CN111210647B - 一种基于智慧灯杆的行进控制方法及系统 - Google Patents

一种基于智慧灯杆的行进控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于智慧灯杆的行进控制方法及系统。其方法包括以下步骤：获取行进路径和行进速度以及行进路径相关的灯杆基站信息；根据行进速度筛选用于行进控制的灯杆基站，灯杆基站获取周围的环境参数并生成预先控制指令；计算运动体与用于行进控制的灯杆基站的距离；判断是否进入用于行进控制的灯杆基站的信号覆盖范围，若是，则用于行进控制的灯杆基站向运动体发送预先控制指令；运动体根据预先控制指令调整行进速度和行进位置。本发明的方法及系统解决了如何基于智慧灯杆实现车辆自动驾驶快速控制的技术问题。

Description

一种基于智慧灯杆的行进控制方法及系统
技术领域
本发明属于智慧灯杆技术领域，特别是涉及一种基于智慧灯杆的行进控制方法及系统。
背景技术
目前5G通信技术正在商用探索阶段，基于5G通信超低延迟的特性，各类5G应用如自动驾驶、远程机械臂控制等成为当前研究的热点。国内外汽车企业都将自动驾驶技术作为未来汽车发展的方向，提出多种自动驾驶相关技术，例如公开号为CN110428619A的中国专利提出一种基于车路协同系统的智能驾驶方法，车路协同系统包括安装在目标车辆上的车载端和若干间隔设置在目标道路旁侧的路面发送端，智能车辆通过路面发送端、相邻车载端以及交通信号控制系统，并结合自身的信息来实时调整行车路线。但是该专利的车路协同系统需要车辆获取其他车辆以及周围环境信息从而计算自身行进路线，对车辆的运算要求高，并且不能从区域整体把握车辆的行进环境。
公开号为CN109208995A的中国专利提出智能交通杆及智能道路系统，智能交通杆设置了安装有中央控制系统的控制电路板、高清摄像头和通信装置，中央控制系统基于通过所述专用短程通信模块获得的信息，进行公交优先策略运算并将运算结果作为公交控制信号通过所述专用短程通信模块发送给相应车辆；中央控制系统对所述高清摄像头检测到的异常状态进行自动识别，包括道路积水、设施损坏、道路交通事故等异常情况。但是该专利是基于远程服务器控制的自动驾驶技术，远程服务器接收车辆或道路交通杆等实时获取的环境参数，识别车辆及环境状态，生成控制指令并发送至车辆，以实现自动驾驶控制，较高的控制指令生成时延和信号传输时延会导致车辆自动驾驶应对突发状况的反应不灵敏。
目前还没有通过智慧灯杆预先生成基于区域内的环境信息的控制指令并以此实现车辆自动驾驶快速控制的技术方案。为此提出一种基于智慧灯杆的行进控制方法及系统。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出一种基于智慧灯杆的行进控制方法及系统。
本发明依托在灯杆上架设的基站系统(智慧灯杆)以及控制系统，控制系统获取运动体的位置信息并判断其接入的灯杆基站，控制权从远程服务器转移到接入的灯杆基站中，利用灯杆基站的资源实现区域内的高效行进控制。所述运动体是指可移动的物体，包括但不限于车辆、轮船、自行车、行人、火车、飞机的任一项。
本发明的基于智慧灯杆的行进控制方法，包括以下步骤：
获取运动体的行进路径和行进速度；
获取行进路径相关的灯杆基站信息；
根据行进速度筛选出用于行进控制的灯杆基站；
用于行进控制的灯杆基站获取周围的环境参数；
用于行进控制的灯杆基站根据环境参数生成预先控制指令；
计算运动体与用于行进控制的灯杆基站的距离；
判断运动体是否进入用于行进控制的灯杆基站的信号覆盖范围，若是，则用于行进控制的灯杆基站向运动体发送预先控制指令；
运动体根据预先控制指令调整行进速度和行进位置。
优选地，所述获取运动体的行进路径和行进速度，包括：
获取运动体的当前位置和目的地位置进行导航路径规划；
依据距离、时间及车流量综合选择导航路径，以选择的导航路径作为行进路线；
根据行进路线的拥堵情况计算行进速度。
优选地，所述根据行进速度筛选出用于行进控制的灯杆基站，包括：
行进速度记为v；
根据行进速度v计算基站切换距离s，s＝k·v·T，其中k是事先设置的计算系数，T是事先设置的信号传输时延阈值；
将行进路径按照基站切换距离s划分为多个区段；
在行进路径每个区段上选择一个用于行进控制的灯杆基站。
优选地，所述环境参数是运动体流量或交通拥堵情况或交通事故情况或道路通行状况或道路安全施工状态或交通信号灯状态的任一项或多项组合。
优选地，所述用于行进控制的灯杆基站根据环境参数生成预先控制指令，包括：
根据环境参数计算运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度；
根据环境参数规划运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道；
