TWI844191B - 用於交通號誌控制器之控制系統、控制方法及其電腦程式產品 - Google Patents

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TWI844191B
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呂柏文
洪聖欽
莊茹茵
陳韋龍
潘敬閎
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中華電信股份有限公司
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Abstract

本案揭示一種用於交通號誌控制器之控制系統、控制方法及其電腦程式產品，係包括：根據所接收之車輛的位置和動態資訊以及預設之TC觸動條件列表產生車輛觸動事件，接著根據車輛觸動事件以及車輛路徑與路段參數計算車輛到達預計路徑上預計路口之預估到達時間，以產生區域路網TC觸動控制事件，以及根據區域路網TC觸動控制事件、車輛到達預計路徑上預計路口之預估到達時間、及預計路徑上預計路口之TC的時相燈態，進行優先控制策略分析，俾產生優先控制策略，藉以控制預計路口的TC根據優先控制策略更有效率地執行時相觸動控制。

Description

用於交通號誌控制器之控制系統、控制方法及其電腦程式產品
本案係關於一種交通號誌控制機制，詳而言之，係關於一種用於區域路網交通號誌控制器之控制系統、控制方法及其電腦程式產品。
針對不同的路口進入方向、轉向車道及用路人種類，交通號誌路口使用不同的綠燈分相來避免不同用路人的動線衝突。一般而言，交通號誌控制器(Traffic Controller；TC)依據地方政府交通控制中心所擬定的時制計畫來設定及運作，並視交控中心對路網TC的即時監控需求，TC可採用固定或行動網路與中心連線以回報其運作狀態。
隨著特定用路人存在優先通過路口需求時，例如警車、消防車、救護車等緊急車輛因執行公務需優先通過路口；此外尚有鐵道路口安全，甚或用於降低公車、輕軌等大眾運輸的旅行時間需求時，可透過目標車輛主動通訊要求觸動TC或採用路側特定點位的車輛觸動事件偵測技術，並基於交通部都市交通 控制通訊協定3.0版(以下簡稱都3.0)所規範的觸動控制的相關指令，要求路口交通號誌控制器執行號誌時相切換。
請參閱圖1，其為採用SAE J2735規範(即，專用短距離通訊技術(Dedicated Short Range Communication；DSRC)或蜂巢式車聯網(Cellular Vehicle-to-Everything；C-V2X))的車聯網應用。一觸動事件係由在路側通訊單元(Roadside Unit；RSU)13通訊範圍內的車載通訊單元(Onboard Unit；OBU)14，主動使用訊號請求訊息(Signal Request Message；SRM)要求RSU 13對绑定的前方路口號誌進行觸動控制，而RSU 13與該路口绑定的交通號誌控制器(Traffic Controller；TC)11透過網路連線以進行觸動控制要求。相對地，前方路口被要求觸動控制的TC 11則會透過RSU 13回應訊號狀態訊息(Signal Status Message；SSM)以告知OBU 14該TC 11是否接受觸動控制。因國內TC遵循都3.0標準規範，因此RSU 13與TC 11之間的操作通常須透過交控平台/工業電腦(industrial PC；IPC)12進行標準介面的轉換，或者直接由客制化的RSU 13提供介面的轉換，例如以JSON格式封裝SRM與SSM訊息並轉換至既有的都3.0指令內容。
然而，一般使用C-V2X技術的優先號誌系統架構通常為單一路口的優先號誌觸動控制，以便降低連續路口號誌觸動控制邏輯的複雜度；此外，區域路網的優先號誌服務需要在路網上大量佈建RSU與IPC設備才得以落地，而龐大的設備建置及設備維護成本將會是此技術的推展障礙。
因此，如何有效率地大範圍地偵測路口以有助於優先號誌控制，為目前尚待解決的問題。
為解決上述問題及其他問題，本案揭示一種用於交通號誌控制器之控制系統、控制方法及其電腦程式產品。
本案所揭之用於交通號誌控制器(traffic controller；TC)之控制方法係包括以下步驟：根據所接收之一車輛的位置和動態資訊以及預設之一TC觸動條件列表，產生至少一車輛觸動事件，該至少一車輛觸動事件係包括具有該車輛的識別碼、被觸動之電子圍籬的識別碼、電子圍籬觸動型態、及/或該車輛的位置和動態資訊之車輛觸動事件資訊；根據該至少一車輛觸動事件以及預設之一車輛路徑與路段參數，計算該車輛到達一預計路徑上至少一預計路口之至少一預估到達時間，以產生一區域路網TC觸動控制事件；以及根據該區域路網TC觸動控制事件、該車輛到達該預計路徑上該至少一預計路口之該至少一預估到達時間、以及該至少一預計路口的至少一TC之時相燈態進行優先控制策略分析，俾產生一優先控制策略來控制該至少一預計路口的該至少一TC，以根據該優先控制策略執行時相觸動控制。
於一實施例中，該TC觸動條件列表係包括區域路網上各TC識別碼、各電子圍籬的識別碼、各該電子圍籬的觸發條件、各該TC與各該電子圍籬的對應關係、及/或TC群組識別碼，以及其中，該車輛路徑與路段參數係包括該預測路徑的距離、及/或該預測路徑上該至少一TC的位置。
本案所揭之控制方法更包括以下步驟：在區域路網中各路口設定電子圍籬，其中，在各該路口之電子圍籬係包圍各該路口的全部，藉以於該車輛進入或離開該路口之該電子圍籬時，觸動一對應車輛觸動事件。
