CN112908005B - 一种基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法，该负反馈系统包括车内模块与终端模块；本发明通过检测在车联网环境下，车辆在交通信号灯路口发生停留时间异常数及速度异常数，从而判断交通信号灯是否发生故障。即车内模块判断交通路口内汽车是否发生停留异常或速度异常，若是，则进行下一步操作；终端设备判断同一个地点内，多辆汽车是否停留异常或速度异常，若是，则判断为该路段交通信号灯发生异常。本发明通过从驾驶行为负反馈，以低成本提高了道路交通的安全性，加快执法人员对故障交通信号灯的维修与所在路口的管理。

Description

一种基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法

技术领域

本发明涉及交通领域中的交通信号灯预警方法，尤其涉及一种基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法。

背景技术

在现有的交通信号灯系统中，当交通信号灯出现故障时，道路中往往会出现交通混乱的情况。此时交通信号灯的检测系统不能及时跟进，并且由于道路上存在大量的车流量，执法人员无法及时了解设备问题，将延长道路交通正常秩序恢复的时间，从而出现交通堵塞的安全现象，严重影响道路通行能力。对城市的交通发展而言，这是一个不可忽视的阻力因素。

而现有技术中，多利用正反馈系统与方法来观察交通信号灯状态，即对每个红绿灯利用视频检测系统检测红绿灯是否正常运行或通过巡逻发现问题，该类方法需对每个信号灯铺设相应检测设备及程序，其相应设施费用大。因此，如何在车联网环境下对故障信号灯及时反馈，成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中的不足之处，本发明提出一种基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法，以解决目前现有技术中无法对故障信号灯及时反馈的问题。

技术方案：本发明基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法，该实时判断方法采用负反馈系统进行判断，负反馈系统包括车内模块和终端模块；

