CN108520633A - 一种缓解交通拥堵的车速引导方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓解交通拥堵的车速引导方法，属于车辆辅助驾驶的领域。该方法以车辆位置为起点，目标位置为终点，进行速度规划，获取该路径上的动态信息，根据车速引导算法，实时将最优速度推荐给用户。本方法针对机动车驾驶员无法获知前方路口交通信号灯的实时信息，只能盲目选择车速，致使车辆在路口的停车次数增加等问题，通过车载终端(或者智能手机)将城市路口交通信号灯的运行状态实时告知驾驶员，并给出科学合理的车速，从而可以使车辆能够在绿灯期间通过前方路口，从而不但可以车辆油耗和尾气排放，缓解交通拥堵，保障城市交通网络的畅通，本方法还可为汽车无人驾驶汽车提供速度选择。

Description

一种缓解交通拥堵的车速引导方法

技术领域

本发明属于智能交通控制领域，通过车速引导算法达到减少汽车行驶中等待红灯的次数。

背景技术

近年来，随着国民经济的高速发展，城市规模不断扩大，道路建设的速度越来越快，城市中的交通信号灯的数量也越来越多；机动车的保有量也迅猛增长交通流量的激增给城市道路交通带来了巨大压力。由于机动车驾驶员无法获知前方路口交通信号灯的实时状态，只能盲目选择车速，使得车辆在行驶过程中在红绿灯路口停车次数增加，不仅导致路口通行能力下降，加大了道路发生交通事故的几率，还会导致车辆油耗增加和尾气排放增加，污染环境。

随着国外许多国家已经开放了交通信号灯系统信息的查询，我国也将会公开交通信号灯灯系统的状态信息。因此，借助于交通信号灯灯系统的状态信息，能够不停车通过由交通信号灯控制的路口,是驾驶员及交通部门迫切解决的问题。

发明内容

为了避免驾驶员在驾驶过程中过多的遇上红灯，本发明采用通过移动终端将城市路口信号灯的实时状态告知驾驶员，并给出科学合理的车速，使车辆能够尽量在绿灯期间通过前方路口，达到少停车甚至不停车的目的。

采用的技术方案如下:

一种缓解交通拥堵的车速引导方法，包括如下步骤：

步骤1、获取车辆运行状态的信息；

步骤2、采集道路交通信息的基本数据，道路交通信息的基本数据包括当前道路的最高限速、车辆当前位置与下一红绿灯路口之间的距离以及交通信号灯信息，交通信号灯信息包括红绿灯的周期、红灯时长、绿灯时长、每个周期内红绿灯循环顺序以及当前时刻红绿灯状态；绿灯时长Tg为绿灯开始到绿灯结束的时间差，红灯时长Tr为红灯开始到红灯结束的时间差，红绿灯周期T包括红灯时长和绿灯时长，即T＝Tg+Tr，以绿灯开始的时刻作为每个周期开始的时刻，以红灯结束的时刻作为每个周期结束的时刻；定义当前时刻交通信号灯状态用当前时刻与对应的红绿灯周期开始时刻的时间差Δt表示，若Δt≤Tg，则表示处于绿灯状态，若Δt>Tg则表示处于红灯状态；

步骤3、中心处理模块对获取到的信息进行处理并给出不用等待红灯便能通过红绿灯路口的推荐车速信息。

进一步，所述步骤3的具体过程包括：

步骤3.1、设当前车速为v0，当前位置距下一红绿灯路口的距离为s，以当前车速v0行驶距离s所需要的时间为t0，则t0＝s/v；

步骤3.2、设以当前车速v0行驶到下一红绿灯路口时红绿灯的状态为t1，由获取到的道路交通信息得到当前红绿灯状态为t，则t1的计算公式如下：

t1＝(t+t0)％T

若t1≤Tg，则到达下一红绿灯路口时为绿灯状态，否则为红灯状态；

步骤3.3、计算出两组建议速度范围，较快速度范围Vmin～Vmax以及较慢速度范围Vmin’～Vmax’；

步骤3.4、根据以当前车速v0行驶到下一红绿灯路口时红绿灯的状态t1，结合计算的两组建议速度范围，车辆可自我选择加速、减速或保持当前速度行驶。

进一步，所述步骤3.3中计算两组建议速度的公式如下：

Vmax’＝s/(t0–t1+T)

