CN114049760A - 基于交叉路口的交通控制方法、装置及系统 - Google Patents

基于交叉路口的交通控制方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于交叉路口的交通控制方法、装置及系统，方法包括：获取位于交叉路口的每个传感器检测的对应道路的车流量数据；针对每条道路，从道路的车流量数据中获取在道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为道路的有效车辆数据点；根据车辆长度并沿着道路方向将每条道路对应的预设检测范围切分成多个子预设检测范围；根据道路对应的多个子预设检测范围和道路的有效车辆数据点，确定道路的通行优先级和道路的通行时间；根据道路的通行优先级从高到低顺序和对应道路的通行时间，依次为对应道路设置在交叉路口的通行优先级和通行时间，以使得当前通行优先级的道路在交叉路口的通行时间结束时，开始允许下一通行优先级的道路上的车辆通行。

Description

基于交叉路口的交通控制方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及交通技术领域，具体而言，涉及一种基于交叉路口的交通控制方法、装置及系统。
背景技术
随着科技的发展和人们生活水平的提高，路网中的车流量越来越大，随之有效控制车流量变得越来越重要。其中，对于交叉路口，可以通过交通灯来控制车流量。目前一个交叉路口中多个交通灯的通行顺序和红绿灯点亮时间都是固定的，但是不同时间段的车流量和车流方向有很大差别，所以目前的交通灯控制系统可能会造成形成交叉路口的多条道路中车流量较多的一条道路长期拥堵，车流量较少的道路绿灯过长却没有车辆经过，从而将影响交叉路口的通行效率。
发明内容
本发明提供了一种基于交叉路口的交通控制方法、装置及系统，能够根据每条道路的车流量为其设置在交叉路口的通行优先级和通行时间，从而提高交叉路口的通行效率。
具体的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种基于交叉路口的交通控制方法，所述方法包括：
获取位于交叉路口的每个传感器检测的对应道路的车流量数据，其中，形成交叉路口的每条道路与传感器一一对应；
针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点，其中，所述车辆数据点包括车辆的位置信息和车辆的运动状态，所述预设检测范围是从所述交叉路口与所述道路连接处至远离所述交叉路路口预设距离所限定的范围，且所述预设检测范围不包括车辆行驶方向为驶离所述交叉路口的车道；
根据车辆长度并沿着道路方向将每条道路对应的预设检测范围切分成多个子预设检测范围；
根据所述道路对应的多个子预设检测范围和所述道路的有效车辆数据点，确定所述道路的通行优先级和所述道路的通行时间；
根据道路的通行优先级从高到低顺序和对应道路的通行时间，依次为对应道路设置在所述交叉路口的通行时间，以使得当前通行优先级的道路在交叉路口的通行时间结束时，开始允许下一通行优先级的道路上的车辆通行。
可选的，所述传感器包括相机和雷达，且所述相机与所述雷达沿着同一个垂直方向垂直安装。
可选的，在针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点之前，所述方法还包括：
以所述传感器中的雷达中心点为原点，以所述雷达安装方向中朝向所述交叉路口的方向为横轴正方向，以垂直于所述横轴正方向中朝向所述雷达检测方向的方向为纵轴正方向，建立坐标系；
基于所述坐标系确定多条目标直线的直线方程，其中，所述多条目标直线包括距离所述传感器最近的道路边界线、所述道路中驶向所述交叉路口的车道中与所述道路边界线最远的车道线、所述传感器对应的道路与所述交叉路口的交线、远离所述交叉路口所述预设距离且与所述交线平行的直线；
根据所述多条目标直线的直线方程确定所述预设检测范围。
可选的，所述道路边界线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000021
所述车道线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000022
所述交线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000023
所述与所述交线平行的直线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000024
其中，所述α为所述纵轴正方向与所述交线的夹角，所述X为所述原点与所述道路边界线的距离，所述Y为与所述道路边界线相交的另一个道路边界线与所述原点的距离，所述Rw为道路宽度，所述P为所述预设距离与所述Y的差值。
可选的，针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点，包括：
对所述道路的车流量数据进行深度学习和聚类运算，获得所述道路的车辆数据点；
从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点。
可选的，在从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点之前，所述方法还包括：
从所述道路的车辆数据点中获取跟踪周期大于预设跟踪周期的车辆数据点；
