CN115100881B - 一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法及设备，属于智能交通安全技术领域，用于解决现有的冲突识别与消解方法中，冲突识别误差较大，冲突消解效果较差，增加了无信号控制交叉口发生车辆碰撞事故的风险的技术问题。方法包括：根据被测交叉口的交叉口饱和度，确定交通控制目标；将被测交叉口内的若干股车流划分为关键放行车流、潜在冲突车流以及非冲突车流；关键放行车流与非冲突车流放行结束后，确定符合交通控制目标的潜在冲突车流进行放行，计算存在冲突的两股车流中每两辆相交车辆的安全裕度及外轮廓顶点坐标，对存在冲突的两股车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别，确定冲突车辆以及冲突点坐标，并对冲突车辆进行冲突消解。

Description

一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法及设备

技术领域

本申请涉及智能交通安全技术领域，尤其涉及一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法及设备。

背景技术

交叉口作为车流汇集、转向和疏散的枢纽节点，是道路交通冲突的集中之处，也是城市道路交通设计与组织管理的重点。交叉口通常分为两种情况，一种是有信号灯，一种是无信号灯。在无信号灯控制的交叉口，往往会因为缺少引导而发生车流冲突或碰撞，严重威胁交叉口的通行安全。

现有的车路协同环境下的车流冲突及碰撞研究方法中，多将车辆视为质点或圆模型，而质点模型或圆模型均未考虑车辆尺寸大小，进行车辆冲突识别时误差较大，从而增加了车辆碰撞的风险。并且在无信号控制交叉口若发生车流冲突，受限于传统无信号控制交叉口的固定通行方式，无法根据实际车流情况作出合理的车速调整以进行冲突消解，进而无法保证行车安全性，且通行效率较差。

发明内容

本申请实施例提供了一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法及设备，用于解决如下技术问题：现有的冲突识别与消解方法中，冲突识别误差较大，冲突消解效果较差，增加了无信号控制交叉口发生车辆碰撞事故的风险。

本申请实施例采用下述技术方案：

一方面，本申请实施例提供了一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法，方法包括：根据被测交叉口控制区域的交叉口饱和度以及预设阈值，确定被测交叉口的交通控制目标；其中，所述交通控制目标包括第一控制目标以及第二控制目标；根据所述交通控制目标，将所述被测交叉口控制区域内的若干股车流划分为关键放行车流、潜在冲突车流以及非冲突车流；在所述关键放行车流与所述非冲突车流放行结束后，确定符合所述交通控制目标的潜在冲突车流进行放行，若放行的潜在冲突车流之间存在冲突，则计算存在冲突的两股车流中每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标；其中，所述相交车辆为：车辆行驶方向延长线相交且车距小于预设车距的两辆车；根据所述每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标，对存在冲突的两股潜在冲突车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别，以确定冲突车辆以及冲突点坐标；根据所述交通控制目标以及所述冲突点坐标，对所述冲突车辆进行冲突消解。

在一种可行的实施方式中，所述根据被测交叉口控制区域的交叉口饱和度以及预设阈值，确定被测交叉口的交通控制目标，具体包括：根据所述被测交叉口控制区域中的当前车辆数量以及交叉口最大允许通过量，确定所述被测交叉口的交叉口饱和度；若所述交叉口饱和度小于等于所述预设阈值，则将所述被测交叉口的交通控制目标设为所述第一控制目标：使所述被测交叉口内的通行时间总延误值最小；若所述交叉口饱和度大于所述预设阈值，则将所述被测交叉口的交通控制目标设为所述第二控制目标：控制所述被测交叉口单位时间内的车辆通行量最大。

在一种可行的实施方式中，根据所述交通控制目标，将所述被测交叉口控制区域内的若干股车流划分为关键放行车流、潜在冲突车流以及非冲突车流，具体包括：在所述交通控制目标为所述第一控制目标的情况下，将通行时间延误值最大的一股或多股车流确定为关键车流，将其余车流确定为待定车流；若存在多股关键车流，且多股关键车流之间存在冲突风险，则将单位时间内车辆通行量最大的关键车流划分为关键放行车流，并将其余关键车流划分为潜在冲突车流；在所述交通控制目标为所述第二控制目标的情况下，将单位时间内车辆通行量最大的一股或多股车流确定为关键车流，将其余车流确定为待定车流；若存在多股关键车流，且多股关键车流之间存在冲突风险，则将通行时间延误值最大的关键车流划分为关键放行车流，并将其余关键车流划分为潜在冲突车流；无论所述交通控制目标为第一控制目标还是第二控制目标，若仅存在一股关键车流，则将所述关键车流划分为关键放行车流；若存在多股关键车流且多股关键车流之间不存在冲突风险，则将所述多股关键车流均划分为关键放行车流；若所述待定车流与所述关键放行车流之间不存在冲突风险，则将所述待定车流划分为非冲突车流；若所述待定车流与任一所述关键放行车流之间存在冲突风险，则将所述待定车流划分为潜在冲突车流。

