CN114360249B - 一种大型车遮挡下的精细化引导系统及通行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型车遮挡下的精细化引导系统及通行方法，包括变量检测系统、信息存储系统、信息处理系统、路侧及车内通信系统、GPS定位系统、语音播报系统、违章监控系统；本发明将受大型车遮挡下的跟驰车辆到达交叉口时的交通流状态分为随机到达阶段和排队释放阶段进行考虑，分别计算两种不同阶段下跟驰车辆到达停车线时的消耗时间、绿灯剩余时间及理论引导速度，能够解决跟驰车辆因前方道路信息不明而出现判断失误的问题；根据跟驰车辆实际车速与建议行驶的最低容许速度之间的关系，可提供一种车辆违章抢红灯的判别方法；相比于仅提供前方路口信号灯的实时状态信息而言，本发明能保障车辆行驶的安全性，有效避免闯红灯违章现象的发生。

Description

一种大型车遮挡下的精细化引导系统及通行方法

技术领域

本发明属于道路交通安全的技术领域，具体涉及一种大型车遮挡下的精细化引导系统及通行方法。

背景技术

近年来，随着机动化水平的不断提高，车辆结构也变得更加复杂混乱，随之而来的便是各种交通问题的出现，其中车辆间的部分遮挡问题是影响其安全运行的重要因素，由于机动车车身尺寸的差异性和外部环境的复杂性，大型车对小型车驾驶员的视线遮挡问题变得尤为突出，很大程度上会因为视觉盲区的出现而引发交通安全隐患。然而在现实中要保持整个安全距离是不可行的，尤其是车辆在进入交叉口的时候，一方面，跟驰车辆在保证看清前方路口信息的前提下，要与前车保持相当长的距离，这不仅会造成一定的延误，还会大大降低交叉口的通行能力；另一方面，驾驶员都希望能在本周期的绿灯时间内快速通过交叉口，避免因不必要的延误造成二次停车，由于交叉口处交通运行的复杂性，跟驰在大型车后方的驾驶员往往无法辨别当前的信号状态，潜意识的跟随前方车辆通过交叉口，从而可能会出现闯红灯的现象进而导致一些交通事故的发生。因此，为避免跟驰车辆在通过交叉口时的违章行为，不仅要解决大型车对小型车驾驶员视线遮挡的问题，更要提前对跟驰车辆传达精确的引导信息。

申请号为“CN201810563341.8”的一种防大型车辆遮挡盲区提示系统及工作方法的发明，通过在大型车辆上加装传感器和激光发射器,感知大型车在行驶或停止时周围的情况，并进行危险状态判断，可以很好的为驾驶员提供盲区信息提示，在遇到紧急情况时能够及时减速避让，有效避免事故的发生。

申请号为“CN201810789400.3”的一种用于大型车辆的交通灯识别与预警装置的发明，通过车辆顶部的摄像头和芯片捕捉并识别交通信号灯的实时状态,将其传递给车辆尾部的LED显示屏并进行语音播报交通灯的颜色、形状、时间等信息,可以使被大型车遮挡的车辆前方道路信号灯的即时信息,从而避免因视野盲区而造成的一系列安全隐患。

申请号为“CN201821996565.X”的一种交叉口跟驰车辆防遮挡路面辅助信号指示系统的实用新型，在交叉口每个进口车道两侧安装路面辅助信号灯，铺设在地面上的辅助信号灯包含可变颜色的LED灯带、灯光状态控制器、控制模块和继电器,其中控制模块通过继电器分别与各个灯光状态控制器连接并向其发送电信号，进一步驱动与交通信号灯状态同步的可变色LED灯带，通过立式信号灯的平面化和提前化，可以使得驾驶员提前获知信号灯状态，在能见度较低的天气下有更好的信号指示和视线诱导效果。

当前专利中大都考虑到采用交通信号辅助灯的方式从不同的角度应用不同的设备同步显示主信号灯的实时状态以达到对跟驰车辆进行提醒的目的，以此来解决车辆因前方大车遮挡而出现误闯红灯的问题。但并未考虑到对跟驰车辆的理论速度引导及到达路口的预估时间，忽略了在大型车遮挡的情况下跟驰车辆的驾驶员对能否通过交叉口的心理预估，单纯告知驾驶员当前状态下信号灯的状态并不能对其进行精确的引导。