从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点，包括：
从所述跟踪周期大于预设跟踪周期的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点。
可选的，根据所述道路对应的多个子预设检测范围和所述道路的有效车辆数据点，确定所述道路的通行优先级和所述道路的通行时间，包括：
对所述道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的处于静止状态的车辆数量、处于行驶状态的车辆数量进行加权，获得所述道路的通行优先度，其中，处于静止状态的车辆数量的权重大于处于行驶状态的车辆数量的权重，且对于不同子预设检测范围中同一种运动状态的车辆数量，距离所述交叉路口越近的子预设检测范围所对应的权重越大，其中，所述运动状态包括静止状态和行驶状态；
根据所有道路的通行优先度确定每个道路的通行优先级，其中，所述通行优先度与所述通行优先级呈正相关关系；
根据所述道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的车辆总数，确定所述道路的通行时间，其中，车辆总数大于0的子预设检测范围的个数与所述通行时间呈正相关关系。
可选的，所述方法还包括：
根据所述道路对应的多个子预设检测范围的个数、所述多个子预设检测范围中包含的车道数以及所述多个子预设检测范围内每个子预设检测范围中包含的车辆的运动状态，生成所述道路对应的车辆状态矩阵和/或车辆速度矩阵；
针对同一条道路，将所述道路的车辆状态矩阵、车辆速度矩阵和通行时间中任一项或多项的组合发送给所述道路的车流量数据中包含的车辆。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于交叉路口的交通控制装置，所述装置包括：
第一获取单元，用于获取位于交叉路口的每个传感器检测的对应道路的车流量数据，其中，形成交叉路口的每条道路与传感器一一对应；
第二获取单元，用于针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点，其中，所述车辆数据点包括车辆的位置信息和车辆的运动状态，所述预设检测范围是从所述交叉路口与所述道路连接处至远离所述交叉路路口预设距离所限定的范围，且所述预设检测范围不包括车辆行驶方向为驶离所述交叉路口的车道；
切分单元，用于根据车辆长度并沿着道路方向将每条道路对应的预设检测范围切分成多个子预设检测范围；
时间确定单元，用于根据所述道路对应的多个子预设检测范围和所述道路的有效车辆数据点，确定所述道路的通行优先级和所述道路的通行时间；
设置单元，用于根据道路的通行优先级从高到低顺序和对应道路的通行时间，依次为对应道路设置在所述交叉路口的通行时间，以使得当前通行优先级的道路在交叉路口的通行时间结束时，开始允许下一通行优先级的道路上的车辆通行。
可选的，所述传感器包括相机和雷达，且所述相机与所述雷达沿着同一个垂直方向垂直安装。
可选的，所述装置还包括：
建立单元，用于在针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点之前，以所述传感器中的雷达中心点为原点，以所述雷达安装方向中朝向所述交叉路口的方向为横轴正方向，以垂直于所述横轴正方向中朝向所述雷达检测方向的方向为纵轴正方向，建立坐标系；
方程确定单元，用于基于所述坐标系确定多条目标直线的直线方程，其中，所述多条目标直线包括距离所述传感器最近的道路边界线、所述道路中驶向所述交叉路口的车道中与所述道路边界线最远的车道线、所述传感器对应的道路与所述交叉路口的交线、远离所述交叉路口所述预设距离且与所述交线平行的直线；
范围确定单元，用于根据所述多条目标直线的直线方程确定所述预设检测范围。
可选的，所述道路边界线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000041
所述车道线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000042
所述交线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000043
所述与所述交线平行的直线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000044
其中，所述α为所述纵轴正方向与所述交线的夹角，所述X为所述原点与所述道路边界线的距离，所述Y为与所述道路边界线相交的另一个道路边界线与所述原点的距离，所述Rw为道路宽度，所述P为所述预设距离与所述Y的差值。
可选的，所述第二获取单元，包括：
运算模块，用于对所述道路的车流量数据进行深度学习和聚类运算，获得所述道路的车辆数据点；
获取模块，用于从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点。
可选的，所述获取模块，用于在从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点之前，从所述道路的车辆数据点中获取跟踪周期大于预设跟踪周期的车辆数据点；从所述跟踪周期大于预设跟踪周期的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点。
可选的，时间确定单元，包括：
