CN107742433A - 一种基于导航路径的车辆诱导方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于导航路径的车辆诱导方法及其系统，包括以下步骤：首先，读取目标车辆从出发地到目的地之间的导航路径及目标车辆的固有运行参数，并通过车载设备读取车辆的实时参数；其次，确定目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的通过方向及目标车辆从当前位置到所述交叉口的实际道路长度；再次，通过车辆与交叉口基站的通讯技术，获取目标车辆通过所述交叉口相应相位的相关参数；然后，确定目标车辆能够尽快通过所述交叉口的运行参数；最后，将所述的目标车辆能够尽快通过所述交叉口的运行参数表征在导航显示屏上，为驾驶员操作车辆提供参考。

Description

一种基于导航路径的车辆诱导方法及其系统
技术领域
本发明涉及一种基于导航路径的车辆诱导方法及其系统，属于智能交通控制领域。
背景技术
在车辆导航技术日趋成熟的今天，驾驶员可以借助车载导航设备或任意的安装了导航系统的终端设备实现起讫点之间的导航功能，辅助驾驶员完成一次出行的完整驾驶。车辆导航系统主要是基于GPS定位技术，实现对车辆实时定位和车辆导航等功能，但是在道路交通信息，尤其是交通管理信息方面的考虑不足。
在车辆行驶过程中，由于驾驶员无法准确地掌握前方信号控制交叉口处与车辆通过方向相关的信号灯信息，从而无法恰当地操作车辆及时通过交叉口，进而导致车辆在交叉口产生本可避免的停车延误。然后，现有的导航系统对这方面的需求考虑欠少，并不能满足广大用户的需要，尤其是出行时间成本较高的用户。
发明内容
本发明为帮助行进过程中的驾驶员获取更多导航路径下的信号控制交叉口信息，辅助驾驶员对车辆采取正确的操纵行为，以便于目标车辆尽可能快速通过目标交叉口，缩短整个行程的出行时间，本发明提供了一种基于导航路径的车辆诱导方法及其系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于导航路径的车辆诱导方法，包括以下步骤：
(A)获取目标车辆从出发地到目的地之间的导航路径、目标车辆的固有运行参数和目标车辆的实时运行参数；
(B)根据目标车辆的导航路径和实时运行参数，确定目标车辆在导航路径下游第一个交叉口的通过相位以及目标车辆从当前位置到所述导航路径下游第一个交叉口的实际道路长度；
(C)目标车辆通过与相关交叉口基站进行实时通讯，获取目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的相位信号参数；
(D)根据所述导航路径下游第一个交叉口的相位信号参数、目标车辆从当前位置到导航路径下游第一个交叉口的实际道路距离和目标车辆的实时行驶速度，确定目标车辆能够通过该导航路径下游第一个交叉口的诱导信息；
(E)将所述的诱导信息表征在导航显示屏上，为驾驶员操作车辆提供参考。
进一步的，步骤(A)所述的目标车辆的固有运行参数包括目标车辆的最大运行速度，所述的实时运行参数包括目标车辆当前位置坐标、实时行驶速度和数据采集时间。
进一步的，步骤(B)中确定目标车辆在导航路径下游第一个交叉口的通过相位，包括以下步骤：
(b1)根据目标车辆行驶轨迹中最后通过的一个交叉口、目标车辆导航路径下游第一个交叉口和与目标车辆导航路径下游第一个交叉口相连交叉口，确定上述三个位置之间的逆时针到角；
(b2)将目标车辆导航路径下游的第一个交叉口的通行相位与逆时针到角关联起来；
(b3)根据目标车辆行驶轨迹中最后通过的一个交叉口、目标车辆导航路径下游第一个交叉口和目标车辆导航路径下游第二个交叉口这三个位置的坐标，确定目标车辆行驶轨迹中最后通过的一个交叉口、目标车辆导航路径下游第一个交叉口和目标车辆导航路径下游第二个交叉口之间的逆时针到角；
(b4)将步骤(b3)中所确定的到角与步骤(b1)所确定的逆时针到角组进行逐一比对，取最相近的比对结果，并将与其相关联的通行相位记为目标车辆的通过相位。
进一步的，步骤(B)中所述的实际道路长度由目标车辆与导航路径下游第一个交叉口之间的直线距离乘以目标车辆所在路段的弯曲系数得到。
进一步的，步骤(C)中所述相位信号参数包括所述相位的绿灯启动时间、绿灯结束时间和所述交叉口的信号周期。
