CN114038201A - 一种基于效率的无交通灯交叉路口有人车辆调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于效率的无交通灯交叉路口有人车辆调度方法,所述方法包括如下步骤:车辆进入十字交叉路口时,车载单元通过广播向路侧单元发送自车位置信息、速度、转向信号灯以及车辆的ID、车长、车宽、轴距等基础信息,边缘计算服务器通过有线与路侧单元连接,获取车辆信息;边缘服务器根据接收到的车辆信息,得出是否存在处于交叉路口覆盖区域的车辆,边缘服务器通过计算确定交叉路口各路口优先级第一的车辆;本发明提出的以效率最高为目的,同时结合交通规则进行路权分配的无交通灯交叉路口有人车辆调度方法更符合实际交通;本发明易于实现,车辆与路侧传输的数据量较小,充分节约了车辆与路侧专用短程无线通信的宝贵通信资源。
Description
技术领域
本发明涉及车联网领域,尤其涉及一种基于效率的无交通灯交叉路口有人车辆调度方法。
背景技术
智能交通系统是将先进的信息技术、通信技术、电子传感技术、控制技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。车联网是物联网在智能交通领域的应用,是智慧交通发展的新方向。
车联网概念引申自物联网,一般又称为V2X(Vehicle to Everything),其中又包括了基于车与车、车与道路基础设施、车与行人以及车与后台数据中心或者车与云端的应用,进一步实现信息互联互通,从而对人、车、路、网进行有效的管理,实现人、车、路在时空环境下的高度协同,车联网的提出主要用于解决行车安全,高效驾驶,减少碳排放等问题。
交通灯的智能调控是智能交通系统领域中的一项重要应用。该应用针对传统交通灯控制方式根据历史交通数据预先设置好配时方案实时性差的问题,提出采用自适应交通灯控制系统,通过该系统能够根据实时车流量及时调控信号灯,从而大幅度提高交叉路口的通行能力和道路服务质量。
现有的交通灯智能调控系统较多,如:SCOOT自适应控制系统,该系统把车辆检测器埋在交叉路口,实时获取、监测交通参数,根据交通流量的改变对交通参数做适量调整,周期性调整信号灯每个相位的绿灯时长,从而减少车辆在路口的平均等候时间;TRANSYT系统,该系统在静态模式下利用爬山法优化绿信比与相位差;SCATS系统把车辆检测器部署在交叉路口的停车线处,该系统采用三级协调分布式控制方式,每一级负责相应的路网区域,通过饱和度优化信号灯周期,利用交通流综合流量优化相位差和绿信比,从而实现自适应交通信号控制。
现有的研究大多是针对在已有交通灯情况下的智能调控系统,但在实际道路情况中,存在因各种因素限制无法在交叉路口设置交通灯的情况,特别的是在物流园区等复杂的场区内,货车较多,可能存在因十字交叉路口无交通灯信号,使得当多辆车同时通过时易产生碰撞和拥堵的问题出现。
现有的无交通灯情况下的智能调度系统和调度方法,提出的方法尚未考虑实际交通规范要求,其调度算法复杂、可操作性不强。
发明内容
为解决上述问题,提供一种基于效率的无交通灯交叉路口有人车辆调度方法。
本发明的目的是以下述方式实现的:
一种基于效率的无交通灯交叉路口有人车辆调度方法,所述方法包括如下步骤:
步骤一:车辆进入十字交叉路口时,车载单元通过广播向路侧单元发送自车位置信息、速度、转向信号灯以及车辆的ID、车长、车宽、轴距等基础信息,边缘计算服务器通过有线与路侧单元连接,获取车辆信息;
步骤二:边缘服务器根据接收到的车辆信息,得出是否存在处于交叉路口覆盖区域的车辆,若存在则执行步骤三,若不存在则返回到步骤一;
步骤三:边缘服务器通过计算确定交叉路口各路口优先级第一的车辆,分别为路北优先级第一的车辆VLN、路南优先级第一的车辆VLS、路西优先级第一的车辆VLW、路东优先级第一的车辆VLE;
步骤四:根据各路口优先级第一的车辆与虚拟停止线的距离结合车辆速度,可知能第一个到达虚拟停止线的车辆集合且集合是按照交叉路口顺时针方向依次表示,即VLtime={VLtime1,…,VLtimei,…},i∈{1,2,3,4},其中VLtimei表示在同时先到达虚拟停止线的车辆集合中,按照交叉路口顺时针排序北-东-南-西的第i辆车,