於一實施例中，所述產生優先控制策略來控制該至少一預計路口的該至少一TC，以根據該優先控制策略執行時相觸動控制之步驟係包括：若該 預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定綠燈分相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的燈號維持時間；若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定綠燈分相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的綠燈延長；若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該車輛的目前時間處於非穩定綠燈時相或該穩定紅燈時相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的紅燈縮短；若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該車輛的目前時間處於穩定綠燈分相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的綠燈延長；以及若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定紅燈時相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的紅燈縮短。
於一實施例中，該優先控制策略係包括單一TC控制程序和區域TC觸動管理程序，其中，該單一TC控制程序係以排程來管理單一TC，而該區域TC觸動管理程序係管理同一TC群組識別碼的所有TC。
本案所揭之電腦程式產品，係經電腦載入程式以執行本案所揭之控制方法。
本案所揭之電腦可讀取記錄媒體，儲存有程式，在電腦執行該程式以執行本案所揭之控制方法。
本案所揭之用於交通號誌控制器(traffic controller；TC)之控制系統係包括：觸動事件模組，係根據所接收之一車輛的位置和動態資訊以及預設之一 TC觸動條件列表產生至少一車輛觸動事件，其中，該至少一車輛觸動事件係包括具有該車輛的識別碼、被觸動之電子圍籬的識別碼、電子圍籬觸動型態、及/或該車輛的位置和動態資訊之車輛觸動事件資訊；觸動控制模組，係根據該至少一車輛觸動事件以及預設之一車輛路徑與路段參數計算該車輛到達一預計路徑上至少一預計路口之至少一預估到達時間，以產生一區域路網TC觸動控制事件；控制策略模組，係根據該區域路網TC觸動控制事件、該車輛到達該預計路徑上該至少一預計路口之該至少一預估到達時間、以及該至少一預計路口的至少一TC之時相燈態進行優先控制策略分析，俾產生一優先控制策略來控制該至少一預計路口的該至少一TC，以根據該優先控制策略執行時相觸動控制。
本案所揭之控制系統更包括設定模組，係設定該TC觸動條件列表及該車輛路徑與路段參數，其中，該TC觸動條件列表係包括區域路網上各TC識別碼、各電子圍籬的識別碼、各該電子圍籬的觸發條件、各該TC與各該電子圍籬的對應關係、及/或TC群組識別碼，以及其中，該車輛路徑與路段參數係包括該預測路徑的距離、及/或該預測路徑上該至少一TC的位置。
本案所揭之控制系統更包括設定模組，係在區域路網中各路口設定電子圍籬，其中，在各該路口之電子圍籬係包圍各該路口的全部，藉以於該車輛進入或離開該路口之該電子圍籬時，觸動一對應車輛觸動事件。
本案所揭之控制系統更包括具有該觸動事件模組、該觸動控制模組、該策略控制模組、該TC觸動條件列表、該車輛路徑與路段參數、該設定模組之控制設備以及設置於該車輛上的通訊設備，其中，該通訊設備具有該車輛的位置和動態資訊以及各該路口之電子圍籬的設定資訊，以根據該車輛的位置和 動態資訊與各該路口之電子圍籬的設定資訊，令該觸動事件模組產生該至少一車輛觸動事件。
於一實施例中，該優先控制策略分析、該優先控制策略及該時相觸動控制係包括：若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定綠燈分相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的交通號誌之燈號時間維持；若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定綠燈分相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的綠燈延長；若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該車輛的目前時間處於非穩定綠燈時相或該穩定紅燈時相週期時，則該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的交通號誌之紅燈縮短；若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該車輛的目前時間處於穩定綠燈分相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的交通號誌之綠燈延長；以及若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定紅燈時相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的交通號誌之紅燈縮短。
於一實施例中，該控制系統更接收區域路網中各TC的燈號時相參數。
整體而言，本案之用於交通號誌控制器之控制系統、控制方法及其電腦程式產品係以元件化與標準化來設計電子圍籬，使其可大規模佈署在路口，進而可偵測大範圍的應用情境，有助於優先號誌服務的推動。另外，基於預 估車輛到達路口時間之優先控制策略，更配合區域路網的電子圍籬佈建，可維持最佳化的路網TC時制計畫。而模組化的系統架構更可讓交控系統相關人力致力於優先號誌控制服務之控制邏輯與策略的研究，降低中心端系統的複雜度，有助於整體交控服務的演進與發展，並有效率地執行交通號誌控制。
11:交通號誌控制器(TC)
12:交控平台/工業電腦(industrial PC；IPC)
13:路側通訊單元(RSU)
14:車載通訊單元(OBU)
1:交通號誌控制器(TC)
200:控制系統
2:控制設備
