CN109767630A - 一种基于车路协同的交通信号控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及交通信号管理技术领域，公开了一种基于车路协同的交通信号控制系统，包括车载装置以及交通信号管控一体机，交通信号管控一体机内包括路侧装置、核心处理器以及信号灯组控制装置，交通信号管控一体机与交通信号灯组相连接。车载装置安装于车辆上，实时获取车辆当前的车速信息以及位置信息，并基于车联网无线通信技术，将车辆实时信息发送至路侧装置，路侧装置对车辆实时信息进行处理，获取路口当前的通行流量数据。核心处理器根据通行流量数据，监测路口当前的交通状况，根据路口当前的通行流量数据以及路口当前交通状况的监测结果，生成新的配时方案发送至信号灯组控制装置。最后信号灯组控制装置控制交通信号灯组执行新的配时方案。

Description

一种基于车路协同的交通信号控制系统

技术领域

本申请涉及交通信号管理技术领域，尤其涉及一种基于车路协同的交通信号控制系统。

背景技术

交通信号控制是城市道路交叉口最普遍的交通管理形式，传统的交通信号控制方法为定时控制，即道路交叉口的信号机按照系统预设的配时方案运行。随着城市机动车辆数量的增长，道路交叉口车流复杂度提高，为了提高道路交叉口的通行能力和通行效率，智能化的交通信号控制系统逐渐被应用于城市道路交叉口的交通管理中。

智能化的交通信号控制系统主要通过在道路交叉口，即路口的进出口路面上埋设自动检测设备，实时检测各车道的车流量，然后根据车流量的大小，在线优化以及调整路口信号灯配时，以适应当前交通流的变化，其中，交通流是指汽车在道路上连续行驶形成的车流，广义上交通流还包括其他车辆形成的车流以及人流。

但是，上述的交通信号控制系统，在对路口信号灯配时进行优化以及调整时，主要是以车流量为依据，在实际应用过程中，可能无法适应交通流日益复杂的城市路口，例如：针对某个包含多条车道的路口，如果在某个时段内，该路口的某条车道上的车辆较多，那么该条车道相较于其余车道，会比较拥堵，由于现有的交通信号控制系统主要是根据路口车流量的大小，来判断是否调整路口信号灯的配时，如果此时该路口总的车流量不大，那么现有的交通信号控制系统便不会对该路口信号灯的配时做出调整，这种情况下，会导致该车道上出现的拥堵现象在短时间内无法得到缓解。

发明内容

为了解决现有的交通信号控制系统在对路口信号灯进行优化调整时，依据比较单一，从而导致在实际应用中，无法适应交通流日益复杂的城市路口的问题，本申请通过以下实施例公开了一种基于车路协同的交通信号控制系统。

本申请公开一种基于车路协同的交通信号控制系统，包括：车载装置以及交通信号管控一体机，其中，所述交通信号管控一体机内包括路侧装置、核心处理器以及信号灯组控制装置，所述交通信号管控一体机与交通信号灯组相连接；

所述车载装置安装于车辆内部，所述车载装置通过车联网无线通信技术与所述路侧装置建立连接，所述车载装置用于获取车辆实时信息，并将所述车辆实时信息发送至所述路侧装置，所述车辆实时信息包括所述车辆当前的车速信息以及位置信息；

所述路侧装置用于接收一定距离范围内的所有车辆发送的所述车辆实时信息，并根据所述车辆实时信息，获取路口当前的通行流量数据，并将所述路口当前的通行流量数据发送至所述核心处理器，所述路口当前的通行流量数据包括所述路口当前的车流量、所述路口当前的时间占有率、所述路口当前的平均车速以及所述路口当前的排队长度；

所述核心处理器用于根据所述路口当前的通行流量数据，监测所述路口当前的交通状况，并根据监测结果，判断是否需要更新配时方案，在判断结果为需要更新配时方案时，所述核心处理器还用于根据所述路口当前的通行流量数据以及所述监测结果，生成新的配时方案，并将所述新的配时方案发送至所述信号灯组控制装置；

所述信号灯组控制装置与所述交通信号灯组相连接，所述信号灯组控制装置用于在接收到所述新的配时方案后，控制所述交通信号灯组执行所述新的配时方案。

优选的，所述车载装置包括车载数据处理模块以及车载通信模块；

所述车载数据处理模块包括车速获取单元以及GPS定位单元，所述车速获取单元用于通过车辆OBD，读取所述车辆的实时车速信息，所述GPS定位单元用于实时获取所述车辆当前的GPS位置信息；

所述车载通信模块用于将所述车辆实时信息发送至所述路侧装置。

优选的，所述路侧装置包括路侧通信模块以及信息处理模块；

所述路侧通信模块用于接收一定距离范围内的所有车辆发送的所述车辆实时信息，并将所述车辆实时信息发送至所述信息处理模块；

所述信息处理模块用于根据所述车辆实时信息，获取所述路口当前的通行流量数据，所述信息处理模块还用于通过CAN总线，将所述路口当前的通行流量数据发送至所述核心处理器。

