CN106251651A - 一种利用平面感知技术的路口交通信号控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用平面感知技术的路口交通信号控制方法及系统，通过平面精准连续跟踪技术，能精准跟踪检测每一台机动车从上游到通过路口时最高遇了几次红灯；根据平面精准连续跟踪技术得到的精确结果，可以精准调整控制参数减少机动车通过路口遇红灯的停车次数；根据停车次数给出最适合的控制策略，并通过调整控制参数减少遇红灯次数提高路口通行效率。并且，当平面检测器出现故障时，能及时发出故障报警信号，提示工作人员能够尽快进行维护。采用本发明的上述方案，能够实现提高路口绿灯信号的利用效率，以及减少机动车通过信号灯控制路口遇红灯停车等待的次数。

Description

一种利用平面感知技术的路口交通信号控制方法及系统

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，具体是一种利用平面感知技术的路口交通信号控制方法及系统。

背景技术

随着城市规模的不断扩大，人们的出行方式不断改变，采用机动车方式出行已成为常态，导致机动车数量急剧增加，管理部门为了确保交叉路口的安全与畅通，通常在路口安装了信号机，控制机动车的有序通行。

如何提高路口信号控制系统的控制效率，减少绿灯损失时间，降低机动车停车次数、缩短停车时间，让人们的出行更加安全、便捷，国内外的专家都在这个领域投入大量精力研究如何提高路口信号控制系统的效率，但是，由于受到机动车检测器的限制，使目前的技术进展遇到了瓶颈。

人们对一个路口的拥堵程度最直观的评价方法是机动车等了几次红灯才通过路口。一般简单评价标准是：到达路口就遇绿灯或等一次红灯就能通过路口的，人们一般认为是畅通状态；如果等2次红灯才能通过路口的，一般认为是缓行状态；如果等3次以上红灯才能通过路口的，一般认为是拥堵状态。

路口信号机针对交通拥堵、缓行、畅通的状态，实时精准地转换控制策略是提高路口信号机控制效果的关键，目前国内外通常采用定时转换控制策略的方式，而不能根据当前交通状态，实时准确转换相应控制策略，导致路口绿灯时间损失加长，停车次数加大，停车等待时间延长、遇红灯次数增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中不能根据当前机动车通过路口遇红灯的次数来确定当前路口是否处于拥堵、缓行、畅通状态，并实时自动选择相应的控制策略。

为解决上述技术问题，本发明提供一种利用平面感知技术的路口交通信号控制方法，包括如下步骤：

S1：对于路口每个方向上的机动车进行平面精准连续跟踪，实时获取每个方向的机动车的数量、每一台机动车的瞬时速度、精准位置，当机动车瞬时速度持续为零时则判定机动车处于停止状态；

S2：获取主干路方向遇红灯的最高停车等待次数K1和支路方向上的遇红灯的最高停车等待次数K2；

S3：判断主干路方向的遇红灯的最高停车等待次数与支路方向的遇红灯的最高停车等待次数是否相等，若相等则进入步骤S4，否则进入步骤S5；

S4：判断遇红灯的最高停车次数是否为零，若是零，则调用减少主干路方向绿灯损失时间的控制方案，之后返回步骤S1；若否，则将信号周期延长，之后返回步骤S1；

S5：判断主干路方向遇红灯的最高停车等待次数是否大于支路方向遇红灯的最高停车等待次数，若是则调用减少主干路方向停车次数的控制方案，之后返回步骤S1；若否则调用减少支路方向停车次数的控制方案，之后返回步骤S1。

基于同一发明构思，本发明还提供一种利用平面感知技术的路口交通信号控制系统，其特征在于，包括：

平面检测单元，对于路口每个方向上的机动车进行平面精准连续跟踪，实时获取每个方向的机动车的数量、每一台机动车的瞬时速度、精准位置，当机动车瞬时速度持续为零时则判定机动车处于停止状态；

数据获取单元，获取主干路方向遇红灯的最高停车等待次数K1支路方向上的遇红灯的最高停车等待次数K2；

第一判断单元，判断主干路方向的遇红灯的最高停车等待次数与支路方向的遇红灯的最高停车等待次数是否相等；

第一控制单元，用于在第一判断单元的判断结果为是时，判断遇红灯的最高停车次数是否为零，若是零，则调用减少主干路方向绿灯损失时间的控制方案；在第一判断单元的判断结果为否时，将信号周期延长；

第二控制单元，用于在第一判断单元的判断结果为否时，判断主干路方向遇红灯的最高停车等待次数是否大于支路方向遇红灯的最高停车等待次数，若是则调用减少主干路方向停车次数的控制方案；若否则调用减少支路方向停车次数的控制方案。

本发明的上述技术方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

(1)本发明所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法及系统，通过平面精准连续跟踪技术，能精准跟踪检测每一台机动车从上游到通过路口时最高遇了几次红灯；根据平面精准连续跟踪技术得到的精确结果，可以精准调整控制策略与参数减少机动车通过路口遇红灯的停车次数；根据遇红灯的停车次数给出最适合的控制策略，并通过调整控制参数减少遇红灯次数，提高路口通行效率。并且，当平面检测器出现故障时，能及时发出故障报警信号，提示工作人员能够尽快进行维护。采用本发明的上述方案，能够实现提高路口绿灯信号的利用效率，以及减少在机动车在信号灯控制路口处遇红灯停车等待的次数。

(2)本发明所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法及系统，当采用雷达检测器时，在路面选定校正标志位，在电子地图上标注校正标志位的实际位置坐标，当对车辆位置进行检测时，实时获得校正标志位的坐标数据与实际坐标数据进行比较，当二者之间的偏差超过一定阈值时，发出故障报警信息：一是提醒工作人员及时维修；二是将系统降级为信号灯全部为绿灯模式。当二者之间的偏差在阈值范围内时，根据偏差值对采集到的车辆位置坐标进行校正，因此，即便是检测器发生了抖动，也能保证最终获得的车辆位置坐标数据和车速是准确的。