21:設定模組
201:TC觸動條件列表
202:車輛路徑與路段參數
203:車輛觸動事件
204:區域路網TC觸動控制事件
22:觸動事件模組
23:觸動控制模組
24:控制策略模組
3:通訊設備
301:車輛之V2X BSM訊息
S201~S207:步驟
S501~S504:步驟
S601~S605:步驟
S701~S705:步驟
S801~S807:步驟
S901~S908:步驟
S1001~S1014:步驟
圖1係為現有技術中對於單一交通號誌控制器之觸動控制之示意圖。
圖2係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統之方塊示意圖。
圖3係為本案之用於交通號誌控制器之控制方法之流程示意圖。
圖4A係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之具體實施例中一階段電子圍籬的設定之示意圖。
圖4B係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之具體實施例中元件化電子圍籬的設定之說明示意圖。
圖5係為本案之用於交通號誌控制器之控制方法之實施例的參數或列表設計的流程示意圖。
圖6係為本案之用於交通號誌控制器之控制方法之實施例的車輛觸動事件偵測程序的流程示意圖。
圖7係為本案之用於交通號誌控制器之控制方法之實施例的優先號誌策略控制程序的流程示意圖。
圖8至11係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之優先控制策略分析的具體實施例之示意圖。
圖12係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之實施例中優先控制策略係的區域TC觸動管理程序之流程示意圖。
圖13係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之實施例中優先控制策略的單一TC控制程序之流程示意圖。
圖14係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之實施例中包括區域TC觸動管理和排程管理之流程示意圖。
圖15係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之多個路口的具體實施例之示意圖。
圖16係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之實施例中多個電子圍籬佈署之示意圖。
以下藉由特定的實施例說明本案之實施方式，熟習此項技藝之人士可由本文所揭示之內容輕易地瞭解本案之其他優點及功效。本說明書所附圖式所繪示之結構、比值、大小等均僅用於配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，非用於限定本案可實施之限定條件，故任何修飾、改變或調整，在不影響本案所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本案所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。
於本文中所用之術語「包括」、「包含」、「具有」、「含有」或其任何其他變體都旨在涵蓋非排他性的包含。除非另有說明，單數形式的措辭，如「一」、「一個」、「該」也適用於複數形式，而「或」、「及/或」等措辭可互換使用。
請參閱圖2，其為本案之用於交通號誌控制器之控制系統200之方塊示意圖。
本案之控制設備2用於接收通訊設備3上傳的資訊或資料、用於接收區域路網中各交通號誌控制器(TC)1的燈號時相參數等，以對交通號誌控制器1傳輸控制命令或策略。
於一實施例中，交通號誌控制器1可包括電源供應單元、處理器單元、燈相控制單元、燈號驅動單元、輸出入控制單元及通訊單元等(未圖示)，其中處理器單元可依據交通型態變化情形彈性設定時段型態，每一時段型態具多組時段數，可將一天區分為多個時段以執行預存之多種不同時制計畫，其中時制計劃包括時相編號、時相數、週期、分相綠燈時間、基本方向、時差、黃燈時間、全紅燈時間、行人綠閃燈時間、行人紅燈時間等等，而該時制計算可傳輸至控制設備2，以供其進行優先控制策略分析的依據。一般來說，一交通號誌控制器1控制一路口的所有交通號誌，可能包括一個或多個交通號誌燈。於一實施例中，通訊設備3例如是車輛上用路人的通訊設備或是裝載於車輛上的通訊設備，其持續傳輸位置和動態資訊至控制設備2，以供控制設備2作為偵測車輛是否落入電子圍籬之依據。或者，通訊設備3中可儲存有電子圍籬之設定資訊，通訊設備3根據其位置和動態資訊與電子圍籬設定資訊來觸發控制設備2的觸動事件模組22。
控制設備2包括設定模組21、觸動事件模組22、觸動控制模組23、控制策略模組24。在一實施例中，所述模組均可為軟體、硬體或韌體；若為硬體，則可為具有資料處理與運算能力之處理單元、處理器、電腦或 伺服器；若為軟體或韌體，則可包括處理單元、處理器、電腦或伺服器可執行之指令，且可安裝於同一硬體裝置或分布於不同的複數硬體裝置。
設定模組21用於設定一TC觸動條件列表201及一車輛路徑與路段參數202，其中，TC觸動條件列表201包括區域路網上各TC識別碼、各電子圍籬的識別碼、各該電子圍籬的觸發條件、各該TC與各該電子圍籬的對應關係、及/或TC群組識別碼等，以及其中，車輛路徑與路段參數202係包括該預測路徑的距離、及/或該預測路徑上該至少一TC的位置等。另外，設定模組21更用於在區域路網中各路口設定電子圍籬，其中，在各該路口之電子圍籬係包圍各該路口的全部，藉以於該車輛進入或離開該路口之該電子圍籬時，觸動一對應的車輛觸動事件。換言之，設定模組21決定TC觸動控制策略之車輛路徑、觸動點位置、觸發條件、個別TC之車輛觸動點(即電子圍籬點位)設定。
