CN114822041B

CN114822041B - 超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统

Info

Publication number: CN114822041B
Application number: CN202210732635.5A
Authority: CN
Inventors: 蒋振雄; 卢毅; 朱押红; 夏红兰; 张维苏
Original assignee: Jiangsu Province Transportation Engineering Construction Bureau; Nanjing Naniya Technology Co ltd; China Design Group Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Province Transportation Engineering Construction Bureau; Nanjing Naniya Technology Co ltd; China Design Group Co Ltd
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2022-09-02
Anticipated expiration: 2042-06-27
Also published as: CN114822041A

Abstract

本发明属于交通引导技术领域，尤其涉及一种超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，使用过程中包括路面的引导灯开启过程，和开启后对于引导灯的控制过程；引导灯的开启过程包括：在道路边缘确定检测点，且以检测点为原点建立水平坐标系；识别进入围绕检测点第一设定范围内的车辆相对于原点的纵坐标，统计车辆经过第一设定范围的时间，以及，确定检测点的能见度；确定围绕检测点第二设定范围内的地面引导灯的开启时刻，包括以下步骤：计算控制参数；判断控制参数是否大于设定值；若是，则开启地面引导灯；若否，则重复执行检测点和坐标系确定后的步骤。本发明中提供了一种能够综合多种参数进行考量，而更加精准的确定路面的引导灯控制的系统。

Description

超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统

技术领域

本发明属于交通引导技术领域，尤其涉及一种超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统。

背景技术

为了保证行车安全，在极端天气下高速公路的关闭是时常发生的，其中大雨及大雾情况下导致的能见度降低是上述情况的主要原因。

为了解决上述情况，目前已经具有在极端天气下通过控制路面的引导灯而对交通进行疏导，以提高车辆通行率及安全性的行车视线引导系统；上述系统在使用过程中，根据各个车道宽度、车辆行驶的位置信息及车辆行驶的速度信息等，计算出车辆所在车道；并根据车辆在该车道的行驶速度生成地面引导灯控制信号。

在现有的系统形式中，最终的控制结果为地面的引导灯颜色、亮度和闪烁频率变化，现有系统的开启依据于能见度的判断结果，当能见度满足设定要求时，地面的引导灯是无需开启的，但上述控制形式存在以下问题：

系统依赖于能见度检测的准确度和全面性来作为引导灯开启的依据，此种方式极易因能见度的局部差异性和精度偏差而造成控制的偏差，另外，在相同的能见度下，不同的路面情况会造成难以在极端天气下实现针对性的交通疏导。

发明内容

本发明中提供了一种超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，可有效解决背景技术中的问题。

为解决背景技术中的问题，本发明中提供以下技术方案：

超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，使用过程中包括路面的引导灯开启过程，以及开启后对于所述引导灯的控制过程；所述引导灯的开启过程包括以下步骤：

