CN115226064A - 一种基于5g和cv2x的车路云协同智慧公交网联化平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了车路云协同智慧公交技术领域的一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台，包括有网联化云服务器、路侧RSU、公交车OBU和实时监控平台；路侧RSU端(以路口信号机为例)硬件包括核心控制模块、5G模块、CV2X通信模块、驱动模块、黄闪模块、控制面板模块，其特点是通信距离远、360度感知，且不受天气等环境影响；公交车与网联化云服务器之间的通信方式是5G通信，5G作为最新一代的无线通信技术，其高速率、低延时、广连接的特性，可以真正实现V2X技术中的车‑云之间实时通信；云服务平台将所管理的交通路口信息和公交车信息通过5G通信技术上传到云端进行统一计算，实现对多个路口实时和在线全局优化，保证了多路口的绿波通行。

Description

一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台

技术领域

本发明涉及车路云协同智慧公交技术领域，具体为一种基于5G和CV2X 的车路云协同智慧公交网联化平台。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，交通拥堵已成为制约城市发展的一大顽疾，城市交通拥堵不但导致生活成本增加,交通事故频发,也严重阻碍了城市的发展步伐，因此，彻底解决城市交通拥堵问题已迫在眉睫。

智慧公交是城市公交出行的重要发展方向之一。所谓的智慧公交，是将移动互联网、物联网、大数据等新一代信息技术应用到城市公共交通运营、服务、管理等方面，努力打造综合、高效、准确、可靠的城市公共交通信息服务体系，全面提高城市公共交通智能化水平。智慧公交是运用的GNSS/GPS 定位技术、3G/4G通信技术、GIS地理信息系统技术，建设公交服务器，结合公交车辆的运行特点，实现公交车快速通行，以提高城市交通效率和安全。

在智慧公交系统实际运行过程中，如下三个问题尤为突出：

1.公交车与路侧设备(如信号机)进行互联，为了实现公交车与路侧设备之间的通信常采用检测器，常用的检测器有：线圈检测、GPS定位检测、RFID 射频检测和视频检测等，但这些检测器存在实时性差、距离短、传感器易受干扰等问题。

2.公交车与公交服务器之间的通信方式多是4G通信，4G通信延迟较大，无法满足公交快速通行算法在线实时计算要求。

3.当前基于OBU(车载单元)和RSU(路侧单元)的公交优先只能实现单路口或部分路口的信号灯局部优化，且非实时在线处理。因此，不能实现多个路口全局优化处理。

基于以上问题，本发明设计了一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台，该平台包括网联化云服务器、路侧RSU、公交车OBU和实时监控平台；

路侧RSU端(以路口信号机为例)硬件包括核心控制模块、5G模块、 CV2X通信模块、驱动模块、黄闪模块、控制面板模块、定位模块、车检通讯和电源模块；

公交车OBU端硬件包括核心控制模块、5G模块、CV2X通信模块、can 模块、定位模块、以太网模块和电源模块；

实时监控平台主要是大屏显示终端，并能响应用户的操作指令(如查询和保存等)；

优选的，网联化云服务器通过5G通信实时收集路侧RSU信息和公交车 OBU信息，一方面通过websocket通信将信收集到的信息以三维地图的形式展示在监控平台；另一方将收集到的信息输入到云服务器的控制算法中，控制算法输出公交车辆调度指令和路侧状态控制指令，保证公交车辆多路口绿波通行。

优选的，上述基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台中，路侧RSU端(以路口信号机为例)包括任务调度模块、车联网5G和CV2X业务处理模块、信号灯相位控制模块、时钟位置服务模块、交通接口服务模块和算法处理模块；进一步的，算法处理模块依据车联网5G、CV2X业务处理模块和交通接口服务模块收集到的云、车和路的信息进行算法处理后进行信号灯相位控制；进一步的车联网5G实现路与云、车与云的实时通信，CV2X 业务处理模块实现车与路、车与车的实时通信，且CV2X可实现安全应用场景，包括追尾、变道、信号灯提醒和车速引导等。

优选的，上述基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台中，公交车OBU端包括任务调度模块、车联网5G和CV2X业务处理模块、公交车信息获取模块、时钟位置服务模块、人机交互模块。

优选的，基于5G车路云协同的智慧公交网联化平台中，实时监控平台根据真实的地图数据，实时显示车辆的行驶路径及状态信息、各个路口的红绿灯状态信息。

一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台，包括以下操作步骤：S1：公交车OBU端信息处理的频率为10Hz，每隔100ms采集公交车 GNSS的位置信息、公交车周边公交车OBU及RSU信息、公交车自车信息，信息经算法处理后，得出与周边公交车及RSU的距离信息，从而确定危险级别，经危险级别分类，得出安全应用场景预警；另一方面，每隔100ms将通过CV2X将自车的信息发送给周边车辆和路侧单元，通过5G将自车的信息发送给5G云平台，并接收5G云平台下发的行车建议；