车内模块包括速度检测模块、车内判断模块A、定位模块、车内判断模块B和信号发射模块；

终端模块包括信号接收模块、终端信息存储模块、终端判断模块和预警模块；

该实时判断方法包括以下步骤：

(1)获取车辆异常变速行为；

(2)判断交通信号灯状态。

步骤(1)中，获取车辆异常变速行为包括以下步骤：

(1.1)设置汽车速度范围C，预设允许车辆停留时间T；

(1.2)速度检测模块检测车辆速度v，当车辆速度降为0时，记录车辆停留时间t；

(1.3)车内判断模块(A)判断车辆停止时间t是否在预设时间T内，或车辆速度v是否在范围C内；

(1.4)若判断为是，则不进行下一步操作；

(1.5)若判断车辆停止时间t超过预设时间T，则启动定位模块，获取车辆位置p，并发送信号A；

(1.6)若判断车辆速度v超过范围C，则启动定位模块，获取车辆位置p，并发送信号B；

(1.7)车内判断模块B判断车辆位置是否在交通路口；

(1.8)若判断为否，则不进行下一步操作；

(1.9)若判断为是，则当t不在T时发送信号A至信号接收模块；当v不在C时发送信号B至信号接收模块。

步骤(1.2)中，速度检测模块包括速度检测器和计时器，该速度检测器检测车辆当前时速，计时器统计车辆停止时间。

步骤(1)中，速度检测模块将车辆速度v发送至车内判断模块A，判断是否并发送信号至定位模块，其中，判断条件为0-1逻辑判断。

其中，步骤(1)中的判断过程如下：

其中，logic代表判断语句，T代表允许车辆最长停留时间，C代表正常汽车速度范围；

若判断语句logic为0，则不发送信号至定位模块；

若判断语句logic为1，则当判断语句由停留时间异常导致，发送信号A至定位模块；

当判断语句由速度异常导致，发送信号B至定位模块。

步骤(1.7)中，车内判断模块B判断位置p是否在路口，其中判断条件为0-1逻辑判断。

步骤(1.7)中，判断过程如下：

若判断语句logic为0，则不继续发送对应信号A或B至信号接收模块；

若判断语句logic为1，则继续发送对应信号A或B至信号接收模块。

车内判断模块B包括信息存储器和判断器，信息存储器存储速度检测模块所得信息及预设信息。

步骤(2)中，判断交通信号灯状态包括以下步骤：

(2.1)设置最大异常停留车辆数γ，最大速度异常车辆数θ；

(2.2)终端信息存储模块收集各信息接收模块所接收信息，统计同一位置p的发送信号A的车辆数x，发送信号B的车辆数

(2.3)终端判断模块判断在畅通的交通路口中，停留时间异常车辆数x是否在限制最大异常停留车辆数γ内，速度异常车辆数

是否在限制最大速度异常车辆数θ内；

(2.4)若判断为是，则不进行下一步操作；

(2.5)若判断为x不在γ内，则判定该位置p交通信号灯存在故障并发送预警信息A；

(2.6)若判断为

不在θ内，则判定该位置p交通信号灯存在故障并发送预警信息B。

步骤(2.3)的判定过程为：

其中，logic代表判断语句，x为发送信号A的车辆数，

为发送信号B的车辆数，γ为停止时间异常最大车辆数，θ为最大速度异常车辆数；

式(1)中，logic＝0代表停留时间异常车辆数x在停留时间异常最大车辆数γ内，logic＝1代表停留时间异常车辆数x超过停留时间异常最大车辆数γ；

式(2)中，logic＝0代表速度异常车辆数

在限制最大速度异常车辆数θ内，logic＝1代表速度异常车辆数

超过最大速度异常车辆数θ。

工作原理：本发明在车联网环境下，通过检测车辆在交通信号灯路口发生停留时间异常数及速度异常数，从而判断交通信号灯是否发生故障。即车内模块判断交通路口内汽车是否发生时间停留异常或速度异常，若是，则进行下一步操作；终端设备判断同一个地点内，多辆汽车是否停留异常或速度异常，若是，则判断为该路段交通信号灯发生异常并发送预警信号。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过驾驶行为负反馈来判断交通信号灯状态，便于执法人员对故障红绿灯进行维修，对问题路段进行管理；同时提醒其它可能经过问题路段的驾驶人员；以低成本提高了道路交通的安全性，且准确率高。

附图说明

图1为本发明基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法流程图；

图2为本发明获取车辆异常变速行为部分的流程图；

图3为本发明判断交通信号灯状态的流程图。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，本发明基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法采用负反馈系统进行判断，该负反馈系统包括车内模块及终端模块。

其中车内模块包括速度检测模块、车内判断模块A、定位模块、车内判断模块B和信号发射模块；终端模块包括信号接收模块、终端信息存储模块、终端判断模块和预警模块。

速度检测模块包括速度检测器及计时器，速度检测器用以检测车辆当前时速，计时器用以统计车辆停止时间。

车内判断模块A包括信息存储器及判断器，信息存储器用以存储速度检测模块所得信息及执法人员预设信息，判断器用以判断速度检测模块所得信息是否符合预设信息要求。

定位模块包括用来获取车辆位置信息的定位器。

车内判断模块B包括信息存储器及判断器，信息存储器用以存储定位模块所得信息及预设地图信息，判断器用以判断车辆是否在交通路口。

信号发射模块包括信号发射器，信号发射器用以发射信息至信号接收模块。

信号接收模块包括信号接收器，信号接收器用以接收信号发射器所发射的信息。

终端信息存储模块包括信息存储器及统计器，信息存储器用以存储各信号发射模块所发射的信息，统计器用以统计各位置的车辆数量。

终端判断模块包括信息存储器及判断器，信息存储器用以存储执法人员预设信息，判断器用以判断各位置异常变速车辆数是否符合预设信息要求。

预警模块包括车内预警器及终端预警器，车内预警器用以提醒驾驶人员问题路口的位置而进行避让，终端预警器用以提醒执法人员问题路口的位置而进行维修、管理及导航系统的避让措施。

本发明基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法包括:

步骤(1)获取车辆异常变速行为；

步骤(2)判断交通信号灯状态，即先获取车辆异常行为再进行判断。

如图2所示，本发明获取车辆异常变速行为的具体步骤如下：

(1.1)设置正常汽车速度范围C，预设允许车辆停留时间T；

(1.2)速度检测模块检测车辆速度v，若速度降为0时，记录车辆停留时间t；

(1.3)车内判断模块A判断车辆停止时间t是否在预设时间T内，或车辆速度v是否在正常范围C内；

(1.4)若判断为是，则不进行下一步操作；

(1.5)若判断车辆停止时间t超过预设时间T，则启动定位模块，获取车辆位置p，并发送信号A；

(1.6)若判断车辆速度v超过正常范围C，则启动定位模块，获取车辆位置p，并发送信号B；

(1.7)车内判断模块B判断车辆位置是否在交通路口；

(1.8)若判断为否，则不进行下一步操作；

(1.9)若判断为是，则当t不在T时发送信号A至信号接收模块；当v不在C时发送信号B至信号接收模块；

其中，速度检测模块将车辆速度v发送至车内判断模块A，判断是否并发送信号至定位模块，其中，判断条件为0-1逻辑判断，其判断过程如下：

其中，logic代表判断语句，T代表允许车辆最长停留时间，C代表正常汽车速度范围。

其中，允许车辆最长停留时间由执法人员设置。例如，一个交通路口内红灯时长最长为45秒，执法人员设置允许车辆最长停留时间为50秒。若车辆停留时间为0-50秒时，此时车辆停留时间不大于最长停留时间，判断语句logic＝0，此时判断该车辆停留时间正常；若车辆停留时间大于50秒，判断语句logic＝1，此时判断该车辆停留时间异常。

正常速度范围C由执法人员所设置。例如，一个交通路口所限最高时速为80km/h，执法人员即可设置正常速度范围C为[20,80]。若车辆以20-80km/h通过测速区间时，此时车速在限制车速区间内，判断语句logic＝0，此时判断该车辆速正常；若车辆以80km/h以上或0-20km/h通过测速区间时，此时车速不在限制车速区间内，判断语句logic＝1，此时判断该车辆速度异常。

若判断语句logic为0，则不再发送信号至定位模块，若判断语句logic为1，则当判断语句由停留时间异常导致，发送信号A至定位模块；当判断语句由速度异常导致，发送信号B至定位模块。

当发送信号A或B至定位模块时，定位模块获取车辆位置信息。

步骤(1.7)中，车内判断模块B判断位置p是否在路口，其中判断条件为0-1逻辑判断，其判断过程如下：

其中，logic代表判断语句。

若判断语句logic为0，则不继续发送对应信号A或B至信号接收模块，若判断语句logic为1，则继续发送对应信号A或B至信号接收模块。

如图3所示，本发明判断交通信号灯状态具体包括以下步骤：

(2.1)设置最大异常停留车辆数γ，最大速度异常车辆数θ；

(2.2)终端信息存储模块收集各信息接收模块所接收信息，统计同一位置p的发送信号A的车辆数x，发送信号B的车辆数

(2.3)终端判断模块判断在畅通的交通路口中，一段时间内的停留时间异常车辆数x是否在限制最大异常停留车辆数γ内，速度异常车辆数

是否在限制最大速度异常车辆数θ内；

(2.4)若判断为是，则不进行下一步操作；

(2.5)若判断为x不在γ内，则判定该位置p交通信号灯存在故障并发送预警信息A；

(2.6)若判断为

不在θ内，则判定该位置p交通信号灯存在故障并发送预警信息B。

其中，终端判断模块判断在畅通的交通路口中，一段时间内停留时间异常车辆数x是否在限制最大异常停留车辆数γ内，或一段时间内速度异常车辆数

是否在限制最大速度异常车辆数θ内，其中，判断条件为0-1逻辑判断，其判断过程如下：

其中，logic代表判断语句，x为发送信号A的车辆数，

为发送信号B的车辆数，γ为停止时间异常最大车辆数，θ为最大速度异常车辆数。

在式(1)中，logic＝0代表停留时间异常车辆数x在停留时间异常最大车辆数γ内，logic＝1代表停留时间异常车辆数不在停留时间异常最大车辆数内。

在式(2)中，logic＝0代表速度异常车辆数

在最大速度异常车辆数θ内，logic＝1代表速度异常车辆数

不在最大速度异常车辆数θ内。

其中，停留时间异常最大车辆数由执法人员所设置。例如，一个畅通的交通路口一段时间内单一小车道停止时间异常最大车辆数为10，执法人员设置停留时间异常最大车辆数为10。若一段时间内停留时间异常车辆数为0-10时，此时车辆在停留时间异常最大车辆数内，判断语句logic＝0；若一段时间内交通路口停留时间异常车辆数为[10,+∞]，此时车辆数不在停留时间异常最大车辆数内，判断语句logic＝1；此时判断该位置交通信号灯存在故障，发送预警信息A。

其中，最大速度异常车辆数由执法人员设置。例如，一个畅通的交通路口一段时间内单一小车道最大速度异常车辆数为12，执法人员设置停留时间最大速度异常车辆数为12。若一段时间速度异常车辆数为0-12时，此时车辆在最大速度异常车辆数内，判断语句logic＝0；若一段时间内交通路口速度异常车辆数为[10,+∞]，此时车辆数不在最大速度异常车辆数内，判断语句logic＝1；此时判断该位置交通信号灯存在故障，发送预警信息B。