在一种可行的实施方式中，所述方法还包括：在所述交通控制目标为所述第一控制目标的情况下，根据

确定m股车流中，通行时间延误值的最大值P_max；其中，l_kf为第k股车流中的车辆通过交叉口行驶的距离；v_kf为第k股车流中的车辆接近交叉口时的初始速度；t_kf为第k股车流中的车辆在交叉口内的实际行程时间；在所述交通控制目标为所述第二控制目标的情况下，根据/>

确定m股车流中，单位时间内车辆通行量的最大值Q_max；其中，N_k为第k股车流中的车辆数。

在一种可行的实施方式中，在所述关键放行车流与所述非冲突车流放行结束后，确定符合所述交通控制目标的潜在冲突车流进行放行，若放行的潜在冲突车流之间存在冲突，则计算存在冲突的两股车流中每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标，具体包括：将所述关键放行车流与所述非冲突车流进行优先放行；在所述关键放行车流与所述非冲突车流放行结束后，若所述交通控制目标为第一控制目标，则在所述潜在冲突车流中，确定通行时间延误值最大的若干股车流并放行；若所述交通控制目标为第二控制目标，则在所述潜在冲突车流中，确定单位时间内车辆通行量最大的若干股车流并放行；若放行的潜在冲突车流之间存在冲突，则基于存在冲突的两股潜在冲突车流的不同行驶方向，计算每两辆相交车辆的安全裕度；其中，所述安全裕度包括横向安全裕度以及纵向安全裕度；基于车路协同技术，获取所述相交车辆的后轴中心位置坐标，并将所述安全裕度与旋转平移公式相结合，计算所述相交车辆外轮廓四个顶点在世界坐标系下的坐标，得到所述相交车辆的四个外轮廓顶点坐标；其中，所述相交车辆的外轮廓面积大于所述相交车辆的实际轮廓面积。

在一种可行的实施方式中，若放行的潜在冲突车流之间存在冲突，则基于存在冲突的两股潜在冲突车流的不同行驶方向，计算每两辆相交车辆的安全裕度，具体包括：在存在冲突的两股潜在冲突车流的行驶方向均为直行的情况下，根据

得到相交车辆1的纵向安全裕度H₁；根据/>

得到相交车辆2的纵向安全裕度H₂；根据/>

得到相交车辆1的横向安全裕度L₁；根据/>

得到相交车辆2的横向安全裕度L₂；其中，v_1r为相交车辆1的后轴轴心速度，v_2r为相交车辆2的后轴轴心速度；在存在冲突的两股潜在冲突车流的行驶方向分别为直行和左转的情况下，根据/>

得到相交车辆1的纵向安全裕度H₁；根据

得到相交车辆2的纵向安全裕度H₂；根据

得到相交车辆1的横向安全裕度L₁；根据

得到相交车辆2的横向安全裕度L₂；其中，β为两辆相交车辆前轮速度方向的夹角，δ₂为相交车辆2的前轮偏角；在存在冲突的两股潜在冲突车流的行驶方向均为左转的情况下，根据/>

得到相交车辆1的纵向安全裕度H₁；根据/>

得到相交车辆2的纵向安全裕度H₂；根据/>

得到相交车辆1的横向安全裕度L₁；根据/>

得到相交车辆2的横向安全裕度L₂；其中，δ₁为相交车辆1的前轮偏角。

在一种可行的实施方式中，根据所述每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标，对存在冲突的两股潜在冲突车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别，以确定冲突车辆以及冲突点坐标，具体包括：若其中一辆相交车辆的任一外轮廓顶点坐标与另一辆相交车辆的任一外轮廓顶点坐标重合，则判断所述两辆相交车辆存在车顶点之间的冲突风险，将所述两辆相交车辆确定为冲突车辆，并将重合的所述外轮廓顶点坐标确定为冲突点坐标；或者，确定其中一辆相交车辆的每两个相邻外轮廓顶点坐标形成的若干条直线，并线通过直线公式进行表示；若另一辆相交车辆的任一个外轮廓顶点坐标与所述若干条直线中任一条的距离为0，则判断两辆相交车辆存在车身与车顶点之间的冲突风险，将所述两辆相交车辆确定为冲突车辆，并将所述外轮廓顶点坐标确定为冲突点坐标。

在一种可行的实施方式中，根据所述交通控制目标以及所述冲突点坐标，对所述冲突车辆进行冲突消解，具体包括：根据所述冲突车辆上的冲突点在进入所述被测交叉口时的初始坐标，计算所述冲突车辆的横向碰撞时间以及纵向碰撞时间，并取所述横向碰撞时间与所述纵向碰撞时间中的较小值作为所述冲突车辆的碰撞时间；在所述交通控制目标为所述第一控制目标的情况下，将通行时间延误值较大的车流确定为高优先级车流，将另一股潜在冲突车流确定为低优先级车流；在所述交通控制目标为所述第二控制目标的情况下，将单位时间内车辆通行量较大的车流确定为高优先级车流，将另一股潜在冲突车流确定为低优先级车流；将高优先级车流中的冲突车辆确定为高优先级车辆，低优先级车流中的冲突车辆确定为低优先级车辆；根据所述冲突点坐标、冗余时间及所述碰撞时间，计算所述低优先级车辆的行驶加速度，以控制所述高优先级车辆以当前速度匀速通过冲突区域，控制所述低优先级车辆以所述行驶加速度通过冲突区域，以实现冲突消解；其中，所述行驶加速度为负值。

