專利名稱：具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法。
背景技術(shù)：
在智能交通主動安全領(lǐng)域，安全、高效和低碳技術(shù)是目前車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展的三大主題，其中安全技術(shù)直接關(guān)系到人身生命、財產(chǎn)損失，已成為未來車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)方向之一。交叉ロ是城市道路中交通事故多發(fā)區(qū)，據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國發(fā)生在交叉ロ的交通事故約占道路交通事故的1/3。交叉ロ闖紅燈是造成事故發(fā)生的重要原因，包括車輛搶行 高速通過的故意闖紅燈違章行為和無法預(yù)測綠燈或黃燈結(jié)束時間而引起的無意闖紅燈違章行為。目前，交叉ロ闖紅燈監(jiān)測技術(shù)已投入使用，對故意闖紅燈違章行為其中很好的威懾作用，很大程度上可有效緩解故意闖紅燈行為，但無法有效解決無意闖紅燈現(xiàn)象。對于兩種闖紅燈行為，都存在引發(fā)交叉ロ嚴(yán)重事故的潛在危險。此外，對于駛?cè)虢徊妤?“兩難區(qū)”車輛的駕駛員來說也很容易造成進(jìn)退兩難的境地，容易發(fā)生交叉ロ違章闖紅燈行為，甚至造成嚴(yán)重的交通事故，形成局域路網(wǎng)的交通擁堵，影響了交叉ロ乃至相鄰道路的通行。目前，有些城市交叉ロ已經(jīng)使用了顯示剩余時間的信號燈或具備閃爍提示功能的信號燈，可為駕駛員判斷是否能夠通過交叉ロ提供一些決策依據(jù)。存在的問題是需要每位駕駛員都具備良好的時間、距離感知能力，這對于普通的駕駛員來說很難做到，缺乏ー種有效輔助決策的手段。在缺乏有效引導(dǎo)通行手段情況下，有些可順利通過交叉ロ的車輛由于駕駛員猶豫等原因造成無法通過的現(xiàn)象，會嚴(yán)重影響交叉ロ的通行效率，對于城市路網(wǎng)高峰期交通流來說更是如此。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供ー種具有快速通行提示功能的車路協(xié)同
預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一和第二交叉ロ控制器，用于采集車輛行駛方向的信號燈信息及車輛的GPS信息并將上述信息傳輸給車載控制器；車載控制器，用于接收所述交叉ロ控制器的信息并對信息進(jìn)行處理；車載顯示器，對車載控制器的信息進(jìn)行顯示。進(jìn)ー步，所述第一和第二交叉ロ控制器分別包括第一 GPS模塊，用于采集交叉ロ紅綠燈的時間信息及控制器的位置信息；第一無線通信模塊，用于將所述GPS模塊采集的數(shù)據(jù)信息傳輸給車載控制器。進(jìn)ー步，所述車載控制器包括第二 GPS模塊，用于采集車輛行駛方向及車輛的位置信息；
第二無線通信模塊，用于接收第一無線通信模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；單片機(jī)，根據(jù)所述車輛行駛方向及車輛的位置信息，對所述第一無線通信模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理；預(yù)警決策模塊，對所述單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷并給出提示信息。進(jìn)ー步，所述交叉ロ紅綠燈的時間信息為紅燈剰余時間I；、綠燈剩余時間Tg、黃燈剩余時間Ty。進(jìn)一歩，所述交叉ロ控制器安裝在信號燈立桿橫梁上。 進(jìn)一歩，所述車載控制器和車載顯示器安裝在車輛上。具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警方法，該方法包括如下步驟 I)第一和第二交叉ロ控制器中的第一 GPS模塊分別獲取交叉ロ紅燈剩余時間I；、綠燈剩余時間Tg、黃燈剰余時間Ty，以及第一和第二交叉ロ控制器的位置信息(Xl，yi)、(x2,I2)，并將上述時間信息和位置信息通過第一無線通信模塊傳輸給車載控制器；2)第二無線通信模塊接收所述第一無線通信模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，且第二 GPS模塊判斷車輛行駛方向，通過接入車輛CAN總線獲取車輛的位置信息(xv，yv)，單片機(jī)針對此行駛方向與所述車輛的位置信息計算該車輛與第一和第二交叉ロ控制器之間的距離も、d2 ；d' = (Xj — xv) +(j| ~ yv) ， d2 =)ム + (.V2 -y\<)-3)所述第二無線通信模塊獲取第一和第二交叉ロ控制器的信號強(qiáng)度R1和R2，單片 機(jī)并根據(jù)信號強(qiáng)度R1和R2計算車輛與第一和第二交叉ロ控制器之間的距離d3、d4 ；も=α·〒、+β ， d^axEXP{hz￡) + fi,其中α、β為待標(biāo)定系數(shù)，針對實(shí)際交叉ロ進(jìn)行實(shí)驗標(biāo)定；η為路徑衰減因子，取值范圍[2，5] ；β為環(huán)境影響因子，服從均值為0，方差為2的正態(tài)分布；4)根據(jù)GPS信息、信號強(qiáng)度和車輛與第一和第二交叉ロ控制器之間的距離，單片機(jī)計算車輛與所在行駛方向交叉ロ停車線之間的距離D，