根据车辆信息、行进速度、行进通道信息生成预先控制指令。
进一步优选地，所述根据环境参数计算运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度，包括：
获取灯杆基站信号覆盖范围内的运动体平均速度，记为m；
获取灯杆基站信号覆盖范围内的交通信号灯状态；
根据平均速度m及交通信号灯状态计算运动在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度v，v＝g·m+c，其中g是事先设置的计算系数，c是事先设置的与交通信号灯状态相关的行进速度调整值。
进一步优选地，所述根据环境参数规划车辆在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道，包括：
获取灯杆基站信号覆盖范围内的交通事故情况或道路通行状况或道路安全施工情况；
识别灯杆基站信号覆盖范围内的无阻塞通道；
统计灯杆基站信号覆盖范围内无阻塞通道上的运动体数量；
选取运动体数量最少的无阻塞通道作为运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道。
一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行如上所述的方法。
一种基于智慧灯杆的行进控制系统，其特征在于包括：
灯杆；
运动体；
基站控制器；
处理器；
存储器；
以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行如上所述的方法。
本发明的方法及系统具有的优点是：
(1)通过运动体行进路线和行进速度计算基站切换的距离并筛选出用于行进控制的灯杆基站，可以有效获取行进路线上可用于控制运动体的灯杆基站。
(2)用于行进控制的灯杆基站在运动体未进入前根据周围环境参数生成预先控制信息，一旦运动体进入灯杆基站的信号覆盖范围，灯杆基站可以快速与运动体建立控制连接，根据控制指令调整行进速度和行进位置，控制效率和安全性高。
附图说明
图1是本发明实施例一的基于智慧灯杆的行进控制方法流程图；
图2是图1中步骤S01的具体步骤流程图；
图3是图1中步骤S03的具体步骤流程图；
图4是图1中步骤S05的具体步骤流程图；
图5是图1中步骤S05中S051的具体步骤流程图；
图6是图1中步骤S05中S052的具体步骤流程图；
图7是本发明实施例三的基于智慧灯杆的行进控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明优选实施例作详细说明。
本发明实施例的运动体是指自动驾驶车辆，依托在灯杆上架设的基站系统(智慧灯杆)和基站系统。
本发明实施例一的基于智慧灯杆的行进控制方法，如图1所示，按如下步骤实现：
步骤S01、获取运动体的行进路径和行进速度；
步骤S02、获取行进路径相关的灯杆基站信息；
步骤S03、根据行进速度筛选出用于行进控制的灯杆基站；
步骤S04、用于行进控制的灯杆基站获取周围的环境参数；
步骤S05、用于行进控制的灯杆基站根据环境参数生成预先控制指令；
步骤S06、计算运动体与用于行进控制的灯杆基站的距离；
步骤S07、判断运动体是否进入用于行进控制的灯杆基站的信号覆盖范围，若是，则用于行进控制的灯杆基站向运动体发送预先控制指令；
步骤S08、运动体根据预先控制指令调整行进速度和行进位置。
如图2所示的一种优选方式中，步骤S01、获取运动体的行进路径和行进速度，包括：
步骤S011、根据运动体的当前位置和目的地位置进行导航路径规划；
步骤S012、依据距离、时间及车流量综合选择导航路径，以选择的导航路径作为行进路线；
步骤S013、根据行进路线的拥堵情况计算行进速度。
本实施例中，获取获取车辆的当前位置和目的地位置，根据车辆当前位置和目的地位置进行导航路径规划，选择距离短、时间少导航路径作为车辆当前行进路线，获取该行进路线最近一周内的车流平均速度数据为60公里/小时(反映拥堵情况)，以此计算该车辆的行进速度v＝60公里/小时。
如图3所示的一种优选方式中，步骤S03、根据行进速度筛选出用于行进控制的灯杆基站，包括：
步骤S031、行进速度记为v；
步骤S032、根据行进速度v计算基站切换距离s，s＝k·v·T，其中k是事先设置的计算系数，T是事先设置的信号传输时延阈值；
步骤S033、将行进路径按照基站切换距离s划分为多个区段；
步骤S034、在行进路径每个区段上选择一个用于行进控制的灯杆基站。
本实施例中，车辆行进速度v＝60公里/小时＝16.7米/秒，事先设置的自动驾驶信号传输时延阈值T＝0.1秒，事先设置的计算系数k＝20，计算基站切换距离间隔s＝k·v·T＝20×16.7×0.1＝33.4米，将行进路径按照距离s等分为多段，在每段的中点附近选择一个用于行进控制的灯杆基站。