在一种可行的实施方式中，在对存在冲突的两股潜在冲突车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别，以确定冲突车辆以及冲突点坐标之后，所述方法还包括：在同一股潜在冲突车流中存在多个冲突点的情况下，设具有多个冲突点的车流为第一车流；构建所述第一车流在第一冲突点处的第一初始状态矩阵，以及构建第二车流在进入所述交叉口控制区域时的第二初始状态矩阵；其中，所述第二车流是与第一车流在第二冲突点处有冲突风险的车流；所述第一冲突点与所述第二冲突点为所述多个冲突点中的任一对相邻冲突点，且所述第一车流先经过所述第一冲突点；若所述第一车流的优先级比所述第二车流的优先级低，则根据所述第一初始状态矩阵，计算所述第一车流在所述第二冲突点处的第一冲突状态矩阵；根据所述第一冲突状态矩阵，引导所述第一车流匀减速通过所述第二冲突点，并引导所述第二车流按照原速匀速通过所述第二冲突点；若所述第一车流的优先级比所述第二车流的优先级高，则根据所述第二初始状态矩阵，计算所述第二车流在所述第二冲突点处的第二冲突状态矩阵；根据所述第二冲突状态矩阵，引导所述第二车流匀减速通过所述第二冲突点，并引导所述第一车流按照原速匀速通过所述第二冲突点，以对所述多个冲突点进行冲突消解。

另一方面，本申请实施例还提供了一种无信号控制交叉口冲突识别与消解设备，设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器能够执行根据上述任一实施方式所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法。

本申请实施例根据被测交叉口的交叉口饱和度大小，定义交通控制目标，以在比较不拥堵的情况下节省交叉口内车辆的通行时间，在较为拥堵的情况下增大交叉口内车辆的通行量，尽快疏散交通。从而在不同的拥堵情况下能够满足交叉口的不同通行要求。通过定义关键放行车流、潜在冲突车流以及非冲突车流，并判断冲突车流的优先级别，提供冲突车流的冲突消解策略，使车辆不再受限于传统无信号控制交叉口通行方式，保证了行车安全性，提高了通行效率。并且，本申请在考虑车辆尺寸大小的基础上设置车辆横纵向安全裕度，以此进行交通冲突识别，能够更加准确地确定车辆即将发生碰撞的位置，误差较小，同时安全裕度的存在可以保证两车不会真的发生碰撞，使得驾驶员在行车时心理压力更小，行车安全性更高。最后，本申请在单个冲突点的冲突消解基础上，根据多个冲突点的冲突时间，构建车辆冲突矩阵，针对上一冲突点车辆状态，对下一冲突点进行识别并依据交通控制目标进行多个冲突点情况下的冲突消解，使得冲突消解过程更加全面、细化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请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。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法流程图；

图2为本申请实施例提供的一种直行-直行情况下的相交车辆冲突示意图；

图3为本申请实施例提供的一种直行-左转情况下的相交车辆冲突示意图；

图4为本申请实施例提供的一种左转-左转情况下的相交车辆冲突示意图；

图5为本申请实施例提供的一种车辆运动模型示意图；

图6为本申请实施例提供的一种车辆轮廓示意图；

图7为本申请实施例提供的一种多冲突点示意图；

图8为本申请实施例提供的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法，如图1所示，无信号控制交叉口冲突识别与消解方法具体包括步骤S101-S106：

S101、根据被测交叉口控制区域的交叉口饱和度以及预设阈值，确定被测交叉口的交通控制目标。

具体地，在车路协同环境下，通过车载设备采集车辆信息，通过路侧设备采集交通状况信息，以对无信号控制交叉口的车辆进行引导，维护无信号控制交叉口的通行安全。本申请首先通过路侧设备实时统计被测交叉口控制区域中的当前车辆数量，并将当前车辆数量与该被测交叉口的交叉口最大允许通过量的比值，确定为该被测交叉口的交叉口饱和度。所提到的控制区域是指被测交叉口在路侧设备监控下的区域。

进一步地，若交叉口饱和度小于等于预设阈值，则将被测交叉口的交通控制目标设为第一控制目标：使被测交叉口内的通行时间总延误值最小。若交叉口饱和度大于预设阈值，则将被测交叉口的交通控制目标设为第二控制目标：控制被测交叉口单位时间内的车辆通行量最大。

作为一种可行的实施方式，根据现有技术中提出的无控制交叉口服务水平划分表中的饱和度值和平均控制延误值的对应关系可知，在交叉口交叉口饱和度小于等于0.75时，平均控制延误值处于较低的水平(小于30s)，因此，本申请将预设阈值设为0.75，对于交叉口饱和度≤0.75的交叉口，以交叉口内的通行时间总延误值最小为主要交通控制目标，以在不那么拥堵的情况下节省交叉口内车辆的通行时间。对于交叉口饱和度>0.75的交叉口则以交叉口单位时间内的车辆通行量最大为主要交通控制目标，以在较为拥堵的情况下增大交叉口内车辆的通行量，尽快疏散交通。从而在不同的拥堵情况下能够满足交叉口的不同通行要求。