(3)本发明所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法及系统，当采用视频检测器时，由于视频检测器在检测不同距离的场景时，同样相邻的两行像素或者两列像素之间代表的距离不相同。因为，在视频画面中，近距离的视频图像比例与远距离的视频图像比例不同，因此，在本申请中，根据在路面上的分道线的实际长度尺寸，通过人工在视频画面上设置的分界点作为校正标志位，无论当分界点在远距离的位置和在近距离的位置时，每个分界点到停止线的距离是已知的，而且是非常准确的，只是不同距离的场景相邻分界点之间的像素行数和列数不同，代表的距离不同而已，通过这种方法，可以大幅度提高其检测位置的精度，得到准确的机动车当前准确瞬时速度。

(4)本发明所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法及系统，当检测器采用视频检测器时，如果视频检测器发生了抖动导致视频检测器检测到的位置信息发生了偏移，由于每一个分界点都是校正标志位，因此无论机动车处于哪两个分界点之间，都能够根据距离机动车最近的分界点得到校正标志位的校正误差。本方案中，将整个视频画面的监控距离以分界点分成了若干段，每段的距离都比较短，因此采用两个分界点之间的距离偏差对机动车的位置进行校正，可以得到更为准确的速度数据。

附图说明

图1是本发明一个实施例所述利用平面感知技术的路口交通信号控制方法的流程图；

图2是本发明一个实施例所述获取第一方向遇红灯的最高停车等待次数K1第二方向上的遇红灯的最高停车等待次数K2的方法流程图；

图3是本发明一个实施例所述减少主干路方向绿灯损失时间的控制方案的流程图；

图4是本发明一个实施例所述减少主干路方向停车次数的控制方案的流程图；

图5是本发明一个实施例所述视频监控结果的示意图；

图6是本发明一个实施例所述根据视频监测结果进行像素划分的示意图；

图7是本发明一个实施例所述利用平面感知技术的路口交通信号控制系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。并且下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。在对各个实施例进行详细描述之前，需要说明的是，本发明所涉及到的所有位置坐标数据均是指在同一特定坐标系下的坐标数据。另外，本发明所述的平面检测是相对于现有技术中断面检测而言的说法，对每台机动车当前位置轨迹的连续检测即平面数据的采集。

实施例1

本实施例提供一种利用平面感知技术的路口交通信号控制方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1：对于路口每个方向上的机动车进行平面精准连续跟踪，实时获取每个方向的机动车的数量、每一台机动车的瞬时速度、精准位置，当机动车瞬时速度持续为零时则判定机动车处于停止状态。

S2：获取主干路方向遇红灯的最高停车等待次数K1和支路方向上的遇红灯的最高停车等待次数K2。

S3：判断主干路方向的遇红灯的最高停车等待次数与支路方向的遇红灯的最高停车等待次数是否相等，若相等则进入步骤S4，否则进入步骤S5。

S4：判断遇红灯的最高停车次数是否为零，若是零，则调用减少主干路方向绿灯损失时间的控制方案，之后返回步骤S1；若否，则将信号周期延长，之后返回步骤S1。所述延长信号周期，是指将第一方向和第二方向的信号灯周期全部延长，例如原来情况下，第一方向信号灯红黄绿整个周期为二十秒，第二放行信号灯红黄绿整个周期为二十秒，那么本步骤可以将两个方向信号灯周期都延长至30秒，当然在延长时，是有一个限值的，不能无限延长，最长的情况单个方向信号灯周期不超过120秒。

S5：判断主干路方向遇红灯的最高停车等待次数是否大于支路方向遇红灯的最高停车等待次数，若是则调用减少主干路方向停车次数的控制方案，之后返回步骤S1；若否则调用减少支路方向停车次数的控制方案，之后返回步骤S1。

采用本实施例的上述方案，能够实现提高路口绿灯信号的利用效率，以及减少在机动车在信号灯控制路口处遇红灯停车等待的次数。

优选地，如图2所示，所述步骤S2中具体包括：

S21：建立行驶状态表，记录每一台机动车的行驶状态，所述行驶状态包括每一台机动车在越过停止线之前遇红灯的停车等待次数；其中某一机动车首次写入所述行驶状态表时，遇红灯的停车等待次数的初始值为零。

S22：判断主干路方向是否为红灯状态，若是则进入步骤S23，否则进入步骤S24。

S23：修订所述行驶状态表：对于主干路方向，将已有机动车的停车次数加1，并获取主干路方向上遇红灯的最高停车等待次数K1；对于支路方向，将越过停止线的机动车从列表中清除。

S24：修订所述行驶状态表：对于主干路方向，将越过停止线的机动车从列表中清除；对于支路方向，将已有机动车的遇红灯的停车等待次数加1，并获取支路方向上遇红灯的最高停车等待次数K2。

本实施例中，所述行驶状态表可以入表1所示：

表1-行驶状态表

其中两个方向上的机动车可以写入同一个表格中，采用1-n的形式来表示主干路方向上的第n辆机动车；采用2-m的形式来表示支路方向第m辆机动车。也可以设置两个表格分别记录两个方向上的机动车。而机动车的编号可以根据实际情况自行拟定，目的是将机动车车辆进行区分。并且，显然对于等待红灯次数最多的机动车一定是最先能够通过路口的机动车，因此等待次数并不会无限制的递增下去，某一辆机动车在绿灯状态下通过路口后便可以从上述表格中清除，而清除的同时，该机动车对应的编号也释放出来可以供新进入表格中的机动车使用。由于本实施例中，能够采用平面连续跟踪每一台机动车，因此能够准确获得每一台机动车的行驶状态，而信号灯是否为红灯可以直接通过交通信号控制器获得，因此可以直接得到在机动车是否因为在等待红灯而停车，由于精准获得了机动车的位置，能够得到机动车是否在停止线后遇红灯停车等待，因此本实施例的上述方案能够准确得到每一台机动车在停止线后因为遇红灯而停车的次数。