进一步的，步骤(D)中所述的诱导信息包括：目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的时间、目标车辆从所在位置到导航路径下游第一个交叉口之间的行驶时间和推荐速度。
进一步的，步骤(D)中获得推荐速度包括以下步骤：
(d1)根据目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的相位信号参数，根据式(1)确定目标车辆通过该交叉口的时间，
tc∈(tgs+k·C,tge+k·C) (1)
式中，tc为车辆通过交叉口的时间，tgs为绿灯启动时间，tge为绿灯结束时间，C为信号周期；
(d2)根据目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的时间和数据采集时间，确定目标车辆通过当前路段的行驶时间，具体方法如下：假定目标车辆数据采集时间tm，当前路段行驶时间为tv＝tc-tm；
(d3)根据目标车辆通过当前路段的行驶时间和目标车辆到导航路径下游第一个交叉口的实际道路长度，确定目标车辆行驶速度；
(d4)从目标车辆所有的行驶速度中，选择一个不超过目标车辆最大运行速度，设定为推荐速度。
进一步的，步骤(E)中显示在导航显示屏上的还包括目标车辆在通过所述导航路径下游第一个交叉口时相位的信号灯色及该信号灯色倒计时。
本发明还公开了一种基于导航路径的车辆诱导方法的诱导系统，包括用于读取交叉口数据的功能信息读取系统、用于将交叉口数据传递给目标车辆的车辆-交叉口基站通信系统、用于接收车辆当前位置信息、实时运行参数和交叉口数据并确定目标车辆的诱导信息的车辆诱导信息决策系统和用于将车辆诱导信息显示在导航显示器上的诱导信息显示系统，所述交叉口数据包括交叉口坐标信息、类型和信号控制参数。
进一步的，本发明的信号控制参数包括目标车辆导航路径下游第一个交叉口通行相位的绿灯启动时间、绿灯结束时间和该交叉口信号周期。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明从提取车辆实时位置信息、车辆行驶速度、交叉口信号控制参数等信息入手，在计算车辆实时位置到目标交叉口的实际道路长度的基础上，提出了车辆可能尽快通过目标交叉口的推荐速度的确定方法，并将推荐的车辆运行参数显示在车辆导航系统显示界面，可以有效完善现有的车辆导航技术，可为城市智慧交通系统构成提供重要的理论支撑和技术支持，对提升道路交通的实际通过能力、缩短车辆行车行驶时间、减少驾驶员盲目操纵车辆等方面有重要的贡献和积极的改善作用。
附图说明
图1为本发明的基本流程图；
图2为本发明的某路网上的目标车辆与行驶路径示意图；
图3为本发明确定通过相位示意图；
图4为本发明确定通过相位示意图。
具体实施方式
参考图1所示的一种基于导航路径的车辆诱导方法，主要包括以下步骤：
(A)读取目标车辆从出发地到目的地之间的导航路径以及目标车辆固有运行参数，通过车载设备读取目标车辆的实时运行参数，该导航路径由事先设定的出发地、目的地，以及路径选择条件确定，现有的车载导航设备即可实现该功能，该目标车辆固有运行参数主要包括目标车辆的最大运行速度，目标车辆最大运行速度由目标车辆自身的动力特性和道路交通条件共同确定的，该目标车辆实时运行参数主要包括目标车辆当前位置坐标、实时行驶速度和数据采集时间；
(B)根据目标车辆的导航路径和当前位置坐标信息，确定目标车辆在导航路径下游第一个交叉口的通过方向以及目标车辆从当前位置到所述交叉口的实际道路长度；
具体做法为：
(b1)根据目标车辆行驶轨迹中最后通过的一个交叉口、目标车辆导航路径下游第一个交叉口和与目标车辆导航路径下游第一个交叉口相连的交叉口，确定上述三个位置之间的逆时针到角，图3所示为目标车辆行驶轨迹中最后通过的一个交叉口T1、导航路径下游第一个交叉口T2和与目标车辆导航路径下游第一个交叉口相连交叉口T4这三个位置之间的逆时针到角：
(b2)将目标车辆导航路径下游的第一个交叉口的通行相位与逆时针到角关联起来，比如，参见图3和图4，将T1、T2和T5这三个点之间的逆时针到角与从T1方向进入的左转车辆的通行相位关联起来；
(b3)通过比对所述步骤(b1)和(b2)确定的夹角，确定目标车辆在所述的第一个交叉口的通过方向；根据目标车辆行驶轨迹中最后通过的一个交叉口、目标车辆导航路径下游第一个交叉口和目标车辆导航路径下游第二个交叉口这三个位置的坐标，确定目标车辆行驶轨迹中最后通过的一个交叉口、目标车辆导航路径下游第一个交叉口和目标车辆导航路径下游第二个交叉口之间的逆时针到角；参见图4所示为目标车辆位置M、导航路径下游第一个交叉口T2和目标车辆导航路径下游第二个交叉口T5之间的到角；