优选的，所述信息处理模块包括车流量获取单元、占有率计算单元、平均车速计算单元以及排队长度获取单元；

所述车流量获取单元用于获取在预设的第一时间段内所连接的车载装置的数量，并根据所述车载装置的数量，获取所述路口当前的车流量；

所述占有率计算单元用于获取在预设的第二时间段内，存在车载装置与所述路侧装置建立连接的连接总时长，通过计算所述连接总时长与所述第二时间段的比例，获取所述路口当前的时间占有率；

所述平均车速计算单元用于每隔预设的第三时间段，根据所述车辆的车速信息，计算所述路口当前所有车辆的平均车速；

所述排队长度获取单元用于根据所述车辆的位置信息，获取所述车辆与所述交通信号管控一体机的距离，并根据所述距离，获取所述路口当前各车道的车辆排队长度。

优选的，所述核心处理器包括周期库生成模块、配时方案更新模块以及配时方案下发模块；

所述周期库生成模块用于获取所述路口的历史通行流量数据，并根据所述路口的历史通行流量数据，生成周期库，所述周期库内包含多个周期，所述周期为所述交通信号灯组的灯色循环一次的时间；

所述配时方案更新模块用于根据所述路口当前的通行流量数据，监测所述路口当前的交通状况，并根据监测结果，判断是否需要更新配时方案，在判断结果为需要更新配时方案时，所述配时方案更新模块还用于根据所述路口当前的通行流量数据以及所述监测结果，从所述周期库中选取新的周期，并根据所述新的周期，生成新的配时方案，并将所述新的配时方案发送至所述配时方案下发模块；

所述配时方案下发模块用于在接收到所述新的配时方案时，将所述新的配时方案发送至所述信号灯组控制装置。

优选的，所述周期库生成模块包括研判单元以及周期库生成单元；

所述研判单元用于获取所述路口的历史通行流量数据，对所述路口的历史通行流量数据进行研判，并将研判结果发送至所述周期库生成单元；

所述周期库生成单元用于根据所述研判结果，生成周期库，所述周期库中包含多个周期。

优选的，所述配时方案更新模块包括路口状况监测单元、周期选择单元以及配时方案更新单元；

所述路口状况监测单元包括监测子单元以及判断子单元，所述监测子单元用于获取所述路口当前的通行流量数据，根据所述路口当前的通行流量数据，监测所述路口当前的交通状况，并将所述监测结果发送至所述判断子单元，其中，所述监测结果包括所述路口当前是否处于拥堵状态以及所述路口当前中各车道的排队长度是否均衡；所述判断子单元用于获取所述监测结果，并在所述监测结果为所述路口当前处于拥堵状态时或者所述路口当前各车道的排队长度不均衡时，输出第一判断结果，并将所述第一判断结果发送至所述周期选择单元，所述第一判断结果为需要更新配时方案；

所述周期选择单元用于在接收到所述第一判断结果之后，根据所述路口当前的通行流量数据，从所述周期库中选取新的周期，并将所述新的周期发送至所述配时方案更新单元；

所述配时方案更新单元用于在接收到所述新的周期之后，根据所述新的周期，生成新的配时方案，并将所述新的配时方案发送至所述配时方案下发模块。

优选的，所述配时方案更新模块还包括绿灯利用率获取单元、路口控制效果评估单元以及相位更新单元；

所述绿灯利用率获取单元用于获取所述路口当前的通行流量数据以及所述交通信号灯组当前的配时方案，并根据所述路口当前的通行流量数据以及所述交通信号灯组当前的配时方案，计算所述路口当前的绿灯利用率；

所述路口控制效果评估单元用于获取所述路口当前的绿灯利用率，并根据所述绿灯利用率，评估所述路口当前的交通控制效果，其中，若所述绿灯利用率低于预设的利用率阈值，则所述路口控制效果评估单元输出第一评估结果，并向所述相位更新单元发送更新请求，所述第一评估结果为所述路口当前的交通控制效果差；

所述相位更新单元用于在接收到所述更新请求之后，根据所述路口当前的通行流量数据，计算相位权重系数，并将所述相位权重系数发送至所述周期选择单元；

所述周期选择单元还用于在接收到所述相位权重系数之后，根据所述相位权重系数，从所述周期库中选取新的周期。

优选的，所述配时方案下发模块包括配时模式判断单元以及下发单元；

所述配时模式判断单元用于判断所述核心处理器当前的配时模式是否为全维度优化模式，并将判断结果发送至所述下发单元；

在所述判断结果为是时，所述下发单元用于将所述新的配时方案下发至所述信号灯组控制装置；或者，在所述判断结果为否时，所述下发单元用于将所述核心处理器当前的配时模式切换为所述全维度优化模式，并将所述新的配时方案下发至所述信号灯组控制装置。

