离为N₁范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上N₁范围内所有车辆数为S_东、S_南、S_西、S_北，选取S_东+S _西和S_南+S_北中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中N₁≤N；

第一流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第三优先级次流 向；

第二流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该双向左转方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第三优先级次流向；

主流向冲突区域到达判断模块，用于在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域；

冲突区域到达时间计算模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为是时，计算主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第x个冲突区域的时间 其中为车i和车i+1到达第x个冲突区域边缘的时间；x为任意一个冲突区域；

第一优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第一优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

第二优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第二优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

第三优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第三优先级次流向车辆时，且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当其到达第x个冲突区域时与所述的第三优先级次流向车辆到达第x个冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，那么引导该第三优先级次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

冲突区域到达时间计算补偿模块，用于当正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后车不变，用于计算冲突区域到达时间；

主流向车辆引导模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为否时，或者当正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔小于或等于满足穿插需求的最小车头时距T，引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车等待，每隔t₂更新一次 监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到t₁，重新选定优先入口道。

利用上述车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统实现的引导方法，它包括以下步骤：

S1、统计各方向上距离交叉口距离为N₁范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上N₁范围内所有车辆数为S_东、S_南、S_西、S_北，选取S_东+S_西和S_南+S_北中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中N₁≤N；

S2、当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第三优先级次流向；如图2-图4所示；

S3、当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该双向左转方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第三优先级次流向；如图5-图7所示；

S4、在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域；若是则进行S5，若否则进行S10；

S5、计算主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第x个冲突区域的时间其中为车i和车i+1到达第x个冲突区域边缘的时间；x为任意一个冲突区域；

S6、存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第一优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

S7、存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第二优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

S8、存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第三优先级次流向车辆时，且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当其到达第x个冲突区域时与所述的第三优先级次流向车辆到达第x个冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，那么引导该第三优先级次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停 止状态则延时启动；

S9、当正在引导次流向车流时，判断被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔是否大于满足穿插需求的最小车头时距T，若是则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后车不变，用于计算冲突区域到达时间；若否则进行S10；

S10、引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车等待，每隔t₂更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到t₁，重新选定优先入口道。

在本实施例中，监测各方向上距离交叉口N＝300m范围内的车辆，引导方法如图8所示，具体步骤如下：

A.监测统计各方向上距离交叉口N₁＝100m范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上100m范围内所有车辆数为S_东、S_南、S_西、S_北，选取S_东+S_西和S_南+S_北中较大者对应的两个入口道作为优先入口道，执行B；

B.判断优先入口道中的双向直行车辆数之和是否大于双向左转车辆数之和，若大于，执行C，若小于，执行D；

C.判断该双向直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取另一对入口道作为优先入口道，返回B；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为20s的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、双向直行车流为第三优先级次流向，执行E；

D.判断该双向左转方向是否连续三次作为主流向，若是，选取另一对入口道作为优先入口道，返回B；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为20s的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第三优先级次流向，执行E；

E.判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内能够到达冲突区域，且驶至对应冲突区域时车头时距大于T，若存在，执行F；若不存在，执行N；

记主流向上前车为i，后车为i+1，且若存在，执行F；若不存在，执行N，其中t_i,i+1为主流向上前车与后车之间的车头时距，T为满足穿插需求的最小车头时距，T通常取值为4s，S_i为前车i距离交叉口内对应冲突区域的距离，S_i+1为后车i+1 距离交叉口内对应冲突区域的距离，V_i为前车i的当前车速，V_i+1为后车i+1的当前车速；

F.计算主流向上每个大于T的车头时距，到达各冲突区域的时间其中为车i和车i+1到达第x个冲突区域边缘的时间，x为任意一个冲突区域的编号，执行G；

G.判断是否存在能在时间段内到达冲突区域x的第一优先级次流向车辆，即判断是否存在次流向车辆使得成立，其中t_次为次流向上车辆到达冲突区域x的时间，当车辆在行驶中时当车辆停在停止线时t_次取4s(即T)，V_次为次流向车辆当前速度，S_次为该次流向车辆当前位置至对应冲突区域x的距离，该处x为第一优先级次流向上车辆与主流向发生冲突的区域编号，若存在，执行H；若不存在，执行I；

H.引导被选中次流向中的第一辆车通过交叉口，判断该车行驶状态，若该车正在行驶，则得出引导信息：引导该车以加速度a变速至V_引导，然后以该速度匀速行驶，于时间段内穿过第x个冲突区域，通过交叉口，执行M；若该车停在停止线，则得出引导信息：引导该车于时刻起步，3s后进入第x个冲突区域，在时间段内穿过空档，通过交叉口，执行M；

其中a＝±1m/s²，S_当前为被引导车辆当前位置距离第x个冲突区域的距离，v_当前为被引导车辆当前时刻的车速，x为被选中车辆通过交叉口时与主流向发生冲突的区域编号；

I.判断是否存在能在时间段内到达冲突区域x的第二优先级次流向车辆，即判断是否存在次流向车辆使得成立，其中t_次为次流向上车辆到达冲突区域x的时间，当车辆在行驶中时当车辆停在停止线时t_次取4s(即T)，V_次为次流向车辆当前速度，S_次为该次流向车辆当前位置至对应第x个冲突区域的距离，该处x为第二优先级次流向上车辆与主流向发生冲突的区域编号，若存在，执行H；若不存在，执行J；