到达虚拟停止线的最短时间其中disminLN表示北路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLN:表示北路口第一辆车辆行驶速度;disminLS表示南路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLS:表示南路口第一辆车辆行驶速度;disminLW表示西路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLW:表示西路口第一辆车辆行驶速度;disminLE表示东路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLE:表示东路口第一辆车辆行驶速度;
若|VLtime|=1,则交叉路口获取路权的车辆为VLtime1,否则执行步骤五;
步骤五:结合车辆的转向信息,判断是否存在转弯车辆,若有执行步骤六,若没有执行步骤十;
步骤六:若存在转弯车辆,判断是否存在直行车辆,若有执行步骤七,若没有执行步骤九;
步骤九:若存在相对方向行驶的右转弯和左转弯车辆,按照左转弯车辆先行的规则,相对行驶的左转弯车辆优先级高于右转弯车辆,对车辆集合进行排序得到车辆集合可知交叉路口获取路权的车辆为中优先级最高的车辆,并执行步骤十三;
步骤十:按照路口车辆需让行其右方路口要直行车辆的原则,右方路口要直行车辆的优先级高于该路口车辆,对第一个到达虚拟停止线的车辆集合VLtime进行排序得到在中,存在经过排序后的车辆集合{VL1、VL2、VL3、VL4},VL1表示第一辆车、VL2表示第二辆车、VL3表示第三辆车、VL4表示第四辆车,判断是否存在无解的情况,即第二辆车VL2优先于第一辆车VL1,第三辆车VL3优先于第二辆车VL2,第四辆车VL4优先于第三辆车VL3,第一辆车VL1优先于第四辆车VL4,若出现该情况则执行步骤十一,若不存在则选择中优先级最高的车辆;
步骤十二:若存在链接数量相同的道路,则顺序选择第一个车辆为获取路权的车辆为VL;
步骤十三:边缘计算服务器通过路侧单元将路权给VL,车辆VL通过人机交互界面显示绿灯,其他车辆人机交互界面显示红灯,所述人机交互界面为车辆上设置的显示屏;
步骤十四:边缘计算服务器根据车辆VL的经纬度信息、转向信号以及道路信息计算得出车辆VL是否已经通过交叉路口,若通过则执行步骤十六,若未通过则记录通过时间T,执行步骤十五;
步骤十五:边缘计算服务器判断时间T是否超过阈值Tmax,若超过则通过网络向云端服务器发送报警信息,云端服务器决定边缘服务器是否继续计算,若继续计算则执行步骤十六,否则由云端服务器进行处理,边缘计算服务器退出计算;
步骤十六:边缘服务器返回步骤一,根据计算将路权授予下一个优先级第一的车辆。
所述步骤三中具体包括:已知各路口虚拟停止线的经纬度信息,分别为:路北虚拟停止线的经纬度路南虚拟停止线的经纬度路西虚拟停止线的经纬度路东虚拟停止线的经纬度各车辆的经纬度信息为Vi(lni,lai),其中i∈{1,2,…,M},M为参与车辆的数量;
根据以下公式求取北、东、南、西方向的优先级第一车辆:
本发明的有益效果:1、对比传统方法,本发明提出的以效率最高为目的,同时结合交通规则进行路权分配的无交通灯交叉路口有人车辆调度方法更符合实际交通;
2、本发明的提出的解决方法易于实现,车辆与路侧传输的数据量较小,充分节约了车辆与路侧专用短程无线通信的宝贵通信资源。
附图说明
图1为无交通灯交叉路口存在转弯信号场景初始示意图。
图2为无交通灯交叉路口存在转弯信号场景调度方案示意图。
图3为无交通灯交叉路口无转弯信息场景初始示意图。
图4为无交通灯交叉路口无转弯信号场景调度方案示意图。
图5为本发明系统流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