S102、根据交通控制目标，将被测交叉口控制区域内的若干股车流划分为关键放行车流、潜在冲突车流以及非冲突车流。

具体地，首先将进入被测交叉口的车辆按照前进方向进行分类，相同前进方向且车间距﹤30m的车辆定义为同一股车流，以此方法将整个被测交叉口中的车辆划分为若干股车流。

进一步地，在交通控制目标为第一控制目标的情况下，将通行时间延误值最大的一股或多股车流确定为关键车流，将其余车流确定为待定车流。若存在多股关键车流，且多股关键车流之间存在冲突风险，则将单位时间内车辆通行量最大的关键车流划分为关键放行车流，并将其余关键车流划分为潜在冲突车流。

作为一种可行的实施方式，车流之间存在冲突风险或者存在冲突，是指车流在通过交叉口过程中有相交或碰撞的可能，比如一股车流从西向东行驶，并在交叉口处继续直行，另一股车流从南向北行驶，并在交叉口处左转并向东行驶，此时这两股车流若同时通过交叉口，行驶方向是相交的，因此存在冲突风险。

在交通控制目标为第二控制目标的情况下，将单位时间内车辆通行量最大的一股或多股车流确定为关键车流，将其余车流确定为待定车流。若存在多股关键车流，且多股关键车流之间存在冲突风险，则将通行时间延误值最大的关键车流划分为关键放行车流，并将其余关键车流划分为潜在冲突车流。

而无论交通控制目标是第一控制目标还是第二控制目标，若仅存在一股关键车流，则将这股关键车流划分为关键放行车流。若存在多股关键车流且多股关键车流之间不存在冲突风险，则将这多股关键车流均划分为关键放行车流。若待定车流与关键放行车流之间不存在冲突风险，则将待定车流划分为非冲突车流。若待定车流与任一关键放行车流之间存在冲突风险，则将待定车流划分为潜在冲突车流。

作为一种可行的实施方式，在交通控制目标为第一控制目标的情况下，根据

确定m股车流中，通行时间延误值的最大值P_max；该最大值对应的一股或多股车流即为关键车流。其中，l_kf为第k股车流中的车辆通过交叉口行驶的距离；v_kf为第k股车流中的车辆接近交叉口时的初始速度；t_kf为第k股车流中的车辆在交叉口内的实际行程时间。

在交通控制目标为第二控制目标的情况下，根据

确定m股车流中，单位时间内车辆通行量的最大值Q_max；该最大值对应的一股或多股车流即为关键车流。其中，(k＝1,2,……,m)，N_k为第k股车流中的车辆数。

S103、在关键放行车流与非冲突车流放行结束后，确定符合交通控制目标的潜在冲突车流进行放行，若放行的潜在冲突车流之间存在冲突，则计算存在冲突的两股车流中每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标。

具体地，首先将划分的关键放行车流与非冲突车流进行优先放行。在关键放行车流与非冲突车流放行结束后，若此时的交通控制目标为第一控制目标，则在潜在冲突车流中，确定通行时间延误值最大的若干股车流并放行。若此时的交通控制目标为第二控制目标，则在潜在冲突车流中，确定单位时间内车辆通行量最大的若干股车流并放行。

进一步地，若放行的潜在冲突车流之间存在冲突，则基于存在冲突的两股潜在冲突车流的不同行驶方向，计算每两辆相交车辆的安全裕度；其中，相交车辆是指：车辆行驶方向延长线相交且车距小于预设车距的两辆车。安全裕度包括横向安全裕度以及纵向安全裕度。

此时，存在冲突的两股潜在冲突车流可能会出现三种不同的行驶方向，分别为：两股车流都是直行、一股直行一股左转、两股车流都是左转。在这三种行驶方向的情况下，车辆安全裕度的计算方式并不相同。

作为一种可行的实施方式，图2为本申请实施例提供的一种直行-直行情况下的相交车辆冲突示意图，如图2所示，图中的两辆车分属不同的车流，且两辆车的行驶方向延长线相交且车距较近，因此两辆车为上文定义的相交车辆。此时，根据

得到相交车辆1的纵向安全裕度H₁；根据/>

得到相交车辆2的纵向安全裕度H₂；根据/>

得到相交车辆1的横向安全裕度L₁；根据/>

得到相交车辆2的横向安全裕度L₂；其中，v_1r为相交车辆1的后轴轴心速度，v_2r为相交车辆2的后轴轴心速度。图5为本申请实施例提供的一种车辆运动模型示意图，如图5中的v_r即为车辆的后轴轴心速度，v_f为车辆的前轮速度。在两车都直行的情况下，两辆车的前轮速度与后轴轴心速度的方向和大小都相同。

图3为本申请实施例提供的一种直行-左转情况下的相交车辆冲突示意图，如图3所示，相交车辆1直行且相交车辆2左转，根据

得到相交车辆1的纵向安全裕度H₁；根据/>

得到相交车辆2的纵向安全裕度H₂；根据/>

得到相交车辆1的横向安全裕度L₁；根据

得到相交车辆2的横向安全裕度L₂。其中，β为两辆相交车辆前轮速度方向的夹角，δ₂为相交车辆2的前轮偏角。如图5中的δ即为车辆的前轮偏角。同理，若相交车辆1左转而相交车辆2直行，只需将计算公式调换即可得到两辆相交车辆的横纵向安全裕度。在这种情况下，相交车辆1的前轮速度与后轴轴心速度的方向和大小都相同，相交车辆2的前轮速度v₂与后轴轴心速度的关系为：/>