在道路边缘确定检测点，且以所述检测点为原点建立水平坐标系，其中，坐标系的横坐标方向对应车道的直线延伸方向或对应与车道曲线延伸方向相切的方向；

识别进入围绕所述检测点第一设定范围内的车辆相对于所述原点的纵坐标、统计车辆通过所述第一设定范围的时间，以及，确定所述检测点的能见度；

确定围绕所述检测点第二设定范围内的地面引导灯的开启时刻，确定方法包括以下步骤：

计算控制参数，计算公式如下；

其中，

A为控制参数，单位为m；

C为所述检测点的能见度，单位为m；

α为修订参数；

t_n为设定检测周期内，检测到的第n辆车通过所述第一设定范围的时间，单位为s；

Y_x为设定检测周期内，第x次记录的所述纵坐标，单位为m；每辆车记录一次及以上，且后一次记录在前一次记录值的变化量超过1/2车道宽度时进行；

β₁为第一迫切系数，单位为1/m²，与C正相关；

β₂为第二迫切系数，单位为1/s²，与C正相关；

判断所述控制参数是否小于所述设定值；若是，则开启所述引导灯；若否，则重复执行所述检测点和坐标系确定后的步骤。

进一步地，所述第一设定范围和第二设定范围相同。

进一步地，所述能见度的采集频率和所述控制参数的计算频率相同。

进一步地，相邻两次所述检测周期连贯设置。

进一步地，相邻两次所述检测周期按照设定时间间隔设置。

进一步地，所述设定时间间隔与所述能见度正相关。

进一步地，开启后对于引导灯的控制过程包括：

控制所述引导灯的初始亮度与上一检测周期内所述能见度的大小负相关。

进一步地，开启后对于引导灯的控制过程还包括：

根据当前检测周期内x值的大小至少对所述引导灯的颜色、亮度或闪烁频率之一进行调节。

进一步地，所述能见度的检测朝向所述车辆的驶离方向。

进一步地，在所述能见度具有相同变化幅度的情况下，所述第一迫切系数的变化幅度小于所述第二迫切系数的变化幅度。

采用本发明的技术方案，至少能够实现以下技术效果：

本发明中提供了一种能够综合多种参数进行考量，结合路面情况而更加精准的确定路面的引导灯开启时刻的系统形式，在系统使用的过程中，并不较现有的系统形式而增加系统组成，而仅仅通过系统程序的适当改进而实现控制参数的输出，实施成本较低；同时，开启过程中由于仅仅实现的是开关动作的精准控制，运算数据并无存储需求，因此因运算增加而产生的大部分运算数据可在引导灯开启结束后的任意时间自动清除，并无向控制端上传的需求，对于现有的行车视线诱导系统的整体数据处理能力并无过多的传输及存储要求。

具体地，在能见度较低但还不足以开启引导灯的情况下，本发明中综合实际的路面拥堵情况，来提升引导灯开启的迫切程度，上述迫切程度通过修订参数α来反应，从而通过与C的乘积来使得控制参数A以更迫切的状态达到设定值以下，而尽早开启引导灯；或者，可在能见度较低能够开启引导灯的情况下，当道路状况良好时，可综合实际的路面情况，来降低引导灯开启的迫切程度，从而使得控制参数A到达设定值以上，而延迟引导灯的开启。

另外，本发明中在引导灯开启后，还可根据所获取的能见度数据和x值数据进行引导灯开启后的控制，有效的提高了数据的利用效率。

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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为本发明中超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统中引导灯开启过程的流程图；

图2为横坐标方向对应车道的直线延伸方向时，两车辆相对于检测点部分重合的示意图；

图3为横坐标方向对应与车道曲线延伸方向相切的方向时，一车辆进入第一设定范围的示意图；

图4为横坐标方向对应车道的直线延伸方向时，车辆变道的过程示意图；

图5为横坐标方向对应与车道曲线延伸方向相切的方向时，车辆变道的过程示意图；

附图标记：01、第一位置；02、第二位置；03、第三位置；04、第四位置；05、第五位置；06、第六位置；1、道路边缘；2、检测点；3、车道边界线。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施；在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。此外下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，使用过程中包括路面的引导灯开启过程，以及开启后对于引导灯的控制过程。

如图1所示，引导灯的开启过程包括以下步骤：

S1:在道路边缘1确定检测点2，且以检测点2为原点建立水平坐标系，其中，坐标系的横坐标方向对应车道的直线延伸方向或对应与车道曲线延伸方向相切的方向；

如图2和4所示，展示了道路为平直的状态，且以通过道路边缘1和车道边界线3划分出四车道为例，此种情况下，则坐标系的横坐标即图中的X轴对应车道的直线延伸方向；而如图3和5所示，展示了道路为弯曲的状态，同样以四车道为例，此种情况下，则坐标系的横坐标即图中的X轴对应与车道曲线延伸方向相切的方向；

在上述检测点2和坐标系确认完成后，则执行数据的获取过程，具体包括以下数据：

S21:识别进入围绕检测点2第一设定范围内的车辆相对于原点的纵坐标；参照图2~5，可理解图中所展示的范围即为第一设定范围，本发明中不对上述范围的形状及大小进行限定，上述情况取决于检测点2所采用的设备类型，所获得的纵坐标如上述各图中所示Y1~Y5；在实际的识别过程中，可能会发生车辆重叠而无法识别的情况，如图2中所示的两车相对于检测点2的部分重叠情况，此种情况在道路较为拥堵时更为明显，但本发明中仅仅以识别到的纵坐标为数据源，在实际的道路状况中，个别车辆无法识别到的情况，并不会对本发明的实施效果造成影响；