优选的，所述信号灯组控制装置包括配时方案接收模块、控制模式判断模块以及控制模块；

所述配时方案接收模块用于接收所述核心处理器发送的所述新的配时方案；

所述控制模式判断模块用于判断所述信号灯组控制装置当前的控制模式是否为全维度感应模式，并将判断结果发送至所述控制模块；

在所述判断结果为是时，所述控制模块用于控制所述交通信号灯组在执行完上一配时方案的最后一个相位时，执行新的配时方案；或者，在所述判断结果为否时，所述控制模块用于将所述信号灯组控制装置当前的控制模式切换为所述全维度感应模式，并控制所述交通信号灯组在执行完上一配时方案的最后一个相位时，执行新的配时方案。

本申请公开了一种基于车路协同的交通信号控制系统，所述系统包括车载装置以及交通信号管控一体机，其中，所述交通信号管控一体机内包括路侧装置、核心处理器以及信号灯组控制装置，所述交通信号管控一体机与交通信号灯组相连接。在使用本申请公开的交通信号控制系统对路口信号灯组进行优化调整时，通过安装于车辆上的车载装置，实时获取车辆当前的车速信息以及位置信息，并基于车联网无线通信技术，将车辆实时信息发送至路侧装置，通过路侧装置对车辆实时信息的处理，便能够获取路口当前的通行流量数据。然后根据所述通行流量数据，核心处理器能够监测路口当前的交通状况，例如，根据车流量、占有率以及平均车速，核心处理器能够判断出当前车辆是否拥堵，根据排队长度，核心处理器能够判断出路口当前各车道的排队长度是否均衡，接着根据路口当前交通状况的监测结果，判断是否需要更新配时方案，如果需要更新配时方案，核心处理器还用于根据路口当前的通行流量数据以及路口当前交通状况的监测结果，生成新的配时方案发送至所述信号灯组控制装置。最后通过信号灯组控制装置，控制所述交通信号灯组执行所述新的配时方案。

相较于现有的交通信号控制系统，本申请公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统，能够基于路口当前的车流量、时间占有率、平均车速以及排队长度，全维度的对路口当前的交通状况进行监测，进而判断是否需要生成新的配时方案，以实现对信号灯组的配时的及时优化以及调整，能够应对路口日益复杂多变的交通流。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统，对公交车优先通行进行控制的流程示意图；

图3为本申请实施例公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统中，车载装置的结构示意图；

图4为本申请实施例公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统，车载装置与路侧装置进行通信的场景示意图；

图5为本申请实施例公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统中，路侧装置的结构示意图；

图6为本申请实施例公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统中，核心处理器的结构示意图；

图7为本申请实施例公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统中，信号灯组控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有的交通信号控制系统在对路口信号灯进行优化调整时，依据比较单一，从而导致在实际应用中，无法适应交通流日益复杂的城市路口的问题，本申请通过以下实施例公开了一种基于车路协同的交通信号控制系统。

参见图1所示的结构示意图，本申请实施例公开一种基于车路协同的交通信号控制系统，包括：车载装置10以及交通信号管控一体机20，其中，所述交通信号管控一体机20内包括路侧装置201、核心处理器202以及信号灯组控制装置203，所述交通信号管控一体机20与交通信号灯组30相连接。

所述车载装置10安装于车辆内部，所述车载装置10通过车联网无线通信技术与所述路侧装置201建立连接，所述车载装置10用于获取车辆实时信息，并将所述车辆实时信息发送至所述路侧装置201，所述车辆实时信息包括所述车辆当前的车速信息以及位置信息。

所述路侧装置201用于接收一定距离范围内的所有车辆发送的所述车辆实时信息，并根据所述车辆实时信息，获取路口当前的通行流量数据，并将所述路口当前的通行流量数据发送至所述核心处理器202，所述路口当前的通行流量数据包括所述路口当前的车流量、所述路口当前的时间占有率、所述路口当前的平均车速以及所述路口当前的排队长度。

车流量是指在一定时间内，路口通过的车辆数。时间占有率是指在一定的观察时间内，车辆占有（行驶或停止）检测位置的时间与总观察时间的比例。平均车速是指在某个时间点，路口中所有车辆的车速平均值。排队长度是指某一相位某车道获得放行时停车线后排队的车辆数，其中，相位是指在一个信号周期内，同时获得通行权的一个或多个交通流的信号显示状态。

目前，为了获取路口的车流量、占有率、平均车速以及排队长度，常用方法是在路口的进出口路面上埋设各种自动检测设备，例如线圈检测器、地磁检测器、微波检测器以及视屏检测器。但是，在实际应用过程中，在路口设置各种自动检测设备，增加了设备的安装与后期维护的成本，而且，由于各种检测器都有自身缺点，会在不同程度上影响最终所获取的通行流量数据的准确度，例如，视屏检测器在雨雪或者大雾天气时，其获取的图形信息清晰度将大大降低；微波检测器不能检测停止的车辆，且受到遮挡时将影响检测效率。

