CN111462612A - 实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统，包括路口渠化图形特征仓库，用于存储路口渠化图形特征信息；人工配置模块，用于配置人工路口图形；scats转换器，用于从scats信号平台提取路口渠化特征信息；平台协议转换器，用于从信号平台提取路口渠化图形特征信息；路口渠化图生产算法模块，用于根据路口渠化图形特征信息自适应计算路口图形点位信息。本发明还涉及一种实现路口渠化图形配置和自动图形对接处理的方法。采用了该系统及方法，完成路口渠化的批量改造，直接展示给客户真实路口的信息，实现信号运行状态的直观性展示，通过绘制算法模型在10秒内完成图形的配置工作，极大的解放了配置人员的工作。

Description

实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统及方法

技术领域

本发明涉及公共交通领域，尤其涉及智能交通领域，具体是指一种实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统及方法。

背景技术

传统路况图形绘制技术无法达到体现现实路口的渠化情况，无法体现路口方向的角度，车道属性的配置比较繁琐，无法实现国外厂家路口渠化图的自动转换，无法根据公安交通集成平台通讯协议《公安交通集成指挥平台通信协议第2部分：交通信号控制系统》(简称《GA1049-2通讯协议》)自动生成路口渠化图形，并且渠化图形体现的要素单一。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种简化配置的成本、减轻系统配置工作量、降低系统集成难度的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统及方法如下：

该实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统，其主要特点是，所述的系统包括：

路口渠化图形特征仓库，用于存储路口渠化图形特征信息；

人工配置模块，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于配置人工路口图形；

scats转换器，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于从scats信号平台提取路口渠化特征信息；

平台协议转换器，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于从信号平台提取路口渠化图形特征信息；

路口渠化图生产算法模块，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于根据路口渠化图形特征信息自适应计算路口图形点位信息，并生产出路口渠化图形。

较佳地，所述的路口渠化图形特征信息包括路口背景底色、路口渠化轮廓、各个方向的进出口车道数、车道隔离类型、斑马线和车道行驶方向。

较佳地，所述的路口渠化图形特征仓库包括数据库或文件系统。

较佳地，所述的人工配置模块包括：

路口轮廓选择单元，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于快速根据选择的形状生产渠化图形轮廓；

路口细节配置单元，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于根据用户所需的信息快速配置并展示配置结果。

该基于上述系统实现路口渠化图形配置和自动图形对接处理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)确定定位圆并切分定位圆；

(2)根据各个方向实际车道的宽度和进出口车道个数进行优化；

(3)根据切分圆和各个方向弧度计算车道的起始位置和结束位置，并绘制道路；

(4)计算并绘制车道、隔离带、斑马线和车道行驶方向导向箭头；

(5)判断是否需要旋转方向，如果是，则调整坐标系角度；否则，结束步骤。

较佳地，所述的步骤(1)中定位圆的切分数不大于8个。

较佳地，所述的步骤(1)中定位圆的切分的方向包括东、东北、北、西北、西、西南、南和东南。

较佳地，所述的步骤(3)中计算车道的起始位置，具体为：

根据以下公式计算车道的起始位置：

y＝k(x-x₂)+y₂；

(y-y₂)²+(x-x₂)²＝offset²；

其中，k为斜率，(x₂，y₂)为道路的结束点位，(x，y)为道路的起始点位。

较佳地，所述的步骤(3)中计算车道的结束位置，具体为：

根据以下公式计算车道的结束位置：

y＝k_０(x-x_０)+y_０；

(y-y₀)²+(x-x₀)²＝offset²；

其中，k₀为新垂直斜率，(x₀，y₀)为起始位置，(x，y)为道路的结束点位。

采用了本发明的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统及方法，结合常州交通政府重大民生工程同步实施，完成路口渠化的批量改造，直接展示真实路口的信息，实现信号运行状态的直观性展示。伴随着本次路口渠化图形系统的研发，通过多方协作，提高合作意向，使得未来交通信号控制更有效更贴直观。结合与外国信号系统渠化图转换的示例，图形配置和自动图形对接系统自动提取了2000多个scats路口的渠化特征，通过绘制算法模型在10秒内完成图形的配置工作，极大的解放了配置人员的工作，并在路口运行信息展示上的表现优异。