加权模块，用于对所述道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的处于静止状态的车辆数量、处于行驶状态的车辆数量进行加权，获得所述道路的通行优先度，其中，处于静止状态的车辆数量的权重大于处于行驶状态的车辆数量的权重，且对于不同子预设检测范围中同一种运动状态的车辆数量，距离所述交叉路口越近的子预设检测范围所对应的权重越大，其中，所述运动状态包括静止状态和行驶状态；
第一确定模块，用于根据所有道路的通行优先度确定每个道路的通行优先级，其中，所述通行优先度与所述通行优先级呈正相关关系；
第二确定模块，用于根据所述道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的车辆总数，确定所述道路的通行时间，其中，车辆总数大于0的子预设检测范围的个数与所述通行时间呈正相关关系。
可选的，所述装置还包括：
生成单元，用于根据所述道路对应的多个子预设检测范围的个数、所述多个子预设检测范围中包含的车道数以及所述多个子预设检测范围内每个子预设检测范围中包含的车辆的运动状态，生成所述道路对应的车辆状态矩阵和/或车辆速度矩阵；
发送单元，用于针对同一条道路，将所述道路的车辆状态矩阵、车辆速度矩阵和通行时间中任一项或多项的组合发送给所述道路的车流量数据中包含的车辆。
第三方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器实现第一方面所述的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种边缘计算设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现第一方面所述的方法。
第五方面，本发明实施例提供了一种基于交叉路口的交通控制系统，所述系统包括：边缘计算设备和位于交叉路口的多个传感器，其中，形成交叉路口的每条道路与传感器一一对应；
所述传感器，用于检测对应道路的车流量数据；
所述边缘计算设备，用于执行第一方面所述的方法。
由上述内容可知，本发明实施例提供的基于交叉路口的交通控制方法、装置及系统，能够为形成交叉路口的每条道路在交叉路口处安装一个传感器，通过传感器获取对应道路的车流量数据，然后针对每条道路，从道路的车流量数据中获取在道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为道路的有效车辆数据点，根据车辆长度并沿着道路方向将每条道路对应的预设检测范围切分成多个子预设检测范围，并根据道路对应的多个子预设检测范围和道路的有效车辆数据点，确定道路的通行优先级和道路的通行时间，最后根据道路的通行优先级从高到低顺序和对应道路的通行时间，依次为对应道路设置在交叉路口的通行时间，以使得当前通行优先级的道路在交叉路口的通行时间结束时，开始允许下一通行优先级的道路上的车辆通行。由此可知，本发明实施例能够根据每条道路的车流量为其设置在交叉路口的通行优先级和通行时间，而非固定不变的通行顺序和通行时间，从而可以提高交叉路口的通行效率。
此外，本发明实施例还可以实现的技术效果包括：
1、通过使用深度学习和聚类方法获取道路的车辆数据点，并通过预设检测范围和跟踪周期对车辆数据点进行筛选，既可以减少运算量，又可以确保交通控制的准确率。
2、在处于静止状态的车辆数量的权重大于处于行驶状态的车辆数量的权重，且对于不同子预设检测范围中同一种运动状态(包括静止状态和行驶状态)的车辆数量，距离所述交叉路口越近的子预设检测范围所对应的权重越大的条件下，通过对道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的处于静止状态的车辆数量、处于行驶状态的车辆数量进行加权，获得道路的通行优先度，从而获得道路的通行优先级，而非直接通过整个预设检测范围中的车辆数量计算通行优先级，可以使得获得的通行优先级更准确，进而可以进一步提高交叉路口的通行效率。
3、根据道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的车辆总数，确定道路的通行时间，使得车辆总数大于0的子预设检测范围的个数与所述通行时间呈正相关关系，从而可以使得越拥挤的道路通行时间越长，进而可以尽快解决道路拥挤的现象。
4、通过将车辆状态矩阵、车辆速度矩阵和通行时间中任一项或多项的组合发送给对应道路上的车辆，可以使得这些车辆及时获知前方交通状况，从而可以根据前方交通状况及时刹车，提高交通安全。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于交叉路口的交通控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种交叉路口的传感器安装效果的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种预设检测范围的确定方法的示例图；
图4为本发明实施例提供的一种车辆状态矩阵和车辆速度矩阵的示例图；
图5为本发明实施例提供的一种基于交叉路口的交通控制装置的组成框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
本发明实施例提供了一种基于交叉路口的交通控制方法、装置及系统，能够根据每条道路的车流量为其设置在交叉路口的通行优先级和通行时间，从而提高交叉路口的通行效率。本发明实施例可以应用于封闭园区，也可以应用于非封闭场景，具体不做限定。
