CN107209988B - 确定机动车辆接近交通灯的最佳速度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于当机动车辆(1)接近交通灯(2)时确定由所述机动车辆(1)采用的最佳速度(VOPT)的方法。根据所述方法，第一GLOSA型车载系统(10)在接收到由所述交通灯(2)发送的消息时确定分离所述机动车辆(1)和所述交通灯(2)的路线的总距离(DTL)，然后估计所述机动车辆(1)行进所述总距离(DTL)所需的时间(TTL)，最后基于在估计时间(TTL)结束时所述交通灯(2)的状态确定推荐速度(VQ)。所述方法的特征在于，也使用通过所述机动车辆上车载的第二系统(12；13)获得的至少一个速度限制来确定所述推荐速度(VQ)和/或所述最佳速度(VOPT)。

Description

确定机动车辆接近交通灯的最佳速度的方法
技术领域
本发明一般涉及机动车辆的领域，更具体地，涉及用于确定机动车辆接近交通灯时要采用的最佳速度的方法和车载系统。
更具体地，它在后文中涉及道路协作系统，也称为协作智能交通系统(或C-ITS)，其基于系统元件(车辆和道路基础设施单元)之间的本地和直接通信。
背景技术
因此，各种汽车制造商开发的一些车载系统被证明是越来越全面的，并且能够与道路上的其他车辆通信，还可以与公共基础设施(如交通灯)进行通信。这些称为“车辆对X”或“汽车对X”(字母X表示另一车辆或公共基础设施)的系统使用无线通信网络(例如蜂窝、W-LAN或VANET)与道路基础设施(灯、等级交叉口、工作站等)交换信息，并通过该无线网络实时连续通信，以便允许驾驶员甚至在看到它们之前被警告危险，或允许不再需要驾驶员的干预的具有用于减速、加速、停止和重新启动策略的真正自动控制。
如图1中示意性地所示，用于与机动车辆1和交通灯2之间的信息交换有关的用途的协作系统主要包括：
-固定在交通灯2上的电子单元(未示出)，特别适合用于经由无线链路周期性地生成和发送消息；以及
-机动车辆上的车载模块，特别包括适于接收消息的接收器10，以及用于根据预期用途提取和处理接收到的消息的数据的处理模块(未示出)。
由交通灯发送的消息，也称为SPAT(信号相位和时间)消息，主要包括与灯的位置有关的位置信息、与灯的相位(红色、橙色或绿色)有关的状态信息，以及与提供相位变化的时刻相关的时间信息。
第一可能的用途涉及具有“起动和行驶”功能的自主机动车辆，目的是减少在交通灯处停止的车辆的消耗。向车辆广播灯状态信息和相位剩余持续时间允许其优化用于停止和重新启动的这些策略。例如，如果车辆接近红灯，则后者向车辆发送关于灯将仍然保持红色的最小持续时间的信息。从该信息，车载计算机可以确定停止发动机是否将减少车辆的考虑到随后重启阶段的整体消耗。同样，发送的信息将被用于优化重启的时刻，其将在更改为绿色之前几秒钟触发。
本发明更具体地适合的另一可能的用途涉及称为GLOSA(绿灯优化速度咨询)或“绿色波浪”的系统，允许机动车辆确定当接近灯时在绿灯通过而不停止所必须采用的最佳速度。在这种用途中，高速公路的交通灯优选地联网以使它们能够同步。用户被通知要采用的速度，以便在绿灯时通过所有接下来的灯。
图2示意性地示出了通常由车辆1上车载的处理模块实现的各种步骤，作为GLOSA算法110的一部分，并且如特别在文献“Performance study of a Green Light OptimizedSpeed Advisory(GLOSA)Application Using an Integrative Cooperative ITSSimulation Platform”(Katsaros et al,2011IEEE-978-1-4577-9538-2/11)中描述的：
处理开始于车载接收器接收到SPAT消息(步骤100)，用于提取消息中包含的信息。使用由灯发送的位置信息，并且在知道车辆的位置的情况下，处理模块可以计算分离机动车辆1和交通灯2的路线的总距离DTL(步骤111)。另外，在知道车辆1的通常速度U0和其通常加速度a0的情况下，处理模块然后对机动车辆1覆盖该总距离DTL所需的时间TTL进行估计(步骤112)。该估计通常通过使用以下的方程式来进行：
Figure GDA0002366545820000021
Figure GDA0002366545820000022
在处理结束时，处理模块可以根据在估计时间TTL结束时由交通灯2保持的状态而提供推荐速度VG(步骤119)，并且当已知时优选地考虑分别对应于所采取的道路的最小和最大速度限制的信息Umin、Umax。
例如，如果交通灯2在时间TTL结束时应处于绿色状态，则车辆可以继续行驶，同时如果可能的话达到最大速度限制Umax(步骤113和114)。如果交通灯2在TTL时间结束时应处于红色状态，则系统将根据以下关系估计Ut：
Figure GDA0002366545820000031
其中，TR对应于灯变绿所需的附加持续时间(步骤115和116)。
最后，如果交通灯2在时间TTL结束时应该处于橙色状态，则系统将根据以下关系估计速度Ut：