图4为本申请实施例提供的一种左转-左转情况下的相交车辆冲突示意图，如图4所示，在这种情况下，根据

得到相交车辆1的纵向安全裕度H₁；根据/>

得到相交车辆2的纵向安全裕度H₂；根据

得到相交车辆1的横向安全裕度L₁；根据

得到相交车辆2的横向安全裕度L₂。其中，δ₁为相交车辆1的前轮偏角。在这种情况下，两辆车的前轮速度v₁、v₂分别与后轴轴心速度v_1r、v_2r的关系为：/>

进一步地，基于车路协同技术，通过车载设备获取相交车辆的后轴中心位置坐标，并将安全裕度与旋转平移公式相结合，计算相交车辆外轮廓四个顶点在世界坐标系下的坐标，得到相交车辆的四个外轮廓顶点坐标。其中，相交车辆的外轮廓面积大于相交车辆的实际轮廓面积。

作为一种可行的实施方式，图6为本申请实施例提供的一种车辆轮廓示意图，如图6所示，内圈的实线为车辆的实际轮廓，外圈的虚线为车辆的外轮廓。根据以下公式，计算两辆相交车辆的四个外轮廓顶点坐标(x₁，y₁)、(x₂，y₂)、(x₃，y₃)、(x₄，y₄)：

其中，α₀为车辆的行驶方位角，(x₀,y₀)为车体坐标系原点的坐标，F、B分别为车辆后轴中心与车辆前、后实际轮廓的垂直距离，R为车辆后轴中心与车辆左、右实际轮廓的垂直距离。H为车辆的纵向安全裕度，L为车辆的横向安全裕度。安全裕度是指车辆实际轮廓的每条边与外轮廓的对应边的距离。

S104、根据每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标，对存在冲突的两股潜在冲突车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别，以确定冲突车辆以及冲突点坐标。

具体地，若其中一辆相交车辆的任一外轮廓顶点坐标与另一辆相交车辆的任一外轮廓顶点坐标重合，则判断两辆相交车辆存在车顶点之间的冲突风险，将两辆相交车辆确定为冲突车辆，并将重合的外轮廓顶点坐标确定为冲突点坐标；或者，

确定其中一辆相交车辆的每两个相邻外轮廓顶点坐标形成的若干条直线，并通过直线公式进行表示。若另一辆相交车辆的任一个外轮廓顶点坐标与若干条直线中任一条的距离为0，则判断两辆相交车辆存在车身与车顶点之间的冲突风险，将两辆相交车辆确定为冲突车辆，并将外轮廓顶点坐标确定为冲突点坐标。

在一个实施例中，若相交车辆1有任一个外轮廓顶点与相交车辆2的任一个外轮廓顶点的坐标值相同，则两车有碰撞风险，且重合的这个外轮廓顶点坐标即为冲突点坐标。若相交车辆1的两两外轮廓顶点形成的直线公式为Ax+By+C＝0，相交车辆2的外轮廓顶点坐标为(x_i,y_i)，(i＝1,2,3,4)，此时，若相交车辆2的外轮廓顶点1到相交车辆1的直线1的距离

则两车有碰撞风险，且外轮廓顶点1的坐标即为冲突点坐标。

S105、根据交通控制目标以及冲突点坐标，对冲突车辆进行冲突消解。

具体地，根据冲突车辆上的冲突点在进入被测交叉口时的初始坐标，计算冲突车辆的横向碰撞时间以及纵向碰撞时间，并取较小的碰撞时间值作为冲突车辆的碰撞时间。

作为一种可行的实施方式，根据

计算冲突车辆的横向碰撞时间t_x。根据/>

计算冲突车辆的纵向碰撞时间t_y。然后根据t_碰撞＝min{t_x,t_y}，得到冲突车辆的碰撞时间t_碰撞。其中，x_A、x_B分别为冲突车辆1、冲突车辆2上的冲突点在进入被测交叉口时的初始横坐标；y_A、y_B分别为冲突车辆1、冲突车辆2的冲突点在进入被测交叉口时的初始纵坐标；/>

分别为冲突车辆1、冲突车辆2的横摆角；Δv_x、Δv_y分别为冲突车辆1与冲突车辆2的横向速度差、纵向速度差；v_1r为冲突车辆1的后轴轴心速度，v_2r为冲突车辆2的后轴轴心速度。

进一步地，在交通控制目标为第一控制目标的情况下，将通行时间延误值较大的车流确定为高优先级车流，将另一股潜在冲突车流确定为低优先级车流。在交通控制目标为第二控制目标的情况下，将单位时间内车辆通行量较大的车流确定为高优先级车流，将另一股潜在冲突车流确定为低优先级车流。

进一步地，将高优先级车流中的冲突车辆确定为高优先级车辆，低优先级车流中的冲突车辆确定为低优先级车辆；根据冲突点坐标、冗余时间及碰撞时间，计算低优先级车辆的行驶加速度，以控制高优先级车辆以当前速度匀速通过冲突区域，控制低优先级车辆以行驶加速度通过冲突区域，以实现冲突消解；其中，行驶加速度为负值。