进一步优选地，如图3所示，所述步骤S4中所述的减少主干路方向绿灯损失时间的控制方案具体包括：

S41：将主干路方向平面感知检测器的安装位置坐标数据(X_Gj,Y_Gj)、支路方向平面感知检测器的安装位置坐标数据(X_Zj,Y_Zj)、主干路方向停止线的坐标数据(X_Gt,Y_Gt)、支路方向停止线的坐标数据(X_Zt,Y_Zt)标注到电子地图上；

S42：实时获取主干路方向上的机动车位置的实际坐标数据(X_Gdj,Y_Gdj)，支路方向上的机动车位置的实际坐标数据(X_Zdj,Y_Zdj)并将其标注到电子地图上；

S43：获取主干路方向上的机动车自当前位置到停止线的距离L_Gd，支路方向上的机动车自当前位置到停止线的距离L_Zd：

L_Gd＝(X_Gt,Y_Gt)-(X_Gdj,Y_Gdj)；L_Zd＝(X_Zt,Y_Zt)-(X_Zdj,Y_Zdj)；

S44：获取主干路方向上的机动车当前的瞬时速度：

V_Gs＝(L_Gq-L_Gd)/T_Gs，其中L_Gq是指该主干路方向上的机动车前一个检测周期与主干路方向停止线之间的距离；

获取支路方向上的机动车当前的瞬时速度：

V_Zs＝(L_Zq-L_Zd)/T_Zs，其中L_Zq是指该支路方向上的机动车前一个检测周期与支路方向停止线之间的距离；

S45：获取主干路方向上的机动车到达主干路方向停止线所需的时间：T_Gt1＝L_Gd/V_Gs；获取支路方向上的机动车到达支路方向停止线所需的时间：T_Zt1＝L_Zd/V_Zs；

S46：判断T_Gt1与T_Zt1的差值是否大于设定阈值,若是则设置主干路方向绿灯信号,否则设置支路方向信号灯为绿灯信号。

本实施例中采用平面感知的方法对路口上游道路的机动车进行连续跟踪，能实时检测机动车当前的瞬时速度，不断修正机动车以当前速度到达停车线所需的时间：当支路无机动车时，干路信号灯维持绿灯不变；当支路有机动车通过时，该系统能精确到秒的计算出路口上游的干路机动车到达路口所需的时间和支路机动车到达路口所需的精确到秒的时间，能确保干路机动车不停车的情况下，减少支路机动车的等待时间。

进一步优选地，如图4所示，步骤S5中所述的减少主干路方向停车次数的控制方案具体包括：

S511：获取主干路方向上，进入第一方向相邻路口的机动车数量n_j1和进入第二方向相邻路口的机动车数量n_j2，获取第一比对系数：T_b1＝n_j1/n_j2；其中第一方向和第二方向为干路上相反的两个方向；

S512：比较所述第一比对系数T_b1与第一调整阈值T_th1是否相等，若第一比对系数T_b1与第一调整阈值T_th1相等则设置当前路口信号灯与第一方向相邻路口信号灯的相位差为零偏移值；否则进入步骤S513；

S513：比较所述第一比对系数T_b1是否大于所述第一调整阈值T_th1，若是则设置当前路口信号灯与第一方向相邻路口信号灯的相位差为正向偏移值，并实时对所述正向偏移值进行修正，修正后的正向偏移值为：进入第一方向相邻路入口的n_j1台机动车的头车从当前位置行驶至当前路口停止线所需的时间；待进入第一方向相邻路入口的n_j1台机动车的尾车通过当前路口停止线后，设置当前路口主干路方向信号灯为红灯，否则进入步骤S514；

S514：设置当前路口信号灯与第二方向相邻路口信号灯的相位差为反向偏移值，并实时对所述反向偏移值进行修正，修正后的反向偏移值为：进入第二方向相邻路入口的n_j2台机动车的头车从当前位置行驶至当前路口停止线所需的时间；待进入第二方向相邻路入口的n_j2台机动车的尾车通过当前路口停止线后，设置当前路口主干路方向信号灯为红灯。

采用相同的发明构思，步骤S5中减少支路方向停车次数的控制方案具体包括：

S521：获取支路方向上，进入第三方向相邻路口的机动车数量n_j3和进入第四方向相邻路口的机动车数量n_j4，获取第二比对系数：T_b＝n_j1/n_j2；其中第三方向和第四方向为支路上相反的两个方向；

S522：比较所述第二比对系数T_b2与第二调整阈值T_th2是否相等，若第二比对系数T_b2与第二调整阈值T_th2相等则设置当前路口信号灯与第三方向相邻路口信号灯的相位差为零偏移值；否则进入步骤S523；

S523：比较所述第二比对系数T_b是否大于所述第二调整阈值T_th，若是则设置当前路口信号灯与第三方向相邻路口信号灯的相位差为正向偏移值，并实时对所述正向偏移值进行修正，修正后的正向偏移值为：进入第三方向相邻路入口的n_j3台机动车的头车从当前位置行驶至当前路口停止线所需的时间；待进入第三方向相邻路入口的n_j3台机动车的尾车通过当前路口停止线后，设置当前路口支路方向信号灯为红灯，否则进入步骤S524；

