CN112201059A - 一种交管信号失效下的车辆自主管控系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交管信号失效下的车辆自主管控系统及控制方法，在突发路口交通管控信号故障时，基于车联网的环境下系统对车辆进行无人管控，实现道路的有序通行。本发明当信号灯故障后可立即启用，保障道路的正常通行，可在一定时间内代替交警指挥，节省人力，提高管控效率，解决了当遇到路口管控信号失效如信号灯停电时，在无人指挥的情况下车辆有序通行的问题，能够在发生信号灯停电时，车辆通过网络协调彼此的通行，降低了对现场人工指挥的依赖。

Description

一种交管信号失效下的车辆自主管控系统及控制方法

技术领域

本发明涉及车联网领域，尤其是一种车辆自主管控系统及控制方法。

背景技术

车联网是指车辆间通过无线通讯技术，实现彼此间的信息交换并在车辆运行过程中提供各种服务。当下车辆组网主要采用射频技术、传感网络技术、卫星定位技术、无线通信和大数据分析等技术进行车辆数据的采集与通信。

当遇到突发性的交通灯故障时，绝大部分地区通过警员的现场指挥去疏通道路。但是这种方式疏通拥堵道路见效慢，警力未到达的区域容易发生交通事故，道路通行状况多依赖于驾驶员本身的素质与行人对危机的判断。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种交管信号失效下的车辆自主管控系统及控制方法，在突发路口交通管控信号故障(如交通信号灯断电等情况)时，基于车联网的环境下系统对车辆进行无人管控，实现道路的有序通行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种交管信号失效下的车辆自主管控系统，包括车辆终端和紧急信标设备；

车辆终端包含控制模块、显示模块、定位模块、存储模块和无线通信模块，显示模块、定位模块、存储模块和无线通信模块分别与控制模块相连接，控制模块控制，显示模块、定位模块、存储模块和无线通信模块运行；定位模块采集车辆的位置与运动信息；存储模块存储网络内通信的内容与预设定的指令；无线通信模块实现车辆的无线远程通信功能，显示模块显示车辆的显示信息。

紧急信标设备包含控制模块、定位模块、存储模块、网关模块、无线通信模块和应急电源模块，定位模块、存储模块、网关模块、无线通信模块和应急电源模块分别与控制模块相连接，控制模块控制定位模块、存储模块、网关模块、无线通信模块和应急电源模块正常运行；定位模块采集并标定信标的位置；存储模块存储自身网络和临近网络的网关信息；网关模块和无线通信模块实现无线局域网络的建立与运行；应急电源模块在发生区域性断电的情况下启用保障设备正常工作。

一种交管信号失效下的车辆自主管控系统的控制方法，步骤为：

步骤S1、启用车辆自主管控系统；

在路口布设紧急信标，信标在道路管控正常时处于休眠状态，当发生管控故障时，启用紧急信标，同时紧急信标设备切换启用应急电源模块；当交管中心判断无需人工介入同意车辆间自主协调通行时，紧急信标广播紧急信号，车辆接收到紧急信号后唤醒车辆终端设备；

步骤S2、全向重置车辆位置；

紧急信标广播全向红灯信号，等待正在通过十字路口的车辆驶入下一个街区，直至路口无车辆停留，实现车辆位置的重置；

步骤S3、就近原则区域组网

依据距离紧急信标最近组网原则，即车辆根据所处位置和附近距离最近的信标进行组网，在同一信标范围内的所有车辆进行组网；

步骤S4、路口管控

在步骤S3建立的路口局域网内的车辆中随机设定一个为临时主管车辆，其余车辆为常规车辆，临时主管车辆根据道路的通行能力、道路拥堵情况设定通行周期，同时通过该路口的路口局域网广播当前的通行信息至路口局域网内所有车辆，当临时主管车辆驶出该路口后，临时主管权移交至其他车辆；而常规车辆仅接收通行信息和上传自身位置信息，当接收到临时主管车辆发出的通行许可后，常规车辆的车辆终端提示驾驶员通行；

步骤S5、模式切换

车辆通过访问信标获得当前网络信息与前方道路网关信息后，等待临时主管车辆允许通行的通知，得到通行许可后，断开当前路口局域网，根据得到的网关信息，逐一搜索接入下一个信标所在局域网；若未收到信标的信息或无信标建立的局域无线网络，提示驾驶员信号灯已恢复注意路况，同时手动或自动关闭终端；