同时，当前专利中未考虑跟驰车辆到达交叉口时的不同交通状态，显然车辆进入交叉口时遇到红灯和绿灯采取的通行策略是有差异的，故发明人对该过程进行细化，将其分为绿灯到达阶段和排队释放阶段，分别采取绿灯引导和红灯引导策略，用以估计跟驰车辆到达停车线的时刻，并将跟驰车辆以最低速度通过停车线的情况作为违章拍照的阈值。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供了一种大型车遮挡下的精细化引导系统及通行方法，用于合理引导目标车辆安全快速的通过交叉口，尤其适应于被大型车遮挡视线的车辆，能够有效避免跟驰车辆盲目跟随大型车驶入交叉口出现闯红灯的违章现象。

为到达上述的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种大型车遮挡下的精细化引导系统及通行方法，包括变量检测系统、信息存储系统、信息处理系统、路侧及车内通信系统、GPS定位系统、语音播报系统、违章监控系统；

所述变量检测系统，包括压力传感器、雷达测速仪、激光测距传感器和线圈检测器,其中，压力传感器，用于铺设在绿灯时间内通过最大车辆数的长度区间内，将其作为精细化引导的第一激活区段；雷达测速仪，用于检测跟驰车辆进入第一激活区段时大型车的车速；激光测距传感器，用于测量大型车与跟驰车辆之间的实时距离是否小于临界距离，将两车之间的动态距离小于临界距离的范围作为第二激活区段；线圈检测器，设置于第一激活区段的起点和终点处，用于检测跟驰车辆通过激活区段前后的车速。

所述信息存储系统被设置为，保存变量检测系统中获取的信息，采集通过进口道停车线与设定的第一激活区段之间的目标跟驰车辆的车速值，及时存储并进行更新；获取随机到达阶段和排队释放阶段在绿灯时间内可能通过的最大车辆数，确定第一激活区段的大致范围，配合路侧通信系统和信息处理系统得到跟驰车辆在本周期绿灯时间内通过路口的最低容许速度，该速度值为跟驰车辆恰好在剩余绿灯时间内通过停车线时的最小速度值。

所述GPS定位系统，获取跟驰车辆经过第一激活区段的实时位置、车速及当前地理位置距离前方交叉口的距离，将其发送给信息存储系统进行存储并及时更新；

所述信息处理系统被设置为，与所述的信息存储系统相连，分别处理由随机到达阶段和排队释放阶段下跟驰车辆从激活区段至车间距达到遮挡条件的临界值时再至交叉口停车线处所消耗的时间、到达停车线的时刻及其可能的绿灯剩余时间，配合GPS定位系统得到车辆当前位置距交叉口的距离，最终给出跟驰车辆的理论引导速度，上述信息可由PC端进行处理并经控制器作为信号输出。

所述路侧及车内通信系统，包括车内通信单元和路侧通信单元，路侧通信单元可与交叉口处的信号灯相连，可实时获取车辆行驶信息，配合信息处理系统，得到随机到达状态下车辆驶至停车线所消耗的时间和剩余绿灯时间，将信息传递给车内通信单元，通过语音播报系统告知驾驶员前方道路信息。

所述语音播报系统，用于接收上述信息处理系统和通信系统的传达的播报请求，播报请求中包含目标车辆车速、位置、可能受大型车影响下行至交叉口处的到达时刻、消耗的时间、剩余绿灯时间、最低行驶车速及理论引导速度等信息，将有效信息转化为语音数据，最终通过语音播报系统中的语音设备进行实时播报，以达到提醒和引导驾驶员的目的。

所述违章监控系统，由上述信息存储系统得到的汽车行驶的最低容许速度，将其作为跟驰车辆是否发生违章的理论判定条件，可当作违章图像抓拍的辅助手段，将违章闯红灯的车辆信息传输至系统终端；

一种大型车遮挡下的通行方法，包括以下步骤：

步骤(1)：将车辆到达状态分为随机到达阶段和排队释放阶段进行考虑，分别由各类传感器采集两阶段下目标车辆的相关参数并由信息存储系统转存，具体包括跟驰车辆通过第一激活区段前后的速度分别为v₁、v₂和通行时间Δt、前方大型车的运行速度v_os、大型车与跟驰车辆的实时距离L_of，其中，所述第一激活区段为绿灯时间内可能通过的最大车辆数的长度区间；由GPS定位系统获取跟驰车辆的位置及当前位置与停车线的距离；

