CN110415542A - 道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制系统及方法，解决了现有机动车易发生误闯黄灯风险的问题，属于交通工程。在交叉口每一个入口车道上方设置一个闪光信号灯及每个机动车上同时安装一个光电传感器和接收机，本发明根据实时检测的行人位置，确定行人到各入口车道所用时间，结合每一个入口车道检测到的车辆速度及绿灯信号剩余时长，计算机动车能否躲避行人、安全通过黄灯或避免误闯黄灯，获得提示结果，根据提示结果控制相应入口车道上方的闪光信号灯闪烁；机动车的光电传感器检测闪光信号灯的光信号，发送给接收机；接收机根据检测到的光信号解析出提示结果，提示机动车驾驶员加速或减速，进而使机动车通过交叉口或减速停至停车线。
Description
技术领域
本发明涉及一种道路交叉口机动车的安全车速控制系统及控制方法，属于交通工程。
背景技术
红绿灯是道路交通信号灯，是对行人及机动车起到秩序化的放行和安全通行的交通设备。但是驾驶员驾驶车辆在绿灯信号即将结束时通过交叉口时容易误判，从而误闯黄灯，威胁到行人及其他车辆的通行安全。机动车驾驶员为了安全和避免误闯黄灯，常采取减速来降低风险，虽然降低了机动车误闯黄灯的风险，但交叉口通行效率降低。当前技术对机动车配置要求较高，而目前还存在一些机动车的配置还处于较低水平，车载GPS造价高、配置少，无法做到机动车全覆盖。此外，有些技术还要增加道路配置，将道路交叉口复杂化。
发明内容
针对现有机动车易发生误闯黄灯风险的问题，本发明提供一种道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制系统及方法。
本发明的一种道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制系统，所述系统包括测速雷达、人行道监控器、信号控制器、服务器、多个闪光信号灯、光电传感器和接收机；
在交叉口每一个入口车道上方设置一个闪光信号灯，每个机动车上同时安装一个光电传感器和接收机；
测速雷达，用于实时检测交叉口每一个入口车道内距停车线设定距离l1处机动车的车辆速度，发送至服务器；
人行道监控器，用于实时检测人行道上行人的位置信息，即：行人到各入口车道距离l2，发送至服务器；
信号控制器，用于输出绿灯信号剩余时长给服务器；
服务器，用于根据行人的位置信息，确定行人到各入口车道所用时间，再结合每一个入口车道检测到的车辆速度及绿灯信号剩余时长，计算机动车能否躲避行人、安全通过黄灯或避免误闯黄灯，获得提示结果，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，控制闪光信号灯闪烁；
入口车道内距停车线设定距离l1处机动车的光电传感器，用于检测闪光信号灯的光信号，发送给接收机；
接收机，用于根据检测到的光信号解析出提示结果，根据该提示结果提示机动车驾驶员加速或减速，进而使机动车通过交叉口或减速停至停车线。
作为优选，所述服务器包括：
基础数据采集模块，用于接收测速雷达实时检测到的各入口车道上机动车车速v1、行人到各入口车道距离l2和信号控制器输出的绿灯剩余信号g；
数据分析模块，用于计算以机动车车速v1加速至最高限速值v限所需的加速行驶时间t1、加速路段长度s、机动车加速后以恒定车速v2继续行驶至停车线的匀速行驶时间t2；
机动车通行预判分析模块，用于根据加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、绿灯剩余信号g进行机动车通行预判分析，当t1+t2＞g，提示结果为提示机动车减速停车至停车线，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，利用行人安全分析模块进行行人安全分析；
行人安全分析模块，用于根据距离l2进行行人安全分析，当有行人闯红灯且提示结果为提示机动车以v2匀速通过交叉口，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，利用机动车运行分析模块进行机动车运行分析，v人表示行人行走速度；
机动车运行分析模块，用于根据车速v1、车速v2、加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、最高限速值v限和加速路段长度s和行人位置信息，以机动车不超速且保证行人安全的情况下通过停车线为条件，判断车速v2是否存在可行域，若存在，则令提示结果为提示机动车加速或减速至通过停车线，若不存在，提示结果为提示相应机动车以v2减速停车至停车线。
作为优选，所述服务器，将提示结果进行编码为二进制码或摩斯码。
