CN115002176B - 车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法 - Google Patents

车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法，涉及车联网技术领域。车辆将接收到的通讯信息中的路端设备ID信息，以及车辆的自身信息发送给云端服务器；云端服务器根据车辆所发送的路端设备ID获取对应路端设备的覆盖区域，根据车辆所发送的信息预测车辆的未来行驶轨迹，将车辆的未来行驶轨迹与各个路端设备的覆盖区域进行对比，选择车辆在覆盖区域内预计行驶持续时间最长的路端设备，作为持有该车辆控制权的路端设备。本发明通过云端服务器收集多方信息，快速确定车辆的控制权归属，保证路端设备对车辆的有效控制，避免出现多路端设备同时控制车辆的情况，减少交通安全事故发生的可能性，保证城市道路交通安全高效的管理。

Description

车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法
技术领域
本发明涉及车联网技术领域，尤其是车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法。
背景技术
在车路云协同控制系统中，运用了无线通信技术、物联网技术、融合感知技术、车辆控制技术等等。整个车路云协同系统通过将搭载着通讯设施的车辆和路端设备连接起来，将车辆上智能传感器所采集到的车辆信息和道路环境信息传输给路端设备，路端设备根据获取到的所有车辆信息以及自身传感器采集到的信息进行汇总后分析计算，将分析后的控制信息发送给车辆。除了路端设备具有分析计算能力外，还需要一个云端服务器来统筹整体较大区域内所有的路端设备和车辆，从而实现便捷、高效的交通管理，降低交通事故发生的可能性。
车路云协同控制系统中存在如下缺点：在车路云协同控制系统中，理想状态下所有的路端设备都分管不同的路段，各个路端设备的覆盖范围不会有重叠区域。但是，在实际的运用中，由于实际道路的复杂情况，往往会出现，多个路端设备存在共同覆盖的区域。此时，对于多路端设备覆盖区域车辆的控制权问题就需要进行分析解决，避免出现多个路端设备同时控制同一车辆的问题的出现。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法，能够避免出现车辆同时收到多个路端设备控制指令的情况，防止由于控制权混乱而引起交通事故的发生。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：
车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法，车路协同系统中，路端设备、车辆、云端服务器两两之间进行实时交互通讯，且各条通讯信息中均包含有来源设备的ID和接收设备的ID；
车辆控制权分配方法包括如下步骤：
S1，车辆进入多路端设备覆盖区域内，车辆接收到两个或两个以上路端设备所发送的通讯信息；
S2，车辆将接收到的通讯信息中的路端设备ID信息，以及车辆的自身信息发送给云端服务器；
S3，云端服务器根据车辆所发送的路端设备ID，获取对应路端设备的覆盖区域；云端服务器根据车辆所发送的信息进行分析预测，预测车辆的未来行驶轨迹；
S4，云端服务器将车辆的未来行驶轨迹与各个路端设备的覆盖区域进行对比，选择车辆在覆盖区域内预计行驶持续时间最长的路端设备，作为持有该车辆控制权的路端设备，车辆在该多路端设备覆盖区域内与持有该车辆控制权的路端设备进行交互通讯。
优选的，步骤S2中，所述车辆内置有导航模块或所述车辆与导航模块通讯连接，车辆将导航模块运行时的规划行驶路线作为车辆的自身信息发送给云端服务器；
步骤S3中，云端服务器将导航模块运行时的规划行驶路线作为车辆的未来行驶轨迹。
优选的，步骤S2中，将车辆的位置坐标、航向角、转向灯状态作为车辆的自身信息发送给云端服务器；
步骤S3中，云端服务器根据车辆所发送的路端设备ID，还获取对应路端设备所采集的道路信息；云端服务器对获取到的各个路端设备的道路信息进行信息融合，得到车辆所处位置的完整道路信息；云端服务器结合车辆所处位置的完整道路信息与车辆的自身信息，预测车辆的未来行驶轨迹。
优选的，道路信息包括以下中的一个或多个：车道分布信息、二维道路图像数据和三维道路雷达点云数据。