下面对本发明实施例进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的基于交叉路口的交通控制方法的一种流程示意图。所述方法应用于边缘计算设备，例如MEC(Multi-access Edge Computing，多接入边缘计算)设备，所述方法可以包括如下步骤：
S100：获取位于交叉路口的每个传感器检测的对应道路的车流量数据。
其中，形成交叉路口的每条道路与传感器一一对应。所述传感器包括相机和雷达，且所述相机与所述雷达沿着同一个垂直方向垂直安装。雷达可以为毫米波雷达，也可以为其他精度的雷达，具体可以根据实际需求而定。具体实施时，相机安装高度可以为4.5～5.5m，雷达安装高度可以为0.75～1m。目前绝大多数交叉路口都有路灯，为了方便安装，可以将传感器安装在路灯杆上，当然也可以专门设置一个安装杆，只要确保安装高度满足需求，对安装杆到最近两条道路边界的距离进行标定即可。
示例性的，如图2所示，交叉路口是一个十字路口，在形成十字路口的每条道路附近分别安装有相互垂直的相机和雷达，相机1和雷达1用于检测道路1上的车流量数据，相机2和雷达2用于检测道路2上的车流量数据，相机3和雷达3用于检测道路3上的车流量数据，相机4和雷达4用于检测道路4上的车流量数据。
需要补充的是，当传感器包括相机和雷达时，边缘计算设备接收到的车流量数据包括图像数据和雷达数据。不同传感器向边缘计算设备发送车流量数据时，可以携带传感器的标识(包括相机标识和雷达标识)，以便于边缘计算设备对不同的车流量数据进行区分。
S110：针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点。
其中，所述车辆数据点包括车辆的位置信息和车辆的运动状态，所述位置信息包括车辆的地理位置，地理位置可以采用地理坐标系表示，也可以采用其他坐标系表示，所述运动状态包括静止状态和行驶状态，所述运动状态还可以包括行驶速度，所述预设检测范围是从所述交叉路口与所述道路连接处至远离所述交叉路路口预设距离所限定的范围，且所述预设检测范围不包括车辆行驶方向为驶离所述交叉路口的车道。所述预设距离的取值可以根据实际需求而定，例如可以取50m～60m中的任意值。
由于交叉路口的道路拥堵往往是因为交叉路口附近的车辆较多，而距离交叉路口较远的道路往往不会拥堵，或者即使拥堵，也往往不是由交叉路口引起的，并且对于双向道路而言，只有一半道路是驶向交叉路口的，而另一半道路是驶离交叉路口的，所以若将所有检测到的车流量数据用于计算通行优先级和通行时间，不仅会增加计算量，还会影响准确度。因此，本发明实施例通过上述预设检测范围来限定需要参与后续运算的车辆数据点，不仅可以降低计算量，还可以提高交通控制的准确度。
在针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点之前，需要先确定每条道路对应的预设检测范围。
具体的，以所述传感器中的雷达中心点为原点，以所述雷达安装方向中朝向所述交叉路口的方向为横轴正方向，以垂直于所述横轴正方向中朝向所述雷达检测方向的方向为纵轴正方向，建立坐标系；基于所述坐标系确定多条目标直线的直线方程；根据所述多条目标直线的直线方程确定所述预设检测范围。
其中，所述多条目标直线包括距离所述传感器最近的道路边界线、所述道路中驶向所述交叉路口的车道中与所述道路边界线最远的车道线、所述传感器对应的道路与所述交叉路口的交线、远离所述交叉路口所述预设距离且与所述交线平行的直线。
具体的，所述道路边界线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000091
所述车道线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000092
所述交线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000093
所述与所述交线平行的直线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000094
其中，所述α为所述纵轴正方向与所述交线的夹角，所述X为所述原点与所述道路边界线的距离，所述Y为与所述道路边界线相交的另一个道路边界线与所述原点的距离，所述Rw为道路宽度，所述P为所述预设距离与所述Y的差值。
示例性的，如图3所示，以雷达中心点为原点，以雷达安装方向中朝向交叉路口的方向为x轴正方向，以垂直于x轴正方向中朝向雷达检测方向的方向为y轴正方向，建立坐标系，通过y1、y2、y3、y4四条直线对有效车辆数据点的范围进行限定，获得预设检测范围，即图中的矩形M(灰色线条确定的矩形)，矩形M的长度可以选取50m+Y，在此情况下P的取值为50m。
此外，在从道路的车流量数据中获取在道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为道路的有效车辆数据点时，可以先对所述道路的车流量数据进行深度学习和聚类运算，获得所述道路的车辆数据点，再从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点。
当传感器包括相机和雷达时，可以对图像数据和雷达数据均进行深度学习和聚类运算，然后将图像数据的运算结果和雷达数据的运算结果进行融合，获得检测到的所有车辆数据点，然后在根据预设检测范围筛选有效车辆数据点。