应该指出,以下详细说明都是例式性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的技术含义相同。
一种基于效率的无交通灯交叉路口有人车辆调度方法,所述方法包括如下步骤:
步骤一:车辆进入十字交叉路口时,车载单元通过广播向路侧单元发送自车位置信息、速度、转向信号灯以及车辆的ID、车长、车宽、轴距等基础信息,边缘计算服务器通过有线与路侧单元连接,获取车辆信息;
步骤二:边缘服务器根据接收到的车辆信息,得出是否存在处于交叉路口覆盖区域的车辆,若存在则执行步骤三,若不存在则返回到步骤一;
步骤三:边缘服务器通过计算确定交叉路口各路口优先级第一的车辆,分别为路北优先级第一的车辆VLN、路南优先级第一的车辆VLS、路西优先级第一的车辆VLW、路东优先级第一的车辆VLE;
步骤四:根据各路口优先级第一的车辆与虚拟停止线的距离结合车辆速度,可知能第一个到达虚拟停止线的车辆集合且集合是按照交叉路口顺时针方向依次表示,即VLtime={VLtime1,…,VLtimei,…},i∈{1,2,3,4},其中VLtimei表示在同时先到达虚拟停止线的车辆集合中,按照交叉路口顺时针排序北-东-南-西的第i辆车,
到达虚拟停止线的最短时间其中disminLN表示北路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLN:表示北路口第一辆车辆行驶速度;disminLS表示南路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLS:表示南路口第一辆车辆行驶速度;disminLW表示西路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLW:表示西路口第一辆车辆行驶速度;disminLE表示东路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLE:表示东路口第一辆车辆行驶速度;
若|VLtime|=1,则交叉路口获取路权的车辆为VLtime1,否则执行步骤五;
步骤五:结合车辆的转向信息,判断是否存在转弯车辆,若有执行步骤六,若没有执行步骤十;
步骤六:若存在转弯车辆,判断是否存在直行车辆,若有执行步骤七,若没有执行步骤九;
步骤九:若存在相对方向行驶的右转弯和左转弯车辆,按照左转弯车辆先行的规则,相对行驶的左转弯车辆优先级高于右转弯车辆,对车辆集合进行排序得到车辆集合可知交叉路口获取路权的车辆为中优先级最高的车辆,并执行步骤十三;
步骤十:按照路口车辆需让行其右方路口要直行车辆的原则,右方路口要直行车辆的优先级高于该路口车辆,对第一个到达虚拟停止线的车辆集合VLtime进行排序得到在中,存在经过排序后的车辆集合{VL1、VL2、VL3、VL4},VL1表示第一辆车、VL2表示第二辆车、VL3表示第三辆车、VL4表示第四辆车,判断是否存在无解的情况,即第二辆车VL2优先于第一辆车VL1,第三辆车VL3优先于第二辆车VL2,第四辆车VL4优先于第三辆车VL3,第一辆车VL1优先于第四辆车VL4,若出现该情况则执行步骤十一,若不存在则选择中优先级最高的车辆;
步骤十二:若存在链接数量相同的道路,则顺序选择第一个车辆为获取路权的车辆为VL;
步骤十三:边缘计算服务器通过路侧单元将路权给VL,车辆VL通过人机交互界面显示绿灯,其他车辆人机交互界面显示红灯,所述人机交互界面为车辆上设置的显示屏;
步骤十四:边缘计算服务器根据车辆VL的经纬度信息、转向信号以及道路信息计算得出车辆VL是否已经通过交叉路口,若通过则执行步骤十六,若未通过则记录通过时间T,执行步骤十五;
步骤十五:边缘计算服务器判断时间T是否超过阈值Tmax,若超过则通过网络向云端服务器发送报警信息,云端服务器决定边缘服务器是否继续计算,若继续计算则执行步骤十六,否则由云端服务器进行处理,边缘计算服务器退出计算;
步骤十六:边缘服务器返回步骤一,根据计算将路权授予下一个优先级第一的车辆。
