CN113538906A - 一种基于v2x的车辆优先通行系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车联网领域，特别涉及一种基于V2X的车辆优先通行系统及方法。提供一种基于V2X的车辆优先通行系统及方法，该系统包括：设置于特种车辆上的车载OBU终端、设置于特种车辆上的定位单元车载GPS装置、设置于社会车辆上的车载OBU终端、设置于社会车辆上的车载GPS装置。所述方法为特种车辆车载GPS采集本车GPS数据，车载OBU与地图文件匹配算出车道号，将其车道号与定位信息通过V2X广播方式持续发送给通信范围内的其他社会车辆，其它社会车辆接收到信号后，通过自身车载OBU显示终端将该信息显示出来。即社会车辆车主可以通过车载OBU实时获取特种车辆当前所处的位置以及所在车道号，有利于车主提前让道给特种车辆优先通行。该方式易于实现，不依赖较为复杂的软件算法，可以对特种车辆优先通行起到较为明显的辅助作用。

Description

一种基于V2X的车辆优先通行系统及方法

技术领域

本发明涉及车联网领域，特别涉及一种基于V2X的车辆优先通行系统及方法。

背景技术

现阶段，我国的城市交通拥堵现象越来越严重，救护车、消防车、警车等特种车辆作为处理应急事件的重要交通工具，实施紧急救援过程中，经常会受到当前道路拥挤限制，导致无法快速行车，从而造成救援延误，甚至发生安全事故。因此，对特种车辆进行优先通行方式研究，提高其通行效率与安全性具有重要意义。救护车、消防车、警车等与时间赛跑的车辆，我们应该提供优先通过的服务，如何在提高其运行效率、可靠性、安全性的同时，降低特种车辆对社会常规交通流产生的不利影响，是近年来研究的热点和难点。

目前关于特种车辆优先通行最普遍的做法是在特种车辆上安装鸣笛器，通过鸣笛声提醒道路上其它车辆注意避让，达到让特种车辆优先通行的效果。

这种方案的缺点一：特种车辆鸣笛器产生的鸣笛声，传播范围不大。对于其它社会车辆而言，可能等到特种车辆离自己很近的时候，才能听到鸣笛声，此时再进行车辆避让，需要一定的时间，依然会影响到后车特种车辆的行驶速度。

缺点二：普通社会人员有时无法通过鸣笛声判断出后方的特种车辆为何种特种车辆，从而在内心产生消极避让情绪。

还出现了一种基于V2X技术的特种车辆优先通行系统及方法，例如CN107170258A专利文件中的一种基于V2X技术的特种车辆优先通行系统及方法，包括：设置于特种车辆车载上的定位单元、设置于叉路口路侧的路侧单元以及交通灯控制单元，通过控制特种车辆所在车道的交通信号灯的方式以达到让特种车辆优先通行的目的。

这种方案的缺点一：软件算法过于复杂。路侧单元，用于根据特种车辆当前位置，判断特种车辆所在车道及所在车道的位置，生成交通灯的控制指令，并将控制指令传递给交通灯单元。由于车辆行驶速度受限于当前动态交通状况，所以会导致很难准确预估特种车辆到达路口的准确时间点，最终使控灯决策不准，很难起到辅助特种车辆优先通行的目的。

缺点二：该方案考虑的是通过控制十字路口的交通状态灯来达到特种车辆优先通行的目的。但是大多数情况下，特种车辆可能会被其它车辆堵在非十字路口的地方，所以该方案对特种车辆优先通行的作用有限。

V2X（V2Xvehicle to everything）是指车对外界的信息交换，是一系列车载通讯技术的总称。V2X包含汽车对汽车（V2V）、汽车对路侧设备（V2R）、汽车对基础设施（V2I）、汽车对行人（V2P）、汽车对机车（V2M）及汽车对公交车（V2T）。

OBU（On board Unit）指车载单元，采用DSRC（Dedicated Short RangeCommunication）技术，与RSU进行通讯的微波装置。

