CN107945540A - 一种信号灯路口的车路协同控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种信号灯路口的车路协同控制系统，包括路侧系统、车载系统和云端数据交互系统；路侧系统包括信号灯数据采集模块、交通事件检测模块、信号灯配时模块和路侧通信模块；用于定时采集管辖路口的各方向的信号灯状态信息，采集路口一定范围内的交通事件信息；车载系统根据位置信息匹配云端数据交互系统的地图数据，并自动搜索所在路口的信号灯信息和交通事件信息，并将处理的信息发送至车载显示模块显示；云端数据交互系统，用于接收不同路口的信号灯状态信息和交通事件信息，并与对应路口的地图数据进行融合，并进行广播；根据路口车流量信息动态修改相应路口的信号灯配时方案。可以有效提高交叉路口的行车安全与通行效率，降低排放。
Description
技术领域
本发明属于智能交通技术领域，具体地涉及一种信号灯路口的车路协同控制系统，尤其适用于连续多个信号灯路口。
背景技术
随着城市汽车保有量的增加，交通拥挤、能源消耗、行车安全等问题日益凸显。实际交通中，导致交通拥堵和增加燃油消耗的一个重要因素是交通信号灯路口的通行效率低下。当车辆通过交叉路口时，可能频繁遭遇红灯，车辆将频繁停车和起步，导致发动机长期工作在高能耗与高排放区间。另一方面，交叉路口经常出现一个方向拥堵，另一个方向十分畅通的状态，影响了整体通行效率。如何提高交叉口的通行效率以及减少燃油消耗已成智能交通领域迫切需要解决的问题。
近年来，在电子信息技术、无线通信等技术的推动下，车辆可以在行驶过程中获得越来越多的交通环境信息。基于人-车-路信息的实时交互和协同控制，很大程度上可以缓解交通拥堵、降低油耗和提高行车安全。因此在通过交叉路口时，车与路侧设备、车与车之间的信息交互，可保证车辆安全顺畅地通过多个交叉路口，尽量减少交叉路口遭遇红灯的情况，降低延误，减少燃油消耗和交通事故。
中国专利文献CN 104021684公开了一种车路协同交通控制系统，包括车载单元，其包括GPS 定位模块、车辆通讯模块、信息处理模块，道路指挥单元，其包括信号灯控制模块，信号灯通讯模块、信号处理单元；系统可根据路况情况实时调节交通信号灯的通行时间，减少主干道车辆在十字路口的无效停顿时间和等待时间，提高交通通行效率。但是该系统主要适用于单个路口，只能对信号灯进行切换，人-车-路信息的实时交互性差，无法解决车车、车路、车人的冲突问题。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种信号灯路口的车路协同控制系统，大大增加了路口的人-车-路信息的实时交互性，通过云端进行协同控制，保证车辆安全、顺畅、高效的通过信号灯路口。
本发明的技术方案是：
一种信号灯路口的车路协同控制系统，包括设置于路侧端的路侧系统和设置于车载端的车载系统，其特征在于，所述路侧系统和车载系统与云端数据交互系统通信连接；
所述路侧系统包括信号灯数据采集模块、交通事件检测模块、信号灯配时模块和路侧通信模块；所述信号灯数据采集模块，用于定时采集管辖路口的各方向的信号灯状态信息；所述交通事件检测模块，用于采集路口一定范围内的交通事件信息；所述信号灯配时模块，用于接收云端数据交互系统发送的相应路口信号灯配时方案，并将信号灯配时方案发送至相关的信号灯控制模块进行更新；所述路侧通信模块，用于与云端数据交互系统通信；
所述车载系统包括车载通信模块、车载GPS模块、车载控制器和车载HMI显示模块；所述车载通信模块，用于与路侧系统、一定范围内的车载系统和云端数据交互系统通信；所述车载GPS模块，用于定位车辆当前的位置信息；所述车载控制器，根据位置信息匹配云端数据交互系统的地图数据，定位当前所在的路段以及路口，并自动搜索所在路口的信号灯信息和交通事件信息，通过车车通信获取周边车辆信息，并计算具有碰撞风险的车辆信息，并将处理的信息发送至车载HMI显示模块显示；