可选的，由于雷达对车辆的跟踪周期越长，跟踪就越准确，反之，跟踪周期越短，跟踪就越不准确，所以为了进一步提高有效数据点的准确率，可以在从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点之前，先从所述道路的车辆数据点中获取跟踪周期大于预设跟踪周期(例如预设跟踪周期选取5)的车辆数据点，再从所述跟踪周期大于预设跟踪周期的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点。
S120：根据车辆长度并沿着道路方向将每条道路对应的预设检测范围切分成多个子预设检测范围。
在实际应用中，距离交叉路口较近的区域车辆越多，说明交叉路口拥堵越严重，而距离交叉路口较近的区域车辆较少，反而距离交叉路口较远的区域车辆较多，或者距离交叉路口较近的区域中只有部分车道车辆较多，则说明目前车流量正处于调整状态，而相较于前者拥堵程度较少。因此，可以将预设检测范围切分成多个子预设检测范围，通过综合计算多个子预设检测范围内的有效车辆数据点情况来计算道路的通行优先级和通行时间，以便能够更快地解决交叉路口的交通拥挤情况。其中，可以将预设检测范围切分成大小相等的多个子预设检测范围，每个子预设检测范围的长度(沿着道路方向的长度)可以略大于车辆长度，当存在多种类型的车辆通过交叉路口时，可以选择最长的车辆作为切分预设检测范围的依据。例如，预设检测范围的长度为54m，卡车长度为15m，小客车长度为5m，则可以将预设检测范围均分为3个子预设检测范围，每个子预设检测范围的长度为18m。
S130：根据所述道路对应的多个子预设检测范围和所述道路的有效车辆数据点，确定所述道路的通行优先级和所述道路的通行时间。
具体的，可以对所述道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的处于静止状态的车辆数量、处于行驶状态的车辆数量进行加权，获得所述道路的通行优先度；根据所有道路的通行优先度确定每个道路的通行优先级，其中，所述通行优先度与所述通行优先级呈正相关关系；根据所述道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的车辆总数，确定所述道路的通行时间。
其中，由于距离交叉路口越近的子预设检测范围内的车辆数量越多，尤其是该子预设检测范围内处于静止状态的车辆数据越多，说明交叉路口的交通控制不利而拥堵，需要尽快进行疏通，所以处于静止状态的车辆数量的权重大于处于行驶状态的车辆数量的权重，且对于不同子预设检测范围中同一种运动状态的车辆数量，距离所述交叉路口越近的子预设检测范围所对应的权重越大。例如，对于交叉路口的一条道路而言，子预设检测范围为3个，按照距离交叉路口从近到远的距离依次为子预设检测范围1-子预设检测范围3，子预设检测范围1中处于静止状态的车辆数量为N1s，处于行驶状态的车辆数量为N1m，子预设检测范围2中处于静止状态的车辆数量为N2s，处于行驶状态的车辆数量为N2m，子预设检测范围3中处于静止状态的车辆数量为N3s，处于行驶状态的车辆数量为N3m。按照前述描述顺序，为这些车辆数量分配的权重依次为W1s、W1m、W2s、W2m、W3s、W3m，且W1s>W2s>W3s>W1m>W2m>W3m>0，那么该道路的通行优先度R＝N1s*W1s+N2s*W2s+N3s*W3s+N1m*W1m+N2m*W2m+N3m*W3m。
此外，对于通行时间而言，车辆越多需要的通行时间越长，尤其是每个子预设检测范围都有车辆时，说明车辆可行驶范围或者可变道范围较小，因此，在设置通行时间时，可以使得车辆总数大于0的子预设检测范围的个数与所述通行时间呈正相关关系。
具体实施时，当子预设检测范围为3个，可以采用如下正相关关系：
Figure BDA0003316311070000111
其中，N1、N2、N3依次为距离交叉路口由近及远的子预设检测范围内的车辆总数。a为经验值。
S140：根据道路的通行优先级从高到低顺序和对应道路的通行时间，依次为对应道路设置在所述交叉路口的通行时间，以使得当前通行优先级的道路在交叉路口的通行时间结束时，开始允许下一通行优先级的道路上的车辆通行。
具体的，可以将通行优先级和通行时间发送给对应的交通信号控制器，以便交通信号控制器控制交通灯的红绿灯点亮时间。例如，对于Y型交叉路口而言，若通行优先级从高到低的道路的通行时间分别60s、50s和40s，那么通行优先级最高的道路侧的亮绿灯显示60s，然后变成红灯，中间优先级的道路侧的红灯会显示60s，然后变成绿灯50s，之后又变成红灯，通行优先级最低的道路侧的红灯显示110s，然后变成绿灯40s，之后变成红灯。
当最低通行优先级的道路开始通行时，可以返回执行步骤S100，重新计算其他道路的通行优先级和通行时间，以便当最低通行优先级的道路通行结束时，根据重新计算的其他道路的通行优先级和通行时间来进行交通控制。
可选的，为了使得车辆及时获知前方交通状况，从而根据前方交通状况及时刹车，提高交通安全，边缘计算设备还可以将交通状况反馈给车辆。具体的，为了便于驾驶员查看，可以先根据道路对应的多个子预设检测范围的个数、所述多个子预设检测范围中包含的车道数以及所述多个子预设检测范围内每个子预设检测范围中包含的车辆的运动状态，生成所述道路对应的车辆状态矩阵和/或车辆速度矩阵，再针对同一条道路，将所述道路的车辆状态矩阵、车辆速度矩阵和通行时间中任一项或多项的组合发送给所述道路的车流量数据中包含的车辆。
具体的，以道路对应的多个子预设检测范围的个数为列数，以多个子预设检测范围中包含的车道数为行数，建立车辆状态矩阵和/或车辆速度矩阵。每个子预测检测范围为一列，每个车道为一行，使得预设检测范围被划分为多个网格。