S524：设置当前路口信号灯与第四方向相邻路口信号灯的相位差为反向偏移值，并实时对所述反向偏移值进行修正，修正后的反向偏移值为：进入第四方向相邻路入口的n_j4台机动车的头车从当前位置行驶至当前路口停止线所需的时间；待进入第四方向相邻路入口的n_j4台机动车的尾车通过当前路口停止线后，设置当前路口支路方向信号灯为红灯。

本实施例的上述方案，通过平面感知检测器实时精准检测进入路口每个方向上游的机动车数量、每台机动车当前的位置、瞬时速度及从当前位置到达停止线所需时间，实时根据干路和支路的相邻两个入口的实时流量变化调整信号灯的相位偏移。通过上述方案，能够准确获得每一机动车从上游路口的出口到达停止线的准确时刻，因此能够更加准确的为到达停止线的机动车队列的头车开启绿灯信号，从而保证机动车在通过路口时减少停车次数。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例做出如下改进。本实施例在实施例1的基础上，进行如下改进，步骤S1中所述的平面精准连续跟踪包括如下步骤：

S11：在路口上设置若干平面检测器，所述平面检测器用于对机动车进行连续跟踪；将所述检测器的检测范围、信号灯的上游路段、信号灯的下游路段标注到带有经纬度的电子地图上，并且将检测器的位置坐标数据(X_j,Y_j)、信号灯的位置坐标数据(X_x,Y_x)标注到电子地图上；

S12：获取检测器的当前检测误差(X_c,Y_c)，判断当前检测误差(X_c,Y_c)是否在设定阈值范围内，若是则进入步骤S13，否则发出报警信号，提示无法准确获取校正标志位坐标数据，之后将信号灯均设置为绿灯后返回步骤S1；

S13：获取机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)；

S14：根据机动车当前位置的坐标数据和当前检测误差获得机动车当前位置的实际坐标数据：(X_dj,Y_dj)＝(X_d,Y_d)-(X_c,Y_c)。

具体包括以下情况：

所述检测器采用检测雷达的情况下，所述步骤S12中获得当前检测误差(X_c,Y_c)的步骤包括：

SA1：选定校正标志位，并将校正标志位的实际坐标数据(X_b，Y_b)标注到电子地图上，并实际测量雷达检测器到校正标志的距离L_lb和校正标志位到信号灯所在位置的距离L_jt；校正标志位可以为路面上设置的固定标志物所在的位置，例如显示牌、天桥桥梁、电线杆等，这些物体不会轻易发生位移。

SA2：判断是否能读取到校正标志位的当前坐标数据(X_bd，Y_bd)，若读取到则根据校正标志位的当前坐标数据和校正标志位的实际坐标数据得到当前检测误差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)。

在电子地图上标注校正标志位的实际位置坐标，在对车辆位置进行检测时，实时获得校正标志位的坐标数据与实际坐标数据进行比较，当二者之间的偏差超过一定阈值时，发出故障报警信息提醒工作人员。当二者之间的偏差在阈值范围内时，根据偏差值对采集到的车辆位置坐标进行校正，因此，即便是检测器发生了抖动，也能保证最终获得的车辆位置坐标数据是准确的。

所述检测器采用视频跟踪单元的情况时，所述步骤S12中获得当前检测误差(X_c,Y_c)的步骤包括：

SB1：在视频跟踪单元的视频监控范围内施划分道线，所述分道线上设置有分界点F_i，获得每一分界点的实际坐标数据(X_f，Y_f)并将其标注到电子地图上；如图3所示为一种方案，以道路上施划的分道线的端点作为分界点。因为分道线是虚线形式，对于其中的实线长度和空白距离都是有规定的，一般情况下实线长度为2米，空白距离为4米，因此如果直接以实线的两个端点作为分界点，则很容易得到每一个分界点的坐标值，如图中所示F1和F2之间的距离为2米，F2和F3之间的距离为4米，F3和F4之间的距离为两米。

SB2：以每一分界点的实际坐标数据(X_f，Y_f)作为校正标志位的实际坐标数据(X_b，Y_b)。

SB3：判断是否能检测到每一个校正标志位的当前坐标数据(X_bd，Y_bd)，若检测到则根据检测到的每一校正标志位当前坐标数据和该校正标志位的实际坐标数据，得到与该标志位对应的检测误差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)；

所述步骤S13和所述步骤S14之间还包括如下步骤：

根据机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)得到与机动车距离最近的校正标志位，以与机动车距离最近的校正标志位的检测误差作为机动车的当前检测误差(X_c,Y_c)。

在本实施例中，将每一个分界点都作为校正标志位，无论机动车当前位置在哪，都能够立即确定与机动车距离最近的校正标志位，利用该校正标志位的检测误差对机动车的位置进行校正，使得到的机动车的实际位置坐标更准确，从而准确得到的机动车当前的瞬时速度。

所述检测器为视频跟踪单元的情况还包括，步骤S1中所述的平面精准连续跟踪包括如下步骤：

SC1：在视频跟踪单元的视频监控范围内施划分道线，所述分道线上设置有分界点F_i，获得每一分界点的实际坐标数据(X_f，Y_f)并将其标注到电子地图上,以及每两个相邻分界点之间的距离L_fi；