_ (OJSD1+QlSD2 if =mm{DuD2}- -j 0.25馬 + q 75D2 jf Dj =，D21其中D1 = (d1+d3)/2, D2 = (d2+d4)/25)預(yù)警決策模塊判斷當(dāng)前信號燈狀況，并根據(jù)信號燈狀況提示車輛是否通行或等待。進(jìn)ー步，所述步驟5)預(yù)警決策模塊判斷當(dāng)前信號燈狀況，并根據(jù)信號燈狀況提示車輛是否通行或等待，具體包括如下步驟501)當(dāng)前信號燈為紅燈吋，預(yù)警決策模塊判斷紅燈剩余時間I；是否滿足I； < 2，當(dāng)滿足條件吋，車載顯示器提示車輛“準(zhǔn)備啟動”；502)當(dāng)前信號燈為綠燈吋，預(yù)警決策模塊判斷綠燈剩余時間Tg和黃燈剰余時間
Ty，并計算車輛預(yù)通過十字路ロ的安全通過速度Ss和快速通過速度Sq ；
n O5 =_τ +τ
Tg
503)預(yù)警決策模塊判斷車輛行駛速度Sv > Ss是否成立，Sv是當(dāng)前車輛的行駛速度；如果成立，預(yù)警決策模塊提示車輛“正常通過”;否則判斷Sv > Sq是否成立，如果成立，預(yù)警決策模塊提示車輛“快速通過”;否則，預(yù)警決策模塊提示車輛“最低通過安全速度Ss”。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(I)將無線通信技術(shù)應(yīng)用于交叉ロ通行，所選通信模塊性能好、價格低；(2)考慮了車路之間信息的協(xié)同，有利于提供安全、高效的通行；(3)是ー種輔助決策系統(tǒng)，避免強(qiáng)制干渉駕駛員的駕駛操作；(4)速度引導(dǎo)形象易懂，視覺感知性強(qiáng)，預(yù)警效果好。


圖I :本發(fā)明的系統(tǒng)工作原理圖；圖2 :本發(fā)明的預(yù)警模型參數(shù)關(guān)系圖；圖3 :本發(fā)明的車載控制器結(jié)構(gòu)框圖；圖4 :本發(fā)明的預(yù)警模型方法的邏輯流程圖；圖5 :本發(fā)明車載控制器中無線傳輸模塊電路原理圖；圖6 :本發(fā)明車載控制器中電源電壓電路原理圖；圖7 :本發(fā)明車載控制器中GPS模塊電路原理圖；圖8 :本發(fā)明車載控制器中接ロ電路原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為一種具備快速通過提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過交叉ロ控制器和車載控制器的無線傳輸模塊間信號強(qiáng)度測量，獲得車輛與交叉ロ之間的距離，結(jié)合兩個控制器GPS模塊測量得到的車輛與交叉ロ之間的距離，通過信息融合方法獲得最終車輛與交叉ロ停車線之間的距離。借助GPS模塊判斷車輛的行駛方向，利用無線傳輸模塊的通信功能，交叉ロ控制器將車輛行駛方向的信號燈信息及其GPS信息傳輸給車載控制器。具體為無線發(fā)射器連續(xù)發(fā)射交叉ロ信號燈信息，當(dāng)車輛駛?cè)虢徊妤碜饔梅秶鷥?nèi)，車載無線接收模塊激活后接收所在行駛方向的信號燈信息I；、Tg、Ty和信號強(qiáng)度も、R2,車輛行駛方向通過GPS模塊獲得，信號燈信息I；、Tg、Ty、信號強(qiáng)度R1. R2和車輛速度Sv實(shí)時輸入到預(yù)警決策模塊中，決策模塊將參考決策速度Sd通過車載顯示器以速度引導(dǎo)帶方式提供給駕駛員，并配合文字信息輔助駕駛員決策是否能夠通過交叉ロ。下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明具有快速通行提示功能的車路協(xié)同的預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法。如圖I、圖2所示，ー種具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)包括交叉ロ控制器I和交叉ロ控制器2、車載顯示器3和車載控制器4，所述交叉ロ控制器1/2和車載顯示器3、車載控制器4通過無線通信傳輸信號，所述交叉ロ控制器1/2包括相互連接的無線通信模塊和GPS模塊，所述車載控制器4包括相互連接的單片機(jī)、無線傳輸模塊、GPS模塊和預(yù)警決策模塊。所述交叉ロ控制器1/2安裝在信號燈立桿橫梁上。所述車載顯示器3、和車載控制器4安裝在車輛上。所述交叉口控制器1/2以對角線位置安裝在交叉口，距離車道路緣0. 20 0. 50米處，高度2 3米左右，也可以安裝到信號燈立桿橫梁上。該交叉口控制器中的無線通信模塊采用WiFi或藍(lán)牙等具備短程無線發(fā)射功能的模塊，能夠提供信號強(qiáng)度指標(biāo)參數(shù)LQI或RSSI。如圖4所示為具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警方法流程圖，預(yù)警方法具體如下。交叉口控制器1/2通過無線通信模塊實(shí)現(xiàn)與車載控制器4無線連接，為車載控制器4提供信號燈信息，包括紅燈剩余時間I；、綠燈剩余時間Tg、黃燈剩余時間Ty，以及交叉口控制器I或2位置信息(X1, Y1)、(x2, y2)。車載控制器4借助集成GPS模塊判斷車輛行駛方向，針對此行駛方向利用得到的 GPS信息計算車輛5 (xv，yv)與交叉口控制器I和2之間的距離屯、d2。