在车辆状态矩阵每个元素表示对应网格内的车辆状态，主要包括网格中无车辆、网格中只有处于静止状态的车辆、网格中只有处于行驶状态的车辆、网格中既有处于静止状态的车辆，又有处于行驶状态的车辆。可以用不同标识表示不同车辆状态，例如可以用“0”表示网格中无车辆，“1”表示网格中只有处于静止状态的车辆，“2”表示网格中只有处于行驶状态的车辆，“3”表示网格中既有处于静止状态的车辆，又有处于行驶状态的车辆。
需要说明的是，假如一辆车静止，尾部占据网格的一小部分，另外一辆车从后方缓速靠近，则在这一时刻，同一网格中存在静止车辆和行驶车辆。若一辆车跨越多个网格，考虑到安全性，需要将多个网格均设置为有车辆。车辆速度矩阵是在与车辆状态矩阵对应的位置处存储车辆速度的矩阵，速度单位可以为km/h，也可以为其他单位。
示例性的，如图4所示，若道路对应的多个子预设检测范围的个数为3，多个子预设检测范围中包含的车道数为也为4，则可以获得4*3的车辆状态矩阵和车辆速度矩阵。
其中，车辆状态矩阵为：
Figure BDA0003316311070000121
，车辆速度矩阵为：
Figure BDA0003316311070000122
卡车(运动)表示正处于行驶状态的卡车。
此外，边缘计算设备可以将道路的车辆状态矩阵、车辆速度矩阵和通行时间中任一项或多项的组合发送给RSU(Road Side Unit，路侧单元)，再由RSU发送给道路的车流量数据中包含的车辆。
需要补充的是，在S130中统计各子预设检测单元的车辆情况时，也可以先计算车辆状态矩阵，然后直接使用车辆状态矩阵进行通行优先级和通行时间的计算，本发明对通行优先级和通行时间的计算过程不做限定。
具体的，在计算通行优先级时，可以统计车辆状态矩阵中每列涉及的处于静止状态的车辆数量和处于行驶状态的车辆数量，其中处于静止状态的车辆数量即为车辆状态矩阵中用于表征车辆处于静止状态的标识个数加上用于表征既有处于静止状态的车辆又有处于行驶状态的车辆的标识个数，处于行驶状态的车辆数量即为车辆状态矩阵中用于表征车辆处于行驶状态的标识的个数加上用于表征既有处于静止状态的车辆又有处于行驶状态的车辆的标识个数。在计算通行时间时，可以统计车辆状态矩阵中每列涉及的车辆总数，其中，每列车辆总数包括每列中用于表征车辆处于静止状态的标识个数、用于表征车辆处于行驶状态的标识的个数以及用于表征既有处于静止状态的车辆又有处于行驶状态的车辆的标识个数的和。
示例性的，当车辆状态矩阵为：
Figure BDA0003316311070000131
时，在计算通行优先度时，第一列中处于静止状态的车辆数量为2，处于行驶状态的车辆数量为0，第二列中处于静止状态的车辆数量为1，处于行驶状态的车辆数量为1，第三列中处于静止状态的车辆数量为0，处于行驶状态的车辆数量为2，在计算通行时间时，第一列中车辆总数为2，第二列中车辆总数为1，第三列中车辆总数为2。
本发明实施例提供的基于交叉路口的交通控制方法，能够为形成交叉路口的每条道路在交叉路口处安装一个传感器，通过传感器获取对应道路的车流量数据，然后针对每条道路，从道路的车流量数据中获取在道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为道路的有效车辆数据点，根据车辆长度并沿着道路方向将每条道路对应的预设检测范围切分成多个子预设检测范围，并根据道路对应的多个子预设检测范围和道路的有效车辆数据点，确定道路的通行优先级和道路的通行时间，最后根据道路的通行优先级从高到低顺序和对应道路的通行时间，依次为对应道路设置在交叉路口的通行时间，以使得当前通行优先级的道路在交叉路口的通行时间结束时，开始允许下一通行优先级的道路上的车辆通行。由此可知，本发明实施例能够根据每条道路的车流量为其设置在交叉路口的通行优先级和通行时间，而非固定不变的通行顺序和通行时间，从而可以提高交叉路口的通行效率。
基于上述实施例，本发明的另一实施例提供了一种基于交叉路口的交通控制装置，如图5所示，所述装置包括：
第一获取单元20，用于获取位于交叉路口的每个传感器检测的对应道路的车流量数据，其中，形成交叉路口的每条道路与传感器一一对应；
第二获取单元22，用于针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点，其中，所述车辆数据点包括车辆的位置信息和车辆的运动状态，所述预设检测范围是从所述交叉路口与所述道路连接处至远离所述交叉路路口预设距离所限定的范围，且所述预设检测范围不包括车辆行驶方向为驶离所述交叉路口的车道；
切分单元24，用于根据车辆长度并沿着道路方向将每条道路对应的预设检测范围切分成多个子预设检测范围；
时间确定单元26，用于根据所述道路对应的多个子预设检测范围和所述道路的有效车辆数据点，确定所述道路的通行优先级和所述道路的通行时间；
设置单元28，用于根据道路的通行优先级从高到低顺序和对应道路的通行时间，依次为对应道路设置在所述交叉路口的通行时间，以使得当前通行优先级的道路在交叉路口的通行时间结束时，开始允许下一通行优先级的道路上的车辆通行。
可选的，所述传感器包括相机和雷达，且所述相机与所述雷达沿着同一个垂直方向垂直安装。
可选的，所述装置还包括：
建立单元，用于在针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点之前，以所述传感器中的雷达中心点为原点，以所述雷达安装方向中朝向所述交叉路口的方向为横轴正方向，以垂直于所述横轴正方向中朝向所述雷达检测方向的方向为纵轴正方向，建立坐标系；
