CN116863733A

CN116863733A - 一种基于可见光通信的车道方向变更方法

Info

Publication number: CN116863733A
Application number: CN202311018758.3A
Authority: CN
Inventors: 刘君; 李静林; 李永
Original assignee: Xintang Xintong Beijing Technology Co ltd
Current assignee: Xintang Xintong Zhejiang Technology Co ltd
Priority date: 2023-08-14
Filing date: 2023-08-14
Publication date: 2023-10-10
Anticipated expiration: 2043-08-14
Also published as: CN116863733B

Abstract

本发明公开了一种基于可见光通信的车道方向变更方法，涉及道路交通领域，方法包括：在每段道路的两端路口处都设备有边缘计算设备，并和车辆一同配置可见光通讯设备。当车辆即将到达道路下游端路口时，车辆通过可见光通信告知下游路口的边缘计算设备自己的行进方向，边缘计算设备对收集到的车辆行进方向进行统计，并将统计结果传递至上游路口的边缘计算设备。上游路口的边缘计算设备接收到统计结果后，立即根据车辆行进方向和道路车道数目进行计算，确定每个行进方向对应的车道数，然后将车道行进方向情况通过可见光通信通知给即将进入道路的车辆。本发明方法能够有效提高车道的利用效率，减少交通拥堵，并提高交通流量的管理效率。

Description

一种基于可见光通信的车道方向变更方法

技术领域

本发明涉及道路交通领域，更具体地说，涉及一种基于可见光通信的车道方向变更方法。

背景技术

在城市的交通管理中，车道的行进方向对于保证交通流量的有效运行至关重要。然而，在现有的技术中，每个车道的行进方向一般都是确定的，不易于改变。这主要是因为改变车道的行进方向需要重新绘制道路标志，这需要花费大量的人力和物力，而且可能会对交通流量造成干扰。即便是有一些道路在不同的时段采取不同的行进方向，也一般是根据早晚高峰等进行的，这些变化并不能根据实时的车辆流量进行动态调整。

车道的行进方向不能根据实时的车辆流量进行动态调整，这可能会导致某些车道的使用率不高，而其他车道却出现交通拥堵的现象。

另一方面，可见光通信技术作为一种新型的通信技术，已经在多个领域得到了广泛的应用。可见光通信是一种利用可见光带宽进行数据传输的通信方式。它的工作原理是通过对光源进行调制，将数据编码成光信号，然后通过光源发射出去。在接收端，接收器接收到光信号后，通过对光信号进行解调，将光信号解码为原始的数据。

可见光通信的优点在于，它能够提供非常高的数据传输速率，并且在较短的距离内具有非常好的传输性能。这使得它非常适合用于车辆和边缘计算设备之间的通信。然而，尽管可见光通信在许多方面具有优点，但是在道路交通管理中，利用可见光通信实现动态的车道行进方向管理仍然是一个空白领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于可见光通信的车道方向变更方法，以使用可见光通信实现动态的车道行进方向管理。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于可见光通信的车道方向变更方法，包括如下步骤：

S1：每段道路的两端路口处均配备有边缘计算设备，其中包括位于道路上游端路口的第一边缘计算设备，以及位于道路下游端路口的第二边缘计算设备；其中第一边缘计算设备和第二边缘计算设备处均集成设置有一个可见光通讯设备；

在车辆上也配置可见光通讯设备；

S2：当车辆即将到达道路下游端路口时，车辆通过可见光通信告知第二边缘计算设备车辆在下游端路口的行进方向，第二边缘计算设备将车辆即将进入的道路的各个车道行进方向情况通过可见光通信告知车辆，其中所述车道行进方向情况采取与S4中相同的方式获得；

S3：第二边缘计算设备对一段预设周期时间T内收集到的车辆行进方向进行统计，并将统计结果在周期T结束后通过光信号通信传递至位于道路上游的第一边缘计算设备；

S4：第一边缘计算设备接收统计结果后，立即执行以下计算和操作：

S4.1:计算每个行进方向对应的理想车道数：

hi=（Ni/Nt）×H；其中，Ni是S3中统计出的i方向对应的车辆数，Nt为S3中统计的总车辆数，H为第一边缘计算设备和第二边缘计算设备之间道路的车道数，i标记行进方向；