本发明还提供一种道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制方法，所述方法基于在交叉口每一个入口车道上方设置一个闪光信号灯及每个机动车上同时安装一个光电传感器和接收机实现；所述方法包括：
S1、利用测速雷达实时检测交叉口每一个入口车道内距停车线设定距离l1处机动车的车辆速度；
S2、利用人行道监控器实时检测人行道上行人的位置信息，即：行人到各入口车道距离l2；
S3、利用信号控制器输出绿灯信号剩余时长；
S4、根据行人的位置信息，确定行人到各入口车道所用时间，再结合每一个入口车道检测到的车辆速度及绿灯信号剩余时长，计算机动车能否躲避行人、安全通过黄灯或避免误闯黄灯的提示结果，并将提示结果进行编码，利用编码控制相应入口车道上方的闪光信号灯闪烁；
S5、入口车道内距停车线设定距离l1处机动车的光电传感器检测闪光信号灯的光信号，发送给接收机；
S6、接收机根据检测到的光信号解析出提示结果，根据该提示结果提示机动车驾驶员加速或减速，进而使机动车通过交叉口或减速停至停车线。
作为优选，所述S4包括：
S41、接收测速雷达实时检测到的各入口车道上机动车车速v1、行人到各入口车道距离l2和信号控制器输出的绿灯剩余信号g；
S42、计算以机动车车速v1加速至最高限速值v限所需的加速行驶时间t1、加速路段长度s、机动车加速后以恒定车速v2继续行驶至停车线的匀速行驶时间t2；
S43、根据加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、绿灯剩余信号g进行机动车通行预判分析，当t1+t2＞g，提示结果为机动车减速停车至停车线，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，转入S44；
S44、根据距离l2进行行人安全分析，当有行人闯红灯且提示结果为机动车以v2匀速通过交叉口，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，转入S45，v人表示行人行走速度；
S45、根据车速v1、车速v2、加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、最高限速值v限和加速路段长度s和行人位置信息，以机动车不超速且保证行人安全的情况下通过停车线为条件，判断车速v2是否存在可行域，若存在，则令提示结果为机动车加速或减速至通过停车线，若不存在，提示结果为提示相应机动车以v2减速停车至停车线。
作为优选，所述S4中，将提示结果进行编码为二进制码或摩斯码。
本发明的有益效果，本发明可以利用部分现有监测设备，采用成本较低的光电传输设备，方便计算及实际操作，为机动车驾驶员提供准确有效的避免误闯黄灯的驾驶信息，有利于交叉口行车规范，保障行人过街安全。
附图说明
图1为本发明系统的原理示意图；
图2为本发明系统布置的平面图；
图3为本发明计算机动车能否安全通过黄灯或避免误闯黄灯的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
具体实施方式一：本实施方式的一种道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制方法，如图1和图2所示，本实施方式的控制方法在交叉口现有交通设备的基础上增加：在交叉口每一个入口车道上方设置一个闪光信号灯及每个机动车上同时安装一个光电传感器和接收机实现；闪光信号灯的辐射区域为停车线5-16m。
本实施方式的控制方法包括：
S1、利用测速雷达实时检测交叉口每一个入口车道内距停车线设定距离l1处的车辆速度v1；本实施方式采用窄波测速雷达，窄波测速雷达设置于道路交叉口入口道上方，l1＝16m；
S2、利用人行道监控器实时检测人行道上行人的位置信息，即：行人到各入口车道距离l2；人行道监控器设置于交叉口人行道上方；
S3、利用信号控制器输出绿灯信号剩余时长g，信号控制器设置于道路一侧；
S4、根据行人的位置信息，确定行人到各入口车道所用时间，再结合每一个入口车道检测到的车辆速度及绿灯信号剩余时长，计算机动车能否躲避行人、安全通过黄灯或避免误闯黄灯，不会威胁到行人安全，将提示结果进行编码，利用编码控制相应入口车道上方的闪光信号灯闪烁；
S5、入口车道内距停车线设定距离l1处机动车的光电传感器检测闪光信号灯的光信号，发送给接收机；
S6、接收机根据检测到的光信号解析出提示结果，根据该提示结果提示机动车驾驶员加速或减速，进而使机动车通过交叉口或减速停至停车线。
本实施方式主要解决机动车在信号控制交叉口避免闯黄灯，同时保证车速和行车安全的方法，通过窄波测速雷达测量车辆位置和速度数据，人行道监控器检测是否有行人及行人位置数据，结合信号控制器获取剩余绿灯信号时长，计算机动车应采取的车速控制方案，转换为闪光信号灯信号进行传输，机动车上光电传感器对信号进行识别分析，传递至机动车驾驶员进行操作。本发明能够保证交叉口行人安全，避免机动车误闯黄灯，提高道路通行效率。