所述云端数据交互系统，用于接收不同路段的不同路口的路侧系统发送的信号灯状态信息和交通事件信息，并加载各个路口的地图数据，将信号灯状态信息和交通事件信息与对应路口的地图数据进行融合，将融合后的数据进行广播；根据接收的交通事件信息的路口车流量信息动态修改相应路口的信号灯配时方案。
优选的，所述交通事件信息包括行人的运动状态信息、路口车流量、未携带通信设备的车辆、交通道路信息和交通事故状态信息。
优选的，所述交通事件检测模块根据采集的行人的运动状态信息判断是否存在行人横穿马路行为，并生成行人横穿马路信息。
优选的，所述车载控制器还用于，根据当前车辆方向上的信号灯状态信息计算车辆通过路口的引导车速区间，并通过车载HMI显示模块显示，若不能通过路口，则提醒驾驶员注意减速停车。
优选的，所述车载通信模块采用4G通信方式与路侧系统和云端数据交互系统通信，采用DSRC通信方式接收周边车辆信息和广播自身状态信息。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明的车路通信对通信时延要求较低，目前4G通信时延完全满足其要求，避免了大量铺设路侧DSRC设备带来不必要的资源浪费。通过计算引导车速区间、优化交通灯配时方案能够有效的提高信号灯路口车辆的通行效率，同时实际交通道路的信号灯系统都是单个系统，将分块区域信号灯相关数据上传至云端数据交互中心方便交通管控。采用车路、车车通信的方式感知信号灯、行人横穿、危险车辆能够有效的解决车车、车路、车人的冲突问题。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明信号灯路口的车路协同控制系统的结构图；
图2 为本发明场景应用示意图；
图3 为本发明所述车载端HMI设计图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步说明。
如图1所示，本发明的一种信号灯路口的车路协同控制系统，包括，设置于路侧端的路侧系统、设置于云端的云端数据交互系统、设置于车载端的车载系统。场景应用示意图，如图2所示。
路侧系统，包括信号灯数据采集模块、交通事件检测模块、信号灯配时模块和路侧通信模块。
路侧通信模块通过网口与信号灯数据采集模块、信号灯配时模块相连接，路侧通信模块通过串口与行人横穿检测模块相连接，信号灯数据采集模块为接入信号灯控制机中的一个信号采集板，将信号灯的状态信息（当前信号灯灯色、剩余时间、红绿灯周期）采集后发送给路侧通信模块，信号灯数据采集频率1Hz。
信号灯配时模块接收侧通信模块从云端数据交互系统获取的信号灯配时方案，将其配时方案实时更新至交通信号灯控制机中。
交通事件检测模块，使用微波雷达、摄像头等设备检测路口一定范围内的行人的运动状态信息（位置、速度、加速度等）、路口车流量、周边危险车辆（未携带通信设备）、交通道路信息和交通事故状态信息。交通事件检测模块包括行人横穿检测模块，根据采集的行人的运动状态信息判断是否存在行人横穿马路行为，并生成行人横穿马路信息。
路侧通信模块采用4G的通信方式将信号灯的状态信息和行人横穿信息、车流量、危险车辆等交通事件信息发送至云端数据交互系统。
云端数据交互系统，其用于路侧系统与车载系统的信息交互，云端数据交互系统接收各个路侧系统发送的信号灯状态信息和交通事件信息，并加载各个路口的地图数据，将信号灯状态信息和交通事件信息与对应路口的地图数据进行融合，然后将融合后数据广播给周边的车辆；根据路侧系统发送的路口车流量信息动态更改交通信号灯的配时方案发送至路侧系统，接收和发送均采用4G通信方式。