S4.2:如果存在hi＜1但不等于0，则将对应的行进方向的车道数设置为1条；

S4.3：在S41公式中剔除已经确认行进方向的车道数以及对应方向的统计车辆数后，重新按相同的公式计算hi；

S4.4：重复S42和S43的循环，直至最终得到的所有hi≥1后，对所得到的hi进行四舍五入取整后作为对应行进方向的车道数；

S4.5：第二边缘设备将由S41和S42确定的车道行进方向情况通过可见光通信通知给即将进入该车道的车辆。

在一些实施例中，如果道路长度太长，两个边缘设备的间距太远从而信号传递不方便，可采取以下方案：在所述第一边缘计算设备和所述第二边缘计算设备之间还设置有中继设备，所述中继设备也为可见光通讯设备，用于在第一边缘计算设备和所述第二边缘计算设备之间传递光信号。

在一些实施例中，所述车辆的行进方向至少包括左转、直线和右转。实际上考虑到多岔路口的情况，还可以更多的行进方向。

同理，所述车道的行进方向至少包括左转、直线和右转。考虑到多岔路口的情况，还可以更多的行进方向。

在一些实施例中，所述车辆根据其自身的导航信息获取其在前方路口的行进方向，并将对应的行进方向信息进行编码，通过前车灯传递至位于路口的边缘计算设备。在这里，前车灯就是车辆的可见光通信的发射器，其接收器可以设置在车里的摄像头上。

在一些实施例中，车辆接收到车道行进方向信息后，可以将车道行进方向信息显示在导航或者车辆的显示器上从而方便驾驶者确认前方车道的行进方向。

本发明相对于现有技术的优点在于：

本发明基于可见光通信的车道方向变更方法能根据车辆统计情况动态改变车道的行进方向，充分利用每个车道的资源，提高车流通行效率。通过计算每个行进方向对应的理想车道数，本方法使得车道分配更加合理，有效地缓解了交通拥堵情况，提高了道路利用率。

本发明利用了可见光通信在局域范围内的高效和稳定传递特性，采用边缘设备进行实时计算，从而使得这样的行进方向变换更加稳定。边缘设备可以快速地对车辆行进方向进行统计，并及时地向车辆和其他边缘设备传递信息，实现了车道方向的实时变更，无需通过互联网或者服务器进行通讯，提高了稳定性。

在每个路口设置边缘设备，布局合理，传递信号合理。通过精心布局，边缘设备能够有效地覆盖每个路口，保证了车辆与边缘设备之间的通信质量。此外，边缘设备之间也通过可见光通信进行信息交互，大大提高了信号传递的效率和准确性。通过在第一边缘计算设备和第二边缘计算设备之间设置中继设备，能够有效地扩大了信号的传输范围，进一步提高了信号的传输效率和准确性。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作描述。

如图1所示为本发明方法流程示意图。本发明具体包括：

一种基于可见光通信的车道方向变更方法，包括如下步骤：

S1：每段道路的两端路口处均配备有边缘计算设备，其中包括位于道路上游端路口的第一边缘计算设备，以及位于道路下游端路口的第二边缘计算设备；其中第一边缘计算设备和第二边缘计算设备处均集成设置有一个可见光通讯设备；这里应该注意到，一个路口，可以是一段道路的上游端，也同时可以是另外一段道路的下游端，因此，这里的第一边缘计算设备和第二边缘计算设备并不是绝对的。一个第一边缘计算设备，在另外一段路看来，可能就是第二边缘计算设备。因此，后面的计算中，任意一个路口的边缘计算设备都同时承担着收集数据、接收数据、计算车道行进方向的功能。

另外，在车辆上也配置可见光通讯设备；

S2：当车辆即将到达道路下游端路口时，车辆通过可见光通信告知第二边缘计算设备车辆在下游端路口的行进方向，第二边缘计算设备将车辆即将进入的道路的各个车道行进方向情况通过可见光通信告知车辆，其中所述车道行进方向情况采取与S4中相同的方式获得；这里，所谓的相同的方式，是把这里的第二边缘计算设备作为上游边缘设备（即S4中的第一边缘计算设备），与下一段道路中的下游边缘设备（即用来传递统计数据的边缘计算设备）配合计算车道行进方向。

S4.1:计算每个行进方向对应的理想车道数：

S4.2:如果存在hi＜1但不等于0，则将对应的行进方向的车道数设置为1条；（之所以要这样设置，是为了保证在存在车辆朝某个行进方向的时候，必须有对应的道路提供该行进方向）