方程确定单元，用于基于所述坐标系确定多条目标直线的直线方程，其中，所述多条目标直线包括距离所述传感器最近的道路边界线、所述道路中驶向所述交叉路口的车道中与所述道路边界线最远的车道线、所述传感器对应的道路与所述交叉路口的交线、远离所述交叉路口所述预设距离且与所述交线平行的直线；
范围确定单元，用于根据所述多条目标直线的直线方程确定所述预设检测范围。
可选的，所述道路边界线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000141
所述车道线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000142
所述交线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000143
所述与所述交线平行的直线的直线方程为
Figure BDA0003316311070000144
其中，所述α为所述纵轴正方向与所述交线的夹角，所述X为所述原点与所述道路边界线的距离，所述Y为与所述道路边界线相交的另一个道路边界线与所述原点的距离，所述Rw为道路宽度，所述P为所述预设距离与所述Y的差值。
可选的，所述第二获取单元22，包括：
运算模块，用于对所述道路的车流量数据进行深度学习和聚类运算，获得所述道路的车辆数据点；
获取模块，用于从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点。
可选的，所述获取模块，用于在从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点之前，从所述道路的车辆数据点中获取跟踪周期大于预设跟踪周期的车辆数据点；从所述跟踪周期大于预设跟踪周期的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点。
可选的，时间确定单元26，包括：
加权模块，用于对所述道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的处于静止状态的车辆数量、处于行驶状态的车辆数量进行加权，获得所述道路的通行优先度，其中，处于静止状态的车辆数量的权重大于处于行驶状态的车辆数量的权重，且对于不同子预设检测范围中同一种运动状态的车辆数量，距离所述交叉路口越近的子预设检测范围所对应的权重越大，其中，所述运动状态包括静止状态和行驶状态；
第一确定模块，用于根据所有道路的通行优先度确定每个道路的通行优先级，其中，所述通行优先度与所述通行优先级呈正相关关系；
第二确定模块，用于根据所述道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的车辆总数，确定所述道路的通行时间，其中，车辆总数大于0的子预设检测范围的个数与所述通行时间呈正相关关系。
可选的，所述装置还包括：
生成单元，用于根据所述道路对应的多个子预设检测范围的个数、所述多个子预设检测范围中包含的车道数以及所述多个子预设检测范围内每个子预设检测范围中包含的车辆的运动状态，生成所述道路对应的车辆状态矩阵和/或车辆速度矩阵；
发送单元，用于针对同一条道路，将所述道路的车辆状态矩阵、车辆速度矩阵和通行时间中任一项或多项的组合发送给所述道路的车流量数据中包含的车辆。
基于上述方法实施例，本发明的另一实施例提供了一种存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器实现上述方法。
基于上述实施例，本发明的另一实施例提供了一种边缘计算设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的方法。
基于上述实施例，本发明的另一实施例提供了一种基于交叉路口的交通控制系统，所述系统包括：边缘计算设备和位于交叉路口的多个传感器，其中，形成交叉路口的每条道路与传感器一一对应；
所述传感器，用于检测对应道路的车流量数据；
所述边缘计算设备，用于执行应用于边缘计算设备的基于交叉路口的交通控制的方法。
上述系统、装置实施例与方法实施例相对应，与该方法实施例具有同样的技术效果，具体说明参见方法实施例。装置实施例是基于方法实施例得到的，具体的说明可以参见方法实施例部分，此处不再赘述。本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于交叉路口的交通控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取位于交叉路口的每个传感器检测的对应道路的车流量数据，其中，形成交叉路口的每条道路与传感器一一对应；
针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点，其中，所述车辆数据点包括车辆的位置信息和车辆的运动状态，所述预设检测范围是从所述交叉路口与所述道路连接处至远离所述交叉路路口预设距离所限定的范围，且所述预设检测范围不包括车辆行驶方向为驶离所述交叉路口的车道；
根据车辆长度并沿着道路方向将每条道路对应的预设检测范围切分成多个子预设检测范围；
根据所述道路对应的多个子预设检测范围和所述道路的有效车辆数据点，确定所述道路的通行优先级和所述道路的通行时间；