SC2：在视频监控画面中得到分道线的监控图像，依次人工标注每一个分界点F_i，并获得每两个相邻分界点之间的像素行数H_h或像素列数H_l，得到：

每两个相邻分界点之间的每一行像素对应的距离L_fi/H_h；

或者每两个相邻分界点之间的每一列像素对应的距离L_fi/C_l；

图5和图6给出了在视频检测画面中的检测结果示意图；图中所示即为一条车道的检测结果示意图。从图中可以看出，当视频检测单元在检测不同距离的目标时，同一行像素以及同一列像素所表示的距离完全不同。道路的宽度是固定的，但是在画面下方道路宽度占用了43列像素，在画面上方只占用了28列像素，假设其宽度为3米，那么对于画面下方每一列像素表示的距离为3/430.07米，道路上方每一列像素表示的距离为3/280.1米。同样的道理，在路面上施划的分道线，实线长度为两米，在画面下方15行像素表示F1和F2之间的距离，在画面上方7行像素即可表示F5和F6之间的距离，则在F1和F2之间，每行像素代表的距离为2/150.133米，在F5和F6之间，每行像素代表的距离为2/70.286米。

SC3：获取机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)；

SC4：根据机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)判断机动车当前位置在视频监控画面中的哪两个相邻的分界点之间，并进一步判断该坐标数据对应该相邻分界点之间的哪一行像素点或哪一列像素点；

SC5：根据机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)，结合在实际中每一个分界点的相对位置坐标、以及机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)所在区域每一行像素对应的距离或者每一列像素对应的距离，得到机动车当前位置的实际坐标数据(X_dj,Y_dj)。

假设当前时刻，机动车位于F5和F6之间，而F5和F6两个分界点的实际坐标可以测量得到，是非常准确的位置坐标，那么我们只要得到机动车与F5或者F6之间的距离就可以得到机动车当前实际的位置坐标。因为，我们已经获得，F5和F6之间共有7行像素，每一行像素所表示的距离为0.286米，此时如果机动车与F5之间距离为4行像素，与F6之间的距离为3行像素，那么可以得到机动车与F6之间的距离为0.2863＝0.858米，则机动车实际的位置坐标与F6之间的距离为0.858米，通过计算即可得到机动车的实际位置坐标。

实施例3

本实施例提供一种利用平面感知技术的路口交通信号控制系统，如图7所述，包括：

平面检测单元1，对于路口每个方向上的机动车进行平面精准连续跟踪，实时获取每个方向的机动车的数量、每一台机动车的瞬时速度、精准位置，当机动车瞬时速度持续为零时则判定机动车处于停止状态；

数据获取单元2，获取主干路方向遇红灯的最高停车等待次数K1支路方向上的遇红灯的最高停车等待次数K2；

第一判断单元3，判断主干路方向的遇红灯的最高停车等待次数与支路方向的遇红灯的最高停车等待次数是否相等；

第一控制单元4，用于在第一判断单元3的判断结果为是时，判断遇红灯的最高停车次数是否为零，若是零，则调用减少主干路方向绿灯损失时间的控制方案；在第一判断单元的判断结果为否时，将信号周期延长；

第二控制单元5，用于在第一判断单元3的判断结果为否时，判断主干路方向遇红灯的最高停车等待次数是否大于支路方向遇红灯的最高停车等待次数，若是则调用减少主干路方向停车次数的控制方案；若否则调用减少支路方向停车次数的控制方案。

采用本实施例的上述方案，能够实现提高路口绿灯信号的利用效率，以及减少在机动车在信号灯控制路口处遇红灯停车等待的次数。

优选地，所述数据获取单元2，包括：

行驶状态记录模块，建立行驶状态表，记录每一台机动车的行驶状态，所述行驶状态包括每一台机动车在越过停止线之前遇红灯的停车等待次数；其中某一机动车首次写入所述行驶状态表时，遇红灯的停车等待次数的初始值为零；

第一判断模块，判断第一方向是否为红灯状态；

修订模块，用于修订所述行驶状态表：

当所述第一判断模块的判断结果为是时，对于第一方向，将已有机动车的停车次数加1，并获取第一方向上遇红灯的最高停车等待次数K1；对于第二方向，将越过停止线的机动车从列表中清除；

当所述第一判断模块的判断结果为否时，对于第一方向，将越过停止线的机动车从列表中清除；对于第二方向，将已有机动车的遇红灯的停车等待次数加1，并获取第二方向上遇红灯的最高停车等待次数K2。

进一步优选地，所述平面检测单元1包括：

平面检测器，设置于在路口不同方向上，用于对机动车进行连续跟踪；将所述平面检测器的检测范围、标注到带有经纬度的电子地图上，并且将平面检测器的位置坐标数据(X_j,Y_j)；

第一处理模块，获取平面检测器的当前检测误差(X_c,Y_c)，判断当前检测误差(X_c,Y_c)是否在设定阈值范围内，若是则获取机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)，否则发出报警信号，提示无法准确获取校正标志位坐标数据；

误差获取模块，根据机动车当前位置的坐标数据和当前检测误差获得机动车当前位置的实际坐标数据：(X_dj,Y_dj)＝(X_d,Y_d)-(X_c,Y_c)。

作为一种可实现的方式，所述平面检测器采用检测雷达，误差获取模块包括：

标识为选定子模块，选定校正标志位，并将校正标志位的实际坐标数据(X_b，Y_b)标注到电子地图上，并实际测量雷达检测器到校正标志的距离L_lb和校正标志位到信号灯所在位置的距离L_jt；

第一处理子模块，判断是否能读取到校正标志位的当前坐标数据(X_bd，Y_bd)，若读取到则根据校正标志位的当前坐标数据和校正标志位的实际坐标数据得到当前检测误差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)。

作为另一种可实现的方式，所述平面检测器采用视频跟踪模块，误差获取模块包括：

分道线获取子模块，在视频跟踪模块的视频监控范围内施划分道线，所述分道线上设置有分界点F_i，获得每一分界点的实际坐标数据(X_f，Y_f)并将其标注到电子地图上；