本申请实施例中，在获取通行流量数据时，基于车联网无线通信技术（V2X)，实现车载装置（On Board Unit，OBU）与路侧装置（Road Site Unit，RSU）之间的信息交互，构建车路协同系统。V2X是指车与车（V2V）、车与路（V2I）、车与人（V2P）、车与网络（V2N）的全方面连接和信息交互的新一代信息通信技术。V2X存在两种技术道路，一种是基于DSRC（Dedicated Short Range Communications，专用短程通信技术）实现通讯，一种是基于C-V2X实现通讯，DSRC是一种高效的无线通信技术，该技术基于IEEE 802.11p标准，该标准定义了IEEE 802.11标准（Wi-Fi的基础）的增强功能，以支持车辆中的无线接入。V2X早期主要是基于DSRC，目前技术也较为成熟，因此在本申请实施例中，主要通过DSRC，实现车载装置与路侧装置之间的信息交互。

本申请实施例公开的基于车路协同的交通信号控制系统，利用DSRC为交通要素，装备通信和感知能力，实现多通道、高密度的数据传输交互，适应高速运动场景，实现车辆和交通信号管控一体机的有机互联，并实现最小延迟的实时消息传递。当两个或两个以上的事物通过V2X进入自主网范围，它们形成一个基于DSRC专用无线网络802.11 p标准的子网单元，DSRC允许它们实时进行自动信息传输，并绝对保证专用信息的安全性，适用高安全性的场景。同时，本申请实施例公开的交通信号控制系统中，通过V2X平台能够验证每秒超过2000条消息，并且通信延时小于50ms。

相较于现有技术，本申请实施例公开的基于车路协同的交通信号控制系统，通过构建车路协同系统，不用在路口设置多种自动检测设备，节约成本，而且，基于车联网无线通信技术，能够快速的获取路口车辆的实时信息，并提高所获取的通行流量数据的准确度。

所述核心处理器202用于根据所述路口当前的通行流量数据，监测所述路口当前的交通状况，并根据监测结果，判断是否需要更新配时方案，在判断结果为需要更新配时方案时，所述核心处理器202还用于根据所述路口当前的通行流量数据以及所述监测结果，生成新的配时方案，并将所述新的配时方案发送至所述信号灯组控制装置。

通过通行流量数据，能够准确的对路口当前的拥堵状况以及各车道的排队长度进行监测，即对路口当前的交通状况进行监测。具体的，若路口当前车辆的平均速度小于预设的平均速度阈值，则可以判定此时路口的交通较为拥堵；或者，若路口当前的时间占有率大于预设的占有率阈值，则可以判定此时路口的交通较为拥堵；或者，若路口当前的车流量大于预设的车流量阈值，则可以判定此时路口的交通较为拥堵。上述公开的用于判断路口是否拥堵的三种方法，在实际的应用过程中，可以根据路口的实际情况，进行单一使用或者任意组合使用，以便适应交通流日益复杂的各种城市路口，其中，平均速度阈值、占有率阈值以及车流量阈值皆可根据实际路口的交通状况预先设定。路口的排队长度包括各车道的排队长度，在对各车道的排队长度进行监测时，可以通过车辆实时的位置信息，判断所述车辆当前处于哪一条车道，并且通过获取车辆与交通信号管控一体机之间的距离，能够准确的计算出各车道的排队长度，进一步判断出各车道的排队长度是否均衡。

所述信号灯组控制装置203与所述交通信号灯组30相连接，所述信号灯组控制装置203用于在接收到所述新的配时方案后，控制所述交通信号灯组30执行所述新的配时方案。

具体的，所述信号灯组控制装置203与所述交通信号灯组30之间可以通过光纤通信线路或者无线通信线路进行连接。其中，无线通信可以为3G、4G或者卫星移动通信技术，能够承载所有的移动互联网业务，如智能物联网和其他最新的技术应用。

本申请实施例公开了一种基于车路协同的交通信号控制系统，所述系统包括车载装置以及交通信号管控一体机，其中，所述交通信号管控一体机内包括路侧装置、核心处理器以及信号灯组控制装置，所述交通信号管控一体机与交通信号灯组相连接。在使用本申请公开的交通信号控制系统对路口信号灯组进行优化调整时，通过安装于车辆上的车载装置，实时获取车辆当前的车速信息以及位置信息，并基于车联网无线通信技术，将车辆实时信息发送至路侧装置，通过路侧装置对车辆实时信息的处理，便能够获取路口当前的通行流量数据。然后根据所述通行流量数据，核心处理器能够监测路口当前的交通状况，例如，根据车流量、占有率以及平均车速，核心处理器能够判断出当前车辆是否拥堵，根据排队长度，核心处理器能够判断出路口当前各车道的排队长度是否均衡，接着根据路口当前交通状况的监测结果，判断是否需要更新配时方案，如果需要更新配时方案，核心处理器还用于根据路口当前的通行流量数据以及路口当前交通状况的监测结果，生成新的配时方案发送至所述信号灯组控制装置。最后通过信号灯组控制装置，控制所述交通信号灯组执行所述新的配时方案。

相较于现有的交通信号控制系统，本申请公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统，能够基于路口当前的车流量、时间占有率、平均车速以及排队长度，全维度的对路口当前的交通状况进行监测，进而判断是否需要生成新的配时方案，以实现对信号灯组的配时的及时优化以及调整，能够应对路口日益复杂多变的交通流。