觸動事件模組22係根據所接收之車輛的位置和動態資訊以及預設之TC觸動條件列表201，產生至少一車輛觸動事件，其中，該至少一車輛觸動事件係包括具有該車輛的識別碼、被觸動之電子圍籬的識別碼、電子圍籬觸動型態、及/或該車輛的位置和動態資訊之車輛觸動事件資訊。於一實施例中，車輛的位置和動態資訊係接收自車輛上的通訊設備3，例如車輛之V2X(Vehicle To Everything)的基礎安全訊息(Basic Safety Message；BSM)，其包括速度、轉向、剎車、雙閃、位置等等。藉由來自車輛的通訊設備3回報之位置及動態資訊以及設定模組21預先設定之TC觸動條件列表201，偵測車輛是否進入或離開電子圍籬，以產生至少一車輛觸動電子圍籬事件，其中進入或離開電子圍籬皆會觸動一電子圍籬事件，因而車輛沿路通過多個設有電子圍籬的路口則沿路觸動多個電子圍籬事件。
觸動控制模組23係根據該至少一車輛觸動事件以及一車輛路徑與路段參數，計算該車輛到達一預計路徑上至少一預計路口之至少一預估到達時間，以產生一區域路網TC觸動控制事件。觸動控制模組23可計算出到達一個或多個預計路口的預估到達時間，該區域路網TC觸動控制事件可對應到一個或多個路口上TC的控制。
控制策略模組24係根據該區域路網TC觸動控制事件、該車輛到達該預計路徑上該至少一預計路口之該至少一預估到達時間、以及該至少一預計路口的至少一TC1之時相燈態，進行優先控制策略分析，俾產生一優先控制策略。控制策略模組24控制該至少一預計路口的該至少一TC1，根據該優先控制策略執行時相觸動控制。
於一實施例中，優先控制策略分析、所產生之優先控制策略、及所執行之時相觸動控制可至少包括以下五種：
(1)若該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定綠燈分相週期時，則該至少一路口的該至少一TC控制該至少一路口的燈號維持時間，即不延長或縮短。
(2)若該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定綠燈分相週期時，則該至少一路口的該至少一TC控制該至少一路口的綠燈延長。
(3)若該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該車輛的目前時間處於非穩定綠燈時相或該穩定紅燈時相週期時，則該至少一路口的該至少一TC控制該至少一路口的紅燈縮短；
(4)若該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該車輛的目前時間處於穩定綠燈分相週期時，則該至少一路口的該至少一TC控制該至少一路口的綠燈延長。
(5)若該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定紅燈時相週期時，則該至少一路口的該至少一TC控制該至少一路口的紅燈縮短。
因此，策略控制模組24可根據上述所進行之優先控制策略分析及所產生之優先控制策略，來控制區域路網上一個或多個預計路口的TC。另外，該優先控制策略係包括單一TC控制程序和區域TC觸動管理程序，其中，該單一TC控制程序係以排程來管理單一TC，而該區域TC觸動管理程序係管理同一TC群組識別碼的所有TC。此將於後詳細說明之。
請參閱圖3，其係為本案之用於交通號誌控制器之控制方法之流程示意圖。在此所述之方法可由圖2所示之控制設備2或具有相似功能的電子設備來執行。
於步驟S201中，接收一車輛的位置和動態資訊。於一實施例中，接收來自警車、消防車、或救護車等緊急車輛因公務需優先通過路口之車輛上的通訊設備所輸出之位置和動態資訊，包括速度、轉向及/或位置等等。接著，進至步驟S202。
於步驟S202中，根據該車輛的位置和動態資訊及一TC觸動條件列表，產生至少一車輛觸動事件，其中，該至少一車輛觸動事件係包括具有該車輛的識別碼、被觸動之電子圍籬的識別碼、電子圍籬觸動型態(進入或離開)、及 /或該車輛的位置和動態資訊之車輛觸動事件資訊。在此步驟之前，預先設定該TC觸動條件列表，包括區域路網上各TC識別碼、各電子圍籬的識別碼、各該電子圍籬的觸發條件、各該TC與各該電子圍籬的對應關係、及/或TC群組識別碼等等，藉以偵測該車輛是否進入或離開電子圍籬。於一實施例中，車輛進入或離開電子圍籬皆會產生對應的一車輛觸動事件，而車輛通過一個或多個路口的一個或多個電子圍籬，便產生多個車輛觸動事件。接著，進至步驟S203。
於步驟S203中，根據一車輛路徑與路段參數，計算車輛到達預計路徑上預計路口之預估到達時間。在此步驟之前，預先設定該車輛路徑與路段參數，包括該預測路徑的距離、及/或該預測路徑上該至少一TC的位置等。換言之，根據至少一車輛觸動事件以及該車輛路徑與路段參數，計算該車輛到達預計路徑上至少一預計路口之至少一預估到達時間。於一實施例中，車輛通過一路口的電子圍籬以產生進入和離開的車輛觸動事件，根據該進入和離開的車輛觸動事件，計算車輛到達一預計路口的預估到達時間。於另一實施例中，車輛依序通過多個路口的多個電子圍籬以產生多個車輛觸動事件，根據該多個車輛觸動事件，計算車輛到達多個預計路口的多個預估到達時間。接著，進至步驟S204。
於步驟S204中，產生區域路網TC觸動控制事件。於一實施例中，車輛沿路通過多個設有電子圍籬的路口，則沿路觸發多個車輛觸動事件，而預計路口也可能有一個或多個，因而該區域路網TC觸動控制事件可對應到一個或多個路口上TC的控制。接著，進至步驟S205。
於步驟S205中，根據車輛到達預計路徑上預計路口之預估到達時間、以及預計路口的TC之時相燈態，進行優先控制策略分析。換言之，該區域路網TC觸動控制事件係導致該優先控制策略分析。接著，進至步驟S206。
於步驟S206中，產生優先控制策略。接著，進至步驟S207。
於步驟S207中，控制預計路口的TC根據優先控制策略執行時相觸動控制。
於一實施例中，步驟S205~S207中，所進行之優先控制策略分析、所產生之優先控制策略、及所執行之時相觸動控制可至少包括以下五種：
(1)若該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定綠燈分相週期時，則該至少一路口的該至少一TC控制該至少一路口的燈號維持時間，即不延長或縮短。