第二处理子模块，以每一分界点的实际坐标数据(X_f，Y_f)作为校正标志位的实际坐标数据(X_b，Y_b)；判断是否能检测到每一个校正标志位的当前坐标数据(X_bd，Y_bd)，若检测到则根据检测到的每一校正标志位当前坐标数据和该校正标志位的实际坐标数据，得到与该标志位对应的检测误差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)；根据机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)得到与机动车距离最近的校正标志位，以与机动车距离最近的校正标志位的检测误差作为机动车的当前检测误差(X_c,Y_c)。

当所述平面检测器为视频跟踪模块的另一种实现方式，所述检测模块包括：

分界点获取子模块，在视频跟踪模块的视频监控范围内施划分道线，所述分道线上设置有分界点F_i，获得每一分界点的实际坐标数据(X_f，Y_f)并将其标注到电子地图上,以及每两个相邻分界点之间的距离L_fi；

像素间距子模块，在视频监控画面中得到分道线的监控图像，依次人工标注每一个分界点F_i，并获得每两个相邻分界点之间的像素行数H_h或像素列数H_l，得到：

每两个相邻分界点之间的每一行像素对应的距离L_fi/H_h；

或者每两个相邻分界点之间的每一列像素对应的距离L_fi/C_l；

第三处理子模块，获取机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)；根据机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)判断机动车当前位置在视频监控画面中的哪两个相邻的分界点之间，并进一步判断该坐标数据对应该相邻分界点之间的哪一行像素点或哪一列像素点；根据机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)，结合在实际中每一个分界点的相对位置坐标、以及机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)所在区域每一行像素对应的距离或者每一列像素对应的距离，得到机动车当前位置的实际坐标数据(X_dj,Y_dj)。

进一步优选地，所述第一控制模块4包括：

电子地图，用于记录主干路平面感知检测器的安装位置坐标数据(X_Gj,Y_Gj)、支路平面感知检测器的安装位置坐标数据(X_Zj,Y_Zj)、主干路停止线的坐标数据(X_Gt,Y_Gt)、支路停止线的坐标数据(X_Zt,Y_Zt)；

数据采集模块，用于实时获取主干路上的机动车位置的实际坐标数据(X_Gdj,Y_Gdj)，支路上的机动车位置的实际坐标数据(X_Zdj,Y_Zdj)并将其标注到电子地图上；

距离获取模块，用于获取主干路上的机动车自当前位置到停止线的距离L_Gd，支路上的机动车自当前位置到停止线的距离L_Zd：

L_Gd＝(X_Gt,Y_Gt)-(X_Gdj,Y_Gdj)；L_Zd＝(X_Zt,Y_Zt)-(X_Zdj,Y_Zdj)；

速度获取模块，用于获取主干路上的机动车当前的瞬时速度V_Gs＝(L_Gq-L_Gd)/T_Gs，其中L_Gq是指该主干路上的机动车前一个检测周期与主干路停止线之间的距离；还用于获取支路上的机动车当前的瞬时速度V_Zs＝(L_Zq-L_Zd)/T_Zs，其中L_Zq是指该支路上的机动车前一个检测周期与支路停止线之间的距离；

时间获取模块，用于获取主干路上的机动车到达主干路停止线所需的时间：T_Gt1＝L_Gd/V_Gs；获取支路上的机动车到达支路停止线所需的时间：T_Zt1＝L_Zd/V_Zs；

信号灯设置模块，用于在T_Gt1与T_Zt1的差值大于设定阈值时设置主干路绿灯信号,反之设置支路信号灯为绿灯信号。

优选地，所述第二控制单元5包括：

主干路方向上，数据获取模块，获取进入第一方向相邻路口的机动车数量n_j1和进入第二方向相邻路口的机动车数量n_j2，获取第一比对系数：T_b＝n_j1/n_j2，其中第一方向和第二方向为干路上相反的两个方向；

比较模块，用于比较所述第一比对系数T_b与第一调整阈值T_th是否相等；

信号灯设置模块，用于在所述第一比对系数T_b与第一调整阈值T_th相等时，设置当前路口信号灯与第一方向相邻路口信号灯的相位差为零偏移值；

所述信号灯设置模块，在所述第一比对系数T_b大于所述第一调整阈值T_th时，设置当前路口信号灯与第一方向相邻路口信号灯的相位差为正向偏移值，并实时对所述正向偏移值进行修正，修正后的正向偏移值为：进入第一方向相邻路入口的n_j1台机动车的头车从当前位置行驶至当前路口停止线所需的时间；待进入第一方向相邻路入口的n_j1台机动车的尾车通过当前路口停止线后，设置当前路口干路信号灯为红灯；

所述信号灯设置模块，在所述比对系数T_b小于所述调整阈值T_th时，设置当前路口信号灯与第一方向相邻路口信号灯的相位差为反向偏移值，并实时对所述反向偏移值进行修正，修正后的反向偏移值为：进入第二方向相邻路入口的n_j2台机动车的头车从当前位置行驶至当前路口停止线所需的时间；待进入第二方向相邻路入口的n_j2台机动车的尾车通过当前路口停止线后，设置当前路口干路信号灯为红灯。

针对支路方向路口的控制方案与主干路方向的控制方案相类似，在此不再详细描述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种利用平面感知技术的路口交通信号控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对于路口每个方向上的机动车进行平面精准连续跟踪，实时获取每个方向的机动车的数量、每一台机动车的瞬时速度、精准位置，当机动车瞬时速度持续为零时则判定机动车处于停止状态；