一种优选方式中，所述环境参数是运动体流量或交通拥堵情况或交通事故情况或道路通行状况或道路安全施工状态或交通信号灯状态的任一项或多项组合。本实施例中，事先设置的M＝15，间隔时间为1分钟，每隔1分钟获取用于行进控制的灯杆基站附近15米范围1分钟内的环境参数，此时环境参数是车流量、交通拥堵情况、交通事故情况、车道通畅情况、道路安全施工状态和交通信号灯状态。
如图4所示的一种优选方式中，步骤S05、用于行进控制的灯杆基站根据环境参数生成预先控制指令，包括：
步骤S051、根据环境参数计算运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度；
步骤S052、根据环境参数规划运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道；
步骤S053、根据运动体信息、行进速度、行进通道信息生成预先控制指令。
如图5所示的一种优选方式中，步骤S051、根据环境参数计算运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度，包括：
步骤S0511、获取灯杆基站信号覆盖范围内的运动体的平均速度，记为m；
步骤S0512、获取灯杆基站信号覆盖范围内的交通信号灯状态；
步骤S0513、根据平均速度m及交通信号灯状态计算运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度v，v＝g·m+c，其中g是事先设置的计算系数，c是事先设置的与交通信号灯状态相关的行进速度调整值。
本实施例中，当交通信号灯为绿灯时，与交通信号灯状态相关的行进速度调整值c＝10，当交通信号灯为黄灯时与交通信号灯状态相关的行进速度调整值c＝1，当交通信号灯为红灯时与交通信号灯状态相关的行进速度调整值c＝-10，事先设置的计算系数g＝1，此时某灯杆基站信号覆盖范围内的车流平均速度m＝60(公里/小时)，灯杆基站信号覆盖范围内的交通信号灯为绿灯，根据车流平均速度m及交通信号灯状态计算运动体在某灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度v＝g·m+c＝1×60+10＝70(公里/小时)。
如图6所示的一种优选方式中，步骤S052、根据环境参数规划车辆在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道，包括：
步骤S0521、获取灯杆基站信号覆盖范围内的交通事故情况或道路通行状况或道路安全施工情况；
步骤S0522、识别灯杆基站信号覆盖范围内的无阻塞通道；所述无阻塞通道是没有故障车辆阻塞或施工阻塞的通道。
步骤S0523、统计灯杆基站信号覆盖范围内无阻塞通道上的运动体数量；
步骤S0524、选取运动体数量最少的无阻塞通道作为运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道。
本实施例中，该灯杆基站信号覆盖范围内存在道路施工，超车道被封闭，识别非超车道是无阻塞通道，统计非超车道上的车辆数量，选取车辆数量最少的车道作为车辆在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道。
步骤S06、计算运动体与用于行进控制的灯杆基站的距离。
步骤S07、判断运动体是否进入用于行进控制的灯杆基站的信号覆盖范围，若是，则用于行进控制的灯杆基站向运动体发送预先控制指令；
步骤S08、运动体根据预先控制指令调整行进速度和行进位置。本实施例中，根据车辆在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度和车道生成预先控制指令，当车辆与该用于行进控制的灯杆基站的距离小于事先设置的距离阈值(本实施例为20米)时，该灯杆基站与车辆建立控制信息传输通道并发送预先控制指令，车辆根据预先控制指令调整行进速度为70(公里/小时)，行进位置为车辆数量最少的非超车道。
本发明实施例二的基于智慧灯杆的行进控制方法，按如下步骤实现：
步骤S01、获取运动体的行进路径和行进速度；
步骤S02、获取行进路径相关的灯杆基站信息；
步骤S03、根据行进速度筛选出用于行进控制的灯杆基站；
步骤S04、用于行进控制的灯杆基站获取周围的环境参数；
步骤S05、用于行进控制的灯杆基站根据环境参数生成预先控制指令；
步骤S06、计算运动体与用于行进控制的灯杆基站的距离；
步骤S07、判断运动体是否进入用于行进控制的灯杆基站的信号覆盖范围，若是，则用于行进控制的灯杆基站向运动体发送预先控制指令；
步骤S08、运动体根据预先控制指令调整行进速度和行进位置。
一种优选方式中，步骤S01、获取运动体的行进路径和行进速度，包括：
步骤S011、根据运动体的当前位置和目的地位置进行导航路径规划；