Vmin’＝s/(t0–t1+T+Tg)

若t0>t1：

Vmax＝s/(t0–t1)

Vmin＝s/(t0–t1+Tg)

当t0≤t1<Tg，

Vmax＝v0

Vmin＝s/Tg。

进一步，所述步骤3.4的具体过程包括：

若当前车速小于所在路段的最大限速，则按照下列方法给出建议速度：

若t1为红灯周期内且t0≤t1，则按照该绿灯周期给通过该红绿灯路口的最大速度Vmax’以及最小速度Vmin’；

若t1为红灯周期内且t0>t1，则给出两组建议速度，Vmin～Vmax以及Vmin’～Vmax’均可。

若t1为绿灯周期内，则给出两组建议速度，Vmin～Vmax以及Vmin’～Vmax’均可。

若当前车速大于所在路段的最大限速，则提示车辆减速，待车速小于最大限速后按照车速小于最大限速的情况给出上述建议速度。

进一步，还包括：在所述步骤3.1至3.4中，若车辆行驶过程中，若道路信息发生变化，则重新调用步骤3.2和步骤3.3的算法进行计算，以实时更新推荐速度。

进一步，所述步骤1中车辆的运行状态包括车辆当前位置和车辆行驶速度。

进一步，所述步骤2中路口交通信号灯信息通过移动终端实时获取。

进一步，所述步骤3中所述的中心处理模块为远程后台服务器，所述后台服务器与移动终端通信。

本发明的有益效果：

驾驶员通过移动终端实时获得路口交通信号灯的状态，按照系统给出的推荐车速来选择车速，使得车辆能够在绿灯期间通过前方路口，达到不停车或者是少停车的目的，有效的缓解交通拥堵，降低车辆油耗和尾气排放。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明的实现包括如下步骤：

步骤1.利用移动终端获取路口交通信号灯的状态，并获取车辆运行状态的信息，车辆的运行状态包括车辆当前位置和车辆行驶速度。

步骤2.采集道路交通信息的基本数据，道路交通信息的基本数据包括当前道路的最高限速、车辆当前位置与下一红绿灯路口之间的距离以及交通信号灯信息，交通信号灯信息包括红绿灯的周期、红灯时长、绿灯时长、每个周期内红绿灯循环顺序以及当前时刻红绿灯状态。绿灯时长Tg指绿灯开始到绿灯结束的时间差，红灯时长Tr指红灯开始到红灯结束的时间差，红绿灯周期T包括红灯时长和绿灯时长，即T＝Tg+Tr。以绿灯开始的时刻作为每个周期开始的时刻，以红灯结束的时刻作为该周期的结束。当前时刻交通信号灯状态用当前时刻与红绿灯周期开始时刻的时间差Δt与绿灯时长Tg比较得到。

步骤3.中心处理模块对获取到的信息进行处理。

步骤4.设当前车速为v0，当前位置距下一红绿灯路口的距离为s，以当前车速v0行驶距离s所需要的时间为t0。t0的计算公式如下：

t0＝s/v0 (1)

步骤5.以当前车速v0行驶到下一红绿灯路口时，红绿灯的状态为t1，由获取到的道路交通信息可知当前红绿灯状态为t。t1的计算公式如下：

t1＝(t+t0)％T (2)

进一步将t1值与绿灯时长Tg比较，如果Δt≤Tg，则表示处于绿灯状态，如果Δt>Tg则表示处于红灯状态；

步骤6.计算出两组建议速度范围，较快速度范围(Vmin～Vmax)以及较慢速度范围(Vmin’～Vmax’)，计算公式如下：

Vmax’＝s/(t0–t1+T) (3)