S22：统计车辆通过第一设定范围的时间；具体的，从车辆进入范围的时刻为起始点，如图3中所示的车辆位置即为进入范围的情况；以驶出范围的时刻为结束点，二者的差值即为车辆的通过时间；

S23：确定检测点2的能见度；通过能见度检测仪即可实现，在现有的系统行驶中也采用了上述设备；

上述各个步骤所获得的数据目的在于综合判断出地面的引导灯的开启时间，本发明中给出了具体的算法来实现精准的结果输出，具体如下：

S3：确定围绕检测点2第二设定范围内的地面引导灯的开启时刻，确定方法包括以下步骤：

S31：计算控制参数，计算公式如下；

其中，

A为控制参数，单位为m；

C为检测点2的能见度，单位为m；

α为修订参数；

t_n为设定检测周期内，检测到的第n辆车通过第一设定范围的时间，单位为s；

Y_x为设定检测周期内，第x次记录的纵坐标，单位为m；每辆车记录一次及以上，且后一次记录在前一次记录值的变化量超过1/2车道宽度时进行；

β1为第一迫切系数，单位为1/m2，与C正相关；

β2为第二迫切系数，单位为1/s2，与C正相关；

在上述步骤中，

为S²（Y），是设定检测周期内，所记录的纵坐标的离散程度；当获得的数值越大时，说明车辆在车道内的离散程度越大，此种情况可在一定程度上反映出车辆的分散度较高，车辆通过过程是相对随机的，而不具有集中性，拥堵的可能性较低；反之，则说明能够识别的车辆的纵坐标较为集中，则发生拥堵的可能性较大。

需要说明的是，在实际的情况中，车辆在第一设定范围内是可能发生变道的情况的，因此，车辆相对于原点的纵坐标是可能变化的；如图4中所示的，从第一位置01经过第二位置02而到达第三位置03，实现纵坐标从Y1到Y4的变化；或者如图5所示的，从第四位置04经过第五位置05而到达第六位置06，实现纵坐标从Y3到Y5的变化。本发明中，设定当变化超过1/2车道宽度且被识别时，则再次记录新的纵坐标，从而使得参与S2（Y）的数据增多。

在上述步骤中，

为S²（t），是设定检测周期内，所记录的车辆通过时间的离散程度，当获得的数值越大时，说明车辆速度离散程度越大，此种情况可在一定程度上反映出车辆的分散度较高，通过过程是相对随机的，而不具有集中性，拥堵的可能性较低；反之，则说明车辆的速度较为集中，此种情况会在拥堵且依次通过的过程中发生，则发生拥堵的可能性较大。其中，车辆驶入和驶离的检测位置并不与检测点相同，可借助现有的安装于道路上的车辆识别装置进行。

上述情况的统计见如下表格1：

表1

在本发明中，采用了上述S²（Y）和S²（t），以及均与能见度C正相关的β1和β2，可实现以下技术目的：

（1）当车辆较为分散，以及能见度较高时，通过较大的C、S²（Y）、S²（t）、β1和β2来获得更大的A值；

（2）当车辆较为拥堵，以及能见度较低时，通过较小的C、S²（Y）、S²（t）、β1和β2来获得更小的A值；

上述两种情况是较为显而易见的，而更为重要的是，本发明针对以下情况具有较现有技术更佳的效果：

（3）当能见度较原本设定的开启引导灯的极限值上下偏差设定值时，本发明中对于引导灯开启的精准调控作用则凸显出来，通过两个迫切系数β1和β2与S²（Y）和S²（t）的数值大小，可实现乘积结果的大小控制，其中，乘积结果是综合权衡能见度高低和车辆拥堵情况而综合获得结果，最终作为修订参数去综合影响原本单一的能见度参数，从而实现更加精准的控制；

例如，当能见度的程度在原有的技术中难以实现引导灯的开启，但仅适当偏上时，其实际是一种较低的能见度状态，极易造成车辆的拥堵；此种情况下对应可通过正相关的β1和β2去缩小S²（Y）和S²（t），即对原本较小的车辆离散程度进一步缩小，从而尽可能的通过减小修订参数α的方式，而以更加迫切的状态去实现引导灯的开启；也就是说，在能见度较低但还不足以开启引导灯的情况下，本发明中综合实际的路面拥堵情况，来提升引导灯开启的迫切程度，上述迫切程度通过修订参数α来反应，从而通过与C的乘积来使得控制参数A以更迫切的状态达到设定值以下，而尽早开启引导灯。