附图说明

图1为本发明的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统的总体架构图。

图2为本发明的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统的路口渠化图。

图3为本发明的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统的路口配置页面图。

图4为本发明的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统的路口渠化轮廓选择单元示意图。

图5为本发明的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统的路口细节配置单元示意图。

图6为本发明的实现路口渠化图形配置和自动图形对接处理的方法的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统，其中，所述的系统包括：

路口渠化图形特征仓库，用于存储路口渠化图形特征信息；

人工配置模块，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于配置人工路口图形；

scats转换器，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于从scats信号平台提取路口渠化特征信息；

平台协议转换器，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于从信号平台提取路口渠化图形特征信息；

路口渠化图生产算法模块，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于根据路口渠化图形特征信息自适应计算路口图形点位信息，并生产出路口渠化图形。

作为本发明的优选实施方式，所述的路口渠化图形特征信息包括路口背景底色、路口渠化轮廓、各个方向的进出口车道数、车道隔离类型、斑马线和车道行驶方向。

作为本发明的优选实施方式，所述的路口渠化图形特征仓库包括数据库或文件系统。

作为本发明的优选实施方式，所述的人工配置模块包括：

路口轮廓选择单元，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于快速根据选择的形状生产渠化图形轮廓；

路口细节配置单元，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于根据用户所需的信息快速配置并展示配置结果。

该基于上述系统实现路口渠化图形配置和自动图形对接处理的方法，其中包括以下步骤：

(1)确定定位圆并切分定位圆；

(2)根据各个方向实际车道的宽度和进出口车道个数进行优化；

(3)根据切分圆和各个方向弧度计算车道的起始位置和结束位置，并绘制道路；

(4)计算并绘制车道、隔离带、斑马线和车道行驶方向导向箭头；

(5)判断是否需要旋转方向，如果是，则调整坐标系角度；否则，结束步骤。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(1)中定位圆的切分数不大于8个。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(1)中定位圆的切分的方向包括东、东北、北、西北、西、西南、南和东南。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(3)中计算车道的起始位置，具体为：

根据以下公式计算车道的起始位置：

y＝k(x-x₂)+y₂；

(y-y₂)²+(x-x₂)²＝offset²；

其中，k为斜率，(x₂，y₂)为道路的结束点位，(x，y)为道路的起始点位。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(3)中计算车道的结束位置，具体为：

根据以下公式计算车道的结束位置：

y＝k_０(x-x₀)+y_０；

(y-y₀)²+(x-x₀)²＝offset²；

其中，k₀为新垂直斜率，(x₀，y₀)为起始位置，(x，y)为道路的结束点位。

本发明的具体实施方式中，本技术解决方案实现绘制贴合路口实际渠化情况的路口图形的同时，简化了人工配置的难度和成本，实现免人工配置的将国外信号机scats和符合《GA1049-2通讯协议》的信号机自动生成路口渠化图形，减轻了系统集成的配置工作量，并且降低了系统集成的难度。实现路口图形在标准八方向的基础上方向微调，确实反映路口真时的方向情况。同时能将路口信号机的实时运行状态展示在渠化图形上，直观真时的反映路口的运行情况。同时可以根据客户的喜好方便调整路口的背景颜色。