所述步骤三中具体包括:已知各路口虚拟停止线的经纬度信息,分别为:路北虚拟停止线的经纬度路南虚拟停止线的经纬度路西虚拟停止线的经纬度路东虚拟停止线的经纬度各车辆的经纬度信息为Vi(lni,lai),其中i∈{1,2,…,M},M为参与车辆的数量;
根据以下公式求取北、东、南、西方向的优先级第一车辆:
实施例:
1、车辆信息获取
设定所有车辆都装备有可以进行通信的车载单元OBU,无交通灯交叉路口旁部署有用于通信的路侧单元RSU和可以进行计算的边缘计算服务器MEC,边缘计算服务器中存储有该交叉路口CrossA及覆盖区域的全局地图信息。因无线通信设备具有一定的覆盖范围,根据实际设备性能,一般设定为300米通信距离,具体示意图如图1所示。
当车辆进入十字交叉路口CrossA时通过广播的方式按照一定频率向RSU发送自身的位置信息、速度、转向信号灯以及车辆的ID、车长、车宽、轴距等基础信息,边缘计算服务器通过有线的方式获取车辆信息。
2、根据获取到的信息判断是否开启交叉路口交通调度计算;
部署在交叉路口的边缘服务器根据接收到的车辆信息,结合道路信息得出是否存在处于交叉路口覆盖区域的车辆,根据图1可知存在在交叉路口覆盖范围内的车辆,具体的包括VN1,VE1,VE2,VS1,VW1;
3、根据获取的处于覆盖范围内的车辆信息,确定各交叉路口优先级第一的车辆;
根据各路口虚拟停止线的经纬度信息以及车辆信息,可知各交叉路口各路口优先级第一的车辆分别为:路北优先级第一的车辆VNL=VN1,路东优先级第一的车辆VEL=VE1,路南优先级第一的车辆VSL=VS1,路西优先级第一的车辆VWL=VW1。
4、根据各路口优先级第一的车辆到达虚拟停止线的时间,确定第一个能够到达交叉口的车辆集合VLtime;
根据设定的场景,假设各路口优先级第一的车辆其到达交叉路口的时间相同,即VLtime={VN1,VE1,VS1,VW1}。
5、判断VLtime集合中是否存在转弯车辆;
根据获取到的车辆转向信号可知,VE1为左转,VW1为右转,当前车辆集合存在转弯车辆。
6、判断VLtime集合中是否存在直行车辆;
根据获取到的车辆转向信号可知,VN1为直行,VS1为直行,当前车辆集合存在直行车辆。
7、对车辆集合VLtime按照右方直行车辆先行原则进行排序;
10、边缘计算服务器通过路侧单元将路权给VN1,其他车辆停止;
11、实时获取车辆VN1是否通过交叉路口,若已通过则继续执行以上步骤,直至所有车辆均通过交叉路口,根据计算可知依次的路权获取是VN1→VS1→VE1→VW1,具体如图2所示。
12、若交叉路口所有车辆均为直行,即VLtime={VN1,VE1,VS1,VW1}的转向如图3所示,对车辆集合VLtime按照右方来直行车辆的道路先行原则进行排序,出现无解的情况即VN1→VE1→VS1→VW1→VN1,此时获取道路车辆链接边缘服务器的个数,根据图3可知路北链接数量为1,路西链接数量为1,路南链接数量为2,路东链接数量为2,则可知链接数量最大的车辆集合VLnum={VS1,VE1},顺序选择第一个车辆为获取路权的车辆即VS1。
13、边缘计算服务器通过路侧单元将路权给VS1,其他车辆停止。
14、实时获取车辆VS1是否通过交叉路口,若已通过则继续直行以上判断,直至所有车辆均通过交叉路口,根据计算可知依次的路权获取是VS1→VN1→VE1→VW1,具体如图4所示。
可见,本发明将无交通灯交叉路口的有人车辆调度算法在实现过程中充分考虑各种实际情况,以效率最高为目的,结合交通规则进行路权分配,该方法充分考虑各种可能解,包括无解情况的出现、车辆通过十字路口超时问题。本发明易于实现、符合实际,具有一定可行性。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (2)
1.一种基于效率的无交通灯交叉路口有人车辆调度方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
步骤一:车辆进入十字交叉路口时,车载单元通过广播向路侧单元发送自车位置信息、速度、转向信号灯以及车辆的ID、车长、车宽、轴距等基础信息,边缘计算服务器通过有线与路侧单元连接,获取车辆信息;