J.判断是否存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第三优先级次流向车辆，即判断是否存在次流向车辆使得成立，其中t_次为次流向上车辆到达第x个冲突区域的时间，当车辆在行驶中时当车辆停在停止线时t_次取4s(即T)，V_次为次流向车辆当前速度，S_次为该次流向车辆当前位置至对应第x个冲突区域的距离，该处x为第三优先 级次流向与主流向冲突的第一个区域编号，若存在执行K；若不存在，执行N；

K.主流向中的另一方向车流中是否存在相邻两车的车头间距，当其到达对应冲突区域时与J中选中的穿行空档重叠时间大于T，若存在，执行L；若不存在，执行N；

记针对距离交叉口最近的第三优先级次流向车辆，其近端主流向上的前车为i，后车为i+1，远端主流向上的前车为j，后车为j+1，分别为车i、车i+1到达第x个冲突区域的时间，分别为车j、车j+1到达第y个冲突区域的时间，x为第三优先级次流向与主流向冲突的第一个区域编号，y为第三优先级次流向与主流向冲突的最后一个区域编号，x，y∈{1，2，3，4，5，6，7，8}，判断是否存在使成立，若存在，执行I；若不存在，执行N；

L.指引该第三优先级次流向的第一辆车通过交叉口，判断该车行驶状态，若该车正在行驶，则得出引导方案：引导该车以加速度a变速至V_引导，然后以该速度匀速行驶，于时间段 至内连续穿过第x个冲突区域和第y个冲突区域，通过交叉口，执行M；若该车停在停止线，则得出引导信息：引导该车于起步时刻，3s后进入第x个冲突区域，在时间段内穿过空档，通过交叉口，执行M；

其中a＝±1m/s²，S_当前为被引导车辆距离冲突区域的距离，v_当前为被引导车辆当前时刻的车速，第x个冲突区域为第三优先级次流向与主流向冲突的第一个冲突区域，第y个冲突区域为第三优先级次流向与主流向冲突的后一个冲突区域；

M.分析被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔是否大于T，若大于，记被引导车辆为前车，后车不变，执行F；若不大于，执行N；

N.引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，执行O；

O.次流向车流减速慢行至停车线停车等待，该过程中每隔2s更新一次监测区域内各车辆运行状态，执行P；

P.当前主流向优先通行权持续时间是否达到20s，若达到20s，执行A；若未到达20s，执行E。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，其特征在于：它包括引导设备和车载设备；其中

车载设备包括：车辆信息采集模块，用于获取本车实时运行状态信息；车载端无线通信模块，用于将车辆运行状态采集模块采集的车辆信息发送给引导设备，以及接收由该引导设备发送的引导信息；信息显示模块，主要负责显示本车的实时引导信息；

引导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括：路侧端无线通信模块，负责接收交叉口各方向距离为N范围内车载设备的实时运行状态信息并传输至智能分析模块，以及将智能分析模块计算的引导信息发送给对应的车载端无线通信模块；智能分析模块，用于根据接收的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形成针对各车辆的引导信息。

2.根据权利要求1所述的车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，其特征在于：将十字交叉口整体划分为若干个冲突区域，对每个冲突区域进行编号；

所述的智能分析模块包括：

优先入口道选定模块，用于统计各方向上距离交叉口距离为N₁范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上N₁范围内所有车辆数为S_东、S_南、S_西、S_北，选取S_东+S _西和S_南+S_北中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中N₁≤N；

第一流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第三优先级次流向；

第二流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该双向左转方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第三优先级次流向；

主流向冲突区域到达判断模块，用于在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域；

冲突区域到达时间计算模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为是时，计算主 流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第x个冲突区域的时间 其中为车i和车i+1到达第x个冲突区域边缘的时间；x为任意一个冲突区域；

第一优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第一优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

第二优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第二优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

第三优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第三优先级次流向车辆时，且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当其到达第x个冲突区域时与所述的第三优先级次流向车辆到达第x个冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，那么引导该第三优先级次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

冲突区域到达时间计算补偿模块，用于当正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后车不变，用于计算冲突区域到达时间；

主流向车辆引导模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为否时，或者当正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔小于或等于满足穿插需求的最小车头时距T，引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车等待，每隔t₂更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到t₁，重新选定优先入口道。

3.利用权利要求2所述的车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统实现的引导方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、统计各方向上距离交叉口距离为N₁范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上N₁范围内所有车辆数为S_东、S_南、S_西、S_北，选取S_东+S_西和S_南+S_北中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中N₁≤N；

S2、当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是， 设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第三优先级次流向；

S3、当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该双向左转方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t₁的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第三优先级次流向；

S4、在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域；若是则进行S5，若否则进行S10；

S5、计算主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第x个冲突区域的时间其中为车i和车i+1到达第x个冲突区域边缘的时间；x为任意一个冲突区域；

S6、存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第一优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

S7、存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第二优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

S8、存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第三优先级次流向车辆时，且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当其到达第x个冲突区域时与所述的第三优先级次流向车辆到达第x个冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，那么引导该第三优先级次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；

S9、当正在引导次流向车流时，判断被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔是否大于满足穿插需求的最小车头时距T，若是则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后车不变，用于计算冲突区域到达时间；若否则进行S10；

S10、引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车等待，每隔t₂更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到t₁，重新选定优先入口道。