S2：获取主干路方向遇红灯的最高停车等待次数K1和支路方向上的遇红灯的最高停车等待次数K2；

S3：判断主干路方向的遇红灯的最高停车等待次数与支路方向的遇红灯的最高停车等待次数是否相等，若相等则进入步骤S4，否则进入步骤S5；

S4：判断遇红灯的最高停车次数是否为零，若是零，则调用减少主干路方向绿灯损失时间的控制方案，之后返回步骤S1；若否，则将信号周期延长，之后返回步骤S1；

S5：判断主干路方向遇红灯的最高停车等待次数是否大于支路方向遇红灯的最高停车等待次数，若是则调用减少主干路方向停车次数的控制方案，之后返回步骤S1；若否则调用减少支路方向停车次数的控制方案，之后返回步骤S1。

2.根据权利要求1所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，具体包括：

S21：建立行驶状态表，记录每一台机动车的行驶状态，所述行驶状态包括每一台机动车在越过停止线之前遇红灯的停车等待次数；其中某一机动车首次写入所述行驶状态表时，遇红灯的停车等待次数的初始值为零；

S22：判断主干路方向是否为红灯状态，若是则进入步骤S23，否则进入步骤S24；

S23：修订所述行驶状态表：对于主干路方向，将已有机动车的停车次数加1，并获取主干路方向上遇红灯的最高停车等待次数K1；对于支路方向，将越过停止线的机动车从列表中清除；

S24：修订所述行驶状态表：对于主干路方向，将越过停止线的机动车从列表中清除；对于支路方向，将已有机动车的遇红灯的停车等待次数加1，并获取支路方向上遇红灯的最高停车等待次数K2。

3.根据权利要求1或2所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法，其特征在于，步骤S4中所述的减少主干路方向绿灯损失时间的控制方案具体包括：

S41：将主干路方向平面感知检测器的安装位置坐标数据(X_Gj,Y_Gj)、支路方向平面感知检测器的安装位置坐标数据(X_Zj,Y_Zj)、主干路方向停止线的坐标数据(X_Gt,Y_Gt)、支路方向停止线的坐标数据(X_Zt,Y_Zt)标注到电子地图上；

S42：实时获取主干路方向上的机动车位置的实际坐标数据(X_Gdj,Y_Gdj)，支路方向上的机动车位置的实际坐标数据(X_Zdj,Y_Zdj)并将其标注到电子地图上；

S43：获取主干路方向上的机动车自当前位置到停止线的距离L_Gd，支路方向上的机动车自当前位置到停止线的距离L_Zd：

L_Gd＝(X_Gt,Y_Gt)-(X_Gdj,Y_Gdj)；L_Zd＝(X_Zt,Y_Zt)-(X_Zdj,Y_Zdj)；

S44：获取主干路方向上的机动车当前的瞬时速度：

V_Gs＝(L_Gq-L_Gd)/T_Gs，其中L_Gq是指该主干路方向上的机动车前一个检测周期与主干路方向停止线之间的距离；

获取支路方向上的机动车当前的瞬时速度：

V_Zs＝(L_Zq-L_Zd)/T_Zs，其中L_Zq是指该支路方向上的机动车前一个检测周期与支路方向停止线之间的距离；

S45：获取主干路方向上的机动车到达主干路方向停止线所需的时间：T_Gt1＝L_Gd/V_Gs；获取支路方向上的机动车到达支路方向停止线所需的时间：T_Zt1＝L_Zd/V_Zs；

S46：判断T_Gt1与T_Zt1的差值是否大于设定阈值,若是则设置主干路方向绿灯信号,否则设置支路方向信号灯为绿灯信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法，其特征在于，步骤S5中所述的减少主干路方向停车次数的控制方案具体包括：

S511：获取主干路方向上，进入第一方向相邻路口的机动车数量n_j1和进入第二方向相邻路口的机动车数量n_j2，获取第一比对系数：T_b1＝n_j1/n_j2；其中第一方向和第二方向为干路上相反的两个方向；

S512：比较所述第一比对系数T_b1与第一调整阈值T_th1是否相等，若第一比对系数T_b1与第一调整阈值T_th1相等则设置当前路口信号灯与第一方向相邻路口信号灯的相位差为零偏移值；否则进入步骤S513；

S513：比较所述第一比对系数T_b1是否大于所述第一调整阈值T_th1，若是则设置当前路口信号灯与第一方向相邻路口信号灯的相位差为正向偏移值，并实时对所述正向偏移值进行修正，修正后的正向偏移值为：进入第一方向相邻路入口的n_j1台机动车的头车从当前位置行驶至当前路口停止线所需的时间；待进入第一方向相邻路入口的n_j1台机动车的尾车通过当前路口停止线后，设置当前路口主干路方向信号灯为红灯，否则进入步骤S514；

S514：设置当前路口信号灯与第二方向相邻路口信号灯的相位差为反向偏移值，并实时对所述反向偏移值进行修正，修正后的反向偏移值为：进入第二方向相邻路入口的n_j2台机动车的头车从当前位置行驶至当前路口停止线所需的时间；待进入第二方向相邻路入口的n_j2台机动车的尾车通过当前路口停止线后，设置当前路口主干路方向信号灯为红灯。

5.根据权利要求1-4任一项所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法，其特征在于，步骤S5中所述的减少支路方向停车次数的控制方案具体包括：

S521：获取支路方向上，进入第三方向相邻路口的机动车数量n_j3和进入第四方向相邻路口的机动车数量n_j4，获取第二比对系数：T_b＝n_j1/n_j2；其中第三方向和第四方向为支路上相反的两个方向；

S522：比较所述第二比对系数T_b2与第二调整阈值T_th2是否相等，若第二比对系数T_b2与第二调整阈值T_th2相等则设置当前路口信号灯与第三方向相邻路口信号灯的相位差为零偏移值；否则进入步骤S523；