现在我们来根据这个方法计算一下在一个有6个车道的路口的具体情况。假设我们在一个周期T内，收集到了300辆车的行进方向数据，其中150辆车打算直行，100辆车打算左转，50辆车打算右转。按照本发明，需要按照如下方法计算每个方向对应的车道数：

首先，我们需要计算每个方向的车辆数占总车辆数的比例，也就是Ni/Nt。对于直行车辆，这个比例是150/300=0.5；对于左转车辆，这个比例是100/300≈0.33；对于右转车辆，这个比例是50/300≈0.17。

然后，计算出每个方向对应的理想车道数，也就是hi=(Ni/Nt)×H。对于直行车辆，理想车道数是0.5×6=3；对于左转车辆，理想车道数是0.33×6=1.98≈2；对于右转车辆，理想车道数是0.17×6=1.02≈1。

所以，根据这个计算，我们将设置3条车道供直行车辆使用，2条车道供左转车辆使用，1条车道供右转车辆使用，并且一般情况下，左转车道放在左边，直线车道放在中间，右转车道放在右边。

在上述例子中，由于hi≥1总成立，因此无需考虑hi＜1但不等于0的情况，对此另举一个例子：

假设在一个周期T内，收集到了500辆车的行进方向数据，其中400辆车打算直行，80辆车打算左转，20辆车打算右转。根据本发明，应该这样计算每个方向对应的车道数：

首先，计算每个方向的车辆数占总车辆数的比例，也就是Ni/Nt。对于直行车辆，这个比例是400/500=0.8；对于左转车辆，这个比例是80/500=0.16；对于右转车辆，这个比例是20/500=0.04。

然后，需要计算出每个方向对应的理想车道数，也就是hi=(Ni/Nt)×H。对于直行车辆，理想车道数是0.8×6=4.8；对于左转车辆，理想车道数是0.16×6=0.96；对于右转车辆，理想车道数是0.04×6=0.24。

这时，可以发现右转的理想车道数小于1但不等于0，所以需要将右转的车道数直接设为1（不能将其四舍五入为0，否则右转车辆将无右转的机会）。然后，需要重新计算直行和左转的车道数。

首先，要计算新的车辆数比例。在剔除了右转车辆后，直行和左转车辆的比例分别是400/(400+80)=0.83和80/(400+80)=0.17。然后，需要计算出新的理想车道数，也就是hi'=(Ni'/Nt')×H'。其中H'为H去除已经确定行进方向的车道数后得到的剩余车道数，这里H'=6-1=5。所以对于直行车辆，新的理想车道数是0.83×5=4.15；对于左转车辆，新的理想车道数是0.17×5=0.85。其中又出现了hi'＜1但不等于0的情况，此时将对应的方向（即左转）的车道数设为1。此时，后续的计算公式中只剩下直线车辆和直线车道，因此把剩下的4个车道都分配给直线车道。

所以，根据这个计算，将设置4条车道供直行车辆使用，1条车道供左转车辆使用，1条车道供右转车辆使用。

以上考虑的仅仅是左转、直线和右转的情况，实际上，在一些路口，可能存在多个岔路口的情况，采用相同的方法也可以进行相同的计算。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于可见光通信的车道方向变更方法，其特征在于，包括如下步骤：

在车辆上也配置可见光通讯设备；

S4.1:计算每个行进方向对应的理想车道数：

2.根据权利要求1所述基于可见光通信的车道方向变更方法，其特征在于，在所述第一边缘计算设备和所述第二边缘计算设备之间还设置有中继设备，所述中继设备也为可见光通讯设备，用于在第一边缘计算设备和所述第二边缘计算设备之间传递光信号。

3.根据权利要求1所述基于可见光通信的车道方向变更方法，其特征在于，所述车辆的行进方向至少包括左转、直线和右转。

4.根据权利要求1所述基于可见光通信的车道方向变更方法，其特征在于，所述车道的行进方向至少包括左转、直线和右转。

5.根据权利要求1所述基于可见光通信的车道方向变更方法，其特征在于，所述车辆根据其自身的导航信息获取其在前方路口的行进方向，并将对应的行进方向信息进行编码，通过前车灯传递至位于路口的边缘计算设备。