步骤(2)：信息处理系统接收上述信息，由PC端进行处理并经控制器作为信号输出，计算步骤(1)中各参量之间的关系，进而给出两阶段下跟驰车辆的理论引导速度和到达停车线的时刻；路侧通信与交叉口处的信号灯相连，可通过车内通信单元获取前方信号灯的实时状态，配合信息处理系统，得到随机到达状态下车辆驶至停车线所消耗的时间和剩余绿灯时间，通过语音播报系统合理引导驾驶员安全快速的通过交叉口；

步骤(3)：理论引导速度必须在合理的范围之内，不能低于最低容许速度，也不能高于最高限速，违章监控系统，将最低容许速度作为跟驰车辆是否发生违章的理论判定条件，可结合违章图像抓拍的方式，将违章闯红灯的车辆信息传输至系统终端。

所述步骤(1)中，第一激活区段的计算方法如下，假设信号交叉口的周期为T，绿灯显示时间为G，黄灯时间为Y，启动损失时间为L，在绿灯时间内车辆以[S₁，S₂]范围内的流率通过交叉口。考虑到车辆只能在有效绿灯时间内通过交叉口并且车辆到达时存在排队等待和通行两种状态，故可能通过的最大车辆数在[m₁，m₂]的容差范围内波动，其中：

将其所占的道路长度范围作为引导区域的激活区段,排队车辆i的有效车身长度为

则在长度范围

内，跟驰车辆在进入交叉口时很大概率上会发生闯红灯的行为。

所述步骤(1)中，第二激活区段为大型车与跟驰车辆之间的距离L_of＜s时的动态距离，s为保证后方跟驰车辆能看到前方交叉口处的信号灯状态的临界距离，其中临界距离s的计算方法如下：

式中：α₁为交叉口处纵断面的前坡坡度；α₂为交叉口处纵断面的后坡坡度；β为跟驰车辆驾驶员观察信号灯的视线与水平方向的夹角；h为交通信号灯灯杆的高度；h₁为跟驰车辆驾驶员的视线高度；L₁为停车线到变坡点的水平距离；L₂为信号灯柱到变坡点的水平距离；

所述步骤(2)中，当排队长度

时，即使在受到大型车遮挡的情况下，跟驰车辆只要以高于临界最低运行速度v_min运行就能在本周期内安全通过交叉口的；

当排队长度

时，跟驰车辆以理论引导速度运行，在语音提示系统的引导下，是有一定概率安全通过交叉口的；

当排队长度

时，跟驰车辆必须在当前周期内停车排队，等待下一个周期的绿灯亮起时才能通行；

所述步骤(2)中,对于排队释放阶段，跟驰车辆在第一激活区域排队等待，则到达交叉口所消耗的时间可表示为：

式中：t_s为当前绿灯剩余时间；v(x)为绿灯剩余时间的速度函数；

为排队车辆i的有效车身长度；k为跟驰车辆所在第一激活区段的位置比例系数；

进一步地,对于排队释放阶段来说，理论上的引导速度为：

式中：

为信号灯在第k个周期的绿灯开启时刻；V_s为排队释放车流通过交叉口的速度；t_n为目标车辆所处时刻；

若跟驰车辆接收该速度信号，随即以速度

运行，当

时，其中V_max为车辆的最大速度，则跟驰车辆到达停车线的时刻可表示为：

当

时，则跟驰车辆到达停车线的时刻可表示为：

对于随机到达阶段来说，跟驰车辆达到交叉口时消耗的时间为：

式中：v₁、v₂分别为跟驰车辆通过第一激活区段前后的速度；Δt为跟驰车辆通过第一激活区段的时间；v_os为跟驰车辆达到第一激活区段时前方大型车的运行速度；

进一步地,随机到达阶段的跟驰车辆的理论引导速度为：

式中：

表示跟驰车辆在本周期的通行情况，若

则在本周期绿灯时间内通过，否则在下一周期通过，即

为信号灯在第k+1个周期的绿灯开启时刻；

倘若跟驰车辆接受该速度信号，随即以速度

运行，当

为理论速度时，跟驰车辆利用剩余绿灯时间跟随大型车以该速度通过交叉口，则跟驰车辆到达停车线的时刻可表示为：

另外地，如果跟驰车辆保守运行，选择在下一个周期内通过交叉口，到达时刻可表示为：

若跟驰车辆在本周期内通行，则通过停车线后的理论绿灯剩余时间为：

t_r＝t_s-t； (13)