(2)若該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定綠燈分相週期時，則該至少一路口的該至少一TC控制該至少一路口的綠燈延長。
(3)若該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該車輛的目前時間處於非穩定綠燈時相或該穩定紅燈時相週期時，則該至少一路口的該至少一TC控制該至少一路口的紅燈縮短；
(4)若該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該車輛的目前時間處於穩定綠燈分相週期時，則該至少一路口的該至少一TC控制該至少一路口的綠燈延長。
(5)若該預計路段上該至少一路口的該至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定紅燈時相週期時，則該至少一路口的該至少一TC控制該至少一路口的紅燈縮短。
須說明的是，本案之方法可執行在例如伺服器、電腦或其他具有資料處理、運算、儲存、網路通聯等功能的一個單獨或多個集合之設備中，其中，該伺服器、電腦或設備包括中央處理器、硬碟、記憶體等。
此外，本案之電腦程式產品係經由電腦載入程式後執行該方法。另外，電腦程式(產品)除可儲存於記錄媒體外，亦可在網路上直接傳輸提供，電腦程式(產品)係為載有電腦可讀取之程式且不限外在形式之物。所述電腦包括但不限於具有處理器之電子裝置。
另外，本案還提供一種電腦可讀取記錄媒體，係應用於具有處理器及/或記憶體之計算設備或電腦中，且電腦可讀取記錄媒體儲存有指令，並可利用計算設備或電腦透過處理器及/或記憶體執行電腦可讀取記錄媒體，以於執行電腦可讀取記錄媒體時執行上述方法及/或內容。所述電腦可讀取紀錄媒體(例如硬碟、軟碟、光碟、USB隨身碟)係儲存有該電腦程式(產品)。
接著，請參閱圖4A和4B，其中，圖4A為本案之一具體實施例中之電子圍籬的設定之說明示意圖，圖4B為本案之一具體實施例中電子圍籬的元件化和標準化之示意圖。
如圖4A所示，一優先控制策略可對應於一階段的觸動，其運用車輛觸動電子圍籬以控制用路人所在幹(支)道前方路口之TC號誌進行綠燈延長或紅燈截斷操作，其中該TC基於設備通訊反應及安全性觸動操作(燈態切換流程及最小綠燈時間)所需最短時間，在特定用路人移動速度下，可計算出啟動此TC執行號誌切換之前置距離，並以此距離為半徑的圓形邊界在路徑上的位置來設置啟動觸動TC之電子圍籬A，並以此TC所在路口設置解除觸動之電子圍籬B、C、D，區域路網上其他個別的TC則以上述方式進行其電子圍籬佈建。電子 圍籬可為圓形、矩形、多邊形之設計，且其涵蓋範圍通常也視案場需求而有所不同。換言之，在此實施例中，在四個路段分別設置電子圍籬以涵蓋一交叉路口。
如圖4B所示，電子圍籬的元件化與標準化可主要設置於路口或可增設於路段中央，以偵測車輛進入或離開路口的時間與方向資訊的電子圍籬，可用於判斷車輛路徑的選擇及啟動、取消TC觸動，或回復正常時制之觸發時機。另外，電子圍籬可採用矩形結構以降低運算複雜度，並採用一個識別碼、一個中心參考點座標、兩個對角點位座標(例如矩形左下及右上角)方式定義。再者，電子圍籬的範圍應至少涵蓋一路口中心至所有進入或離開方向車道停止線以內的區域，而在考量車上通訊設備的GPS定位精確度不足或路口形狀不規則的狀況下，一個路口電子圍籬設定範圍可擴大超過車道停止線以涵蓋路口所有車道。此外，電子圍籬所偵測到的車輛觸動事件的車輛觸動事件資訊，其包含車輛識別碼、電子圍籬觸動型態(進入或離開)、車輛方向及車輛動態等資訊，其中車輛方向可採用車輛上傳資料。例如，自北向0度順時針一圈共360度之方位角定義，或是以路側端偵測角度採用米字形路口的幹道或支道進入方向。如圖4B中所示之北、東北、東、東南、南、西南、西、西北等8個方向，依據實際路口車道方向以上述特定角度或代碼標示，例如，以代碼C表示南下的車輛進入電子圍籬的北邊。而在判讀車輛上傳之車輛動態時，將以最接近(方向向量誤差最小)車輛方向或軌跡之車道方向做為車輛方向，以簡化車輛方向值域，進而降低因車輛GPS座標軌跡飄移，及於鄰近路口變換車道，或轉向所造成的車輛方向錯誤的解讀。另外，此種元件化及標準化的電子圍籬可佈建於區域路網內的所有號誌或非號誌路口，使得進入及離開一個電子圍籬均會產生一個對應的車輛觸動事件。且同時蒐集用路人經過各個路口的時間與轉向資訊，以利於進行區域路網優先號 誌控制策略的最佳化。換言之，在此實施例中，設置一個具有中心參考點座標和對角點位座標的電子圍籬以涵蓋一個交叉路口。
在一實施例中，車輛原本往東行進，透過電子圍籬設定資訊與車輛回傳之包含轉向角、位置、速度等資訊之BSM，即可得知車輛進入電子圍籬後，有無繼續往東行行駛，若有繼續往東，則進行下一路口號誌優先控制，若車輛駛出該電子圍籬之後，變成往南方向，則系統改為以往南路段來進行號誌控制。另外，電子圍籬之設定資訊可設定於車輛上的車載通訊設備，則該車載通訊設備即可依自己的位置、速度或動態等資訊，與各路口的電子圍籬設定資訊比對，藉此得知是進入該電子圍籬或離開該電子圍籬，進而觸發控制設備端產生觸動控制事件。另一方面，電子圍籬之設定資訊可設定於控制設備端，則控制設備根據車載通訊設備傳來之車輛的相關資訊以及該電子圍籬之設定資訊以產生觸動控制事件。
請參閱圖5，係為本案之用於交通號誌控制器之控制方法之實施例的參數或列表設計的流程示意圖。在此所述之方法可由圖2所示之控制設備2或設定模組21或具有相似功能的軟或硬體來執行。
於步驟S501，設計流程開始。於步驟S502，決定TC觸動控制策略之車輛路徑、觸動點位置、觸發條件。於步驟S503，個別TC之車輛觸動點(電子圍籬點位)設定。於步驟S504，設計流程結束。藉此，產生車輛路徑與路段參數以及TC觸動條件列表。另外，步驟S502和S503的順序可不限定先後或在同一步驟中執行。換言之，在此實施例中，可對區域路網內的路口電子圍籬進行設定與啟用，此外，可列出依據目標車輛行駛路徑上的各路口TC與觸動啟動，與觸動解除之所有電子圍籬識別碼、電子圍籬進入離開方向之觸動條件列表以 及跟路段有關之參數等，以供後續產生車輛觸動事件或區域路網TC觸動控制事件之依據。