作为一种可行的实施方式，假设车辆在交叉口内的运动为匀速运动或匀减速运动。依据此时的交通控制目标，确定两辆冲突车流的优先级。优先级较高的一车作匀速运动，优先级较低的一车作匀减速运动。同时设置冗余时间，避免车辆真的碰撞，保证一车刚好驶离冲突区域，另一车刚好进入冲突区域。优先级较低的车辆的行驶加速度为：

增加了冗余时间后，优先级较低的车辆在到达冲突点时的速度为：v_j＝v_j0+a(t_碰撞+t_冗余)，这个速度比不加冗余时间的情况下计算出来的速度更小，可以保证低优先级车辆在到达冲突点时的速度足够小，不会与高优先级车辆发生实际碰撞。其中，j取1或2，表示优先级较低的为车辆1还是车辆2。x_j为：优先级较低的冲突车辆上的冲突点在进入被测交叉口时的初始坐标，与发生冲突时的冲突点坐标的距离，v_j0为优先级较低的车辆的初始速度。

进一步地，将计算出的行驶加速度发送到做匀减速运动的车辆的车载设备，以建议该车辆以该行驶加速度接近并驶过冲突区域。并控制做匀速运动的车辆以当前速度匀速驶过冲突区域，从而消除两车的碰撞风险。

S106、若同一股潜在冲突车流中存在多个冲突点，则针对多个冲突点中的相邻冲突点构建冲突矩阵，根据冲突矩阵，对多个冲突点进行冲突消解。

具体地，在同一股潜在冲突车流中存在多个冲突点的情况下，设具有多个冲突点的车流为第一车流。构建第一车流在第一冲突点处的第一初始状态矩阵，以及构建第二车流在进入交叉口控制区域时的第二初始状态矩阵。其中，第二车流是与第一车流在第二冲突点处有冲突风险的车流。第一冲突点与第二冲突点为多个冲突点中的任一对相邻冲突点，且第一车流先经过第一冲突点。

若第一车流的优先级比第二车流的优先级低，则根据第一初始状态矩阵，计算第一车流在第二冲突点处的第一冲突状态矩阵；根据第一冲突状态矩阵，引导第一车流匀减速通过第二冲突点，并引导第二车流按照原速匀速通过第二冲突点。

若第一车流的优先级比第二车流的优先级高，则根据第二初始状态矩阵，计算第二车流在第二冲突点处的第二冲突状态矩阵；根据第二冲突状态矩阵，引导第二车流匀减速通过第二冲突点，并引导第一车流按照原速匀速通过第二冲突点，以对多个冲突点进行冲突消解。

作为一种可行的实施方式，图7为本申请实施例提供的一种多冲突点示意图，如图7所示，车流u上存在与车流p的冲突点M以及与车流w的冲突点N，属于同一股车流上存在多个冲突点的情况。假设点M与点N是相邻冲突点。那么车流u在冲突点M处的第一初始状态矩阵为：

车流w在进入交叉口控制区域时的第二初始状态矩阵为：

其中，p_ri为车流u的优先级，p′_ri为车流w的优先级。P_ui、v_ui、t_ui分别为车流u中的车辆i在冲突点M处的位置、速度、时间；P_wi、v_wi、t_wi分别为车流w中的车辆i在进入交叉口控制区域时的初始位置、速度、时间；

若车流u与车流w为横向碰撞，那么碰撞时间为

若为纵向碰撞，那么碰撞时间为/>

其中，/>

为车流w中的车辆i初始位置的横摆角，/>

为车流u中的车辆i在冲突点M处的横摆角。

若p′_ri>p_ri，则车流w具有高优先级，因此车流w按照原速匀速通过冲突点N。然后根据

得到车流u在冲突点N处的行驶加速度，其中，x_ui为车流u上的冲突点M与冲突点N的距离。从而得到车流u在冲突点N处的第一冲突状态矩阵：

矩阵中的冲突点N处的速度v_ui′可以根据加速度a_ui以及车流u在冲突点M处的速度、碰撞时间以及冗余时间计算得出。根据第一冲突状态矩阵，引导车流u匀减速通过第二个冲突点N。

若p′_ri<p_ri，则车流u具有高优先级，因此车流u按照原速匀速通过冲突点N。然后根据

得到车流w在冲突点N处的行驶加速度，其中，x_wi为车流w的起始位置与冲突点N的距离。从而得到车流w在冲突点N处的第二冲突状态矩阵：

矩阵中的冲突点N处的速度v_wi′可以根据加速度a_wi以及车流w在初始位置的速度以及碰撞时间计算得出。根据第二冲突状态矩阵，引导车流w匀减速通过第二个冲突点N。