式中：t为从当前位置至停车线处所消耗的时间；

所述步骤(3)中，位于第一激活区段的目标车辆需高于最低容许速度值才能在本周期绿灯时间内通过交叉口，其理论的最低容许速度的计算公式如下：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明将大型车遮挡下跟驰车辆到达交叉口的交通流状态分为随机到达阶段和排队释放阶段进行考虑，即对两阶段下的跟驰车辆分别进行红灯引导和绿灯引导，可为驾驶员提供合理的车速建议，有效避免违章行为和交通事故的发生；

(2)设置第一和第二激活区段，其中第一激活区段为静态的区间长度，第二激活区段为动态的驾驶员视线被遮挡范围，可根据跟驰车辆不同到达状态下满足的不同条件激活引导系统，特别针对的是被大车遮挡视线的情况下的引导，若上述两个区段均未激活，则仅提醒车主前方交通信号灯的实时状态，可有效应对因天气条件而导致视线不良的问题。

(3)通过语音播报系统提供驾驶员当前位置距前方交叉口的距离、实时车速、行至交叉口所消耗的时间、倒计时绿灯剩余时间、到达交叉口的时刻、通过交叉口后的理论剩余绿灯时间等信息，根据不同绿灯剩余时间下的速度特性，对理论引导车速进行更新，使之设计值更为合理，为驾驶员提供了一种精细化引导方法，可有效避免因主观决策而导致的失误。

(4)通过跟驰车辆在本周期绿灯时间内通过路口的最低容许速度可提供一种违章检测方法，将该最低容许速度作为跟驰车辆是否发生违章的阈值，若车辆以低于该速度值运行，则必须在下一周期的绿灯时间内通过交叉口，否则视为违章。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例子的被遮挡车辆的引导系统结构框图；

图2为本发明实施例子的违章监控系统的工作流程图；

图3为本发明实施例子的引导被遮挡车辆的详细工作流程图；

图4为本发明实施例子的前车遮挡下后车观察信号灯纵断面图；

图5为本发明实施例子的大型车与被遮挡车辆激活区段示意图；

图6为本发明实施例子的车辆与信号灯实时通信说明图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

在实施例子一中公开了一种大型车遮挡下的精细化引导系统，包括变量检测系统、信息存储系统、信息处理系统、路侧及车内通信系统、GPS定位系统、语音播报系统、违章监控系统；

在具体实施例子中，被遮挡车辆的引导系统结构框图参照附图1所示，变量检测系统包含测速模块(雷达测速仪和线圈检测器)、测距模块(激光测距传感器)和压力传感器，压力传感器，用于铺设在绿灯时间内通过最大车辆数的长度区间内，该区间是由信息存储系统采集的随机到达阶段和排队释放阶段下绿灯时间内所能通过的最大车辆数所确定的，将其作为精细化引导的第一激活区段；雷达测速仪，用于检测跟驰车辆进入第一激活路段时大型车的车速；激光测距传感器，用于测量大型车与跟驰车辆之间的实时距离是否小于临界距离s，将动态距离小于s的范围作为第二激活区段，需要注意的是，s是一个变量，它是驾驶员视线被遮挡的临界值；线圈检测器，设置于第一激活区段的起点和终点处，用于检测跟驰车辆通过激活路段前后的车速。

如附图5所示，上述激活区段的工作原理为：判断跟驰车辆是否进入第一激活区段的范围，若连续通过的前后两辆车产生的压力差为正且达到一定的压力阈值(根据大型车与小型车之间的重量差异，取该压力阈值为2.5×10⁴N)，那么信息处理系统将信号传递给第二激活系统，判断是否满足第二激活区段的条件，若两车距离小于临界距离s，则进行激活引导。

上述第一激活区段的计算方法如下，假设信号交叉口的周期为T，绿灯显示时间为G，黄灯时间为Y，启动损失时间为L，在绿灯时间内车辆以[S₁，S₂]范围内的流率通过交叉口。考虑到车辆只能在有效绿灯时间内通过交叉口并且车辆到达时存在排队等待和通行两种状态，故可能通过的最大车辆数在[m₁，m₂]的容差范围内波动，排队车辆i的有效车身长度为