再例如，当能见度的程度在原有的技术中能够实现引导灯的开启，但仅仅适当偏下时，其实际也是一种较低的能见度状态，对应的β1和β2对于S²（Y）和S²（t）的影响程度与上述示例中是相同的；但不同的是，当车辆的离散程度足够大，达到在β1和β2的影响下仍然能够获得较大的修订参数α时，会使得A值得到放大，从而降低对于引导灯的开启迫切性；也就是说，在能见度较低能够开启引导灯的情况下，当道路状况良好时，可综合实际的路面稳定情况，来降低引导灯开启的迫切程度，从而使得控制参数A到达设定值以上，而延迟引导灯的开启。

通过上述描述，可明确本发明至少可有效解决当路面已经因能见度相对低而拥堵，但能见度始终无法到达开启引导灯程度的情况；以及，可有效解决当路面并无拥堵情况，在现有能见度下可保证稳定的路面车流，但因能见度在设定值下而始终开启引导灯所造成的资源浪费情况；且上述情况的调节是综合多种参数的动态过程。

S32：判断控制参数是否大于设定值；若是，则执行S33，开启引导灯；若否，则重复执行检测点2和坐标系确定后的步骤，即重复执行步骤S21后的步骤。

本发明中提供了一种能够综合多种参数进行考量，结合路面情况而更加精准的确定路面的引导灯开启时刻的方法，在方法实现的过程中，并不较现有的系统形式而增加系统组成，而仅仅通过系统程序的适当改进而实现控制参数的输出，实施成本较低；同时，由于仅仅实现的是开关动作的精准控制，运算数据并无存储需求，因此因运算增加而产生运算数据可在系统开启结束后自动清除，并无向控制端上传的需求，对于现有的行车视线引导系统的整体数据处理能力并无过多的传输及存储要求。

为了提高数据的全面性和精准性，优选第一设定范围和第二设定范围相同，从而使得地面的引导灯开启位置即为数据的采集位置，二者的统一性可保证控制的更加精准有效。

在实施过程中，控制参数在检测周期的末尾进行计算，检测周期的时长，即控制参数的计算频率会决定每次参与计算的数据的量，因此可通过检测周期的时长来确定数据量，上述时长的选择可根据不同路段和不同时段进行详细的选择；具体到一个路段内，可根据一天内不同的时间进行调节，或者针对同一时间段，而根据路段的不同进行调节。

作为优选的方式，能见度的采集频率和控制参数的计算频率相同，从而保证每次控制参数计算的过程中，具有一个对应能见度即可；但是当对于能见度还具有另外的用途的情况除外。

其中，相邻两次检测周期连贯设置，此种情况是一种较为精准的方式，通过设定的周期持续进行引导灯是否需要开启的相关逻辑运算，一旦情况发生，则可立刻实现引导灯的开启。

在实际的路况中，为了降低数据的处理量，相邻两次检测周期按照设定时间间隔设置；当然，间隔的时间不宜过长，而更为优选的方式是，设定时间间隔与能见度正相关。即，当能见度较高时，可适当的增加时间间隔，此时对于引导灯的开启需求较低；而当能见度较低时，需要降低时间间隔，甚至于在能见度到达极限边缘前，使得时间间隔趋近于零，从而实现较为迫切情况下的连续精准监控。

本发明中的超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，在引导灯开启后，对于引导灯的控制过程包括：控制引导灯的初始亮度，初始亮度与上一检测周期的能见度的大小负相关，具体的，整体过程包括以下步骤：