步骤二:边缘服务器根据接收到的车辆信息,得出是否存在处于交叉路口覆盖区域的车辆,若存在则执行步骤三,若不存在则返回到步骤一;
步骤三:边缘服务器通过计算确定交叉路口各路口优先级第一的车辆,分别为路北优先级第一的车辆VLN、路南优先级第一的车辆VLS、路西优先级第一的车辆VLW、路东优先级第一的车辆VLE;
步骤四:根据各路口优先级第一的车辆与虚拟停止线的距离结合车辆速度,可知能第一个到达虚拟停止线的车辆集合且集合是按照交叉路口顺时针方向依次表示,即VLtime={VLtime1,…,VLtimei,…},i∈{1,2,3,4},其中VLtimei表示在同时先到达虚拟停止线的车辆集合中,按照交叉路口顺时针排序北-东-南-西的第i辆车,
到达虚拟停止线的最短时间其中disminLN表示北路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLN:表示北路口第一辆车辆行驶速度;disminLS表示南路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLS:表示南路口第一辆车辆行驶速度;disminLW表示西路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLW:表示西路口第一辆车辆行驶速度;disminLE表示东路口第一辆车辆到虚拟停止线的距离,VLE:表示东路口第一辆车辆行驶速度;
若|VLtime|=1,则交叉路口获取路权的车辆为VLtime1,否则执行步骤五;
步骤五:结合车辆的转向信息,判断是否存在转弯车辆,若有执行步骤六,若没有执行步骤十;
步骤六:若存在转弯车辆,判断是否存在直行车辆,若有执行步骤七,若没有执行步骤九;
步骤九:若存在相对方向行驶的右转弯和左转弯车辆,按照左转弯车辆先行的规则,相对行驶的左转弯车辆优先级高于右转弯车辆,对车辆集合进行排序得到车辆集合可知交叉路口获取路权的车辆为中优先级最高的车辆,并执行步骤十三;
步骤十:按照路口车辆需让行其右方路口要直行车辆的原则,右方路口要直行车辆的优先级高于该路口车辆,对第一个到达虚拟停止线的车辆集合VLtime进行排序得到在中,存在经过排序后的车辆集合{VL1、VL2、VL3、VL4},VL1表示第一辆车、VL2表示第二辆车、VL3表示第三辆车、VL4表示第四辆车,判断是否存在无解的情况,即第二辆车VL2优先于第一辆车VL1,第三辆车VL3优先于第二辆车VL2,第四辆车VL4优先于第三辆车VL3,第一辆车VL1优先于第四辆车VL4,若出现该情况则执行步骤十一,若不存在则选择中优先级最高的车辆;
步骤十二:若存在链接数量相同的道路,则顺序选择第一个车辆为获取路权的车辆为VL;
步骤十三:边缘计算服务器通过路侧单元将路权给VL,车辆VL通过人机交互界面显示绿灯,其他车辆人机交互界面显示红灯,所述人机交互界面为车辆上设置的显示屏;
步骤十四:边缘计算服务器根据车辆VL的经纬度信息、转向信号以及道路信息计算得出车辆VL是否已经通过交叉路口,若通过则执行步骤十六,若未通过则记录通过时间T,执行步骤十五;
步骤十五:边缘计算服务器判断时间T是否超过阈值Tmax,若超过则通过网络向云端服务器发送报警信息,云端服务器决定边缘服务器是否继续计算,若继续计算则执行步骤十六,否则由云端服务器进行处理,边缘计算服务器退出计算;
步骤十六:边缘服务器返回步骤一,根据计算将路权授予下一个优先级第一的车辆。
2.根据权利要求1所述的基于效率的无交通灯交叉路口有人车辆调度方法,其特征在于:所述步骤三中具体包括:已知各路口虚拟停止线的经纬度信息,分别为:路北虚拟停止线的经纬度路南虚拟停止线的经纬度路西虚拟停止线的经纬度路东虚拟停止线的经纬度各车辆的经纬度信息为Vi(lni,lai),其中i∈{1,2,…,M},M为参与车辆的数量;
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