請參閱圖6，係為本案之用於交通號誌控制器之控制方法之實施例的車輛觸動事件偵測程序的流程示意圖。在此所述之方法可由圖2所示之控制設備2或觸動事件模組22或具有相似功能的軟或硬體來執行。
於步驟S601，車輛觸動事件偵測程序開始。於步驟S602，根據車輛上的通訊設備所回傳之車輛之V2X BSM訊息301，取得車輛回報位置及動態資訊。於步驟S603，根據TC觸動條件列表201，偵測車輛是否進入或離開電子圍籬，以產生車輛觸動事件203。於步驟S604，控制設備2中的運作系統是否關閉。若否，返回進入步驟S602；若是，進入步驟S605。於步驟S605，車輛觸動事件偵測程序結束。
請參閱圖7，係為本案之用於交通號誌控制器之控制方法之實施例的優先號誌策略控制程序的流程示意圖。在此所述之方法可由圖2所示之控制設備2或觸動控制模組23或具有相似功能的軟或硬體來執行。
於步驟S701，控制事件觸動程序開始。於步驟S702，接收車輛觸動事件203。於步驟S703，根據車輛路徑與路段參數202，計算該車輛到達預設路徑上各路口的預估到達時間，以產生區域路網TC觸動控制事件204。於步驟S704，控制設備2中的運作系統是否關閉。若否，返回進入步驟S702；若是，進入步驟S705。於步驟S705，控制事件觸動程序結束。
接下來，根據車輛到達預計路徑上預計路口之預估到達時間、預計路口的TC之時相燈態，進行優先控制策略分析藉以產生優先控制策略，俾控制預計路口的TC根據該優先控制策略執行時相觸動控制。
請參閱圖8至11，係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之優先控制策略分析及其策略及時相觸動控制的具體實施例之示意圖。
對單一個TC而言，優先控制策略可以是上述的一階段控制策略，並以TC觸動半徑來佈署電子圍籬的點位，如圖4A所示，或以滿足觸動半徑的路口的方式來設定電子圍籬，如圖4B所示。另外，控制策略例如，控制系統接收路網上所有的電子圍籬所產生的車輛觸動事件，並基於控制系統所掌握的目標車輛路徑資訊，以分析目標車輛到達即將受觸動TC路口的預估旅行時間，或預估到達時間，而TC將依據該目標車輛預估到達時間，及當時的時相燈態決定其控制方式。具體言之，以下策略情境(1)至(4)皆在此前提下：在一時制計畫週期內(藉以降低時相調整的複雜度)，針對用路人預估到達時間，且大於TC控制的最短安全時間限制內(即，不允許臨近路口才進行觸動控制)，TC接受觸動控制。於圖8-11中，G為車行方向綠燈分相週期(包含綠燈及黃燈步階)、R為車行方向紅燈週期(包含路口全紅、所有其它綠燈分相之綠燈與黃燈步階)、tN為目前時間、tA為預估車輛到達時間、△T為變更時相週期之時間調整量。
如圖8所示，策略情境(1)，用路人預估到達時之時相燈態為穩定綠燈(非剛切換成綠燈或即將燈態轉換)，則不進行觸動控制。
如圖9所示，策略情境(2)，用路人預估到達時之時相燈態為綠燈但將進行燈號轉換、轉換中或最短紅燈(即支道之最短綠燈時間)，則前一時制計畫週期(#N-1)之綠燈與紅燈時相週期(G與R)維持不變，預估到達之時制計畫週期(#N)的綠燈時相週期(G)延長△T秒數，使預估到達時間在穩定綠燈時相。
如圖10所示，策略情境(3)，用路人預估到達時之時相燈態為穩定紅燈(非剛切換成紅燈/最小紅燈或即將燈態轉換)時，則
Figure 111146799-A0101-12-0019-18
當目前時間TN在非 穩定綠燈時向或在紅燈時相，則縮短目前的紅燈時相週期△T秒數；或
Figure 111146799-A0101-12-0020-20
當目前時間TN在穩定綠燈時相，則預估到達之時制計畫週期(#N)的綠燈時相週期(G)延長△T秒數，使預估到達時間在穩定綠燈時相。
如圖11所示，策略情境(4)，用路人預估到達時之時相燈態為紅燈但將進行燈號轉換，則縮短預估到達之時制計畫週期(#N)的紅燈時相週期(R)一或(當目前與預估到達時間在不同時相)維持目前的綠燈時相週期並縮短下一紅燈時相週期△T秒數，使預估到達時間在穩定綠燈時相。
換言之，上述策略情境中對一時相週期的變更的執行，需考量單一TC控制程序中實際TC的操作限制，進而以排程處理，並採用縮短目前綠燈時相週期或延長目前紅燈時相週期一△T秒數，該△T為啟動觸動控制策略中延長的綠燈或縮短的紅燈秒數，使計畫週期回復並對齊為原時制計畫。
上述優先控制策略乃基於控制系統端根據車輛路徑、路徑長度的資料(即，車輛路徑與路段參數)，以推算出預估車輛到達路徑上各路口的時間。在特定方向或路徑的有限的區域內，架設電子圍籬的路口或是需要預估到達時間的路口數量將能有效地限縮以降低計算量，因此適用於特定案場、既定路線之示範場域，若需大規模佈建，則應配合車輛導航標的實施。因此，對一受觸動路口TC而言，上述控制策略需靜態(既定路線)或動態(導航)設定啟動固定區域範圍內之電子圍籬，並建立一TC觸動條件列表，其列表影響此一路口TC的所有電子圍籬及其觸發條件。對區域路網範圍上所有的TC而言，可以上述方式進行設定電子圍籬及其觸發條件，其中若有群組化號誌的需求，則可藉由透過綁定TC群組以進行同步之單一TC控制程序操作。藉由目標車輛於沿路的電子圍籬觸動事件與預估到達時間的更新，可確保目標車輛到達時間的正確性並在前一 分相做預先處理，以及避免一階段控制策略對不同速度的目標車輛，缺乏應用彈性問題，也避免大幅度地進行車行幹道綠燈延長，或支道紅燈截斷所對路網車流的衝擊，及後續路網TC時制計畫的因應調整。
請參閱圖12，係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之實施例中優先控制策略係的區域TC觸動管理程序之流程示意圖。