步骤S012、依据距离、时间及车流量综合选择导航路径，以选择的导航路径作为行进路线；
步骤S013、根据行进路线的拥堵情况计算行进速度。
本实施例中，获取获取车辆的当前位置和目的地位置，根据车辆当前位置和目的地位置进行导航路径规划，选择距离短、时间少导航路径作为车辆当前行进路线，获取该行进路线最近一周内的车流平均速度数据为60公里/小时(反映拥堵情况)，以此计算该车辆的行进速度v＝60公里/小时。
一种优选方式中，步骤S03、根据行进速度筛选出用于行进控制的灯杆基站，包括：
步骤S031、行进速度记为v；
步骤S032、根据行进速度v计算基站切换距离s，s＝k·v·T，其中k是事先设置的计算系数，T是事先设置的信号传输时延阈值；
步骤S033、将行进路径按照基站切换距离s划分为多个区段；
步骤S034、在行进路径每个区段上选择一个用于行进控制的灯杆基站。
本实施例中，车辆行进速度v＝60公里/小时＝16.7米/秒，事先设置的自动驾驶信号传输时延阈值T＝0.1秒，事先设置的计算系数k＝20，计算基站切换距离间隔s＝k·v·T＝20×16.7×0.1＝33.4米，将行进路径按照距离s等分为多段，在每个区段的行驶方向近端附近选择一个用于行进控制的灯杆基站。
一种优选方式中，所述环境参数是运动体流量或交通拥堵情况或交通事故情况或道路通行状况或道路安全施工状态或交通信号灯状态的任一项或多项组合。本实施例中，事先设置的M＝15，间隔时间为1分钟，每隔1分钟获取用于行进控制的灯杆基站附近15米范围1分钟内的环境参数，此时环境参数是车流量、交通拥堵情况、交通事故情况、车道通畅情况、道路安全施工状态和交通信号灯状态。
一种优选方式中，步骤S05、用于行进控制的灯杆基站根据环境参数生成预先控制指令，包括：
步骤S051、根据环境参数计算运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度；
步骤S052、根据环境参数规划运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道；
步骤S053、根据运动体信息、行进速度、行进通道信息生成预先控制指令。
一种优选方式中，步骤S051、根据环境参数计算运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度，包括：
步骤S0511、获取灯杆基站信号覆盖范围内的运动体的平均速度，记为m；
步骤S0512、获取灯杆基站信号覆盖范围内的交通信号灯状态；
步骤S0513、根据平均速度m及交通信号灯状态计算运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度v，v＝g·m+c，其中g是事先设置的计算系数，c是事先设置的与交通信号灯状态相关的行进速度调整值。
本实施例中，当交通信号灯为绿灯时，与交通信号灯状态相关的行进速度调整值c＝10，当交通信号灯为黄灯时与交通信号灯状态相关的行进速度调整值c＝1，当交通信号灯为红灯时与交通信号灯状态相关的行进速度调整值c＝-10，事先设置的计算系数g＝1，此时某灯杆基站信号覆盖范围内的车流平均速度m＝40(公里/小时)，灯杆基站信号覆盖范围内的交通信号灯为红灯，根据车流平均速度m及交通信号灯状态计算运动体在某灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度v＝g·m+c＝1×40-10＝30(公里/小时)。
一种优选方式中，步骤S052、根据环境参数规划车辆在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道，包括：
步骤S0521、获取灯杆基站信号覆盖范围内的交通事故情况或道路通行状况或道路安全施工情况；
步骤S0522、识别灯杆基站信号覆盖范围内的无阻塞通道；所述无阻塞通道是没有故障车辆阻塞或施工阻塞的通道。
步骤S0523、统计灯杆基站信号覆盖范围内无阻塞通道上的运动体数量；
步骤S0524、选取运动体数量最少的无阻塞通道作为运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道。
本实施例中，该灯杆基站信号覆盖范围内出现交通事故，事故车辆占据两个车道，只有最右边车道畅通，识别最右边车道是无阻塞通道，由于只有一个可用车道，无需对比车道上的车辆数量，选取最右边车道作为车辆在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道。
步骤S06、计算运动体与用于行进控制的灯杆基站的距离。
步骤S07、判断运动体是否进入用于行进控制的灯杆基站的信号覆盖范围，若是，则用于行进控制的灯杆基站向运动体发送预先控制指令；