优选的，步骤S4中，将车辆的未来行驶轨迹与各个路端设备的覆盖区域进行对比，将车辆的未来行驶轨迹重合最多的路端设备覆盖区域作为预计行驶持续时间最长的路端设备覆盖区域，选择车辆的未来行驶轨迹与路端设备覆盖区域重合最多的路端设备，作为持有该车辆控制权的路端设备。
优选的，云端服务器将车辆控制权的分配结果分别发送给对应的车辆和持有该车辆控制权的路端设备，车辆只接收持有该车辆控制权的路端设备的通讯信息即控制指令，忽略其他路端设备所发送的通讯信息。
优选的，云端设备还将车辆控制权的分配结果发送给车辆所处覆盖区域内的其他路端设备，告知其他路端设备放弃对该车辆的控制权。
优选的，步骤S1中，车辆对接收到的各个通讯信息的来源设备进行判断，若车辆在设定的时间间隔内接收到两个或两个以上路端设备所发送的通讯信息，则表示车辆进入多路端设备覆盖区域内，则需要对车辆控制权进行分配，进入步骤S2；若车辆在设定的时间间隔内仅接收到一个路端设备所发送的通讯信息，则该一个路端设备持有该车辆的控制权。
本发明的优点在于：
（1）本发明通过云端服务器来解决多路端设备覆盖而引起的车辆控制权归属问题，通过云端服务器收集多方信息进行综合研判，快速确定车辆的控制权归属，避免出现车辆同时收到多个路端设备控制指令的情况，能够减少决策失误的出现，保证车辆一直处于安全、有效、精确地控制下，减少交通事故发生的可能性，保证城市道路交通安全有效的管理。
（2）车辆将其的位置坐标、航向角、转向灯状态作为车辆的自身信息发送给云端服务器，云端服务器先通过获取各个路端设备在同一时间下的道路信息进行信息融合，得到车辆所处位置的完整道路信息，再结合道路交通信息与车辆的自身信息，预测车辆接下来的行进路线即车辆的未来行驶轨迹，根据未来行驶轨迹确定车辆的控制权归属。
（3）车辆将导航模块运行时的规划行驶路线作为车辆的自身信息发送给云端服务器，云端服务器将导航模块运行时的规划行驶路线作为车辆的未来行驶轨迹，根据未来行驶轨迹确定车辆的控制权归属。
云端设备将车辆控制权的分配结果向车辆和路端设备发送，明确车辆控制权的归属问题，保证路端设备对车辆的有效控制，避免出现多路端设备同时控制车辆的情况，减少交通安全事故发生的可能性，保证城市道路交通安全高效的管理。
附图说明
图1为本发明的车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法流程图。
图2为实施例4的情景示意图。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做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。
车路协同系统包括：沿道路分布的多个路端设备，用于与路端设备通讯连接的车辆，分别与路端设备、车辆通讯连接的云端服务器。在车路云协同控制系统中，车辆、云端服务器、路端设备三者之间能够保证安全、实时、有效的交互通讯；每一辆车辆、路端设备、云端服务器都具有不同的设备ID，在交互通讯过程中，每一条通讯信息中均包含各有来源设备ID和接收设备ID。同时在车路云协同控制系统中，路端设备会对其覆盖范围内的所有车辆以一定的时间频率发送道路状况信息，车辆在行驶过程中以一定的时间频率向路端设备发送车辆的自身信息。
若车辆进入到多路端设备覆盖路段下，此时，路端设备向车辆发送道路状况信息，当车辆收到不同ID的路端设备消息时，车辆能够判断自身处于多路端设备覆盖区域内，存在问题多路端设备覆盖问题。
实施例1
由图1所示，车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法，包括以下步骤：
S1，车辆根据接收到的各个通讯信息中的来源设备ID，对来源设备进行判断，若车辆接收到两个或两个以上路端设备所发送的通讯信息，则表示车辆进入多路端设备覆盖区域内，则需要对车辆控制权进行分配，进入步骤S2；若车辆仅接收到一个路端设备所发送的通讯信息，则该一个路端设备持有该车辆的控制权；
S2，车辆将接收到的通讯信息中的路端设备ID信息，以及车辆的自身信息发送给云端服务器；
S3，云端服务器根据车辆所发送的路端设备ID，获取对应路端设备的覆盖区域；云端服务器根据车辆所发送的信息进行分析预测，预测车辆的未来行驶轨迹；
S4，将车辆的未来行驶轨迹与各个路端设备的覆盖区域进行对比，比较车辆在不同覆盖区域内的预计行驶持续时间，选择车辆预计行驶持续时间最长的覆盖区域所对应的路端设备，作为持有该车辆控制权的路端设备；