当前RSU与车载OBU之间的V2X通信方式主要采取的是DSRC技术，DSRC（专用短程通信技术）是一种高效的短程无线通信技术，DSRC拥有专属频段，位于5.9GHz频段的一段75MHz的带宽被划为DSRC专属的交通安全频谱。这与一些常见的其他通信协议有所不同。例如，Wi-Fi、蓝牙和Zigbee就是共享开放的2.4Ghz频段，因此不会被当前区域内的其他信号干扰或者产生拥堵。它可以实现在特定小区域内对高速运动下的移动目标的识别和双向通信，实时传输图像、语音和数据信息。

发明内容

鉴于目前情况，本发明实施例提供一种更为有效的辅助特种车辆优先通行方式。该方式易于实现，不依赖较为复杂的软件算法，可以对特种车辆优先通行起到较为明显的辅助作用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：，一种基于V2X的车辆优先通行系统该系统包括：设置于特种车辆上的车载OBU终端、设置于特种车辆上的定位单元车载GPS装置、设置于社会车辆上的车载OBU终端、设置于社会车辆上的车载GPS装置，其中：

所述车载GPS装置，用于定时获取车辆的位置，并将所述车辆位置信息发送至车载OBU装置；

所述车载OBU装置，用于处理来自车载GPS接收的位置信息，判断车辆所在车道及所在车道的位置信息，将车辆GPS信息和车道号转换成信号，通过V2X通信的方式发送给其他车辆。

作为优选，所述特种车辆位置数据包括本车辆的车道号和位置、速度、前进方向。其中，当前V2X技术采用DRSC技术进行无线通信，信号范围为1000米左右。

一种基于V2X的车辆优先通行方法，包括：

步骤一、、采集地图信息制作地图文件，将地图文件载入特种车辆和社会车辆的车载OBU终端；

步骤二、所述特种车辆上的车载OBU终端从本车GPS装置获取本车GPS定位数据信息；

步骤三、所述特种车辆上的车载OBU终端实时判断GPS的位置信息与地图文件中地图的关系，根据本车定位数据进行地图匹配，计算出 所述特种车辆车道号；

步骤四、所述特种车辆的车载OBU终端将本车特种车辆位置数据存储在自身车载OBU装置中，并通过V2X通信的方式持续向外发送特种车辆位置数据给同路段其他社会车辆；

步骤五、所述社会车辆通过V2X通信的方式接收特种车辆车道号后，社会车辆上的车载GPS装置获取本车GPS定位数据信息并定位数据发送给车载OBU装置，车载OBU装置实时将本车位置信息与城市道路地图的关系，根据本车定位数据进行地图匹配，计算出本车辆所在车道号，同时根据特种车辆位置数据计算本车与特种车辆相对距离，判断本车是否处于特种车辆的同一车道上，并将结果保存在自身车载OBU中；

步骤六、所述社会车辆上的车载OBU装置将相对距离和位置数据形成提示信息于显示终端显示。

其中，所述社会车辆显示提示信息时，若社会车辆如果与特种车辆是处于同一车道，则通过显示终端显示提示信息“距离您——有——特种车辆，车道号为——，您当前车道为——请注意变道避让。”；如果处于不同车道，则通过显示终端显示提示信息“距离您——有——特种车辆，车道号为——，您当前车道为——，请勿随意变道。”。

若社会车辆如果与特种车辆处于不同车道，则通过显示终端显示提示信息“距离您——有——特种车辆，车道号为——，您当前车道为——，请勿随意变道。”，则转入步骤五重复，通过V2X通信的方式持续接收来自特种车辆的特种车辆位置数据。

作为优选，所述特种车辆上的车载GPS装置定时采集本车定位数据，所述特种车辆上的车载OBU装置持续分析本车所在位置、速度、前进方向和所在车道号，并将本车特种车辆位置数据以V2X通信的方式发送；所述社会车辆上的车载OBU装置持续接收信号，并持续作出计算，直至特种车辆到达目的地。