Vmin’＝s/(t0–t1+T+Tg) (4)

若t0>t1：

Vmax＝s/(t0–t1) (5)

Vmin＝s/(t0–t1+Tg) (6)

当t0≤t1，

Vmax＝v0 (7)

Vmin＝s/Tg (8)

步骤7.根据以当前车速v0行驶到下一红绿灯路口时红绿灯的状态结合计算的两组建议速度范围，车辆可选择加速、减速或保持当前速度行驶。具体如下：

若当前车速小于所在路段的最大限速，则按照下列方法给出建议速度：

若t1处于绿灯周期内，则按照该绿灯周期给通过该红绿灯路口的最大速度Vmax以及最小速度Vmin；

若t1处于红灯周期内，则给出两组建议速度，(Vmin～Vmax)以及(Vmin’～Vmax’)均可。

若当前车速大于所在路段的最大限速，则提示车辆减速，待车速小于最大限速后按照车速小于最大限速的情况给出上述建议速度。

步骤8.上述步骤中，若车辆行驶过程中，道路信息发生变化，则重新调用该算法进行计算，以实时更新推荐速度。

以下结合附图对本发明实施做进一步详述；

本发明将根据道路信息和交通信号灯的实时状态，通过车速引导算法给出建议车速以达到降低在路口遇到红灯的概率。

其具体算法为：

步骤1.首先获取道路交通基本数据，下一路口红绿灯的基本信息，以及距离下一路口的距离s。

步骤2.假设当前车速为v0，以当前车速v0行驶距离s所需要的时间为t0。t0的计算公式如下：

t0＝s/v0 (1)

步骤3.以当前车速v0行驶到下一红绿灯路口时的所处时刻，与该时刻对应的周期内绿灯开始的时刻，两个时刻之间的差值为t1，由t1值与红绿灯周期内开始的绿灯时长Tg比较得出对应的红绿灯状态。具体如下：

预测以当前速度v0到达下一路口时红绿灯的状态，由获取到的道路交通信息可知当前红绿灯状态为t。先求出当前红绿灯所处状态t与按照当前车速到达红绿灯路口所需的时间t0的和，然后用所得的和对红绿灯周期进行求余操作，得出：

t1＝(t+t0)％T (2)

将t1值与绿灯时长Tg比较，如果Δt≤Tg，则表示处于绿灯状态，如果Δt>Tg则表示处于红灯状态；

步骤4.计算出两组建议速度范围，较快速度范围(Vmin～Vmax)以及较慢速度范围(Vmin’～Vmax’)。计算公式如下：

Vmax’＝/(t0–t1+T) (3)

Vmin’＝s/(t0–t+T+Tg) (4)

当t0>t1：

Vmax＝s/(t0–t1) (5)

Vmin＝s/(t0–t1+Tg) (6)

当t0≤t1，并且t1时为绿灯：

Vmax＝v0 (7)

Vmin＝s/Tg (8)

步骤5.根据以当前速度v0到达下一路口时红绿灯的状态，结合计算给出的两组建议速度范围，车辆可自我选择加速、减速或保持当前速度行驶。具体如下：

若当前车速小于所在路段的最大限速，则按照下列方法给出建议速度：

若t1时间恰好处于绿灯周期内，则按照该绿灯周期给通过下一红绿灯路口的最大速度Vmax以及最小速度Vmin；

若t1时间处于红灯周期内，则给出两组建议速度，(Vmin～Vmax)以及(Vmin’～Vmax’)均可。

若当前车速大于所在路段的最大限速，则提示车辆减速，待车速小于最大限速后按照车速小于最大限速的情况给出上述建议速度。

车辆行驶过程中，若道路信息发生变化，则重新调用该算法进行计算，以达到实时更新推荐速度的目的。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种缓解交通拥堵的车速引导方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、获取车辆运行状态的信息；