S5，云端服务器将车辆控制权的分配结果分别发送给对应的车辆和持有该车辆控制权的路端设备，车辆只接收持有该车辆控制权的路端设备的通讯信息即控制指令，忽略其他路端设备所发送的通讯信息。
同时，云端设备还将车辆控制权的分配结果发送给其他路端设备，告知其他路端设备放弃对该车辆的控制权。
实施例2
在实施例1的基础上，具体采用以下方式实现：
步骤S2中，车辆将接收到的通讯信息中的路端设备ID信息，以及车辆的自身信息发送给云端服务器，并告知云端服务器存在多个路端设备覆盖的问题；所述车辆的自身信息包括车辆的位置坐标、航向角、转向灯状态；所述车辆的自身信息还可以包括：车辆的方向盘转动角度、速度、加速度，甚至车辆中摄像头所采集的实时画面。
步骤S3中，云端服务器根据车辆所发送的路端设备ID，与对应的路端设备建立通讯，获取对应路端设备的覆盖区域以及所采集的道路信息，将所获取到的各个路端设备在同一时间下的道路信息进行信息融合，得到车辆所处位置附近的完整道路信息，道路信息是指道路交通地图，如车道分布信息、二维道路图像数据和三维道路雷达点云数据；
云端服务器结合道路交通信息与车辆的位置坐标、航向角和转向灯状态信息，预测车辆接下来的行进路线即车辆的未来行驶轨迹。其中，可以根据车辆的位置坐标、航向角方向和道路交通地图，判断其可能的行进路线和行进方向。可以通过车辆的位置坐标、转向灯状态和道路交通地图，判断车辆是否可能进行转向或者换道操作。
步骤S4中，在分析预测出车辆的未来行驶轨迹后，云端服务器将车辆的未来行驶轨迹与各个路端设备的覆盖区域进行对比，选择车辆在覆盖区域内预计行驶持续时间最长的路端设备，作为持有该车辆控制权的路端设备。其中，可以将车辆的未来行驶轨迹重合最多的路端设备覆盖区域作为预计行驶持续时间最长的路端设备覆盖区域，即选择车辆的未来行驶轨迹与路端设备覆盖区域重合最多的路端设备，作为持有该车辆控制权的路端设备。
实施例3
在实施例1的基础上，具体采用以下方式实现：
步骤S2中，所述车辆内置有导航模块或所述车辆与导航模块通讯连接，车辆将导航模块运行时的规划行驶路线作为车辆的自身信息发送给云端服务器；
步骤S3中，云端服务器将导航模块运行时的规划行驶路线作为车辆的未来行驶轨迹。
步骤S4中，在得到车辆的未来行驶轨迹后，云端服务器将车辆的未来行驶轨迹与各个路端设备的覆盖区域进行对比，选择车辆在覆盖区域内预计行驶持续时间最长的路端设备，作为持有该车辆控制权的路端设备。其中，可以将车辆的未来行驶轨迹重合最多的路端设备覆盖区域作为预计行驶持续时间最长的路端设备覆盖区域，即选择车辆的未来行驶轨迹与路端设备覆盖区域重合最多的路端设备，作为持有该车辆控制权的路端设备。
实施例4
由图2所示，某场景为双向直行路段，道路中央位置安装有路端设备A、B，为保证道路的全面覆盖，相邻路端设备覆盖范围具有重合区域。当车辆驶入该重合区域，将出现多路端设备覆盖下的车辆控制权归属问题。
当车辆a进入到路端设备A和B的重合覆盖区域时，车辆a收到了路端设备A和B的通讯消息，此时车辆a判断自身进入到多路端设备覆盖区域。车辆a将接收到的获取到通讯信息中的路端设备A和B的ID，以及将车辆的自身信息发送给云端服务器，并告知云端服务器存在多个路端设备覆盖问题。云端服务器在收到消息后，根据车辆所发送的路端设备ID分别向路端设备A和B获取其覆盖区域内的道路信息，将同一时刻下的道路信息进行信息融合，得到车辆a附近的完整道路信息。再结合车辆上报的自身信息进行车辆未来行驶轨迹的预测，将预测出的车辆未来行驶轨迹分别与路端设备A和B覆盖范围进行对比分析。并得出，车辆a在接下来的时间里更长时间处于路端设备A的覆盖范围内。因此，将车辆a的控制权分配给路端设备A。云端服务器与车辆a建立通讯，通知车辆a接收路端设备A的通讯信息，并忽略路端设备B所发送的通讯信息。云端服务器分别与路端设备A和B建立通讯，通知路端设备A对车辆a进行控制，通知路端设备B放弃对车辆a的控制。
对相向车道的车辆b也进行相同的分析判断，云端服务器得出车辆b的控制权应当分配给路端设备B，并告知相关车辆和设备。
在车辆在行驶过程中，始终只有一个路端设备具有车辆的控制权，能够避免控制权混乱而导致车辆无法按照准确的控制指令进行紧急避险。
例如，车辆在行驶过程中，前方的车辆出现急刹或者故障等紧急情况时，路端设备需要向车辆发送预警信息。当后方的车辆并未做出反应，并且到达最小安全距离，存在碰撞风险时，路端设备可利用其持有的车辆控制权对车辆进行介入控制，让车辆紧急刹车。正是因为车辆在行驶过程中要随时上报车辆的自身信息，所以路端设备能够明确知道哪些车急刹了、哪些车出故障等信息。但是，道路上行驶的车辆可能因为驾驶员注意力不集中，或者视线遮挡等原因，驾驶员没法第一时间知道，这时候依靠路端设备发现问题，并且告知车辆，在必要时，自动控制车辆。