(b4)将步骤(b3)中所确定的到角与步骤(b1)所确定的逆时针到角组进行逐一比对，取最相近的比对结果，并将与其相关联的通行相位记为目标车辆的通过相位；
(b5)根据目标车辆当前位置坐标和所述第一个交叉口的位置坐标，确定目标车辆当前位置与所述第一个交叉口之间的直线距离；
(b6)在目标车辆与所述第一个交叉口之间的直线距离的基础上，乘以目标车辆所在路段的弯曲系数，得到目标车辆与所述第一个交叉口之间的实际道路长度；
(C)在确定目标车辆导航路径下游第一个交叉口后，通过识别该交叉口的代码，读取目标车辆通过所述交叉口的相位信号参数，该相位信号参数包括所述相位的绿灯启动时间、绿灯结束时间和所述交叉口的信号周期，并通过目标车辆与交叉口基站的通讯技术传递给目标车辆；
(D)根据所述交叉口通行相位信号参数、目标车辆从当前位置到所述交叉口的实际道路长度和目标车辆的实时行驶速度，确定目标车辆能够尽快通过所述交叉口的诱导信息；具体包括以下步骤：
(d1)根据目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的相位信号参数，确定目标车辆通过所述交叉口的时间，具体确定方法如下：假定目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的相位参数分别是，绿灯启动时间tgs、绿灯结束时间tge、信号周期C，车辆通过交叉口的时间为tc，那么
tc∈(tgs+k·C,tge+k·C) (1)；
(d 2)根据目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的时间和数据采集时间，确定目标车辆通过当前路段的行驶时间，具体方法如下：假定目标车辆数据采集时间tm，当前路段行驶时间为tv＝tc-tm；
(d 3)根据目标车辆通过当前路段的行驶时间和目标车辆到导航路径下游第一个交叉口的实际道路长度，确定目标车辆行驶速度，具体方法如下：假定从目标车辆当前位置到导航路径下游第一个交叉口的实际道路长度为L，目标车辆行驶速度为v＝L/tv；
(d 4)从目标车辆所有的行驶速度中，选择一个不超过目标车辆最大运行速度，设定为推荐速度，具体做法如下：通过上述步骤(D1)(D2)(D3)，可以确定目标车辆行驶速度范围为[L·(tge-tm+k·C)-1,L·(tgs-tm+k·C)-1]，假定最大运行速度为vmax，若vmax∈[L·(tge-tm+k·C)-1,L·(tgs-tm+k·C)-1]，则将最大运行速度为vmax设为推荐行驶速度；否者，比存在一正整数k使得vmax∈[L·(tgs-tm+k·C)-1,L·(tge-tm+(k+1)·C)-1]成立，此时推荐L·(tgs-tm+k·C)-1为目标车辆的行驶速度；(E)将诱导信息和目标车辆在所述第一个交叉口的通行相位的信号灯色及其倒计时显示在导航显示屏上，为驾驶员操作车辆提供参考。
本实施例中的车辆诱导系统包括信息读取系统、车辆-交叉口基站通信系统、车辆诱导信息决策系统和诱导信息显示系统；信息读取系统主要用于读取交叉口数据，该交叉口数据包括：交叉口的GPS坐标信息、类型、信号控制参数；车辆-交叉口基站通信系统用于将交叉口数据传递给目标车辆；车辆诱导信息决策系统在掌握车辆当前位置信息、运行信息，以及所述交叉口数据的基础上，确定目标车辆的运行参数；诱导信息显示系统主要用于将车辆诱导信息显示在导航显示器上，显示内容除诱导信息外，还包括目标车辆即将通过的交叉口的相应相位的信号灯色及其倒计时。
本实施例中所指的交叉口类型包括但不限于T型、十字型、X型、Y型。

Claims (10)

1.一种基于导航路径的车辆诱导方法，其特征在于：包括以下步骤：
(A)获取目标车辆从出发地到目的地之间的导航路径、目标车辆的固有运行参数和目标车辆的实时运行参数；
(B)根据目标车辆的导航路径和实时运行参数，确定目标车辆在导航路径下游第一个交叉口的通过相位以及目标车辆从当前位置到所述导航路径下游第一个交叉口的实际道路长度；
(C)目标车辆通过与相关交叉口基站进行实时通讯，获取目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的相位信号参数；