步骤S6、管控权流转

临时主管车辆向网内车辆广播通行周期和通行方向，当临时主管车辆驶出路口局域网后，临时主管权向本路口逆时针方向等待通行的首位车辆进行流转；若该方向无车辆，则临时主管权继续向逆时针方向流转，直至寻找到符合条件能够临时广播通行信息的车辆；当街区车辆清空时，主管权流失，新入网的车辆自动获得主管权。

在全向重置车辆位置时，等待时间根据路口大小设定固定阈值，在等待时间的时间段内，车辆接收到位置重置的信号并显示，保障在正常行驶速度下车辆全部进入下一个街区。

本发明的有益效果在于解决了当遇到路口管控信号失效如信号灯停电时，在无人指挥的情况下车辆有序通行的问题，能够在发生信号灯停电时，车辆通过网络协调彼此的通行，降低了对现场人工指挥的依赖。

1、当信号灯故障后可立即启用，保障道路的正常通行。

2、可在一定时间内代替交警指挥，节省人力，提高管控效率。

3、可作为车联网系统中的一个组件。

附图说明

图1是本发明车辆终端设备组成示意图。

图2是本发明应急信标设备组成示意图。

图3是本发明的系统工作流程图。

图4是本发明的车辆终端工作流程图。

图5是本发明的车辆管控权流转示意图。

其中，1为紧急信标，2为当前主管车辆，3、4、6为主管权流转车辆，5为普通行驶车辆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种交管信号失效下的车辆自主管控系统，包括车辆终端和紧急信标设备。

车辆终端包含控制模块、显示模块、定位模块、存储模块和无线通信模块，显示模块、定位模块、存储模块和无线通信模块分别与控制模块相连接，如图1所示；控制模块控制，显示模块、定位模块、存储模块和无线通信模块运行；定位模块采集车辆的位置与运动信息；存储模块存储网络内通信的内容与预设定的指令；无线通信模块实现车辆的无线远程通信功能，显示模块显示车辆的显示信息。

紧急信标设备包含控制模块、定位模块、存储模块、网关模块、无线通信模块和应急电源模块，定位模块、存储模块、网关模块、无线通信模块和应急电源模块分别与控制模块相连接，如图2所示。控制模块控制定位模块、存储模块、网关模块、无线通信模块和应急电源模块正常运行；定位模块采集并标定信标的位置；存储模块存储自身网络和临近网络的网关信息；网关模块和无线通信模块实现无线局域网络的建立与运行；应急电源模块在发生区域性断电的情况下启用保障设备正常工作。

下面结合示意图说明系统的工作方式：

一种交管信号失效下的车辆自主管控系统的控制方法，步骤为：

步骤S1、启用车辆自主管控系统；

在路口布设紧急信标，信标在道路管控正常时处于休眠状态，当发生管控故障如信号灯停电时，启用紧急信标(如图3，系统若判断交管信号故障，则向交管中心申请人工介入)同时紧急信标设备切换启用应急电源模块；当交管中心判断无需人工介入同意车辆间自主协调通行时，紧急信标广播紧急信号，车辆接收到紧急信号后唤醒车辆终端设备(图3所示)。

步骤S2、全向重置车辆位置；

信标广播全向红灯信号，等待正在通过十字路口的车辆驶入下一个街区，直至路口无车辆停留，实现车辆位置的重置。

为提高可靠性，等待时间根据路口大小设定的固定阈值，在等待时间的时间段内，车辆接收到位置重置的信号并显示，时间充足能够保障在正常行驶速度下车辆全部进入下一个街区。

步骤S3、就近原则区域组网

依据距离紧急信标最近组网原则，即车辆根据所处位置和附近距离最近的信标组网，在同一信标范围内的所有车辆进行组网。

步骤S4、路口管控

在步骤S3建立的路口局域网内的车辆中随机设定一个临时主管车辆，其余车辆为常规车辆，临时主管车辆根据道路的通行能力、道路拥堵情况设定通行周期(具体数值根据情况而定)，同时通过该路口的局域网络广播当前的通行信息至网内所有车辆，当临时主管车辆驶出该路口后，临时主管权移交至其他车辆；而常规车辆仅接收通行信息和上传自身位置信息，当接收到临时主管车辆发出的通行许可后，常规车辆的车辆终端提示驾驶员通行。

步骤S5、模式切换

车辆通过访问信标获得当前网络信息与前方道路网关信息后，等待临时主管车辆允许通行的通知，得到通行许可后，断开当前局域网，根据得到的网关信息，逐一搜索接入下一个信标所在局域网；若未收到信标的信息或无信标建立的局域无线网络，提示驾驶员信号灯已恢复注意路况同时手动/自动关闭终端；