基于上述本申请实施例中公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统，能够实现丰富的交通信号控制应用，作为示例，以下介绍两种交通信号控制的应用方案：实现特勤车辆的优先通行以及实现公交车的优先通行。

现有的特勤车辆优先通行控制策略多为中心控制，就是通过指挥中心视频监控，观察特勤车辆位置，然后根据该特勤车辆与路口之间的距离，下发命令到对应的交通信号管控一体机，打破当前交通信号灯组所执行的配时方案，使特勤车辆能够“一路绿灯”通行。但是，该方法需要人工操作，缺乏主动性。本申请实施例公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统，可以通过车载装置，实现特勤车辆与交通信号管控一体机的直接通讯，并通过GPS定位信息判定该特勤车辆与路口距离，进而使得交通信号管控一体机能够自动生成特勤命令，控制交通信号灯组的配时方案，使特勤车辆能够“一路绿灯”通行。并且，在特勤车辆驶离该路口后，自动恢复交通信号灯组原来所执行的配时方案。

在使用本申请公开的一种基于车路协同的交通信号控制系统，实现公交优先通行控制时，具体的，参见图2所示的流程示意图，系统通过以下公开的控制方法，实现公交优先通行，包括：

步骤S21，路侧装置获取公交车车载装置发送的公交车实时位置信息；

步骤S22，路侧装置判定公交车的优先级别，所述优先级别为普通优先级别或者绝对优先级别；

步骤S23，路侧装置根据所述判定结果，对核心处理器发出优先预告，所述优先预告为当前公交车为普通优先级别，或者，当前公交车为绝对优先级别；

若所述优先预告为当前公交车为普通优先级别，则执行步骤S24，核心处理器判断当前相位是否为公交相位，若是，则执行步骤S241，信号灯组控制装置延长当前相位时间，若否，则执行步骤S242，信号灯组控制装置减小当前的相位时间；

若所述优先预告为当前公交车为绝对优先级别，则执行步骤S25，信号灯组控制装置将公交相位插入当前的相位中；

步骤S26，路侧装置判断公交车是否驶离路口，若否，则返回执行步骤S23，若是，则执行步骤S27；

步骤S27，信号灯组控制装置恢复交通信号灯组原来所执行的配时方案。

进一步的，参见图3所示的结构示意图，所述车载装置10包括车载数据处理模块101以及车载通信模块102。

所述车载数据处理模块101包括车速获取单元以及GPS定位单元，所述车速获取单元用于通过车辆OBD，读取所述车辆的实时车速信息，所述GPS定位单元用于实时获取所述车辆当前的GPS位置信息。

其中，OBD（On-Board Diagnostics，OBD）是指车载自动诊断系统，车辆OBD能够监测车辆在运行时的工作状况，车速获取单元连接至车辆OBD接口，能够实时读取车辆的车速信息。GPS定位单元通过GPS（Global Positioning System，GPS）定位技术，实现对车辆全天候、连续、实时的三维导航定位和测速。车载数据处理模块在获取车辆实时信息后，将车辆实时信息发送至车载通信模块。

所述车载通信模块102用于将所述车辆实时信息发送至所述路侧装置201。

车载装置（OBU）的车载通信模块，采用双模特性兼容LTE网络为基础的LTE V2X技术，采用3GPP架构。参见图4所示的场景示意图，当OBU进入V2X范围内，路侧装置（RSU）会与OBU形成一个基于DSRC通信链路专用无线网络802.11p标准的子网单元，使RSU与OBU之间能实现自动信息传输，并保证专用信息的安全性。

进一步的，参见图5所示的结构示意图，所述路侧装置201包括路侧通信模块2011以及信息处理模块2012。

所述路侧通信模块2011用于接收一定距离范围内的所有车辆发送的所述车辆实时信息，并将所述车辆实时信息发送至所述信息处理模块。

所述信息处理模块2012用于根据所述车辆实时信息，获取所述路口当前的通行流量数据，所述信息处理模块2012还用于通过CAN总线，将所述路口当前的通行流量数据发送至所述核心处理器。

CAN（Controller Area Network，CAN）总线是一种用于数据交换的工业数据总线，具有通信速率高、容易实现以及性价比高等优点。

进一步的，所述信息处理模块包括车流量获取单元、占有率计算单元、平均车速计算单元以及排队长度获取单元。

所述车流量获取单元用于获取在预设的第一时间段内所连接的车载装置的数量，并根据所述车载装置的数量，获取所述路口当前的车流量。

所述占有率计算单元用于获取在预设的第二时间段内，存在车载装置与所述路侧装置建立连接的连接总时长，通过计算所述连接总时长与所述第二时间段的比例，获取所述路口当前的时间占有率。