则第一激活区段的范围为

其中：

如附图4、附图5所示，上述第二激活区段临界距离s的计算方法为：

式中：α₁为交叉口处纵断面的前坡坡度；α₂为交叉口处纵断面的后坡坡度；β为跟驰车辆驾驶员观察信号灯的视线与水平方向的夹角；h为交通信号灯灯杆的高度；h₁为跟驰车辆驾驶员的视线高度；L₁为停车线到变坡点的水平距离；L₂为信号灯柱到变坡点的水平距离；

在具体实施例子中，信息存储系统，保存变量检测系统中获取的信息，采集通过进口道停车线与设定的第一激活区段之间的目标跟驰车辆的车速值，及时存储并进行更新；确定上述提到的第一激活区段的范围，配合路侧通信系统和信息处理系统得到跟驰车辆在本周期绿灯时间内通过路口的最低容许速度v_min。

跟驰车辆在本周期绿灯时间内通过路口的最低容许速度v_min，计算公式如下：

式中：t_s为当前绿灯剩余时间；t为从当前位置至停车线处所消耗的时间；v(x)为绿灯剩余时间的速度函数；

为排队车辆i的有效车身长度；k为跟驰车辆所在第一激活区段的位置比例系数；

在具体实施例子中，信息处理系统，与所述的信息存储系统相连，分别处理由随机到达阶段和排队释放阶段下跟驰车辆从激活区段至车间距达到遮挡条件的临界值时再至交叉口停车线处所消耗的时间、到达停车线的时刻及其可能的绿灯剩余时间，配合GPS定位系统得到车辆当前位置距交叉口的距离，最终给出跟驰车辆的理论引导速度，上述信息可由PC端进行处理并经控制器作为信号输出。

所述GPS定位系统，获取跟驰车辆经过第一激活区段的实时位置、车速及当前地理位置距离前方交叉口的距离，将其发送给信息存储系统进行存储并及时更新；

在具体实施例子中，路侧及车内通信系统包括车内通信单元和路侧通信单元，路侧通信单元可与交叉口处的信号灯相连，可实时获取车辆行驶信息，配合信息处理系统，得到随机到达状态下车辆驶至停车线所消耗的时间和剩余绿灯时间，将信息传递给车内通信单元，通过语音播报系统使驾驶员清楚的了解到目前的信息，如附图6所示。

在具体实施例子中,语音播报系统用于接收上述信息处理系统和通信系统的传达的播报请求，播报请求中包含目标车辆车速、位置、可能受大型车影响下行至交叉口处的到达时刻、消耗的时间、剩余绿灯时间、最低行驶车速及理论引导速度等信息，将有效信息转化为语音数据，最终通过语音播报系统中的语音设备进行实时播报，以达到提醒和引导驾驶员的目的。

在具体实施例子中,违章监控系统，由上述信息存储系统得到的汽车行驶的最低容许速度，将其作为跟驰车辆是否发生违章的理论判定条件，可当作违章图像抓拍的辅助手段，将违章闯红灯的车辆信息传输至系统终端,违章监控系统的工作流程参照附图2所示；

该实施例子二中公开了一种大型车遮挡下的通行方法，包括以下步骤：

步骤1：将车辆到达状态分为随机到达阶段和排队释放阶段进行考虑，分别由各类传感器采集两阶段下目标车辆的相关参数并由信息存储系统转存，具体包括跟驰车辆通过第一激活区段前后的速度分别为v₁、v₂和通行时间Δt、前方大型车的运行速度v_os、大型车与跟驰车辆的实时距离L_of，其中，所述第一激活区段为绿灯时间内可能通过的最大车辆数的长度区间；由GPS定位系统获取跟驰车辆的位置及当前位置与停车线的距离，如附图3所示；

步骤2：信息处理系统接收上述信息，由PC端进行处理并经控制器作为信号输出，计算步骤1中各参量之间的关系，进而给出两阶段下跟驰车辆的理论引导速度

和到达停车线的时刻

路侧通信与交叉口处的信号灯相连，可通过车内通信单元获取前方信号灯的实时状态，配合信息处理系统得到随机到达状态下车辆驶至停车线所消耗的时间t和剩余绿灯时间t_r，通过语音播报系统合理引导驾驶员安全快速的通过交叉口，如附图3所示；