Figure GDA0002366545820000032
其中，TR+TO对应于灯变绿所需的附加持续时间(步骤117和118)。
GLOSA算法的缺点是它没有充分考虑车辆1的环境。特别地，即使系统具有Umin和Umax的值，但也没有考虑分离机动车辆和交通灯的路线中可能出现几个速度限制的事实。此外，它不考虑其他重要的环境数据，例如在路线上存在另一车辆。结果，由GLOSA系统推荐的速度VG实际上并不总是适合于遇到的情况。
发明内容
本发明的目的是提出一种解决方案，其提高从GLOSA系统最终传递到机动车辆的最佳速度的精度。
为此，本发明提出也使用来自车辆上车载的其他系统的可用信息。
更具体地，本发明的第一个目的是当所述机动车辆接近交通灯时确定机动车辆所采用的最佳速度的方法，所述最佳速度是由第一车载系统估计的推荐速度的函数，在接收由所述交通灯发送的消息时确定分离机动车辆和交通灯的路线的总距离，估计机动车辆覆盖所述总距离所需的时间，以及根据在估计时间结束时由交通灯保持的状态确定推荐速度，所述方法的特征在于，所述推荐速度和/或所述最佳速度也是通过所述机动车辆上的第二系统获得的至少一个速度限制的函数。
在该方法的一个可能的实施方式中，所述路线的总距离可以分解成连续路段，并且所述推荐速度是通过第二车载系统获得的多个速度限制的函数，每个速度限制对应于所述连续路段中的每个路段允许的规则最大速度值。
机动车辆覆盖所述总距离所需的时间例如由第一车载系统根据以下关系估计：
Figure GDA0002366545820000041
其中Li对应于与规则最大速度值SLi相关联的每个路段i的长度，并且U0是机动车辆的通常速度。
每个路段的长度和与每个路段相关联的规则最大速度值优选地由形成所述第二系统并且包括机动车辆上车载的接收器的导航系统来传送。
在另一可能的实施方式中，第二车载系统是适于检测在所述机动车辆前面的另一车辆的存在和估计速度的速度控制系统，并且所述至少一个速度限制对应于另一车辆的估计速度。
所述最佳速度可以通过采取其他车辆的所述估计速度与推荐速度之间的最小值来确定。
本发明的另一目的是当所述机动车辆接近交通灯时确定机动车辆所采用的最佳速度的系统，所述最佳速度是由第一车载系统估计的推荐速度的函数，在接收由所述交通灯发送的消息时确定分离机动车辆和交通灯的路线的总距离，估计机动车辆覆盖所述总距离所需的时间，以及根据在估计时间结束时由交通灯保持的状态确定推荐速度，所述系统的特征在于，所述推荐速度和/或所述最佳速度也作为通过所述机动车辆上的第二系统获得的至少一个速度限制的函数来确定。
在第一可能的实施例中，第二车载系统是导航系统，其可以传送分解路线的所述总距离的连续路段中的每个路段的长度，以及与每个路段相关联的规则最大速度值。然后，第一系统可以估计机动车辆覆盖所述总距离所需的时间，其作为与每个路段相关联的长度和规则速度的函数。
在第二可能的实施例中，第二车载系统是可以检测在所述机动车辆前面的另一车辆的存在和估计速度的速度控制系统，并且其确定作为由第一系统推荐的所述速度和另一车辆的估计速度的函数的所述最佳速度。
应当注意，这两个实施例不是排他的，并且可以非常好地组合成一系统，其将既使用由导航系统提供的数据以优化GLOSA系统(使用更好的路线时间估计)推荐的速度的值，又使用由速度控制系统提供的数据，以考虑与另一车辆的存在相关联的约束。
附图说明
本发明将参考附图从下面的描述更好地理解，在附图中：
-图1示意性地示出了接近交通灯的具有根据本发明的系统的机动车辆；
-图2示出了已知的GLOSA算法的简化的框图；
-图3a和3b解释了使用由导航系统提供的数据实现该方法的示例；
-图4a和4b解释了使用由速度控制系统提供的数据实现该方法的示例。
具体实施方式
以下，各个附图所共有的元件具有相同的标记。
因此，本发明从确认大多数车辆现今设置有其他驾驶员辅助系统，例如GPS导航系统和/或速度控制系统而出发。
因此，参考图1，机动车辆1通常还具有：
-用于导航辅助的接收器11，例如GPS卫星信号接收器；和/或
-用于速度控制的传感器12，例如照相机或雷达，用于监视位于车辆1前面的空间，并且计算其前面的其他车辆的距离、方向和速度。
如将使用各种以下非限制性情况所描述的那样，可以利用机动车辆上车载的一个和/或两个附加系统的存在来改善由GLOSA系统10给出的推荐速度VG。
图3a具体示出了在这种情况下由两个交通标志3(一个在70km/小时，另一个在50km/小时)表示的几个速度限制存在于机动车辆1和交通灯2之间的距离DTL的路线上。
换句话说，总距离DTL的路线可以分解成连续的路段，在本例中，相应长度为L1和L2的两个部分，每个部分与该段允许的规则最大速度值相关联，即长度L1为70km/小时，L2长度为50km/小时。然而，该数据可以从导航系统中提取，因为导航系统可以预测机动车辆将遵循的路线，并且在其地图数据库中通常具有关于路段的长度和相关的规则速度限制的信息。
本发明不是仅考虑用于估计路线时间TTL的机动车辆1的通常速度U0(图1中的步骤112)，而是如图3b所示，本发明提出改变该步骤112，以便考虑由导航系统11提供的所有路段长度/相关联的限制速度限制的对。