一、系统总体架构

本系统主要由人工配置页面、scats转换器、GA1049-2转换器、路口渠化图形特征仓库、路口渠化图生产算法模块5个部分组成。

人工配置页面：用于人工配置路口图形的工具。

scats转换器：用于智能从scats信号平台提取路口渠化特征信息。

GA1049-2转换器：用于自动从符合《公安交通集成指挥平台通信协议第2部分：交通信号控制系统》协议的国产信号平台提取路口渠化图形特征信息。

路口渠化图形特征仓库：用于存储路口渠化图形特征信息的仓库(可以是数据库或者文件系统)。

路口渠化图生产算法模块：根据路口渠化图形特征信息自适应计算路口图形点位信息，并且生产出路口渠化图形。

二、路口渠化图

路口渠化图形如图2所示。

本路口渠化图形主要有路口背景底色、路口渠化轮廓、各个方向的进出口车道、车道隔离、斑马线、车道行驶方向指示图标组成。

背景底色：上图2为绿色草地，可根据需求替换为其他背景。

路口渠化轮廓：上图为十字行路口轮廓，可根据实际情况配置成其他轮廓。例如：T字型、Y字型、X型、K字形、米字形、一字型等。

进出口车道数：道路隔离线向两侧排序，描述进出口车道数量信息。

车道隔离类型：可以是单黄线、双黄线、绿化带等常见类型。

斑马线：单斑马线、行人二次过街斑马线

车道行驶方向：分直行、左转、右转、直行加左转、直行加右转、左转加右转、直行加左转加右转。

三、人工配置页面

3.1路口轮廓选择器

路口渠化轮廓选择器如图4所示

路口渠化图形选择器可快速根据选择的形状生产渠化图形轮廓，如图4所示，选择的路口图形为X型。

3.2路口细节配置

路口细节配置如图5所示。

该配置页面简单明确快速配置，左侧图形可根据右侧填写的信息立即展示配置结果。

四、路口渠化图形特征

路口渠化图特征指确实反应路口渠化信息的特征，而该系统将路口渠化图形的特征从多方面(人工、scats转化器、GA1040-2转化器)收集或转化出来，形成统一的json存储格式，用于算法模块生成图形。

格式如下：

五、路口渠化模型算法

5.1算法目的

根据人工配置的路口渠化特征信息以及自动通过scats转换器以及GA1049-2转换器转换出来的特征自动生成图形基础点位信息(可以直接在绘制在canvas画布上形成路口渠化图形)。算法同时解决适应路口渠化图形随机性适应，绘制出真实反映路口形状的渠化图。

5.2渠化模型算法

算法流程如图6所示，算法核心步骤说明：

1、绘出基础圆图形(辅助点位定位使用)

2、根据渠化的方向特征平分定位圆，最大可切分8份，即8个方向。从右开始逆时针分别计数1,2,3,4,5,6,7,8对应东，东北，北，西北，西，西南，南，东南8个方向。

3、根据各个方向实际车道的宽度以及进出口车道的个数来做优化。根据每一个方向车道个数，来确定每一个车道的所占的最大弧度，最大不要超过Math.PI/8，最小不能低于Math.PI/15。(圆大小一定，弧越大找到宽度越大，但又不成正比，具体需要细微调整)。

车道弧度微调整：根据每一方向的车道个数，当车道个数大于一个阈值，应将弧度按照比例缩小。记录下来每一条道路的起始和结束点位。

4、在切分圆和各个方向弧度的区分的基础上画各个方向的道路。方法：(1)y＝k(x-x2)+y2这个方程根据两个点确定一条线段方程x的取值范围是(每条边起始和结束点)，(2)(y-y2)^2+(x-x2)^2＝offset^2方程式求两点间距离的方程，在第一个方程起点的基础上确定每一个车道的起始位置。

5、根据第4步确定的各个方向的车道的起始位置，并计算车道的结束位置。方法：找到第4步里计算出来的每个车道的起始位置(x0,y0)，并且根据第4部里第一个方程的斜率k，算出新的垂直斜率k0＝-1/k，产生新的方程，y＝k0(x-x0)+y0和(y-y0)^2+(x-x0)^2＝offset^2两个方程确定每个车道的结束点(x1,y1)。

6、画每个车道上的箭头。根据每个方向，每个车道的起始点位，重置坐标系点，并且按照角度旋转坐标系，生成新的坐标系，再新的坐标上掉用canvas的drawImage放法绘出你所需要的箭头。

7、画斑马线，根据第4步方程(1)的直线方程和方程(2)，修改offset的值可以计算每一方向斑马线的每条的起始点位(x0,y0),根据第5步里的的两个方程，计算结束位置(x1,y1)。