所述排队释放阶段，跟驰车辆在第一激活区域排队等待，则到达交叉口所消耗的时间可表示为：

进一步地,对于排队释放阶段跟驰车辆的理论引导速度为：

式中：

为信号灯在第k个周期的绿灯开启时刻；V_s为排队释放车流通过交叉口的速度；t_n为目标车辆所处时刻；

若跟驰车辆接收该速度信号，随即以速度

运行，其中当

时，则跟驰车辆到达停车线的时刻可表示为：

当

时，则跟驰车辆到达停车线的时刻可表示为：

所述随机到达阶段，跟驰车辆达到交叉口时消耗的时间为：

式中：v₁、v₂分别为跟驰车辆通过第一激活区段前后的速度；Δt为跟驰车辆通过第一激活区段的时间；v_os为跟驰车辆达到第一激活区段时前方大型车的运行速度；

进一步地,随机到达阶段跟驰车辆的理论引导速度为：

式中：

表示跟驰车辆在本周期的通行情况，若

则在本周期绿灯时间内通过，否则在下一周期通过，即

为信号灯在第k+1个周期的绿灯开启时刻；

倘若跟驰车辆接受该速度信号，随即以速度

运行，当

为理论速度时，跟驰车辆利用剩余绿灯时间跟随大型车以该速度通过交叉口，则跟驰车辆到达停车线的时刻可表示为：

另外地，如果跟驰车辆保守运行，选择在下一个周期内通过交叉口，到达时刻可表示为：

若跟驰车辆在本周期内通行，所述跟驰车辆通过停车线后的理论绿灯剩余时间的计算公式为：

t_r＝t_s-t； (13)

式中：t为从当前位置至停车线处所消耗的时间；

步骤3：理论引导速度必须在合理的范围之内，不能低于最低容许速度，也不能高于最高限速，违章监控系统，将最低容许速度作为跟驰车辆是否发生违章的理论判定条件，结合违章图像抓拍的方式，将违章闯红灯的车辆信息传输至系统终端，如附图3所示。

本发明的创新点在于，第一，将大型车遮挡下跟驰车辆到达交叉口的交通流状态分为随机到达阶段和排队释放阶段进行考虑，即对两阶段下的跟驰车辆分别进行红灯引导和绿灯引导，可为驾驶员提供合理的车速建议；第二，通过设置第一和第二激活区段对目标车辆进行引导，其中第一激活区段为静态的长度区间，第二激活区段为动态的视线遮挡范围，可根据跟驰车辆不同到达状态下满足的不同条件激活引导系统，特别针对的是被大车遮挡视线的情况下的引导，若上述两个区段均未激活，则仅提醒车主前方交通信号灯的实时状态，可有效应对因天气条件而导致视线不良的问题；第三，通过语音播报系统提供驾驶员当前位置距前方交叉口的距离、实时车速、行至交叉口所消耗的时间、倒计时绿灯剩余时间、到达交叉口的时刻、通过交叉口后的理论剩余绿灯时间等信息，根据不同绿灯剩余时间下的速度特性，对理论引导车速进行更新，使之设计值更为合理，为驾驶员提供了一种精细化引导方法，可有效避免因主观决策而导致的失误；第四，通过跟驰车辆在本周期绿灯时间内通过路口的最低容许速度可提供一种违章检测方法，将该速度作为跟驰车辆是否发生违章的阈值，若车辆以低于该速度值运行，则必须在下一周期的绿灯时间内通过交叉口，否则视为违章。

以上阐述了本发明的基本原理、实施步骤及有益效果。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种大型车遮挡下的精细化引导系统，其特征在于，包括：

变量检测系统、信息存储系统、信息处理系统、路侧及车内通信系统、GPS定位系统、语音播报系统、违章监控系统；

所述变量检测系统，包括压力传感器、雷达测速仪、激光测距传感器和线圈检测器，其中，压力传感器，用于铺设在绿灯时间内通过最大车辆数的长度区间内，将其作为精细化引导的第一激活区段；雷达测速仪，用于检测跟驰车辆进入第一激活区段时大型车的车速；激光测距传感器，用于测量大型车与跟驰车辆之间的实时距离是否小于临界距离，将两车之间的动态距离小于临界距离的范围作为第二激活区段；线圈检测器，设置于第一激活区段的起点和终点处，用于检测跟驰车辆通过激活区段前后的车速；