於步驟S801，區域TC觸動管理程序開始。於步驟S802，取得一區域路網TC觸動控制事件、根據TC觸動列表可知其觸動對象TC識別碼，及TC群組識別碼。於步驟S803，依據優先控制策略，計算單一TC之觸動控制時相、時相週期修正量△T。於步驟S804，對同一TC群組識別碼之所有TC控制。於步驟S805，回報TC運作時置計畫時相狀態與操作限制。於步驟S806，控制設備中的運作系統是否關閉。若否，返回進入步驟S802；若是，進入步驟S807。於步驟S807，區域TC觸動管理程序結束。
請參閱圖13，係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之實施例中優先控制策略的單一TC控制程序之流程示意圖。
於步驟S901，單一TC控制程序開始。於步驟S902，取得(都3.0)TC運作時置計畫參數、時相狀態、並計算操作限制條件。於步驟S903，取得觸動控制時相、時相週期修正量△T。於步驟S904，觸動控制排程設定管理。於步驟S905，排程時間是否已到。若是，進至步驟S906，都3.0 TC觸動控制；若否，進至步驟S907，控制設備中的運作系統是否關閉。若否，返回進入步驟S902；若是，進入步驟S908。於步驟S908，單一TC控制程序結束。
請參閱圖14，其說明本案之用於交通號誌控制器(traffic controller；TC)之控制方法的實施例中包括區域TC觸動管理及排程管理之示意流程圖，其可視為對圖8至圖13之綜合說明例。
於步驟S1001，開始。於步驟S1002，偵測電子圍籬。於步驟S1003，是否進入電子圍籬。若否，返回步驟S1002；若是，進至於步驟S1004，更新BSM及預估到達各路口時間TA。於步驟S1005，優先控制策略分析。於步驟S1006，得到目前時間tN。於步驟S1007，目前時間tN是否在接受觸動之tN範圍。若是，進至步驟S1010；若否，進至步驟S1008，是否需要排程設定。若是，進至步驟S1009，排程管理；若否，返回步驟S1002。於步驟S1011，是否已到排程時間。若是，進至步驟1012；若否，返回步驟S1009。
於步驟S1010，區域TC觸動管理。於步驟S1012，單一TC觸動管理。於步驟S1013，計算時間調整量△T，以根據時間調整量△T延長綠燈或縮短紅燈。於步驟S1014，結束。
請參閱圖15，係為本案之用於交通號誌控制器之控制系統及方法之多個路口的具體實施例之示意圖。以一緊急車輛由上而下經過連續五路口之優先號誌為例，其中各個路口的TC依據既定時制計畫運作，所有TC具有一個相同計畫週期(時相週期總和)且相同的時制計畫起始點，但具有不同的時相週期，其中白色時段代表一般車輛可正常通行的綠燈時相，而黑色時段為一般車輛不能通行的紅燈時段，其為其他時相(如左轉保護綠燈時相與支道綠燈時相)總和。在情境1中(第一條箭頭)，該緊急車輛將在路口1~4可在綠燈時相通過路口，而將會在路口5遇到紅燈，因此需要路口5號誌執行觸動控制。在情境2中 (第二條箭頭)，該緊急車輛將在路口1、2遇到號誌轉換或紅燈，其他路口則可在綠燈時相通過，因此需要在路口1及2號誌執行觸動控制。
請參閱圖16，於一具體實施例中，在路網上所有的路口上設置本案之元件化與標準化的電子圍籬，以涵蓋整個路口，並依據實際案場的需求啟動車輛預設路徑上的電子圍籬。以路口5為例，可啟動預設路徑上所有路口的電子圍籬(實線框)，在TC觸動條件列表中，會將這些(實線框)電子圍籬與路口5之TC進行關聯。當車輛沿著預設路徑行駛時而逐一通過各個路口時，將會產生車輛觸動事件，其包含車輛識別碼、車輛進入及離開電子圍籬的觸動狀態、車輛行車方向的資訊，據以產生到達路徑上各路口的預估到達時間，而各個路口依據前方路口不斷更新的預估到達時間，修正週期調整參數，以避免因車速變化造成的時間誤差。而上述路口5電子圍籬的設置點位中，部分將會與其他路口共用，而隨著車輛動線的增加與範圍的擴展將增加共用的比例，而將發揮本電子圍籬元件化與標準化於大規模佈建時的效益。此外，本發明可避免持續追蹤車輛位置軌跡，且同時可有效率地偵測車輛於路網上的特定行為(進入或離開一地點、轉向)，提供優先號誌觸動控制策略進行分析(例如取消路口5的TC觸動)。
上述實施例僅例示性說明本案之功效，而非用於限制本案，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本案之精神及範疇下對上述該些實施態樣進行修飾與改變。因此本案之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
S201~S207:步驟

Claims (9)

  1. 一種用於交通號誌控制器(traffic controller；TC)之控制方法，係包括：根據所接收之一車輛的位置和動態資訊以及預設之一TC觸動條件列表，產生至少一車輛觸動事件，其中，該至少一車輛觸動事件係包括具有該車輛的識別碼、被觸動之電子圍籬的識別碼、電子圍籬觸動型態、及/或該車輛的位置和動態資訊之車輛觸動事件資訊，以及其中，該車輛的位置和動態資訊係包括速度、轉向、剎車、雙閃、位置；根據該至少一車輛觸動事件以及預設之一車輛路徑與路段參數，計算該車輛到達一預計路徑上至少一預計路口之至少一預估到達時間，以產生一區域路網TC觸動控制事件；以及根據該區域路網TC觸動控制事件、該車輛到達該預計路徑上該至少一預計路口之該至少一預估到達時間、以及該至少一預計路口的至少一TC之時相燈態進行優先控制策略分析，俾產生一優先控制策略來控制該至少一預計路口的該至少一TC，以根據該優先控制策略執行時相觸動控制，其中，該TC觸動條件列表係包括區域路網上各TC識別碼、各電子圍籬的識別碼、各該電子圍籬的觸發條件、各該TC與各該電子圍籬的對應關係、及/或TC群組識別碼，以及其中，該車輛路徑與路段參數係包括該預測路徑的距離、及/或該預測路徑上該至少一TC的位置，其中，該電子圍籬係設定有中心參考點座標及/或對角點位座標。
  2. 如請求項1所述之控制方法，更包括：在區域路網中各路口設定電子圍籬，其中，在各該路口之電子圍籬係包圍各該路口的全部，以於該車輛進入或離開該路口之該電子圍籬時，觸動一對應車輛觸動事件。