根据道路的通行优先级从高到低顺序和对应道路的通行时间，依次为对应道路设置在所述交叉路口的通行时间，以使得当前通行优先级的道路在交叉路口的通行时间结束时，开始允许下一通行优先级的道路上的车辆通行。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器包括相机和雷达，且所述相机与所述雷达沿着同一个垂直方向垂直安装。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点之前，所述方法还包括：
以所述传感器中的雷达中心点为原点，以所述雷达安装方向中朝向所述交叉路口的方向为横轴正方向，以垂直于所述横轴正方向中朝向所述雷达检测方向的方向为纵轴正方向，建立坐标系；
基于所述坐标系确定多条目标直线的直线方程，其中，所述多条目标直线包括距离所述传感器最近的道路边界线、所述道路中驶向所述交叉路口的车道中与所述道路边界线最远的车道线、所述传感器对应的道路与所述交叉路口的交线、远离所述交叉路口所述预设距离且与所述交线平行的直线；
根据所述多条目标直线的直线方程确定所述预设检测范围。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述道路边界线的直线方程为
Figure FDA0003316311060000021
所述车道线的直线方程为
Figure FDA0003316311060000022
所述交线的直线方程为
Figure FDA0003316311060000023
所述与所述交线平行的直线的直线方程为
Figure FDA0003316311060000024
其中，所述α为所述纵轴正方向与所述交线的夹角，所述X为所述原点与所述道路边界线的距离，所述Y为与所述道路边界线相交的另一个道路边界线与所述原点的距离，所述Rw为道路宽度，所述P为所述预设距离与所述Y的差值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点，包括：
对所述道路的车流量数据进行深度学习和聚类运算，获得所述道路的车辆数据点；
从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点之前，所述方法还包括：
从所述道路的车辆数据点中获取跟踪周期大于预设跟踪周期的车辆数据点；
从所述道路的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点，包括：
从所述跟踪周期大于预设跟踪周期的车辆数据点中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述道路对应的多个子预设检测范围和所述道路的有效车辆数据点，确定所述道路的通行优先级和所述道路的通行时间，包括：
对所述道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的处于静止状态的车辆数量、处于行驶状态的车辆数量进行加权，获得所述道路的通行优先度，其中，处于静止状态的车辆数量的权重大于处于行驶状态的车辆数量的权重，且对于不同子预设检测范围中同一种运动状态的车辆数量，距离所述交叉路口越近的子预设检测范围所对应的权重越大，其中，所述运动状态包括静止状态和行驶状态；
根据所有道路的通行优先度确定每个道路的通行优先级，其中，所述通行优先度与所述通行优先级呈正相关关系；
根据所述道路对应的多个子预设检测范围中每个子预设检测范围包含的车辆总数，确定所述道路的通行时间，其中，车辆总数大于0的子预设检测范围的个数与所述通行时间呈正相关关系。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述道路对应的多个子预设检测范围的个数、所述多个子预设检测范围中包含的车道数以及所述多个子预设检测范围内每个子预设检测范围中包含的车辆的运动状态，生成所述道路对应的车辆状态矩阵和/或车辆速度矩阵；
针对同一条道路，将所述道路的车辆状态矩阵、车辆速度矩阵和通行时间中任一项或多项的组合发送给所述道路的车流量数据中包含的车辆。
9.一种基于交叉路口的交通控制装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取单元，用于获取位于交叉路口的每个传感器检测的对应道路的车流量数据，其中，形成交叉路口的每条道路与传感器一一对应；
第二获取单元，用于针对每条道路，从所述道路的车流量数据中获取在所述道路对应的预设检测范围内的车辆数据点作为所述道路的有效车辆数据点，其中，所述车辆数据点包括车辆的位置信息和车辆的运动状态，所述预设检测范围是从所述交叉路口与所述道路连接处至远离所述交叉路路口预设距离所限定的范围，且所述预设检测范围不包括车辆行驶方向为驶离所述交叉路口的车道；
切分单元，用于根据车辆长度并沿着道路方向将每条道路对应的预设检测范围切分成多个子预设检测范围；
确定单元，用于根据所述道路对应的多个子预设检测范围和所述道路的有效车辆数据点，确定所述道路的通行优先级和所述道路的通行时间；
设置单元，用于根据道路的通行优先级从高到低顺序和对应道路的通行时间，依次为对应道路设置在所述交叉路口的通行时间，以使得当前通行优先级的道路在交叉路口的通行时间结束时，开始允许下一通行优先级的道路上的车辆通行。
10.一种基于交叉路口的交通控制系统，其特征在于，所述系统包括：边缘计算设备和位于交叉路口的多个传感器，其中，形成交叉路口的每条道路与传感器一一对应；
所述传感器，用于检测对应道路的车流量数据；
所述边缘计算设备，用于执行权利要求1-8中任一项所述的方法。
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