本发明技术方案带来的有益效果：

本发明实施例提供的基于V2X的车辆优先通行系统和方法是基于特种车辆的当前位置判断特种车辆所在的车道及在该车道的位置。特种车辆OBU从本车惯导系统获取本车GPS定位数据，然后将本身GPS定位数据以及所在车道号持续通过V2X通信发送给本路段其它社会车辆。其它社会车辆获取到该信息后，通过车载OBU显示终端将该信息显示出来。即车主可以通过车载OBU实时获取特种车辆当前所处的位置以及所在车道号，有利于车主提前让道给特种车辆优先通行。该方式易于实现，不依赖较为复杂的软件算法，可以对特种车辆优先通行起到较为明显的辅助作用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于V2X的车辆优先通行系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于V2X的车辆优先通行方法的车道号示意图；

图3为本发明实施例提供的基于V2X的车辆优先通行方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的基于V2X的车辆优先通行方法的数据处理流程图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例提供的基于V2X的车辆优先通行系统的结构示意图。

该系统包括：设置于特种车辆上的车载GPS装置1，设置于特种车辆上的车载OBU装置2、设置于社会车辆上的车载OBU装置3、设置于社会车辆上的车载GPS装置4、显示终端5，所述设置于特种车辆上的车载OBU装置2和所述设置于社会车辆上的车载OBU装置3通过V2X方式进行通信。

在本实施例中，当所述特种车辆进入道路范围时，设置于特种车辆上的车载GPS装置1定时采集车辆当前的定位数据；

在本发明实施例中，车载GPS装置1可以通过高精度GPS定位仪来获取特种车辆当前的位置，并将该特种车辆当前的定位数据发送至设置于特种车辆上的车载OBU装置2；

在本实施例中，车载OBU装置2获取本车GPS定位数据信息后，所述特种车辆车载OBU装置2实时判断本车GPS的位置信息与城市道路地图的关系，根据本车定位数据进行地图匹配，计算出所述特种车辆的车道号，车自身的位置、速度、前进方向等特种车辆位置数据。

在本实施例中，所述特种车辆OBU装置2获取的本车GPS数据信息，包括：车自身的位置、速度、前进方向。

在本实施例中，所述特种车辆将本车GPS定位数据和车道号通过车载OBU装置2以V2X通信的方式发送给同路段其它社会车辆；

在本实施例中，在所述特种车辆的V2X通信范围内的其它社会车辆通过自身车载OBU装置3，接收所述特种车辆发来特种车辆位置数据，包括特种车辆的车道号，车自身的位置、速度、前进方向等并存储在自身车载OBU终端中；

在本实施例中，所述社会车辆上的车载GPS装置4获取的本车GPS定位数据信息，包括：车自身的位置、速度、前进方向信息中的定位数据发送给社会车辆上的车载OBU装置3后，车载OBU装置3实时判断本车GPS的位置信息与城市道路地图的关系，根据本车定位数据进行地图匹配，计算出本车辆所在车道号。同时，社会车辆上的车载OBU装置3接收来自特种车辆的特种车辆位置数据，包括特种车辆的车道号，车自身的位置、速度、前进方向等，计算出所述特种车辆与本车的相对距离，形成提示信息于显示终端5显示。

在本实施例中，所述社会车辆车载OBU3分析本车所在的位置和车道号，判断本车是否处于特种车辆的同一车道上，如果是处于同一车道，则通过显示终端显示提示信息“您与120特种车辆处于同一车道，相距100米，请注意变道避让。”；如果处于不同车道，则通过显示终端显示提示信息“距离您100米有120特种车辆，车道号为5号，您当前车道为1，请勿随意变道。”。

本发明实施例提供的一种基于V2X的车辆优先通行系统，包括：设置于特种车辆上的车载OBU终端1、设置于特种车辆上的定位单元车载GPS装置2、设置于社会车辆上的车载OBU终端3、设置于社会车辆上的车载GPS装置4，其中：所述特种车辆上的车载GPS装置2定时采集本车定位数据，所述特种车辆上的车载OBU装置1持续分析本车所在位置和所在车道号，并将本车位置信息和所在车道号以V2X通信的方式发送；

在V2X通信范围内的社会车辆能够持续接收到所述特种车辆发送的信息，所述社会车辆分析所接收到的信息后，通过车载OBU装置3分析特种车辆与本车相对位置，车道号是否一致，判断是否应该变道避让。采用此种方式，能够保证特种车辆V2X通信范围内无其他社会车辆占道，特种车辆能够畅通地到达目的地。