设备部署的实际情况中，往往部分区域会出现多个路端设备共同覆盖的问题。当车辆经过该路段时，会出现多个路端设备强夺车辆控制权的问题，极大的增加了交通安全隐患。通过单个车辆或者路端设备来决定车辆控制权的归属问题，容易出现信息缺乏和考虑不全的问题。因此，本发明中的云端服务器根据获取到的综合信息进行分析判断，解决车辆控制权归属问题。通过云端服务器对多方信息进行综合研判，能够减少决策失误的出现，保证车辆一直处于安全、有效、精确地控制下，减少交通事故发生的可能性，保证城市道路交通安全有效的管理。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法，其特征在于，车路协同系统中，路端设备、车辆、云端服务器两两之间进行实时交互通讯，且各条通讯信息中均包含有来源设备的ID和接收设备的ID；
车辆控制权分配方法包括如下步骤：
S1，车辆进入多路端设备覆盖区域内，车辆接收到两个或两个以上路端设备所发送的通讯信息；
S2，车辆将接收到的通讯信息中的路端设备ID信息，以及车辆的自身信息发送给云端服务器；
S3，云端服务器根据车辆所发送的路端设备ID，获取对应路端设备的覆盖区域；云端服务器根据车辆所发送的信息进行分析预测，预测车辆的未来行驶轨迹；
S4，云端服务器将车辆的未来行驶轨迹与各个路端设备的覆盖区域进行对比，选择车辆在覆盖区域内预计行驶持续时间最长的路端设备，作为持有该车辆控制权的路端设备，车辆在该多路端设备覆盖区域内与持有该车辆控制权的路端设备进行交互通讯；
步骤S2中，将车辆的位置坐标、航向角、转向灯状态作为车辆的自身信息发送给云端服务器；
步骤S3中，云端服务器根据车辆所发送的路端设备ID，还获取对应路端设备所采集的道路信息；云端服务器对获取到的各个路端设备的道路信息进行信息融合，得到车辆所处位置的完整道路信息；云端服务器结合车辆所处位置的完整道路信息与车辆的自身信息，预测车辆的未来行驶轨迹；
步骤S4中，将车辆的未来行驶轨迹与各个路端设备的覆盖区域进行对比，将车辆的未来行驶轨迹重合最多的路端设备覆盖区域作为预计行驶持续时间最长的路端设备覆盖区域，选择车辆的未来行驶轨迹与路端设备覆盖区域重合最多的路端设备，作为持有该车辆控制权的路端设备。
2.根据权利要求1所述的车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法，其特征在于，步骤S2中，所述车辆内置有导航模块或所述车辆与导航模块通讯连接，车辆将导航模块运行时的规划行驶路线作为车辆的自身信息发送给云端服务器；
步骤S3中，云端服务器将导航模块运行时的规划行驶路线作为车辆的未来行驶轨迹。
3.根据权利要求1所述的车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法，其特征在于，道路信息包括以下中的一个或多个：车道分布信息、二维道路图像数据和三维道路雷达点云数据。
4.根据权利要求1所述的车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法，其特征在于，云端服务器将车辆控制权的分配结果分别发送给对应的车辆和持有该车辆控制权的路端设备，车辆只接收持有该车辆控制权的路端设备的通讯信息即控制指令，忽略其他路端设备所发送的通讯信息。
5.根据权利要求4所述的车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法，其特征在于，云端设备还将车辆控制权的分配结果发送给车辆所处覆盖区域内的其他路端设备，告知其他路端设备放弃对该车辆的控制权。
6.根据权利要求1所述的车路协同系统中多设备覆盖区域内的车辆控制权分配方法，其特征在于，步骤S1中，车辆对接收到的各个通讯信息的来源设备进行判断，若车辆在设定的时间间隔内接收到两个或两个以上路端设备所发送的通讯信息，则表示车辆进入多路端设备覆盖区域内，则需要对车辆控制权进行分配，进入步骤S2；若车辆在设定的时间间隔内仅接收到一个路端设备所发送的通讯信息，则该一个路端设备持有该车辆的控制权。
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