S2：RSU端信息处理的频率为10Hz，每隔100ms采集路口交通信息信息、RSU端周边公交车OBU信息、自身RSU信息、5G云平台下发的信号灯控制信息，经算法处理后，得出当前最优的信号灯控制状态，并将其通过CV2X 发送给周边公交车辆、通过5G发送给5G云平台；

S3：运行在云服务器的程序实时收集公交车OBU的车辆信息、路口的红绿灯信息，并将信息输入给云服务器控制算法，算法做出合适的决策得出建议的公交车速和路口信号灯状态指令，并将指令下发至路侧RSU和公交车 OBU，保证公交车辆多路口绿波通行；

S4：实时监控界面从云服务器平台获取信息，根据真实的三维地图实时显示公交车的运行状态及路口红绿灯的相位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明公交车与路侧设备(如信号机)之间的交互方式为CV2X技术，该技术通信距离远、360度感知，且不受天气等环境影响；

本发明公交车与网联化云服务器之间的通信方式是5G通信，5G作为最新一代的无线通信技术，其高速率、低延时、广连接的特性，可实现V2X技术中车与云之间实时通信；

本发明中网联化云服务平台将所管理的交通路口信息和公交车信息通过5G通信技术上传到云服务器进行统一计算，实现对多个路口实时和在线全局优化，保证了多路口的绿波通行；

本发明中，公交车与路侧设备(如信号机)之间的交互方式为CV2X技术，推动了CV2X中的车与路的安全场景应用(信号灯提醒、车速引导等)，提高了交通效率；公交车与公交车之间的交互方式为CV2X技术，推动了CV2X 的车与车的安全场景应用(追尾、变道等)，提高了交通安全；公交车与网联化云服务器之间的通信方式为5G通信,保证了网联化云服务器在线控制算法的实时性，实现了多路口的绿波通行。多路口的绿波通行的实现，提高了城市交通运行效率，降低了交通拥堵、减少了交通污染。

当然，实施本发明的任一产品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的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明整体系统框图；

图2为本发明网联化云服务器系统框图；

图3为本发明路侧RSU(信号机)系统框图；

图4为本发明公交车OBU系统框图；

图5为本发明公交车OBU端任务处理流程图；

图6为本发明RSU端(信号机)任务处理流程图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图6，本发明提供一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台技术方案：包括有网联化云服务器、路侧RSU、公交车OBU 和实时监控平台；

路侧RSU端(以路口信号机为例)硬件包括核心控制模块、5G模块、 CV2X通信模块、驱动模块、黄闪模块、控制面板模块、定位模块、车检通讯和电源模块；

公交车OBU端硬件包括核心控制模块、5G模块、CV2X通信模块、can 模块、定位模块、以太网模块和电源模块；

实时监控平台主要是大屏显示终端，并能响应用户的操作指令(如查询和保存等)；

网联化云服务器通过5G通信实时收集路侧RSU信息和公交车OBU信息，一方面通过websocket通信将信收集到的信息以三维地图的形式展示在监控平台；另一方将收集到的信息输入到云服务器的控制算法中，控制算法输出公交车辆调度指令和路侧状态控制指令，保证公交车辆多路口绿波通行。

上述基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台中，路侧RSU 端包括任务调度模块、车联网5G和CV2X业务处理模块、信号灯相位控制模块、时钟位置服务模块、交通接口服务模块和算法处理模块；进一步的，算法处理模块依据车联网5G、CV2X业务处理模块和交通接口服务模块收集到的云、车和路的信息进行算法处理后进行信号灯相位控制；进一步的车联网 5G实现路与云、车与云的实时通信，CV2X业务处理模块实现车与路、车与车的实时通信，且CV2X可实现安全应用场景，包括追尾、变道、信号灯提醒和车速引导等。

上述基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台中，公交车 OBU端包括任务调度模块、车联网5G和CV2X业务处理模块、公交车信息获取模块、时钟位置服务模块、人机交互模块。

基于5G车路云协同的智慧公交网联化平台中，实时监控平台根据真实的地图数据，实时显示车辆的行驶路径及状态信息、各个路口的红绿灯状态信息。

包括以下步骤：

S1：公交车OBU端信息处理的频率为10Hz，每隔100ms采集公交车 GNSS的位置信息、公交车周边公交车OBU及RSU信息、公交车自车信息，信息经算法处理后，得出与周边公交车及RSU的距离信息，从而确定危险级别，经危险级别分类，得出安全应用场景预警；另一方面，每隔100ms将通过CV2X将自车的信息发送给周边车辆和路侧单元，通过5G将自车的信息发送给5G云平台，并接收5G云平台下发的行车建议；