A1：在道路边缘1确定检测点2，且以检测点2为原点建立水平坐标系，其中，坐标系的横坐标方向对应车道的直线延伸方向或对应与车道曲线延伸方向相切的方向；

A2：识别进入围绕检测点2第一设定范围内的车辆相对于原点的纵坐标、统计车辆通过第一设定范围的时间，以及，确定检测点2的能见度；

A3：确定围绕检测点2第二设定范围内的地面引导灯的开启时刻，确定方法包括以下步骤：

A31：计算控制参数，计算公式如下；

其中，

A为控制参数，单位为m；

C为检测点2的能见度，单位为m；

α为修订参数；

β1为第一迫切系数，单位为1/m2，与C正相关；

β2为第二迫切系数，单位为1/s2，与C正相关；

A32：判断控制参数是否小于设定值；若是，则执行步骤A33，开启引导灯；若否，则重复执行检测点2和坐标系确定后的步骤，即重复执行步骤A2之后的步骤；

A4：控制引导灯的初始亮度，初始亮度与上一检测周期的能见度的大小负相关。

采用上述超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统的有益效果如上，此次不再赘述，当开启后的初始亮度与能见度负相关的方式可获得较为准确的初始亮度。

本发明中的开启过程无论在引导灯开启前和开启后均是持续进行的，当满足开启条件时，则在一个检测周期结束后开启引导灯；否则，则在一个检测周期结束后关闭引导灯；当引导灯关闭后，则初始亮度的调节步骤自然停止，但始终可获得可作为引导灯开启后初始亮度调节依据的能见度。

作为上述实施例的优选，开启后对于引导灯的控制过程还包括：根据当前检测周期内x值的大小至少对引导灯的颜色、亮度或闪烁频率之一进行调节。当引导灯开启后,检测周期仍持续进行，因此可持续的获得x值，该x值仅与当前检测周期内的车辆数相关，因此可在一定程度上反应当前的路面情况；具体地，当x值较大时，则在一定程度上反应经过的车辆较多，和/或变道情况较多；反之，当x值较小时，则在一定程度上反应经过的车辆较少，和/或变道的情况较少。根据上述不同情况可进行颜色、亮度或闪烁频率的调节，例如，当车辆较多时可设置更加鲜艳的颜色、更大的亮度或者一定的闪烁频率，以在较为繁杂的视线环境中凸出引导灯；而在车辆较少时，可使得亮度减少，或者解除闪烁。

因为能见度在不同的方向上可能是不同的，为了实现更加精准的控制效果，在本发明中，能见度的检测朝向车辆的驶离方向，从而更加能够准确的对车辆即将驶入的道路进行引导灯的控制。

在实施的过程中，在能见度具有相同变化幅度的情况下，第一迫切系数的变化幅度小于第二迫切系数的变化幅度，从而可适当的减弱因车辆阻挡和较频繁变道情况而造成的车辆分布情况判断偏差。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，其特征在于，使用过程中包括路面的引导灯开启过程，以及开启后对于所述引导灯的控制过程；

所述引导灯的开启过程包括以下步骤：

计算控制参数，计算公式如下；

其中，

A为控制参数，单位为m；

C为所述检测点的能见度，单位为m；

α为修订参数；

β₁为第一迫切系数，单位为1/m²，与C正相关；

β₂为第二迫切系数，单位为1/s²，与C正相关；

为Y₁，Y₂……Y_x的平均值；

为t₁，t₂……t_n的平均值；

判断所述控制参数是否小于设定值；若是，则开启所述引导灯；若否，则重复执行所述检测点和坐标系确定后的步骤。

2.根据权利要求1所述的超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，其特征在于，所述第一设定范围和第二设定范围相同。

3.根据权利要求1所述的超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，其特征在于，所述能见度的采集频率和所述控制参数的计算频率相同。

4.根据权利要求1所述的超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，其特征在于，相邻两次所述检测周期连贯设置。

5.根据权利要求1所述的超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，其特征在于，相邻两次所述检测周期按照设定时间间隔设置。

6.根据权利要求5所述的超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，其特征在于，所述设定时间间隔与所述能见度正相关。

7.根据权利要求1所述的超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，其特征在于，开启后对于引导灯的控制过程包括：

控制所述引导灯的初始亮度，所述初始亮度与上一检测周期内所述能见度的大小负相关。

8.根据权利要求7所述的超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，其特征在于，开启后对于所述引导灯的控制过程还包括：

9.根据权利要求1或7所述的超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，其特征在于，所述能见度的检测朝向所述车辆的驶离方向。

10.根据权利要求1或7所述的超低能见度下车道级公路行车视线诱导系统，其特征在于，在所述能见度具有相同变化幅度的情况下，所述第一迫切系数的变化幅度小于所述第二迫切系数的变化幅度。