權(quán)利要求
1.具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)，其特征在干，該系統(tǒng)包括 第一和第二交叉ロ控制器，用于采集車輛行駛方向的信號燈信息及車輛的GPS信息并將上述信息傳輸給車載控制器； 車載控制器，用于接收所述交叉ロ控制器的信息并對信息進(jìn)行處理； 車載顯示器，對車載控制器的信息進(jìn)行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)，其特征在干，所述第一和第二交叉ロ控制器分別包括 第一 GPS模塊，用于采集交叉ロ紅綠燈的時間信息及控制器的位置信息； 第一無線通信模塊，用于將所述GPS模塊采集的數(shù)據(jù)信息傳輸給車載控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)，其特征在干，所述車載控制器包括 第二 GPS模塊，用于采集車輛行駛方向及車輛的位置信息； 第二無線通信模塊，用于接收第一無線通信模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)； 單片機(jī)，根據(jù)所述車輛行駛方向及車輛的位置信息，對所述第一無線通信模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理； 預(yù)警決策模塊，對所述單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷并給出提示信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)，其特征在干，所述交叉ロ紅綠燈的時間信息為紅燈剰余時間I；、綠燈剩余時間Tg、黃燈剰余時間Ty。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)，其特征在干，所述交叉ロ控制器安裝在信號燈立桿橫梁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)，其特征在干，所述車載控制器和車載顯示器安裝在車輛上。
7.具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 1)第一和第二交叉ロ控制器中的第一GPS模塊分別獲取交叉ロ紅燈剩余時間I；、綠燈剰余時間Tg、黃燈剰余時間Ty，以及第一和第二交叉ロ控制器的位置信息(Xl，Y1)、(x2, y2)，并將上述時間信息和位置信息通過第一無線通信模塊傳輸給車載控制器； 2)第二無線通信模塊接收所述第一無線通信模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，且第二GPS模塊判斷車輛行駛方向，通過接入車輛CAN總線獲取車輛的位置信息(xv，yv)，單片機(jī)針對此行駛方向與所述車輛的位置信息計算該車輛與第一和第二交叉ロ控制器之間的距離も、d2 ；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警方法，其特征在干，所述步驟5)預(yù)警決策模塊判斷當(dāng)前信號燈狀況，并根據(jù)信號燈狀況提示車輛是否通行或等待，具體包括如下步驟 501)當(dāng)前信號燈為紅燈吋，預(yù)警決策模塊判斷紅燈剩余時間I；是否滿足I；< 2，當(dāng)滿足條件吋，車載顯示器提示車輛“準(zhǔn)備啟動”; 502)當(dāng)前信號燈為綠燈吋，預(yù)警決策模塊判斷綠燈剩余時間Tg和黃燈剰余時間Ty，并計算車輛預(yù)通過十字路ロ的安全通過速度Ss和快速通過速度Sq ； D V =_2_ =Tg q Tg+Ty 503)預(yù)警決策模塊判斷車輛行駛速度Sv> Ss是否成立，Sv是當(dāng)前車輛的行駛速度； 如果成立，預(yù)警決策模塊提示車輛“正常通過”； 否則判斷Sv > Sq是否成立，如果成立，預(yù)警決策模塊提示車輛“快速通過”； 否則，預(yù)警決策模塊提示車輛“最低通過安全速度Ss”。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有快速通行提示功能的車路協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法，該系統(tǒng)通過交叉口控制器和車載控制器的無線傳輸模塊間信號強(qiáng)度測量，獲得車輛與交叉口之間的距離，結(jié)合兩個控制器GPS模塊測量得到的車輛與交叉口之間的距離，通過信息融合方法獲得最終車輛與交叉口停車線之間的距離。借助GPS模塊判斷車輛的行駛方向，利用無線傳輸模塊的通信功能，交叉口控制器將車輛行駛方向的信號燈信息及其GPS信息傳輸給車載控制器。該系統(tǒng)具有快速通行提示的功能，能正確指導(dǎo)車輛快速通過交叉口，保證了行車安全。
文檔編號G08G1/0962GK102737519SQ20121013986
公開日2012年10月17日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者關(guān)偉, 王江鋒, 邵春福, 閆學(xué)東, 魏麗英 申請人:北京交通大學(xué)