步骤S08、运动体根据预先控制指令调整行进速度和行进位置。本实施例中，根据车辆在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度和车道生成预先控制指令，当车辆与该用于行进控制的灯杆基站的距离小于事先设置的距离阈值(本实施例为20米)时，该灯杆基站与车辆建立控制信息传输通道并发送预先控制指令，车辆根据预先控制指令调整行进速度为30(公里/小时)，行进位置为最右侧车道。
一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行以上任一实施例所述的方法。
本发明实施例三的一种基于智慧灯杆的行进控制系统，结构如图7所示，其特征在于包括：
灯杆；
运动体；
基站控制器；
处理器；
存储器；
以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行以上任一实施例所述的方法。
运动体不限于车辆，还包括轮船、自行车、行人、火车、飞机等的任一项。
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于智慧灯杆的行进控制方法，其特征在于包括以下步骤：
获取运动体的行进路径和行进速度；
获取行进路径相关的灯杆基站信息；
根据行进速度筛选出用于行进控制的灯杆基站：根据行进速度计算基站切换距离，将行进路径按照基站切换距离划分为多个区段，在行进路径每个区段上选择一个用于行进控制的灯杆基站；
用于行进控制的灯杆基站获取周围的环境参数；
用于行进控制的灯杆基站根据环境参数生成预先控制指令；
计算运动体与用于行进控制的灯杆基站的距离；
判断运动体是否进入用于行进控制的灯杆基站的信号覆盖范围，若是，则用于行进控制的灯杆基站向运动体发送预先控制指令；
运动体根据预先控制指令调整行进速度和行进位置。
2.根据权利要求1所述的基于智慧灯杆的行进控制方法，其特征在于，所述获取运动体的行进路径和行进速度，包括：
根据运动体的当前位置和目的地位置进行导航路径规划；
依据距离、时间及车流量综合选择导航路径，以选择的导航路径作为行进路线；
根据行进路线的拥堵情况计算行进速度。
3.根据权利要求1所述的基于智慧灯杆的行进控制方法，其特征在于，所述根据行进速度计算基站切换距离是基站切换距离s＝k·v·T，其中v表示行进速度，k是事先设置的计算系数，T是事先设置的信号传输时延阈值。
4.根据权利要求1所述的基于智慧灯杆的行进控制方法，其特征在于，所述环境参数是运动体流量或交通拥堵情况或交通事故情况或道路通行状况或道路安全施工状态或交通信号灯状态的任一项或多项组合。
5.根据权利要求1所述的基于智慧灯杆的行进控制方法，其特征在于，所述用于行进控制的灯杆基站根据环境参数生成预先控制指令，包括：
根据环境参数计算运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度；
根据环境参数规划运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道；
根据运动体信息、行进速度、行进通道信息生成预先控制指令。
6.根据权利要求5所述的基于智慧灯杆的行进控制方法，其特征在于，所述根据环境参数计算运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度，包括：
获取灯杆基站信号覆盖范围内的运动体的平均速度，记为m；
获取灯杆基站信号覆盖范围内的交通信号灯状态；
根据平均速度m及交通信号灯状态计算运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进速度v，v＝g·m+c，其中g是事先设置的计算系数，c是事先设置的与交通信号灯状态相关的行进速度调整值。
7.根据权利要求5所述的基于智慧灯杆的行进控制方法，其特征在于，所述根据环境参数规划车辆在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道，包括：
获取灯杆基站信号覆盖范围内的交通事故情况或道路通行状况或道路安全施工情况；
识别灯杆基站信号覆盖范围内的无阻塞通道；
统计灯杆基站信号覆盖范围内无阻塞通道上的运动体数量；
选取运动体数量最少的无阻塞通道作为运动体在该灯杆基站信号覆盖范围内的行进通道。
8.一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
9.一种基于智慧灯杆的行进控制系统，其特征在于包括：
灯杆；
运动体；
基站控制器；
处理器；
存储器；
以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
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