本实施方式的S4根据行人的位置信息、每一个入口车道检测到的车辆速度及绿灯信号剩余时长，计算机动车加速或减速情况下能否安全通过黄灯而不威胁到行人安全，优选实施例中，如图2所示，本实施方式S4包括：
S41、接收测速雷达实时检测到的各入口车道上机动车车速v1、行人到各入口车道距离l2和信号控制器输出的绿灯剩余信号g；
S42、计算以机动车车速v1以加速度a＝3-4m/s2加速至最高限速值v限所需的加速行驶时间t1、加速路段长度s、机动车加速后以恒定车速v2继续行驶至停车线的匀速行驶时间t2；
其中，
S43、根据加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、绿灯剩余信号g进行机动车通行预判分析，机动车通行预判分析为机动车能否在无行人的情况下通过交叉口，由加速行驶时间与最高限速度行驶时间之和能否小于绿灯剩余时间判断，即t1+t2>g？，当t1+t2＞g，提示结果为机动车减速停车至停车线，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，转入S44；
S44、根据距离l2进行行人安全分析，行人安全分析为机动车能否与闯红灯的行人相撞，由通过人行道监控器所获数据分析人行道路侧到该车道距离l2＝3.5×n(n为车道数)，由行人到达该车道停车线前的时间与机动车到达停车线的时间t1+t2的关系判断行人是否安全，当有行人闯红灯且提示结果为机动车以v2匀速通过交叉口，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，转入S45，v人表示行人行走速度；
S45、根据车速v1、车速v2、加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、最高限速值v限和加速路段长度s和行人位置信息，进行机动车运行分析，机动车运行分析为机动车能否在不超速且保证行人安全的情况下通过停车线，若机动车加速距离与恒速距离之和大于监测区域且所用时间小于行人到该车道所用时间，则可输出加速或减速至v2通过交叉口。本实施方式以机动车不超速且保证行人安全的情况下通过停车线为条件，即需要同时满足：
判断车速v2是否存在可行域，若存在，则令即：在v2的可行域内选择最大值，提示结果为机动车加速或减速至通过停车线，若不存在，提示结果为提示相应机动车以v2减速停车至停车线。
本实施方式避免机动车驾驶员误闯黄灯而科学预测机动车应以何种速度通过交叉口。如果存在行人闯红灯的情况下，如何采用安全的驾驶方式通过交叉口。
本实施方式的S4中，将提示结果进行编码为二进制码或摩斯码。
具体实施方式二：本实施方式的一种道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制系统，如图1和图2所示，包括测速雷达、人行道监控器、信号控制器、服务器、多个闪光信号灯、光电传感器和接收机；
在交叉口每一个入口车道上方设置一个闪光信号灯，每个机动车上同时安装一个光电传感器和接收机；本实施方式采用窄波测速雷达，窄波测速雷达设置于道路交叉口停车线上方，并连接路侧服务器；
窄波测速雷达，用于实时检测交叉口每一个入口车道内距停车线设定距离l1处(即交叉口监测区域前端位置)的车辆速度，发送至服务器；
人行道监控器设置于交叉口人行道上方，并连接路侧服务器；
人行道监控器，用于实时检测人行道上行人的位置信息，即：行人到各入口车道距离l2，发送至服务器；
信号控制器设置于道路一侧，并连接服务器；
信号控制器，用于输出绿灯信号剩余时长给服务器；
服务器设置于道路一侧，并连接闪光信号灯；
服务器，用于根据行人的位置信息，确定行人到各入口车道所用时间，再结合每一个入口车道检测到的车辆速度及绿灯信号剩余时长，计算机动车能否躲避行人、安全通过黄灯或避免误闯黄灯，获得提示结果，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯；
入口车道内距停车线设定距离l1处机动车的光电传感器，用于检测闪光信号灯的光信号，发送给接收机；
本实施方式的闪光信号灯利用可见光传递数据，将服务器的编码电信号转化为光信号。闪光信号灯设置于交叉口入口道上方，辐射区域为停车线5-16m；
接收机，用于根据检测到的光信号解析出提示结果，根据该提示结果提示机动车驾驶员加速或减速，进而使机动车通过交叉口或减速停至停车线。
本实施方式的服务器，将提示结果进行编码为二进制码或摩斯码。