本发明实施例提供的特种车辆优先通行方案是基于特种车辆的当前位置判断特种车辆所在的车道及在该车道的位置，基于特种车辆在所述车道的位置生成相关信号，并将信号通过V2X通信的方式发送给路段上的其他社会车辆，设计思路简单，易于实现，不依赖较为复杂的软件算法，可以对特种车辆优先通行起到较为明显的辅助作用，因而具有较强的实用性。

图3为本发明实施例提供的基于V2X的车辆优先通行方法，应用于基于V2X的车辆优先通行系统，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S1，所述车载OBU终端提前部署城市道路各条车道的轨迹数据，制作地图信息。

地图信息的制作过程为：1）采集城市路段区域内的各条车道的轨迹数据；

2)将采集到的轨迹数据制作成地图文件；

所述地图文件中包含车道号，所涉及到的车道号，如图2所示。

所有车道从1开始，按东南西北四个方向的车辆驶入驶出方向给每一个车道进行编号。比如，以下为以双向两车道为例对道路车道进行编号的方法：

正东方向（E)：车辆驶入方向车道号编号为1，车辆驶出方向车道号编号为2；

正南方向（S)：车辆驶入方向车道号编号为3，车辆驶出方向车道号编号为4；

正西方向（W)：车辆驶入方向车道号编号为5，车辆驶出方向车道号编号为6；

正北方向（N)：车辆驶入方向车道号编号为7，车辆驶出方向车道号编号为8。

当然，双向四、六车道也可以依序编号。

步骤S2，将制作好的地图文件导入到特种车辆的车载OBU装置2中和社会车辆上的车载OBU装置3中；

步骤S3，特种车辆进入道路范围时，设置于特种车辆上的车载GPS装置1定时采集本车当前的定位数据，具体而言，通过高精度GPS定位仪来采集本车当前的定位数据；

步骤S4，车载GPS装置1将特种车辆当前的定位数据发送至设置于特种车辆上的车载OBU装置2，定位数据信息包括：车自身的位置、速度、前进方向；

步骤S5，车载OBU装置2获取本车GPS定位数据信息后，所述特种车辆车载OBU装置2实时判断本车GPS的位置信息与车载OBU装置中提前存储的地图文件相对比，匹配位置，计算出特种车辆的车道号，获得特种车辆位置数据。

将所述特种车辆车载GPS装置1中获取的车辆所在位置数据与车载OBU装置中提前存储的地图文件相对比，匹配位置，计算出特种车辆的车道号。

步骤S6，特种车辆的车载OBU终端将本车特种车辆位置数据存储在自身车载OBU装置中，并通过V2X通信的方式持续向外发送特种车辆位置数据给同路段其他社会车辆；所述特种车辆位置数据中包括：特种车辆车速、位置、行驶方向、所在车道号；

步骤S7，在特种车辆V2X通信范围内的其他社会车辆通过本车车载OBU装置3，接收特种车辆发来的特种车辆位置数据；

步骤S8，社会车辆上的车载GPS装置4获取的本车GPS定位数据信息，包括：车自身的位置、速度、前进方向信息中的定位数据发送给车载OBU装置3后，车载OBU装置3实时判断本车GPS的位置信息与城市道路地图的关系，根据本车定位数据进行地图匹配，计算出本车辆所在车道号，同时根据特种车辆位置数据计算本车与特种车辆相对距离，判断本车是否处于特种车辆的同一车道上，并将结果保存在自身车载OBU中；

判断方法为：调取自身车道号与接收到的特种车辆的车道号，两个车道号互相对比；如果自身车道号等于特种车辆车道号，则对比结果为：与特种车辆处于同一车道，存储该结果；如果自身车道号不等于特种车辆车道号，则对比结果为：与特种车辆未处于同一车道，存储该结果；