车载系统，包括车载通信模块、车载GPS模块、车载控制器、车载HMI显示模块。车载控制器与车载通信模块、车载GPS模块、车载HMI显示模块相连接，其车载通信模块用于接收云端数据交互系统发送的数据以及接收周边车辆广播的消息，同时也广播自身状态消息。车载通信模块采用4G通信方式与云端数据交互系统通信，采用DSRC通信方式接收周边车辆信息和广播自身状态信息。车载GPS模块用于获取车辆的位置信息。车载控制器通过GPS数据定位车辆所在的路段，获取当前路口对应的信号灯状态信息和交通事件信息，车载控制器通过获取的周边的车辆信息计算危险和存在碰撞风险的车辆。根据当前车辆方向上的信号灯状态信息计算车辆通过路口的引导车速区间，并通过车载HMI显示模块显示，若不能通过路口，则提醒驾驶员注意减速停车。车载控制器将处理完的信息发送至车载HMI显示模块。
如图3所示，车载HMI显示模块通过语音和图片的形式呈现给驾驶员。车载HMI显示模块包括信号灯状态信息和车速引导显示模块、标志牌显示模块、道路限速显示模块、行人横穿预警显示模块、周边车辆实时显示模块、车车碰撞预警显示模块、实时车速显示模块。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (5)
1.一种信号灯路口的车路协同控制系统，包括设置于路侧端的路侧系统和设置于车载端的车载系统，其特征在于，所述路侧系统和车载系统与云端数据交互系统通信连接；
所述路侧系统包括信号灯数据采集模块、交通事件检测模块、信号灯配时模块和路侧通信模块；所述信号灯数据采集模块，用于定时采集管辖路口的各方向的信号灯状态信息；所述交通事件检测模块，用于采集路口一定范围内的交通事件信息；所述信号灯配时模块，用于接收云端数据交互系统发送的相应路口信号灯配时方案，并将信号灯配时方案发送至相关的信号灯控制模块进行更新；所述路侧通信模块，用于与云端数据交互系统通信；
所述车载系统包括车载通信模块、车载GPS模块、车载控制器和车载HMI显示模块；所述车载通信模块，用于与路侧系统、一定范围内的车载系统和云端数据交互系统通信；所述车载GPS模块，用于定位车辆当前的位置信息；所述车载控制器，根据位置信息匹配云端数据交互系统的地图数据，定位当前所在的路段以及路口，并自动搜索所在路口的信号灯信息和交通事件信息，通过车车通信获取周边车辆信息，并计算具有碰撞风险的车辆信息，并将处理的信息发送至车载HMI显示模块显示；
所述云端数据交互系统，用于接收不同路段的不同路口的路侧系统发送的信号灯状态信息和交通事件信息，并加载各个路口的地图数据，将信号灯状态信息和交通事件信息与对应路口的地图数据进行融合，将融合后的数据进行广播；根据接收的交通事件信息的路口车流量信息动态修改相应路口的信号灯配时方案。
2.根据权利要求1所述的信号灯路口的车路协同控制系统，其特征在于，所述交通事件信息包括行人的运动状态信息、路口车流量、未携带通信设备的车辆、交通道路信息和交通事故状态信息。
3.根据权利要求2所述的信号灯路口的车路协同控制系统，其特征在于，所述交通事件检测模块根据采集的行人的运动状态信息判断是否存在行人横穿马路行为，并生成行人横穿马路信息。
4.根据权利要求1所述的信号灯路口的车路协同控制系统，其特征在于，所述车载控制器还用于，根据当前车辆方向上的信号灯状态信息计算车辆通过路口的引导车速区间，并通过车载HMI显示模块显示，若不能通过路口，则提醒驾驶员注意减速停车。
5.根据权利要求1所述的信号灯路口的车路协同控制系统，其特征在于，所述车载通信模块采用4G通信方式与云端数据交互系统通信，采用DSRC通信方式接收周边车辆信息和广播自身状态信息。
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