机动车辆1覆盖总距离DTL所需的时间TTL由第一车载系统10通过优选地应用以下关系来估计：
Figure GDA0002366545820000061
其中Li对应于与规则最大速度值SLi相关联的每个路段i的长度，并且U0是机动车辆的通常速度。
在可替代实施例中，对(SLi，Li)可以由除导航系统之外的系统提供，例如，用于使用由车载相机捕获的图像成像的系统，其可以识别布置在道路上的交通标志3。
在所有情况下，在更可靠的GLOSA处理算法结束时获得推荐速度VG。
图4a示出了分离机动车辆1和交通灯2的路线上存在另一车辆4的另一情况。在这种情况下，该另一车辆4将被能够传送该另一车辆4的速度VF的速度控制系统12检测。
根据本发明的第一种可能性，并且在图4b中示意性地示出的在于，在步骤150期间，通过采取另一车辆4的估计速度VF与由GLOSA系统推荐的速度VG之间的最小值来确定由车辆采用的最佳速度VOPT。
另一种可能性将在于，通过考虑另一车辆的估计速度VF来优化路线时间TTL的估计步骤112。
可以组合上述各种系统而不脱离本发明的范围。

Claims (8)

1.一种用于当机动车辆(1)接近交通灯(2)时确定由所述机动车辆(1)采用的最佳速度VOPT的方法，所述最佳速度VOPT是由第一车载系统(10)估计的推荐速度VG的函数，在接收由所述交通灯(2)发送的消息的接收时确定分离所述机动车辆(1)和所述交通灯(2)的路线的总距离DTL，估计所述机动车辆(1)覆盖所述总距离DTL所需的时间TTL，以及根据在估计时间TTL结束时由所述交通灯(2)保持的状态确定推荐速度VG，所述方法的特征在于，所述推荐速度VG和/或所述最佳速度VOPT也是通过所述机动车辆上的第二车载系统获得的至少一个速度限制Li、SLi、VF的函数，并且在于，所述第二车载系统是适于检测在所述机动车辆(1)前面的另一车辆(4)的存在并且估计其速度VF的速度控制系统，并且在于，所述至少一个速度限制对应于所述另一车辆(4)的估计速度VF。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路线的所述总距离DTL能够被分解成连续路段，并且在于，所述推荐速度VG是通过所述第二车载系统获得的多个速度限制的函数，每个速度限制对应于所述连续路段中的每个路段允许的规则最大速度值SLi。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述机动车辆(1)覆盖所述总距离DTL所需的时间TTL由所述第一车载系统(10)根据以下关系来估计：
Figure FDA0002781947960000011
其中，Li对应于与规则最大速度值SLi相关联的每个路段i的长度，并且U0是机动车辆的通常速度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，每个路段的长度和与每个路段相关联的规则最大速度值SLi由形成所述第二车载系统并且包括所述机动车辆(1)上车载的接收器(11)的导航系统来传送。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最佳速度VOPT通过采取所述另一车辆(4)的所述估计速度VF与所述推荐速度VG之间的最小值来确定。
6.一种用于当机动车辆(1)接近交通灯(2)时确定由所述机动车辆(1)采用的最佳速度VOPT的系统，所述最佳速度VOPT是由第一车载系统(10)估计的推荐速度VG的函数，在接收由所述交通灯(2)发送的消息的接收时确定分离所述机动车辆(1)和所述交通灯(2)的路线的总距离DTL，估计所述机动车辆(1)覆盖所述总距离DTL所需的时间TTL，以及根据在估计时间TTL结束时由所述交通灯(2)保持的状态确定推荐速度VG，所述系统的特征在于，所述系统也确定所述推荐速度VG和/或所述最佳速度VOPT作为通过所述机动车辆上的第二车载系统获得的至少一个速度限制Li、SLi、VF的函数，并且在于，所述第二车载系统是适于检测在所述机动车辆(1)前面的另一车辆(4)的存在并且估计其速度VF的速度控制系统，并且在于，所述至少一个速度限制对应于所述另一车辆(4)的估计速度VF。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二车载系统是导航系统，其能够传送分解所述路线的所述总距离DTL的连续路段的每个路段的长度，以及与所述每个路段相关联的规则最大速度值SLi，并且在于，所述第一车载系统(10)可以根据与每个路段相关联的长度和规则速度估计所述机动车辆(1)覆盖所述总距离DTL所需的时间TTL。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，它确定所述最佳速度VOPT作为所述第一车载系统(10)推荐的所述速度VG和所述另一车辆(4)的所述估计速度VF的函数。
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