另外，本申请实施例还提供了一种无信号控制交叉口冲突识别与消解设备，如图8所示，无信号控制交叉口冲突识别与消解设备具体包括：

至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

存储器存储有能够被至少一个处理器执行的指令，以使至少一个处理器能够执行：

根据被测交叉口控制区域的交叉口饱和度以及预设阈值，确定被测交叉口的交通控制目标；其中，所述交通控制目标包括第一控制目标以及第二控制目标；

根据所述交通控制目标，将所述被测交叉口控制区域内的若干股车流划分为关键放行车流、潜在冲突车流以及非冲突车流；

在所述关键放行车流与所述非冲突车流放行结束后，确定符合所述交通控制目标的潜在冲突车流进行放行，若放行的潜在冲突车流之间存在冲突，则计算存在冲突的两股车流中每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标；其中，所述相交车辆为：车辆行驶方向延长线相交且车距小于预设车距的两辆车；

根据所述每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标，对存在冲突的两股潜在冲突车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别，以确定冲突车辆以及冲突点坐标；

根据所述交通控制目标以及所述冲突点坐标，对所述冲突车辆进行冲突消解。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请的实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法，其特征在于，所述方法包括：

根据被测交叉口控制区域的交叉口饱和度以及预设阈值，确定被测交叉口的交通控制目标；其中，所述交通控制目标包括第一控制目标以及第二控制目标，具体包括：

根据所述被测交叉口控制区域中的当前车辆数量以及交叉口最大允许通过量，确定所述被测交叉口的交叉口饱和度；

若所述交叉口饱和度小于等于所述预设阈值，则将所述被测交叉口的交通控制目标设为所述第一控制目标：使所述被测交叉口内的通行时间总延误值最小；

若所述交叉口饱和度大于所述预设阈值，则将所述被测交叉口的交通控制目标设为所述第二控制目标：控制所述被测交叉口单位时间内的车辆通行量最大；

根据所述交通控制目标，将所述被测交叉口控制区域内的若干股车流划分为关键放行车流、潜在冲突车流以及非冲突车流，具体包括：

在所述交通控制目标为所述第一控制目标的情况下，将通行时间延误值最大的一股或多股车流确定为关键车流，将其余车流确定为待定车流；若存在多股关键车流，且多股关键车流之间存在冲突风险，则将单位时间内车辆通行量最大的关键车流划分为关键放行车流，并将其余关键车流划分为潜在冲突车流；

在所述交通控制目标为所述第二控制目标的情况下，将单位时间内车辆通行量最大的一股或多股车流确定为关键车流，将其余车流确定为待定车流；若存在多股关键车流，且多股关键车流之间存在冲突风险，则将通行时间延误值最大的关键车流划分为关键放行车流，并将其余关键车流划分为潜在冲突车流；

无论所述交通控制目标为第一控制目标还是第二控制目标，若仅存在一股关键车流，则将所述关键车流划分为关键放行车流；若存在多股关键车流且多股关键车流之间不存在冲突风险，则将所述多股关键车流均划分为关键放行车流；

若所述待定车流与所述关键放行车流之间不存在冲突风险，则将所述待定车流划分为非冲突车流；若所述待定车流与任一所述关键放行车流之间存在冲突风险，则将所述待定车流划分为潜在冲突车流；

在所述关键放行车流与所述非冲突车流放行结束后，确定符合所述交通控制目标的潜在冲突车流进行放行，若放行的潜在冲突车流之间存在冲突，则计算存在冲突的两股车流中每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标；其中，所述相交车辆为：车辆行驶方向延长线相交且车距小于预设车距的两辆车；

根据所述每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标，对存在冲突的两股潜在冲突车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别，以确定冲突车辆以及冲突点坐标；

根据所述交通控制目标以及所述冲突点坐标，对所述冲突车辆进行冲突消解，具体包括：

根据所述冲突车辆上的冲突点在进入所述被测交叉口时的初始坐标，计算所述冲突车辆的横向碰撞时间以及纵向碰撞时间，并取所述横向碰撞时间与所述纵向碰撞时间中的较小值作为所述冲突车辆的碰撞时间；

在所述交通控制目标为所述第一控制目标的情况下，将通行时间延误值较大的车流确定为高优先级车流，将另一股潜在冲突车流确定为低优先级车流；

在所述交通控制目标为所述第二控制目标的情况下，将单位时间内车辆通行量较大的车流确定为高优先级车流，将另一股潜在冲突车流确定为低优先级车流；

将高优先级车流中的冲突车辆确定为高优先级车辆，低优先级车流中的冲突车辆确定为低优先级车辆；

根据所述冲突点坐标、冗余时间及所述碰撞时间，计算所述低优先级车辆的行驶加速度，以控制所述高优先级车辆以当前速度匀速通过冲突区域，控制所述低优先级车辆以所述行驶加速度通过冲突区域，以实现冲突消解；其中，所述行驶加速度为负值。

2.根据权利要求1所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述交通控制目标为所述第一控制目标的情况下，根据

确定m股车流中，通行时间延误值的最大值P_max；其中，l_kf为第k股车流中的车辆通过交叉口行驶的距离；v_kf为第k股车流中的车辆接近交叉口时的初始速度；t_kf为第k股车流中的车辆在交叉口内的实际行程时间；

在所述交通控制目标为所述第二控制目标的情况下，根据

确定m股车流中，单位时间内车辆通行量的最大值Q_max；其中，N_k为第k股车流中的车辆数。

3.根据权利要求1所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法，其特征在于，在所述关键放行车流与所述非冲突车流放行结束后，确定符合所述交通控制目标的潜在冲突车流进行放行，若放行的潜在冲突车流之间存在冲突，则计算存在冲突的两股车流中每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标，具体包括：