所述信息存储系统被设置为，保存变量检测系统中获取的信息，采集通过进口道停车线与设定的第一激活区段之间的目标跟驰车辆的车速值，及时存储并进行更新；获取随机到达阶段和排队释放阶段在绿灯时间内可能通过的最大车辆数，确定第一激活区段的大致范围，配合路侧通信系统和信息处理系统得到跟驰车辆在本周期绿灯时间内通过路口的最低容许速度，该最低容许速度值为跟驰车辆恰好在剩余绿灯时间内通过停车线时的最小速度值；

所述GPS定位系统，可以获取跟驰车辆经过第一激活区段的实时位置、车速及当前地理位置距离前方交叉口的距离，将其发送给信息存储系统进行存储并及时更新；

所述信息处理系统被设置为，与所述的信息存储系统相连，分别处理由随机到达阶段和排队释放阶段下跟驰车辆从激活区段至车间距达到遮挡条件的临界值时再至交叉口停车线处所消耗的时间、到达停车线的时刻及其可能的绿灯剩余时间，配合GPS定位系统得到车辆当前位置距交叉口的距离，最终给出跟驰车辆的理论引导速度，上述信息可由PC端进行处理并经控制器作为信号输出；

所述路侧及车内通信系统，包括车内通信单元和路侧通信单元，路侧通信单元可与交叉口处的信号灯相连，可实时获取车辆行驶信息，配合信息处理系统，得到随机到达状态下车辆驶至停车线所消耗的时间和剩余绿灯时间，将信息传递给车内通信单元，通过语音播报系统使得驾驶员清楚的了解到当前的道路信息；

所述违章监控系统，由上述信息存储系统得到的汽车行驶的最低容许速度，将其作为跟驰车辆是否发生违章的理论判定条件，可当作违章图像抓拍的辅助手段，将违章闯红灯的车辆信息传输至系统终端。

2.如权利要求1所述的一种大型车遮挡下的精细化引导系统，其特征在于，设定绿灯时间所通过最大车辆数的长度区域内设置压力传感器，可感知通行车辆的压力信号，通过预先设定大型车和小型车之间的压力差值，识别连续通行的不同车种的前后两辆车，当压力差为正时，便会激活雷达测速仪检测前方大型车的实时车速v_os，当跟驰车辆与大型车的距离小于驾驶员视线遮挡距离的临界值s时，车内通信系统会接收该信号，该范围作为精细化引导的第二激活区段。

3.如权利要求1所述的一种大型车遮挡下的精细化引导系统，其特征在于，在铺设压力传感器区段的起终点设置线圈检测器，记录跟驰车辆通过该区域的速度值及所用时间，由GPS定位系统和信息存储系统获取跟驰车辆的位置信息，计算跟驰车辆通过交叉口的理论通行时间t，到达停车线的时刻以及通过路口停车线后的理论剩余绿灯时间t_r，进而通过信息处理系统得到跟驰车辆的理论引导速度，可提供驾驶员安全通过前方路口的通行方案，实时提醒前方道路信息及当前应保持的驾驶状态，以实现跟驰车辆的高效快速引导。

4.如权利要求1所述的一种大型车遮挡下的精细化引导系统，其特征在于，通过信息处理系统和路侧通信系统决策得到理论通行的最低容许速度v_min，跟驰车辆低于或以该最低容许速度值运行，则必须在停车线处停车，等待下一周期内通过路口，将该最低容许速度值赋给控制器，进而通过违章监控系统判别目标车辆的违章情况，将判别结果传输给系统终端。

5.一种大型车遮挡下的通行方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：将车辆到达状态分为随机到达阶段和排队释放阶段进行考虑，分别由各类传感器采集两阶段下目标车辆的相关参数并由信息存储系统转存，具体包括跟驰车辆通过第一激活区段前后的速度分别为v₁、v₂和通行时间Δt、前方大型车的运行速度v_os、大型车与跟驰车辆的实时距离L_of，其中，所述第一激活区段为绿灯时间内可能通过的最大车辆数的长度区间；由GPS定位系统获取跟驰车辆的位置及当前位置与停车线的距离L_sf；

步骤(2)：信息处理系统接收上述信息，由PC端进行处理并经控制器作为信号输出，计算步骤(1)中各参量之间的关系，进而给出两阶段下跟驰车辆的理论引导速度和到达停车线的时刻；路侧通信系统与交叉口处的信号灯相连，可通过车内通信单元获取前方信号灯的实时状态，配合信息处理系统，得到随机到达状态下车辆驶至停车线所消耗的时间和剩余绿灯时间，通过语音播报系统合理引导驾驶员安全快速的通过交叉口；