所述平均车速计算单元用于每隔预设的第三时间段，根据所述车辆的车速信息，计算所述路口当前所有车辆的平均车速。

其中，可以根据实际的路口交通流状况预先设置所述第一时间段、第二时间段与第三时间段的时长。

所述排队长度获取单元用于根据所述车辆的位置信息，获取所述车辆与所述交通信号管控一体机的距离，并根据所述距离，获取所述路口当前各车道的车辆排队长度。

进一步的，参见图6所示的结构示意图，所述核心处理器202包括周期库生成模块2021、配时方案更新模块2022以及配时方案下发模块2023。

所述周期库生成模块2021用于获取所述路口的历史通行流量数据，并根据所述路口的历史通行流量数据，生成周期库，所述周期库内包含多个周期，所述周期为所述交通信号灯组的灯色循环一次的时间，一个周期内包括了直行车道、右转车道以及左转车道的红绿灯时间。

所述配时方案更新模块2022用于根据所述路口当前的通行流量数据，监测所述路口当前的交通状况，并根据监测结果，判断是否需要更新配时方案，在判断结果为需要更新配时方案时，所述配时方案更新模块2022还用于根据所述路口当前的通行流量数据以及所述监测结果，从所述周期库中选取新的周期，并根据所述新的周期，生成新的配时方案，并将所述新的配时方案发送至所述配时方案下发模块。

所述配时方案下发模块2023用于在接收到所述新的配时方案时，将所述新的配时方案发送至所述信号灯组控制装置203。

进一步的，所述周期库生成模块2021包括研判单元以及周期库生成单元。

所述研判单元用于获取所述路口的历史通行流量数据，对所述路口的历史通行流量数据进行研判，并将研判结果发送至所述周期库生成单元。

所述周期库生成单元用于根据所述研判结果，生成周期库，所述周期库中包含多个周期。

具体的，路口的历史通行流量数据集合了各种交通流的情况，例如，针对路口的某一个历史通行流量数据，通过对该历史通行流量数据进行研判，获得该路口的车流量不大，但是右转车道的排队长度比其它车道长的研判结果，那么此时周期库生成单元根据该历史通行流量数据的研判结果，可以将右转车道的绿灯时间延长，生成对应的周期，存入周期库中。当对大量的历史通行流量数据进行研判之后，所形成的周期库将会囊括与各种交通流状况相对应的周期。

进一步的，所述配时方案更新模块包括路口状况监测单元、周期选择单元以及配时方案更新单元。

所述路口状况监测单元包括监测子单元以及判断子单元，所述监测子单元用于获取所述路口当前的通行流量数据，根据所述路口当前的通行流量数据，监测所述路口当前的交通状况，并将所述监测结果发送至所述判断子单元，其中，所述监测结果包括所述路口当前是否处于拥堵状态以及所述路口当前中各车道的排队长度是否均衡；所述判断子单元用于获取所述监测结果，并在所述监测结果为所述路口当前处于拥堵状态时或者所述路口当前各车道的排队长度不均衡时，输出第一判断结果，并将所述第一判断结果发送至所述周期选择单元，所述第一判断结果为需要更新配时方案。

所述周期选择单元用于在接收到所述第一判断结果之后，根据所述路口当前的通行流量数据，从所述周期库中选取新的周期，并将所述新的周期发送至所述配时方案更新单元。

所述配时方案更新单元用于在接收到所述新的周期之后，根据所述新的周期，生成新的配时方案，并将所述新的配时方案发送至所述配时方案下发模块。

进一步的，所述配时方案更新模块还包括绿灯利用率获取单元、路口控制效果评估单元以及相位更新单元。

所述绿灯利用率获取单元用于获取所述路口当前的通行流量数据以及所述交通信号灯组当前的配时方案，并根据所述路口当前的通行流量数据以及所述交通信号灯组当前的配时方案，计算所述路口当前的绿灯利用率。

绿灯利用率是指针对某车道，在该车道处于绿灯时，通过路口车辆数量与该车道处于绿灯前车辆总数量之比，例如在该车道进入绿灯前，有10辆车在该车道上排队，在该车道进入绿灯直至再次跳转至红灯的期间，有5辆车驶过了该路口，那么该车道的绿灯利用率为50%。

所述路口控制效果评估单元用于获取所述路口当前的绿灯利用率，并根据所述绿灯利用率，评估所述路口当前的交通控制效果，其中，若所述绿灯利用率低于预设的利用率阈值，则所述路口控制效果评估单元输出第一评估结果，并向所述相位更新单元发送更新请求，所述第一评估结果为所述路口当前的交通控制效果差。

作为示例，在本申请实施例中，可以将利用率阈值设置为80%，也就是说，如果针对某车道的绿灯利用率低于80%，那么交通信号灯组当前的配时方案对该路口的交通控制效果比较差，此时便需要对当前交通信号灯组的配时方案进行调整，以保证所有车道的绿灯利用率都能满足要求。