步骤S6、管控权流转

临时主管车辆向网内车辆广播通行周期和通行方向，当该车辆驶出网络后(图5中的2号车辆)主管权向逆时针方向等待通行的首位车辆流转(图5中的3号车辆)；若该方向无车辆，则主管权继续向逆时针方向流转，直至寻找到符合条件能够临时广播通行信息的车辆(图5中4号和6号车辆)；当街区车辆清空时，主管权流失，新入网的车辆自动获得主管权。

如图5所示，当2号车辆驶出路口后，主管权按照逆时针方向流转至等待通行的3号车辆，若该车道清空，则继续逆时针方向流转至符合条件等待通行的车辆如4号和6号车辆。

Claims (3)

1.一种交管信号失效下的车辆自主管控系统，包括车辆终端和紧急信标设备，其特征在于：

车辆终端包含控制模块、显示模块、定位模块、存储模块和无线通信模块，显示模块、定位模块、存储模块和无线通信模块分别与控制模块相连接，控制模块控制，显示模块、定位模块、存储模块和无线通信模块运行；定位模块采集车辆的位置与运动信息；存储模块存储网络内通信的内容与预设定的指令；无线通信模块实现车辆的无线远程通信功能，显示模块显示车辆的显示信息；

紧急信标设备包含控制模块、定位模块、存储模块、网关模块、无线通信模块和应急电源模块，定位模块、存储模块、网关模块、无线通信模块和应急电源模块分别与控制模块相连接，控制模块控制定位模块、存储模块、网关模块、无线通信模块和应急电源模块正常运行；定位模块采集并标定信标的位置；存储模块存储自身网络和临近网络的网关信息；网关模块和无线通信模块实现无线局域网络的建立与运行；应急电源模块在发生区域性断电的情况下启用保障设备正常工作。

2.一种利用权利要求1所述交管信号失效下的车辆自主管控系统的控制方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤S1、启用车辆自主管控系统；

在路口布设紧急信标，信标在道路管控正常时处于休眠状态，当发生管控故障时，启用紧急信标，同时紧急信标设备切换启用应急电源模块；当交管中心判断无需人工介入同意车辆间自主协调通行时，紧急信标广播紧急信号，车辆接收到紧急信号后唤醒车辆终端设备；

步骤S2、全向重置车辆位置；

紧急信标广播全向红灯信号，等待正在通过十字路口的车辆驶入下一个街区，直至路口无车辆停留，实现车辆位置的重置；

步骤S3、就近原则区域组网

依据距离紧急信标最近组网原则，即车辆根据所处位置和附近距离最近的信标进行组网，在同一信标范围内的所有车辆进行组网；

步骤S4、路口管控

在步骤S3建立的路口局域网内的车辆中随机设定一个为临时主管车辆，其余车辆为常规车辆，临时主管车辆根据道路的通行能力、道路拥堵情况设定通行周期，同时通过该路口的路口局域网广播当前的通行信息至路口局域网内所有车辆，当临时主管车辆驶出该路口后，临时主管权移交至其他车辆；而常规车辆仅接收通行信息和上传自身位置信息，当接收到临时主管车辆发出的通行许可后，常规车辆的车辆终端提示驾驶员通行；

步骤S5、模式切换

车辆通过访问信标获得当前网络信息与前方道路网关信息后，等待临时主管车辆允许通行的通知，得到通行许可后，断开当前路口局域网，根据得到的网关信息，逐一搜索接入下一个信标所在局域网；若未收到信标的信息或无信标建立的局域无线网络，提示驾驶员信号灯已恢复注意路况，同时手动或自动关闭终端；

步骤S6、管控权流转

临时主管车辆向网内车辆广播通行周期和通行方向，当临时主管车辆驶出路口局域网后，临时主管权向本路口逆时针方向等待通行的首位车辆进行流转；若该方向无车辆，则临时主管权继续向逆时针方向流转，直至寻找到符合条件能够临时广播通行信息的车辆；当街区车辆清空时，主管权流失，新入网的车辆自动获得主管权。

3.根据权利要求2所述的一种交管信号失效下的车辆自主管控系统的控制方法，其特征在于：

在全向重置车辆位置时，等待时间根据路口大小设定固定阈值，在等待时间的时间段内，车辆接收到位置重置的信号并显示，保障在正常行驶速度下车辆全部进入下一个街区。

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