步骤S9，社会车辆车载OBU装置根据存储的对比结果，在显示终端5上显示提示信息：社会车辆如果与特种车辆是处于同一车道，则通过显示终端5显示提示信息“您与120特种车辆处于同一车道，相距100米，您当前车道为A，请注意变道避让。”；如果处于不同车道，则通过显示终端5显示提示信息“距离您100米有120特种车辆，车道号为B，您当前车道为A，请勿随意变道。”。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种基于V2X的车辆优先通行系统，其特征在于，包括：设置于特种车辆上的车载OBU终端，设置于社会车辆上的车载OBU终端，其中：所述特种车辆和社会车辆均设置有车载GPS装置，所述特种车辆的车载GPS装置与其车载OBU终端连接，车载GPS装置将本车辆的定位数据获取后发送给其车载OBU终端，车载OBU终端形成特种车辆位置数据转通过V2X通信的方式发送给其他社会车辆；所述社会车辆的车载GPS装置与其车载OBU终端连接，车载GPS装置将本车辆的定位数据获取后发送给其车载OBU终端，车载OBU终端将本车辆定位数据形成社会车辆位置数据，社会车辆车载OBU终端比较特种车辆与本车辆的位置数据后形成提示信息于显示终端显示。

2.根据权利要求1所述的基于V2X的车辆优先通行系统，其特征在于，所述特种车辆位置数据包括本车辆的车道号和位置、速度、前进方向。

3.一种基于V2X的车辆优先通行方法，应用于如权利要求1或2所述的基于V2X的车辆优先通行系统，其特征在于，

步骤一、采集地图信息制作地图文件，将地图文件载入特种车辆上的车载OBU终端；

步骤二、所述特种车辆上的车载OBU终端从本车GPS装置获取本车GPS定位数据信息；

步骤三、所述特种车辆上的车载OBU终端实时判断GPS的位置信息与地图文件中地图的关系，根据本车定位数据进行地图匹配，计算出 所述特种车辆车道号；

步骤四、所述特种车辆上的车载OBU终端将本车特种车辆车道号通过V2X通信的方式发送给位于特种车辆V2X通信范围内其它社会车辆；

步骤五、所述社会车辆通过V2X通信的方式接收特种车辆车道号后，社会车辆上的车载GPS装置获取本车GPS定位数据信息并定位数据发送给车载OBU装置，车载OBU装置实时将本车位置信息与城市道路地图的关系，根据本车定位数据进行地图匹配，计算出本车辆所在车道号，同时根据特种车辆位置数据计算本车与特种车辆相对距离，判断本车是否处于特种车辆的同一车道上，并将结果保存在自身车载OBU中。

4.根据权利要求3所述的基于V2X的车辆优先通行方法，其特征在于，还包括：步骤六、所述社会车辆上的车载OBU装置将相对距离和位置数据形成提示信息于显示终端显示。

5.根据权利要求4所述的基于V2X的车辆优先通行方法，其特征在于，所述步骤六中，所述社会车辆形成的提示信息为特种车辆车速、车道号、预计到达时间、本车与特种车辆的相对距离以及本车所在的车道号。

6.根据权利要求4所述的基于V2X的车辆优先通行方法，其特征在于，所述社会车辆显示提示信息时，若社会车辆如果与特种车辆是处于同一车道，则通过显示终端显示提示信息“距离您有——特种车辆，车道号为——，您当前车道为——请注意变道避让.”；如果处于不同车道，则通过显示终端显示提示信息“距离您——有——特种车辆，车道号为——，您当前车道为——，请勿随意变道.”。

7.根据权利要求4所述的基于V2X的车辆优先通行方法，其特征在于，所述社会车辆显示提示信息时，若若社会车辆如果与特种车辆处于不同车道，则通过显示终端显示提示信息“距离您——有——特种车辆，车道号为——，您当前车道为——，请勿随意变道.”，则转入步骤五重复，通过V2X通信的方式持续接收来自特种车辆的特种车辆位置数据。

8.根据权利要求2所述的基于V2X的车辆优先通行系统，其特征在于，所述特种车辆上的车载GPS装置定时采集本车定位数据，所述特种车辆上的车载OBU装置持续分析本车所在位置、速度、前进方向和所在车道号，并将本车特种车辆位置数据以V2X通信的方式发送；所述社会车辆上的车载OBU装置持续接收信号，并持续作出计算，直至特种车辆到达目的地。

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