本实施方式主要解决机动车在信号控制交叉口避免闯黄灯，同时保证车速和行车安全的方法，通过窄波测速雷达测量车辆位置和速度数据，人行道监控器检测是否有行人及行人位置数据，结合信号控制器获取剩余绿灯信号时长，计算机动车应采取的车速控制方案，转换为闪光信号灯信号进行传输，机动车上光电传感器对信号进行识别分析，传递至机动车驾驶员进行操作。本实施方式能够保证交叉口行人安全，避免机动车误闯黄灯，提高道路通行效率。
优选实施例中，本实施方式的服务器包括：
基础数据采集模块，用于接收测速雷达实时检测到的各入口车道上机动车车速v1、行人到各入口车道距离l2和信号控制器输出的绿灯剩余信号g；
数据分析模块，用于计算以机动车车速v1加速至最高限速值v限所需的加速行驶时间t1、加速路段长度s、机动车加速后以恒定车速v2继续行驶至停车线的匀速行驶时间t2；
其中，
机动车通行预判分析模块，用于根据加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、绿灯剩余信号g进行机动车通行预判分析，机动车通行预判分析为机动车能否在无行人的情况下通过交叉口，由加速行驶时间与最高限速度行驶时间之和能否小于绿灯剩余时间判断，即t1+t2>g？，当t1+t2＞g，提示结果为提示机动车减速停车至停车线，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，利用行人安全分析模块进行行人安全分析；
行人安全分析模块，用于根据距离l2进行行人安全分析，行人安全分析为机动车能否与闯红灯的行人相撞，由通过人行道监控器所获数据分析人行道路侧到该车道距离l2＝3.5×n(n为车道数)，由行人到达该车道停车线前的时间与机动车到达停车线的时间t1+t2的关系判断行人是否安全，当有行人闯红灯且提示结果为提示机动车以v2匀速通过交叉口，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，利用机动车运行分析模块进行机动车运行分析，v人表示行人行走速度；
机动车运行分析模块，用于根据车速v1、车速v2、加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、最高限速值v限和加速路段长度s和行人位置信息，进行机动车运行分析，机动车运行分析为机动车能否在不超速且保证行人安全的情况下通过停车线，若机动车加速距离与恒速距离之和大于监测区域且所用时间小于行人到该车道所用时间，则可输出加速或减速至v2通过交叉口。本实施方式以机动车不超速且保证行人安全的情况下通过停车线为条件，即需要同时满足：
判断车速v2是否存在可行域，若存在，则令提示结果为提示机动车加速或减速至通过停车线，若不存在，提示结果为提示相应机动车以v2减速停车至停车线。
本实施方式避免机动车驾驶员误闯黄灯而科学预测机动车应以何种速度通过交叉口。如果存在行人闯红灯的情况下，如何采用安全的驾驶方式通过交叉口。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (6)
1.一种道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制系统，其特征在于，所述系统包括测速雷达、人行道监控器、信号控制器、服务器、多个闪光信号灯、光电传感器和接收机；
在交叉口每一个入口车道上方设置一个闪光信号灯，每个机动车上同时安装一个光电传感器和接收机；
测速雷达，用于实时检测交叉口每一个入口车道内距停车线设定距离l1处机动车的车辆速度，发送至服务器；
人行道监控器，用于实时检测人行道上行人的位置信息，即：行人到各入口车道距离l2，发送至服务器；
信号控制器，用于输出绿灯信号剩余时长给服务器；
服务器，用于根据行人的位置信息，确定行人到各入口车道所用时间，再结合每一个入口车道检测到的车辆速度及绿灯信号剩余时长，计算机动车能否躲避行人、安全通过黄灯或避免误闯黄灯，获得提示结果，将提示结果进行编码，编码后发送至相应入口车道上方的闪光信号灯，控制闪光信号灯闪烁；
入口车道内距停车线设定距离l1处机动车的光电传感器，用于检测闪光信号灯的光信号，发送给接收机；
接收机，用于根据检测到的光信号解析出提示结果，根据该提示结果提示机动车驾驶员加速或减速，进而使机动车通过交叉口或减速停至停车线。
2.根据权利要求1所述的道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制系统，其特征在于，所述服务器包括：
基础数据采集模块，用于接收测速雷达实时检测到的各入口车道上机动车车速v1、行人到各入口车道距离l2和信号控制器输出的绿灯剩余信号g；
数据分析模块，用于计算以机动车车速v1加速至最高限速值v限所需的加速行驶时间t1、加速路段长度s、机动车加速后以恒定车速v2继续行驶至停车线的匀速行驶时间t2；