所述相位更新单元用于在接收到所述更新请求之后，根据所述路口当前的通行流量数据，计算相位权重系数，并将所述相位权重系数发送至所述周期选择单元。

为了避免路口中各个方向的交通流之间产生冲突，交通控制中通常采用分时通行，即在一个周期的某个时间段，路口上的某一支或几支交通流具有通行权（即该方向上的信号灯为绿灯或绿灯箭头），而与这些交通流相冲突的其它交通流不能通行（即该方向上的信号灯为红灯或红灯箭头）。在一个周期内，路口上某一支或几支交通流所获得的通行权称为相位，一个周期内通常包含多个相位。通过重新计算相位权重系数，能够重新对周期内各相位的时长进行调整。

所述周期选择单元还用于在接收到所述相位权重系数之后，根据所述相位权重系数，从所述周期库中选取新的周期。

进一步的，所述配时方案下发模块包括配时模式判断单元以及下发单元。

所述配时模式判断单元用于判断所述核心处理器当前的配时模式是否为全维度优化模式，并将判断结果发送至所述下发单元。

在所述判断结果为是时，所述下发单元用于将所述新的配时方案下发至所述信号灯组控制装置；或者，在所述判断结果为否时，所述下发单元用于将所述核心处理器当前的配时模式切换为所述全维度优化模式，并将所述新的配时方案下发至所述信号灯组控制装置。

核心处理器配时模式包括固定配时模式以及全维度优化模式，通行流量数据是基于全维度的，因此在实现对路口交通信号灯组的实时优化调整之前，需要将核心处理器的配时模式设置为全维度优化模式。

进一步的，参见图7所示的结构示意图，所述信号灯组控制装置203包括配时方案接收模块2031、控制模式判断模块2032以及控制模块2033。

所述配时方案接收模块2031用于接收所述核心处理器发送的所述新的配时方案。

所述控制模式判断模块2032用于判断所述信号灯组控制装置当前的控制模式是否为全维度感应模式，并将判断结果发送至所述控制模块。

在所述判断结果为是时，所述控制模块2033用于控制所述交通信号灯组在执行完上一配时方案的最后一个相位时，执行新的配时方案；或者，在所述判断结果为否时，所述控制模块2033用于将所述信号灯组控制装置当前的控制模式切换为所述全维度感应模式，并控制所述交通信号灯组在执行完上一配时方案的最后一个相位时，执行新的配时方案。

信号灯组控制装置的控制模式包括定时控制模式以及全维度感应模式，为了准确执行核心处理器在全维度优化模式下所发送的配时方案，需要将信号灯组控制装置的控制模式设置为全维度感应模式。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于车路协同的交通信号控制系统，其特征在于，包括：车载装置以及交通信号管控一体机，其中，所述交通信号管控一体机内包括路侧装置、核心处理器以及信号灯组控制装置，所述交通信号管控一体机与交通信号灯组相连接；

所述车载装置安装于车辆内部，所述车载装置通过车联网无线通信技术与所述路侧装置建立连接，所述车载装置用于获取车辆实时信息，并将所述车辆实时信息发送至所述路侧装置，所述车辆实时信息包括所述车辆当前的车速信息以及位置信息；

所述路侧装置用于接收一定距离范围内的所有车辆发送的所述车辆实时信息，并根据所述车辆实时信息，获取路口当前的通行流量数据，并将所述路口当前的通行流量数据发送至所述核心处理器，所述路口当前的通行流量数据包括所述路口当前的车流量、所述路口当前的时间占有率、所述路口当前的平均车速以及所述路口当前的排队长度；

所述核心处理器用于根据所述路口当前的通行流量数据，监测所述路口当前的交通状况，并根据监测结果，判断是否需要更新配时方案，在判断结果为需要更新配时方案时，所述核心处理器还用于根据所述路口当前的通行流量数据以及所述监测结果，生成新的配时方案，并将所述新的配时方案发送至所述信号灯组控制装置；

所述信号灯组控制装置与所述交通信号灯组相连接，所述信号灯组控制装置用于在接收到所述新的配时方案后，控制所述交通信号灯组执行所述新的配时方案。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车载装置包括车载数据处理模块以及车载通信模块；

所述车载数据处理模块包括车速获取单元以及GPS定位单元，所述车速获取单元用于通过车辆OBD，读取所述车辆的实时车速信息，所述GPS定位单元用于实时获取所述车辆当前的GPS位置信息；

所述车载通信模块用于将所述车辆实时信息发送至所述路侧装置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述路侧装置包括路侧通信模块以及信息处理模块；

所述路侧通信模块用于接收一定距离范围内的所有车辆发送的所述车辆实时信息，并将所述车辆实时信息发送至所述信息处理模块；

所述信息处理模块用于根据所述车辆实时信息，获取所述路口当前的通行流量数据，所述信息处理模块还用于通过CAN总线，将所述路口当前的通行流量数据发送至所述核心处理器。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信息处理模块包括车流量获取单元、占有率计算单元、平均车速计算单元以及排队长度获取单元；

所述车流量获取单元用于获取在预设的第一时间段内所连接的车载装置的数量，并根据所述车载装置的数量，获取所述路口当前的车流量；

所述占有率计算单元用于获取在预设的第二时间段内，存在车载装置与所述路侧装置建立连接的连接总时长，通过计算所述连接总时长与所述第二时间段的比例，获取所述路口当前的时间占有率；