8、根据采集到的或人工配置的路口渠化方向的偏移信息，对计算出的渠化图形点位做相对坐标原点的角度偏移。

具体实施过程包括：

1、搭建控制平台，安装部署平台运行相关软件：

服务器操作系统：windows2012

数据库软件：oracle

运行服务器：Tomcat

内存数据库：redis

2、部署GA1409-2(《公安交通集成指挥平台通信协议第2部分：交通信号控制系统》)转化器(特征提取)和scats信号系统转化器(特征提取)程序

3、部署路口渠化算法模块

4、部署人工配置模块

5、开启自动对接转化模式

6、无法转化的路口开启人工配置

采用了本发明的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统及方法，结合常州交通政府重大民生工程同步实施，完成路口渠化的批量改造，直接展示真实路口的信息，实现信号运行状态的直观性展示。伴随着本次路口渠化图形系统的研发，通过多方协作，提高合作意向，使得未来交通信号控制更有效更贴直观。结合与外国信号系统渠化图转换的示例，图形配置和自动图形对接系统自动提取了2000多个scats路口的渠化特征，通过绘制算法模型在10秒内完成图形的配置工作，极大的解放了配置人员的工作，并在路口运行信息展示上的表现优异。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统，其特征在于，所述的系统包括：

路口渠化图形特征仓库，用于存储路口渠化图形特征信息；

人工配置模块，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于配置人工路口图形；

scats转换器，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于从scats信号平台提取路口渠化特征信息；

平台协议转换器，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于从信号平台提取路口渠化图形特征信息；

路口渠化图生产算法模块，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于根据路口渠化图形特征信息自适应计算路口图形点位信息，并生产出路口渠化图形。

2.根据权利要求1所述的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统，其特征在于，所述的路口渠化图形特征信息包括路口背景底色、路口渠化轮廓、各个方向的进出口车道数、车道隔离类型、斑马线和车道行驶方向。

3.根据权利要求1所述的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统，其特征在于，所述的路口渠化图形特征仓库包括数据库或文件系统。

4.根据权利要求1所述的实现路口渠化图形配置和自动图形对接功能的系统，其特征在于，所述的人工配置模块包括：

路口轮廓选择单元，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于快速根据选择的形状生产渠化图形轮廓；

路口细节配置单元，与所述的路口渠化图形特征仓库相连接，用于根据用户所需的信息快速配置并展示配置结果。

5.一种基于权利要求1所述的系统实现路口渠化图形配置和自动图形对接处理的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)确定定位圆并切分定位圆；

(2)根据各个方向实际车道的宽度和进出口车道个数进行优化；

(3)根据切分圆和各个方向弧度计算车道的起始位置和结束位置，并绘制道路；

(4)计算并绘制车道、隔离带、斑马线和车道行驶方向导向箭头；

(5)判断是否需要旋转方向，如果是，则调整坐标系角度；否则，结束步骤。

6.根据权利要求3所述的实现路口渠化图形配置和自动图形对接处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中定位圆的切分数不大于8个。

7.根据权利要求3所述的实现路口渠化图形配置和自动图形对接处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中定位圆的切分的方向包括东、东北、北、西北、西、西南、南和东南。

8.根据权利要求5所述的实现路口渠化图形配置和自动图形对接处理的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中计算车道的起始位置，具体为：

根据以下公式计算车道的起始位置：

y＝k(x-x₂)+y₂；

(y-y₂)²+(x-x₂)²＝offset²；

其中，k为斜率，(x₂，y₂)为道路的结束点位，(x，y)为道路的起始点位。

9.根据权利要求5所述的实现路口渠化图形配置和自动图形对接处理的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中计算车道的结束位置，具体为：

根据以下公式计算车道的结束位置：

y＝k₀(x-x₀)+y₀；

(y-y₀)²+(x-x₀)²＝offset²；

其中，k₀为新垂直斜率，(x₀，y₀)为起始位置，(x，y)为道路的结束点位。

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