机动车通行预判分析模块，用于根据加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、绿灯剩余信号g进行机动车通行预判分析，当t1+t2＞g，提示结果为提示机动车减速停车至停车线，将提示结果进行编码，编码后发送至相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，利用行人安全分析模块进行行人安全分析；
行人安全分析模块，用于根据距离l2进行行人安全分析，当有行人闯红灯且提示结果为提示机动车以v2匀速通过交叉口，将提示结果进行编码，编码后发送至相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，利用机动车运行分析模块进行机动车运行分析，v人表示行人行走速度；
机动车运行分析模块，用于根据车速v1、车速v2、加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、最高限速值v限和加速路段长度s和行人位置信息，以机动车不超速且保证行人安全的情况下通过停车线为条件，判断车速v2是否存在可行域，若存在，则令提示结果为提示机动车加速或减速至通过停车线，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，若不存在，提示结果为提示相应机动车以v2减速停车至停车线，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯。
3.根据权利要求1所述的道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制系统，其特征在于，所述服务器，将提示结果进行编码为二进制码或摩斯码。
4.一种道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制方法，其特征在于，所述方法基于在交叉口每一个入口车道上方设置一个闪光信号灯及每个机动车上同时安装一个光电传感器和接收机实现；所述方法包括：
S1、利用测速雷达实时检测交叉口每一个入口车道内距停车线设定距离l1处机动车的车辆速度；
S2、利用人行道监控器实时检测人行道上行人的位置信息，即：行人到各入口车道距离l2；
S3、利用信号控制器输出绿灯信号剩余时长；
S4、根据行人的位置信息，确定行人到各入口车道所用时间，再结合每一个入口车道检测到的车辆速度及绿灯信号剩余时长，计算机动车能否躲避行人、安全通过黄灯或避免误闯黄灯的提示结果，并将提示结果进行编码，利用编码控制相应入口车道上方的闪光信号灯闪烁；
S5、入口车道内距停车线设定距离l1处机动车的光电传感器检测闪光信号灯的光信号，发送给接收机；
S6、接收机根据检测到的光信号解析出提示结果，根据该提示结果提示机动车驾驶员加速或减速，进而使机动车通过交叉口或减速停至停车线。
5.根据权利要求4所述的道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制方法，其特征在于，所述S4包括：
S41、接收测速雷达实时检测到的各入口车道上机动车车速v1、行人到各入口车道距离l2和信号控制器输出的绿灯剩余信号g；
S42、计算以机动车车速v1加速至最高限速值v限所需的加速行驶时间t1、加速路段长度s、机动车加速后以恒定车速v2继续行驶至停车线的匀速行驶时间t2；
S43、根据加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、绿灯剩余信号g进行机动车通行预判分析，当t1+t2＞g，提示结果为机动车减速停车至停车线，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，转入S44；
S44、根据距离l2进行行人安全分析，当有行人闯红灯提示结果为机动车以v2匀速通过交叉口，将提示结果进行编码，相应入口车道上方的闪光信号灯，否则，转入S45，v人表示行人行走速度；
S45、根据车速v1、车速v2、加速行驶时间t1、匀速行驶时间t2、最高限速值v限和加速路段长度s和行人位置信息，以机动车不超速且保证行人安全的情况下通过停车线为条件，判断车速v2是否存在可行域，若存在，则令提示结果为机动车加速或减速至通过停车线，若不存在，提示结果为提示相应机动车以v2减速停车至停车线。
6.根据权利要求4或5所述的道路交叉口避免机动车误闯黄灯的安全车速控制系统，其特征在于，所述S4中，将提示结果进行编码为二进制码或摩斯码。
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