所述平均车速计算单元用于每隔预设的第三时间段，根据所述车辆的车速信息，计算所述路口当前所有车辆的平均车速；

所述排队长度获取单元用于根据所述车辆的位置信息，获取所述车辆与所述交通信号管控一体机的距离，并根据所述距离，获取所述路口当前各车道的车辆排队长度。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述核心处理器包括周期库生成模块、配时方案更新模块以及配时方案下发模块；

所述周期库生成模块用于获取所述路口的历史通行流量数据，并根据所述路口的历史通行流量数据，生成周期库，所述周期库内包含多个周期，所述周期为所述交通信号灯组的灯色循环一次的时间；

所述配时方案更新模块用于根据所述路口当前的通行流量数据，监测所述路口当前的交通状况，并根据监测结果，判断是否需要更新配时方案，在判断结果为需要更新配时方案时，所述配时方案更新模块还用于根据所述路口当前的通行流量数据以及所述监测结果，从所述周期库中选取新的周期，并根据所述新的周期，生成新的配时方案，并将所述新的配时方案发送至所述配时方案下发模块；

所述配时方案下发模块用于在接收到所述新的配时方案时，将所述新的配时方案发送至所述信号灯组控制装置。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述周期库生成模块包括研判单元以及周期库生成单元；

所述研判单元用于获取所述路口的历史通行流量数据，对所述路口的历史通行流量数据进行研判，并将研判结果发送至所述周期库生成单元；

所述周期库生成单元用于根据所述研判结果，生成周期库，所述周期库中包含多个周期。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述配时方案更新模块包括路口状况监测单元、周期选择单元以及配时方案更新单元；

所述路口状况监测单元包括监测子单元以及判断子单元，所述监测子单元用于获取所述路口当前的通行流量数据，根据所述路口当前的通行流量数据，监测所述路口当前的交通状况，并将所述监测结果发送至所述判断子单元，其中，所述监测结果包括所述路口当前是否处于拥堵状态以及所述路口当前中各车道的排队长度是否均衡；所述判断子单元用于获取所述监测结果，并在所述监测结果为所述路口当前处于拥堵状态时或者所述路口当前各车道的排队长度不均衡时，输出第一判断结果，并将所述第一判断结果发送至所述周期选择单元，所述第一判断结果为需要更新配时方案；

所述周期选择单元用于在接收到所述第一判断结果之后，根据所述路口当前的通行流量数据，从所述周期库中选取新的周期，并将所述新的周期发送至所述配时方案更新单元；

所述配时方案更新单元用于在接收到所述新的周期之后，根据所述新的周期，生成新的配时方案，并将所述新的配时方案发送至所述配时方案下发模块。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述配时方案更新模块还包括绿灯利用率获取单元、路口控制效果评估单元以及相位更新单元；

所述绿灯利用率获取单元用于获取所述路口当前的通行流量数据以及所述交通信号灯组当前的配时方案，并根据所述路口当前的通行流量数据以及所述交通信号灯组当前的配时方案，计算所述路口当前的绿灯利用率；

所述路口控制效果评估单元用于获取所述路口当前的绿灯利用率，并根据所述绿灯利用率，评估所述路口当前的交通控制效果，其中，若所述绿灯利用率低于预设的利用率阈值，则所述路口控制效果评估单元输出第一评估结果，并向所述相位更新单元发送更新请求，所述第一评估结果为所述路口当前的交通控制效果差；

所述相位更新单元用于在接收到所述更新请求之后，根据所述路口当前的通行流量数据，计算相位权重系数，并将所述相位权重系数发送至所述周期选择单元；

所述周期选择单元还用于在接收到所述相位权重系数之后，根据所述相位权重系数，从所述周期库中选取新的周期。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述配时方案下发模块包括配时模式判断单元以及下发单元；

所述配时模式判断单元用于判断所述核心处理器当前的配时模式是否为全维度优化模式，并将判断结果发送至所述下发单元；

在所述判断结果为是时，所述下发单元用于将所述新的配时方案下发至所述信号灯组控制装置；或者，在所述判断结果为否时，所述下发单元用于将所述核心处理器当前的配时模式切换为所述全维度优化模式，并将所述新的配时方案下发至所述信号灯组控制装置。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号灯组控制装置包括配时方案接收模块、控制模式判断模块以及控制模块；

所述配时方案接收模块用于接收所述核心处理器发送的所述新的配时方案；

所述控制模式判断模块用于判断所述信号灯组控制装置当前的控制模式是否为全维度感应模式，并将判断结果发送至所述控制模块；

在所述判断结果为是时，所述控制模块用于控制所述交通信号灯组在执行完上一配时方案的最后一个相位时，执行新的配时方案；或者，在所述判断结果为否时，所述控制模块用于将所述信号灯组控制装置当前的控制模式切换为所述全维度感应模式，并控制所述交通信号灯组在执行完上一配时方案的最后一个相位时，执行新的配时方案。