将所述关键放行车流与所述非冲突车流进行优先放行；

在所述关键放行车流与所述非冲突车流放行结束后，若所述交通控制目标为第一控制目标，则在所述潜在冲突车流中，确定通行时间延误值最大的若干股车流并放行；若所述交通控制目标为第二控制目标，则在所述潜在冲突车流中，确定单位时间内车辆通行量最大的若干股车流并放行；

若放行的潜在冲突车流之间存在冲突，则基于存在冲突的两股潜在冲突车流的不同行驶方向，计算每两辆相交车辆的安全裕度；其中，所述安全裕度包括横向安全裕度以及纵向安全裕度；

基于车路协同技术，获取所述相交车辆的后轴中心位置坐标，并将所述安全裕度与旋转平移公式相结合，计算所述相交车辆外轮廓四个顶点在世界坐标系下的坐标，得到所述相交车辆的四个外轮廓顶点坐标；其中，所述相交车辆的外轮廓面积大于所述相交车辆的实际轮廓面积。

4.根据权利要求3所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法，其特征在于，若放行的潜在冲突车流之间存在冲突，则基于存在冲突的两股潜在冲突车流的不同行驶方向，计算每两辆相交车辆的安全裕度，具体包括：

在存在冲突的两股潜在冲突车流的行驶方向均为直行的情况下，根据

得到相交车辆1的纵向安全裕度H₁；根据/>

得到相交车辆2的纵向安全裕度H₂；根据/>

得到相交车辆1的横向安全裕度L₁；根据/>

得到相交车辆2的横向安全裕度L₂；其中，v_1r为相交车辆1的后轴轴心速度，v_2r为相交车辆2的后轴轴心速度；

在存在冲突的两股潜在冲突车流的行驶方向分别为直行和左转的情况下，根据

得到相交车辆1的纵向安全裕度H₁；根据

得到相交车辆2的纵向安全裕度H₂；根据

得到相交车辆1的横向安全裕度L₁；根据

得到相交车辆2的横向安全裕度L₂；其中，β为两辆相交车辆前轮速度方向的夹角，δ₂为相交车辆2的前轮偏角；

在存在冲突的两股潜在冲突车流的行驶方向均为左转的情况下，根据

得到相交车辆1的纵向安全裕度H₁；根据

得到相交车辆2的纵向安全裕度H₂；根据

得到相交车辆1的横向安全裕度L₁；根据

得到相交车辆2的横向安全裕度L₂；其中，δ₁为相交车辆1的前轮偏角。

5.根据权利要求1所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法，其特征在于，根据所述每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标，对存在冲突的两股潜在冲突车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别，以确定冲突车辆以及冲突点坐标，具体包括：

若其中一辆相交车辆的任一外轮廓顶点坐标与另一辆相交车辆的任一外轮廓顶点坐标重合，则判断所述两辆相交车辆存在车顶点之间的冲突风险，将所述两辆相交车辆确定为冲突车辆，并将重合的所述外轮廓顶点坐标确定为冲突点坐标；或者，

确定其中一辆相交车辆的每两个相邻外轮廓顶点坐标形成的若干条直线，并线通过直线公式进行表示；若另一辆相交车辆的任一个外轮廓顶点坐标与所述若干条直线中任一条的距离为0，则判断两辆相交车辆存在车身与车顶点之间的冲突风险，将所述两辆相交车辆确定为冲突车辆，并将所述外轮廓顶点坐标确定为冲突点坐标。

6.根据权利要求1所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法，其特征在于，在存在冲突的两股潜在冲突车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别，以确定冲突车辆以及冲突点坐标之后，所述方法还包括：

在同一股潜在冲突车流中存在多个冲突点的情况下，设具有多个冲突点的车流为第一车流；

构建所述第一车流在第一冲突点处的第一初始状态矩阵，以及构建第二车流在进入所述交叉口控制区域时的第二初始状态矩阵；其中，所述第二车流是与第一车流在第二冲突点处有冲突风险的车流；所述第一冲突点与所述第二冲突点为所述多个冲突点中的任一对相邻冲突点，且所述第一车流先经过所述第一冲突点；

若所述第一车流的优先级比所述第二车流的优先级低，则根据所述第一初始状态矩阵，计算所述第一车流在所述第二冲突点处的第一冲突状态矩阵；

根据所述第一冲突状态矩阵，引导所述第一车流匀减速通过所述第二冲突点，并引导所述第二车流按照原速匀速通过所述第二冲突点；

若所述第一车流的优先级比所述第二车流的优先级高，则根据所述第二初始状态矩阵，计算所述第二车流在所述第二冲突点处的第二冲突状态矩阵；

根据所述第二冲突状态矩阵，引导所述第二车流匀减速通过所述第二冲突点，并引导所述第一车流按照原速匀速通过所述第二冲突点，以对所述多个冲突点进行冲突消解。

7.一种无信号控制交叉口冲突识别与消解设备，其特征在于，所述设备包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器能够执行根据权利要求1-6任一项所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法。

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