  3. 如請求項1所述之控制方法，其中，所述產生優先控制策略來控制該至少一預計路口的該至少一TC，以根據該優先控制策略執行時相觸動控制係包括：若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定綠燈分相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的燈號維持時間；若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定綠燈分相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的綠燈延長；若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該車輛的目前時間處於非穩定綠燈時相或該穩定紅燈時相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的紅燈縮短；若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該車輛的目前時間處於穩定綠燈分相週期時，則該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的綠燈延長；以及 若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定紅燈時相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的紅燈縮短。
  4. 如請求項1所述之控制方法，其中，該優先控制策略係包括以排程來管理單一TC之單一TC控制程序和管理同一TC群組識別碼的所有TC之區域TC觸動管理程序。
  5. 一種電腦程式產品，係經電腦載入程式後執行請求項1-4中任一項所述之控制方法。
  6. 一種用於交通號誌控制器(traffic controller；TC)之控制系統，係包括：觸動事件模組，係根據所接收之一車輛的位置和動態資訊以及預設之一TC觸動條件列表產生至少一車輛觸動事件，其中，該至少一車輛觸動事件係包括具有該車輛的識別碼、被觸動之電子圍籬的識別碼、電子圍籬觸動型態、及/或該車輛的位置和動態資訊之車輛觸動事件資訊，以及其中，該車輛的位置和動態資訊係包括速度、轉向、剎車、雙閃、位置；觸動控制模組，係根據該至少一車輛觸動事件以及預設之一車輛路徑與路段參數計算該車輛到達一預計路徑上至少一預計路口之至少一預估到達時間，以產生一區域路網TC觸動控制事件；控制策略模組，係根據該區域路網TC觸動控制事件、該車輛到達該預計路徑上該至少一預計路口之至少一預估到達時間、以及該至少一預計路口的至少一TC之時相燈態進行優先控制策略分析，俾產生一優先控制策略來控制該至少一預計路口的該至少一TC，以根據該優先控制策略執行時相觸動控制， 其中，該TC觸動條件列表係包括區域路網上各TC識別碼、各電子圍籬的識別碼、各該電子圍籬的觸發條件、各該TC與各該電子圍籬的對應關係、及/或TC群組識別碼，以及其中，該車輛路徑與路段參數係包括該預測路徑的距離、及/或該預測路徑上該至少一TC的位置，其中，該電子圍籬係設定有中心參考點座標及/或對角點位座標。
  7. 如請求項6所述之控制系統，更包括設定模組，係在區域路網中各路口設定電子圍籬，其中，在各該路口之電子圍籬係包圍各該路口的全部，藉以於該車輛進入或離開該路口之該電子圍籬時，觸動一對應車輛觸動事件。
  8. 如請求項7所述之控制系統，更包括具有該觸動事件模組、該觸動控制模組、該策略控制模組、該TC觸動條件列表、該車輛路徑與路段參數、該設定模組之控制設備以及設置於該車輛上的通訊設備，其中，該通訊設備具有該車輛的位置和動態資訊以及各該路口之電子圍籬的設定資訊，以根據該車輛的位置和動態資訊與各該路口之電子圍籬的設定資訊，令該觸動事件模組產生該至少一車輛觸動事件，且其中，該控制設備係接收區域路網中各TC的燈號時相參數。
  9. 如請求項6所述之控制系統，其中，該優先控制策略分析、該優先控制策略及該時相觸動控制係包括：若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定綠燈分相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的交通號誌之燈號時間維持； 若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定綠燈分相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的綠燈延長；若該預計路段上該至少一路口該至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該車輛的目前時間處於非穩定綠燈時相或該穩定紅燈時相週期時，則由該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的交通號誌之紅燈縮短；若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於穩定紅燈時相週期，且該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該車輛的目前時間處於穩定綠燈分相週期時，則該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的交通號誌之綠燈延長；以及若該預計路段上該至少一路口的至少一TC在該至少一預估到達時間上處於非穩定紅燈時相週期時，則該至少一路口的至少一TC控制該至少一路口的交通號誌之紅燈縮短。
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