(D)根据所述导航路径下游第一个交叉口的相位信号参数、目标车辆从当前位置到导航路径下游第一个交叉口的实际道路距离和目标车辆的实时行驶速度，确定目标车辆能够通过该导航路径下游第一个交叉口的诱导信息；
(E)将所述的诱导信息表征在导航显示屏上，为驾驶员操作车辆提供参考。
2.根据权利要求1所述的一种基于导航路径的车辆诱导方法，其特征在于：步骤(A)所述的目标车辆的固有运行参数包括目标车辆的最大运行速度，所述的实时运行参数包括目标车辆当前位置坐标、实时行驶速度和数据采集时间。
3.根据权利要求1所述的一种基于导航路径的车辆诱导方法，其特征在于：所述步骤(B)中确定目标车辆在导航路径下游第一个交叉口的通过相位，包括以下步骤：
(b1)根据目标车辆行驶轨迹中最后通过的一个交叉口、目标车辆导航路径下游第一个交叉口和与目标车辆导航路径下游第一个交叉口相连交叉口，确定上述三个位置之间的逆时针到角；
(b2)将目标车辆导航路径下游的第一个交叉口的通行相位与逆时针到角关联起来；
(b3)根据目标车辆行驶轨迹中最后通过的一个交叉口、目标车辆导航路径下游第一个交叉口和目标车辆导航路径下游第二个交叉口这三个位置的坐标，确定目标车辆行驶轨迹中最后通过的一个交叉口、目标车辆导航路径下游第一个交叉口和目标车辆导航路径下游第二个交叉口之间的逆时针到角；
(b4)将步骤(b3)中所确定的到角与步骤(b1)所确定的逆时针到角组进行逐一比对，取最相近的比对结果，并将与其相关联的通行相位记为目标车辆的通过相位。
4.根据权利要求1所述的一种基于导航路径的车辆诱导方法，其特征在于：步骤(B)中所述的实际道路长度由目标车辆与导航路径下游第一个交叉口之间的直线距离乘以目标车辆所在路段的弯曲系数得到。
5.根据权利要求1所述的一种基于导航路径的车辆诱导方法，其特征在于：步骤(C)中所述的相位信号参数包括所述相位的绿灯启动时间、绿灯结束时间和所述交叉口的信号周期。
6.根据权利要求1所述的一种基于导航路径的车辆诱导方法，其特征在于：所述步骤(D)中所述的诱导信息包括：目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的时间、目标车辆从所在位置到导航路径下游第一个交叉口之间的行驶时间和推荐速度。
7.根据权利要求6所述的一种基于导航路径的车辆诱导方法，其特征在于：所述步骤(D)中获得推荐速度包括以下步骤：
(d1)根据目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的相位信号参数，根据式(1)确定目标车辆通过该交叉口的时间，
tc∈(tgs+k·C,tge+k·C) (1)
式中，tc为车辆通过交叉口的时间，tgs为绿灯启动时间，tge为绿灯结束时间，C为信号周期；
(d2)根据目标车辆通过导航路径下游第一个交叉口的时间和数据采集时间，确定目标车辆通过当前路段的行驶时间，具体方法如下：假定目标车辆数据采集时间tm，当前路段行驶时间为tv＝tc-tm；
(d3)根据目标车辆通过当前路段的行驶时间和目标车辆到导航路径下游第一个交叉口的实际道路长度，确定目标车辆行驶速度；
(d4)从目标车辆所有的行驶速度中，选择一个不超过目标车辆最大运行速度，设定为推荐速度。
8.根据权利要求1所述的一种基于导航路径的车辆诱导方法，其特征在于：所述步骤(E)中显示在导航显示屏上的还包括目标车辆在通过所述导航路径下游第一个交叉口时相位的信号灯色及该信号灯色倒计时。
9.基于权利要求1-7中任意一项所述的一种基于导航路径的车辆诱导方法的诱导系统，其特征在于：包括用于读取交叉口数据的功能信息读取系统、用于将交叉口数据传递给目标车辆的车辆-交叉口基站通信系统、用于接收车辆当前位置信息、实时运行参数和交叉口数据并确定目标车辆的诱导信息的车辆诱导信息决策系统和用于将车辆诱导信息显示在导航显示器上的诱导信息显示系统，所述交叉口数据包括交叉口坐标信息、类型和信号控制参数。
10.根据权利要求9所述的一种基于导航路径的车辆诱导方法，其特征在于：所述的信号控制参数包括目标车辆导航路径下游第一个交叉口通行相位的绿灯启动时间、绿灯结束时间和该交叉口信号周期。
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