S2：RSU端信息处理的频率为10Hz，每隔100ms采集路口交通信息信息、RSU端周边公交车OBU信息、自身RSU信息、5G云平台下发的信号灯控制信息，经算法处理后，得出当前最优的信号灯控制状态，并将其通过CV2X 发送给周边公交车辆、通过5G发送给5G云平台；

S3：运行在云服务器的程序实时收集公交车OBU的车辆信息、路口的红绿灯信息，并将信息输入给云服务器控制算法，算法做出合适的决策得出建议的公交车速和路口信号灯状态指令，并将指令下发至路侧RSU和公交车 OBU，保证公交车辆多路口绿波通行；

S4：实时监控界面从云服务器平台获取信息，根据真实的三维地图实时显示公交车的运行状态及路口红绿灯的相位。

本发明所提供的产品型号只是为本技术方案依据产品的结构特征进行的使用，其产品会在购买后进行调整与改造，使之更加匹配和符合本发明所属技术方案，其为本技术方案一个最佳应用的技术方案，其产品的型号可以依据其需要的技术参数进行替换和改造，其为本领域所属技术人员所熟知的，因此，本领域所属技术人员可以清楚的通过本发明所提供的技术方案得到对应的使用效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台，其特征在于，包括网联化云服务器、路侧RSU、公交车OBU和实时监控平台；

路侧RSU端硬件包括核心控制模块、5G模块、CV2X通信模块、驱动模块、黄闪模块、控制面板模块、定位模块、车检通讯和电源模块；

公交车OBU端硬件包括核心控制模块、5G模块、CV2X通信模块、can模块、定位模块、以太网模块和电源模块；

实时监控平台主要是大屏显示终端，并能响应用户的操作指令。

2.根据权利要求1所述的一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台，其特征在于：所述网联化云服务器通过5G通信实时收集路侧RSU信息和公交车OBU信息，一方面通过websocket通信将信收集到的信息以三维地图的形式展示在监控平台；另一方将收集到的信息输入到云服务器的控制算法中，控制算法输出公交车辆调度指令和路侧状态控制指令，保证公交车辆多路口绿波通行。

3.根据权利要求1所述的一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台，其特征在于：所述路侧RSU端包括任务调度模块、车联网5G和CV2X业务处理模块、信号灯相位控制模块、时钟位置服务模块、交通接口服务模块和算法处理模块；进一步的，算法处理模块依据车联网5G、CV2X业务处理模块和交通接口服务模块收集到的云、车和路的信息进行算法处理后进行信号灯相位控制；进一步的车联网5G实现路与云、车与云的实时通信，CV2X业务处理模块实现车与路、车与车的实时通信，且CV2X可实现安全应用场景，包括追尾、变道、信号灯提醒和车速引导等。

4.根据权利要求1所述的一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台，其特征在于：所述公交车OBU端包括任务调度模块、车联网5G和CV2X业务处理模块、公交车信息获取模块、时钟位置服务模块、人机交互模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台，其特征在于：所述实时监控平台根据真实的地图数据，实时显示车辆的行驶路径及状态信息、各个路口的红绿灯状态信息。

6.根据权利要求1所述的一种基于5G和CV2X的车路云协同智慧公交网联化平台，其特征在于，包括以下操作步骤：

S1：公交车OBU端信息处理的频率为10Hz，每隔100ms采集公交车GNSS的位置信息、公交车周边公交车OBU及RSU信息、公交车自车信息，信息经算法处理后，得出与周边公交车及RSU的距离信息，从而确定危险级别，经危险级别分类，得出安全应用场景预警；另一方面，每隔100ms将通过CV2X将自车的信息发送给周边车辆和路侧单元，通过5G将自车的信息发送给5G云平台，并接收5G云平台下发的行车建议；

S2：RSU端信息处理的频率为10Hz，每隔100ms采集路口交通信息信息、RSU端周边公交车OBU信息、自身RSU信息、5G云平台下发的信号灯控制信息，经算法处理后，得出当前最优的信号灯控制状态，并将其通过CV2X发送给周边公交车辆、通过5G发送给5G云平台；

S3：运行在云服务器的程序实时收集公交车OBU的车辆信息、路口的红绿灯信息，并将信息输入给云服务器控制算法，算法做出合适的决策得出建议的公交车速和路口信号灯状态指令，并将指令下发至路侧RSU和公交车OBU，保证公交车辆多路口绿波通行；

S4：实时监控界面从云服务器平台获取信息，根据真实的三维地图实时显示公交车的运行状态及路口红路灯的相位。

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