Claims (8)

1.一种基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法，其特征在于：所述实时判断方法采用负反馈系统进行判断，所述负反馈系统包括车内模块和终端模块；

所述车内模块包括速度检测模块、车内判断模块A、定位模块、车内判断模块B和信号发射模块；

所述终端模块包括信号接收模块、终端信息存储模块、终端判断模块和预警模块；

所述实时判断方法包括以下步骤：

(1)获取车辆异常变速行为；包括以下步骤：

(1.1)设置正常汽车速度范围C，预设允许车辆停留时间T；

(1.2)速度检测模块检测车辆速度v，当车辆速度降为0时，记录车辆停留时间t；

(1.3)车内判断模块A判断车辆停留时间t是否在预设允许车辆停留时间T内，或车辆速度v是否在范围C内；

(1.4)若判断为是，则不进行下一步操作；

(1.5)若判断车辆停留时间t超过预设允许车辆停留时间T，则启动定位模块，获取车辆位置p，并发送信号A；

(1.6)若判断车辆速度v超过范围C，则启动定位模块，获取车辆位置p，并发送信号B；

(1.7)车内判断模块B判断车辆位置是否在交通路口；

(1.8)若判断为否，则不进行下一步操作；

(1.9)若判断为是，则当t不在T范围内时发送信号A至信号接收模块；当v不在C范围内时发送信号B至信号接收模块；

(2)判断交通信号灯状态；包括以下步骤：

(2.1)设置最大异常停留车辆数γ，最大速度异常车辆数θ；

(2.2)终端信息存储模块收集各信号接收模块所接收信息，统计同一位置p的发送信号A的车辆数x，发送信号B的车辆数

(2.3)终端判断模块判断在畅通的交通路口中，停留时间异常车辆数x是否限制在最大异常停留车辆数γ内，速度异常车辆数

是否限制在最大速度异常车辆数θ内；

(2.4)若判断为是，则不进行下一步操作；

(2.5)若判断为x不在γ内，则判定该位置p交通信号灯存在故障并发送预警信息A；

(2.6)若判断为

不在θ内，则判定该位置p交通信号灯存在故障并发送预警信息B。

2.根据权利要求1所述的基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法，其特征在于：步骤(1.2)中，所述速度检测模块包括速度检测器和计时器，所述速度检测器检测车辆当前时速，所述计时器统计车辆停留时间。

3.根据权利要求1所述的基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法，其特征在于：步骤(1)中，速度检测模块将车辆速度v发送至车内判断模块A，判断是否并发送信号至定位模块，其中，判断条件为0-1逻辑判断。

4.根据权利要求3所述的基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法，其特征在于：步骤(1)中，判断过程如下：

其中，logic代表判断语句，T代表允许车辆停留时间，C代表正常汽车速度范围；

若判断语句logic为0，则不发送信号至定位模块；

若判断语句logic为1，则当判断语句由停留时间异常导致，发送信号A至定位模块；

当判断语句由速度异常导致，发送信号B至定位模块。

5.根据权利要求1所述的基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法，其特征在于：步骤(1.7)中，车内判断模块B判断位置p是否在路口，其中判断条件为0-1逻辑判断。

6.根据权利要求5所述的基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法，其特征在于：步骤(1.7)中，判断过程如下：

若判断语句logic为0，则不继续发送对应信号A或B至信号接收模块；

若判断语句logic为1，则继续发送对应信号A或B至信号接收模块。

7.根据权利要求5所述的基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法，其特征在于：所述车内判断模块B包括信息存储器和判断器，所述信息存储器存储速度检测模块所得信息及预设信息。

8.根据权利要求1所述的基于负反馈系统的交通信号灯状态实时判断方法，其特征在于：步骤(2.3)的判定过程为：

其中，logic代表判断语句，x为发送信号A的车辆数，

为发送信号B的车辆数，γ为最大异常停留车辆数，θ为最大速度异常车辆数；

式(1)中，logic＝0代表停留时间异常车辆数x在最大异常停留车辆数γ内，logic＝1代表停留时间异常车辆数x超过最大异常停留车辆数γ；

式(2)中，logic＝0代表速度异常车辆数

在限制最大速度异常车辆数θ内，logic＝1代表速度异常车辆数

超过最大速度异常车辆数θ。

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