步骤(3)：跟驰车辆在接受理论引导速度后的车速必须控制在合理的范围之内，不能低于最低容许速度，也不能高于最高限速，车速低于最低容许速度值，跟驰车辆必须在本周期内停车等待，违章监控系统将该速度值作为跟驰车辆是否发生违章的理论判定条件，可结合违章图像抓拍的方式，将违章闯红灯的车辆信息传输至系统终端。

6.如权利要求5所述的一种大型车遮挡下的通行方法，其特征在于，

所述步骤(1)中，第一激活区段的计算方法如下，假设信号交叉口的周期为T，绿灯显示时间为G，黄灯时间为Y，启动损失时间为L，在绿灯时间内车辆以[S₁，S₂]范围内的流率通过交叉口；考虑到车辆只能在有效绿灯时间内通过交叉口并且车辆到达时存在排队等待和通行两种状态，故可能通过的最大车辆数在[m₁，m₂]的容差范围内波动，其中，

将其所占的道路长度范围作为引导区域的激活区段,排队车辆i的有效车身长度为则在长度范围内，跟驰车辆在进入交叉口时很大概率上会发生闯红灯的行为；

所述步骤(1)中，第二激活区段为大型车与跟驰车辆之间的距离L_of＜s时的动态距离，s为保证后方跟驰车辆能看到前方交叉口处的信号灯状态的临界距离，其中临界距离s的计算方法如下：

式中：α₁为交叉口处纵断面的前坡坡度；α₂为交叉口处纵断面的后坡坡度；β为跟驰车辆驾驶员观察信号灯的视线与水平方向的夹角；h为交通信号灯灯杆的高度；h₁为跟驰车辆驾驶员的视线高度；L₁为停车线到变坡点的水平距离；L₂为信号灯柱到变坡点的水平距离。

7.如权利要求6所述的一种大型车遮挡下的通行方法，其特征在于，

所述步骤(2)中，当排队长度时，即使在受到大型车遮挡的情况下，跟驰车辆只要以高于临界最低运行速度v_min运行就能在本周期内安全通过交叉口的；

当排队长度时，跟驰车辆以理论引导速度运行，在语音提示系统的引导下，是有一定概率安全通过交叉口的；

当排队长度时，跟驰车辆必须在当前周期内停车排队，等待下一个周期的绿灯亮起时才能通行；

对于排队释放阶段，跟驰车辆在第一激活区域排队等待，则到达交叉口所消耗的时间可表示为：

式中：t_s为当前绿灯剩余时间；v(x)为绿灯剩余时间的速度函数；为排队车辆i的有效车身长度；k为跟驰车辆所在第一激活区段的位置比例系数；

理论上的引导速度可表示为：

式中：为信号灯在第k个周期的绿灯开启时刻；V_s为排队释放车流通过交叉口的速度；t_n为目标车辆所处时刻；

若跟驰车辆接收该速度信号，随即以速度运行，其中当时，则跟驰车辆到达停车线的时刻可表示为：

当时，则跟驰车辆到达停车线的时刻可表示为：

对于随机到达阶段，跟驰车辆到达停车线时的消耗的时间为：

式中：v_os为大型车车速；v₁为跟驰车辆通过第一激活区段起点时的车速；v₂为跟驰车辆通过第一激活区段终点时的车速；

则理论上的引导速度为：

式中：表示跟驰车辆在本周期的通行情况，若则在本周期绿灯时间内通过,表示跟驰车辆在下一周期通过，即为信号灯在第k+1个周期的绿灯开启时刻；

倘若跟驰车辆接受该速度信号，随即以速度运行，当为理论速度时，跟驰车辆利用剩余绿灯时间跟随大型车以该运行速度通过交叉口，则跟驰车辆到达停车线的时刻可表示为：

另外地，如果跟驰车辆保守运行，选择在下一个周期内通过交叉口，则到达时刻可表示为：

若跟驰车辆在本周期内通行，则通过停车线后的理论绿灯剩余时间为：

t_r＝t_s-t (13)

式中：t为从当前位置至停车线处所消耗的时间。

8.如权利要求7所述的一种大型车遮挡下的通行方法，其特征在于，

所述步骤(3)中，位于第一激活区段的目标车辆需高于最低容许速度值才能在本周期绿灯时间内通过交叉口，其理论的最低容许速度的计算公式如下：

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