步骤2、采集道路交通信息的基本数据，道路交通信息的基本数据包括当前道路的最高限速、车辆当前位置与下一红绿灯路口之间的距离以及交通信号灯信息，交通信号灯信息包括红绿灯的周期、红灯时长、绿灯时长、每个周期内红绿灯循环顺序以及当前时刻红绿灯状态；绿灯时长Tg为绿灯开始到绿灯结束的时间差，红灯时长Tr为红灯开始到红灯结束的时间差，红绿灯周期T包括红灯时长和绿灯时长，即T＝Tg+Tr，以绿灯开始的时刻作为每个周期开始的时刻，以红灯结束的时刻作为每个周期结束的时刻；定义当前时刻交通信号灯状态用当前时刻与对应的红绿灯周期开始时刻的时间差Δt表示，若Δt≤Tg，则表示处于绿灯状态，若Δt>Tg则表示处于红灯状态；

步骤3、中心处理模块对获取到的信息进行处理并给出不用等待红灯便能通过红绿灯路口的推荐车速信息。

2.根据权利要求1所述的一种缓解交通拥堵的车速引导方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程包括：

步骤3.1、设当前车速为v0，当前位置距下一红绿灯路口的距离为s，以当前车速v0行驶距离s所需要的时间为t0，则t0＝s/v；

步骤3.2、设以当前车速v0行驶到下一红绿灯路口时红绿灯的状态为t1，由获取到的道路交通信息得到当前红绿灯状态为t，则t1的计算公式如下：

t1＝(t+t0)％T

若t1≤Tg，则到达下一红绿灯路口时为绿灯状态，否则为红灯状态；

步骤3.3、计算出两组建议速度范围，较快速度范围Vmin～Vmax以及较慢速度范围Vmin’～Vmax’；

步骤3.4、根据以当前车速v0行驶到下一红绿灯路口时红绿灯的状态t1，结合计算的两组建议速度范围，车辆可自我选择加速、减速或保持当前速度行驶。

3.根据权利要求2所述的一种缓解交通拥堵的车速引导方法，其特征在于，所述步骤3.3中计算两组建议速度的公式如下：

Vmax’＝s/(t0–t1+T)

Vmin’＝s/(t0–t1+T+Tg)

若t0>t1：

Vmax＝s/(t0–t1)

Vmin＝s/(t0–t1+Tg)

当t0≤t1<Tg，

Vmax＝v0

Vmin＝s/Tg。

4.根据权利要求2所述的一种缓解交通拥堵的车速引导方法，其特征在于，所述步骤3.4的具体过程包括：

若当前车速小于所在路段的最大限速，则按照下列方法给出建议速度：

若t1为红灯周期内且t0≤t1，则按照该绿灯周期给通过该红绿灯路口的最大速度Vmax’以及最小速度Vmin’；

若t1为红灯周期内且t0>t1，则给出两组建议速度，Vmin～Vmax以及Vmin’～Vmax’均可。

若t1为绿灯周期内，则给出两组建议速度，Vmin～Vmax以及Vmin’～Vmax’均可。

若当前车速大于所在路段的最大限速，则提示车辆减速，待车速小于最大限速后按照车速小于最大限速的情况给出上述建议速度。

5.根据权利要求3所述的一种缓解交通拥堵的车速引导方法，其特征在于，还包括：在所述步骤3.1至3.4中，若车辆行驶过程中，若道路信息发生变化，则重新调用步骤3.2和步骤3.3的算法进行计算，以实时更新推荐速度。

6.根据权利要求1所述的一种缓解交通拥堵的车速引导方法，其特征在于，所述步骤1中车辆的运行状态包括车辆当前位置和车辆行驶速度。

7.根据权利要求1所述的一种缓解交通拥堵的车速引导方法，其特征在于，所述步骤2中路口交通信号灯信息通过移动终端实时获取。

8.根据权利要求1所述的一种缓解交通拥堵的车速引导方法，其特征在于，所述步骤3中所述的中心处理模块为远程后台服务器，所述后台服务器与移动终端通信。