S523：比较所述第二比对系数T_b是否大于所述第二调整阈值T_th，若是则设置当前路口信号灯与第三方向相邻路口信号灯的相位差为正向偏移值，并实时对所述正向偏移值进行修正，修正后的正向偏移值为：进入第三方向相邻路入口的n_j3台机动车的头车从当前位置行驶至当前路口停止线所需的时间；待进入第三方向相邻路入口的n_j3台机动车的尾车通过当前路口停止线后，设置当前路口支路方向信号灯为红灯，否则进入步骤S524；

S524：设置当前路口信号灯与第四方向相邻路口信号灯的相位差为反向偏移值，并实时对所述反向偏移值进行修正，修正后的反向偏移值为：进入第四方向相邻路入口的n_j4台机动车的头车从当前位置行驶至当前路口停止线所需的时间；待进入第四方向相邻路入口的n_j4台机动车的尾车通过当前路口停止线后，设置当前路口支路方向信号灯为红灯。

6.根据权利要求1所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法，其特征在于，所述步骤S1中所述的平面精准连续跟踪包括如下步骤：

S11：在路口不同方向上设置若平面检测器，所述平面检测器用于对机动车进行连续跟踪；将所述平面检测器的检测范围、平面检测器的位置坐标数据(X_j,Y_j)标注到带有经纬度的电子地图上；

S12：获取平面检测器的当前检测误差(X_c,Y_c)，判断当前检测误差(X_c,Y_c)是否在设定阈值范围内，若是则进入步骤S13，否则发出报警信号，提示无法准确获取校正标志位坐标数据；

S13：获取机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)；

S14：根据机动车当前位置的坐标数据和当前检测误差获得机动车当前位置的实际坐标数据：(X_dj,Y_dj)＝(X_d,Y_d)-(X_c,Y_c)。

7.根据权利要求6所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法，其特征在于，所述平面检测器采用检测雷达，所述步骤S12中获得当前检测误差(X_c,Y_c)的步骤包括：

SA1：选定校正标志位，并将校正标志位的实际坐标数据(X_b，Y_b)标注到电子地图上，并实际测量雷达检测器到校正标志的距离L_lb和校正标志位到信号灯所在位置的距离L_jt；

SA2：判断是否能读取到校正标志位的当前坐标数据(X_bd，Y_bd)，若读取到则根据校正标志位的当前坐标数据和校正标志位的实际坐标数据得到当前检测误差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)。

8.根据权利要求6所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法，其特征在于，所述平面检测器采用视频跟踪单元，所述步骤S12中获得当前检测误差(X_c,Y_c)的步骤包括：

SB1：在视频跟踪单元的视频监控范围内施划分道线，所述分道线上设置有分界点F_i，获得每一分界点的实际坐标数据(X_f，Y_f)并将其标注到电子地图上；

SB2：以每一分界点的实际坐标数据(X_f，Y_f)作为校正标志位的实际坐标数据(X_b，Y_b)；

SB3：判断是否能检测到每一个校正标志位的当前坐标数据(X_bd，Y_bd)，若检测到则根据检测到的每一校正标志位当前坐标数据和该校正标志位的实际坐标数据，得到与该标志位对应的检测误差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)；

所述步骤S13和所述步骤S14之间还包括如下步骤：

根据机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)得到与机动车距离最近的校正标志位，以与机动车距离最近的校正标志位的检测误差作为机动车的当前检测误差(X_c,Y_c)。

9.根据权利要求6所述的利用平面感知技术的路口交通信号控制方法，其特征在于，所述平面检测器为视频跟踪单元，步骤S1中所述的平面精准连续跟踪包括如下步骤：

SC1：在视频跟踪单元的视频监控范围内施划分道线，所述分道线上设置有分界点F_i，获得每一分界点的实际坐标数据(X_f，Y_f)并将其标注到电子地图上,以及每两个相邻分界点之间的距离L_fi；

SC2：在视频监控画面中得到分道线的监控图像，依次人工标注每一个分界点F_i，并获得每两个相邻分界点之间的像素行数H_h或像素列数H_l，得到：

每两个相邻分界点之间的每一行像素对应的距离L_fi/H_h；

或者每两个相邻分界点之间的每一列像素对应的距离L_fi/C_l；

SC3：获取机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)；

SC4：根据机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)判断机动车当前位置在视频监控画面中的哪两个相邻的分界点之间，并进一步判断该坐标数据对应该相邻分界点之间的哪一行像素点或哪一列像素点；

SC5：根据机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)，结合在实际中每一个分界点的相对位置坐标、以及机动车当前位置的坐标数据(X_d,Y_d)所在区域每一行像素对应的距离或者每一列像素对应的距离，得到机动车当前位置的实际坐标数据(X_dj,Y_dj)。

10.一种利用平面感知技术的路口交通信号控制系统，其特征在于，包括：

平面检测单元，对于路口每个方向上的机动车进行平面精准连续跟踪，实时获取每个方向的机动车的数量、每一台机动车的瞬时速度、精准位置，当机动车瞬时速度持续为零时则判定机动车处于停止状态；

数据获取单元，获取主干路方向遇红灯的最高停车等待次数K1支路方向上的遇红灯的最高停车等待次数K2；

第一判断单元，判断主干路方向的遇红灯的最高停车等待次数与支路方向的遇红灯的最高停车等待次数是否相等；

第一控制单元，用于在第一判断单元的判断结果为是时，判断遇红灯的最高停车次数是否为零，若是零，则调用减少主干路方向绿灯损失时间的控制方案；在第一判断单元的判断结果为否时，将信号周期延长；

第二控制单元，用于在第一判断单元的判断结果为否时，判断主干路方向遇红灯的最高停车等待次数是否大于支路方向遇红灯的最高停车等待次数，若是则调用减少主干路方向停车次数的控制方案；若否则调用减少支路方向停车次数的控制方案。