一種基于車路協(xié)同的城市路段交通誘導(dǎo)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于先進(jìn)車路協(xié)同技術(shù)，為進(jìn)入某 城市路段行駛的車輛提供誘導(dǎo)信息服務(wù)的誘導(dǎo)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前廣泛使用的包括，靜態(tài)道路交通誘導(dǎo)指示牌，比如在一個(gè)十字路口，有指示牌 用箭頭標(biāo)示告訴駕駛員左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)車道、前方道路等信息；還有通過交通誘導(dǎo)屏，分別用紅、 黃、綠三種顏色提供擁堵、擁擠、暢通三種交通狀態(tài)信息，誘導(dǎo)駕駛員選擇合適的線路，避免 交通擁堵。對(duì)于這些靜態(tài)交通指示牌一個(gè)弊端就是非常容易受到環(huán)境因素影響及駕駛員自 身因素影響。比如當(dāng)遇上大霧天氣時(shí)或者是前面有大型車輛時(shí)，駕駛員看不清提示信息。對(duì) 于展示路網(wǎng)交通狀態(tài)的誘導(dǎo)屏能提供前方路網(wǎng)的交通狀態(tài)，但提供的信息比較簡(jiǎn)單，任何 道路狀況只能用紅、黃、綠中的一種顏色表示，因此信息不夠豐富。另外，城市交通信息的感 知手段陳舊。城市交通狀態(tài)的感知手段還停留在很傳統(tǒng)的階段，地感線圈、微波檢測(cè)等傳統(tǒng) 固定監(jiān)測(cè)器手段感知的都是道路斷面的信息，這種信息不僅片面而且信息量很少，對(duì)于車 輛行駛狀況、排隊(duì)長(zhǎng)度、事故等無法檢測(cè)。同時(shí)存在交通信息不通暢，出行者在出行決策方 面仍然采用經(jīng)驗(yàn)主義方式，依賴以往的經(jīng)驗(yàn)，很少有針對(duì)性的信息可以輔助出行者作出最 正確的出行選擇，信息通暢程度大大限制了城市交通資源的合理調(diào)配。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，交通信息采集系統(tǒng)是利用安裝在道路上和車輛上的檢測(cè)設(shè)備（傳感 器、攝像頭等）進(jìn)行交通流量、行車速度、道路狀況、天氣、車輛狀態(tài)信息等動(dòng)態(tài)信息收集， 然后把采集到的數(shù)據(jù)按預(yù)定的時(shí)間處理周期發(fā)送到信息采集中心。道路交通誘導(dǎo)系統(tǒng)是綜 合運(yùn)用檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、全球定位系統(tǒng)和地理信息系 統(tǒng)等高新技術(shù)，對(duì)道路上行駛的車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)引導(dǎo)，合理分配道路上的交通流，并將各引導(dǎo) 信息發(fā)布出去，實(shí)現(xiàn)交通流合理分配、減小出行費(fèi)用并提升路網(wǎng)通行能力的系統(tǒng)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中的不足：1、對(duì)于交通信息采集及誘導(dǎo)裝置，大都依賴于設(shè)置在路面下 的環(huán)形線圈檢測(cè)器，采集信息的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性較差，在一定程度上并沒有高效地利用既 有設(shè)備并充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，存在智能交通設(shè)備重復(fù)投資和浪費(fèi)的現(xiàn)象。目前誘導(dǎo)裝 置大多基于誘導(dǎo)顯示屏、路側(cè)指示牌等，信息實(shí)時(shí)性差、更換周期長(zhǎng)、針對(duì)大范圍群體性的 誘導(dǎo)且容易受到霧霾等惡劣天氣及駕駛員疲勞等因素的影響。2、基于車路協(xié)同的誘導(dǎo)模 型，對(duì)于大范圍區(qū)域的誘導(dǎo)較多而路段的誘導(dǎo)很少，且大都利用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，不能反 映實(shí)時(shí)交通狀況，得出的誘導(dǎo)信息準(zhǔn)確性較差，駕駛員不能實(shí)時(shí)的獲得前方的道路狀況信 息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)以上相關(guān)技術(shù)的不足，本發(fā)明充分利用在車路協(xié)同環(huán)境下信息能快速、準(zhǔn)確、 有效的采集及傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，結(jié)合誘導(dǎo)模型設(shè)計(jì)了交通信息采集裝置，通過無線傳輸實(shí)現(xiàn)各 信息之間的交互。具體采用如下技術(shù)方案：
[0006] 基于車路協(xié)同的城市路段交通誘導(dǎo)方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :當(dāng)前車出現(xiàn)故障或者緊急制動(dòng)時(shí)，計(jì)算相鄰前后兩車之間的安全行車距 離H :
[0009] 式中ts為反應(yīng)時(shí)間，t n為減速度線性增長(zhǎng)時(shí)間，B111為最大減速加速度，Vjg為前車 出現(xiàn)制動(dòng)時(shí)后車的初始速度，式中Vti為前車出現(xiàn)制動(dòng)時(shí)前車的初始速度；Lni為兩車停止后 保持的距離；
[0010] 步驟2 :計(jì)算安全誘導(dǎo)車速：
[0011] (1)第i輛車從進(jìn)入該路段到停止所用時(shí)間為：
[0013] 式中t。為進(jìn)入該路段后開始調(diào)節(jié)速度的反應(yīng)時(shí)間，V i為第i輛車的引導(dǎo)速度，V lQ為第i輛車進(jìn)入路段的初始速度，S1為第i輛車調(diào)節(jié)車速時(shí)的加速度，L為路段長(zhǎng)度；
[0014] (2)每輛車的路段延誤dll:
[0016] 式中Vf為自由流車速；
[0017] 每輛車的交叉口進(jìn)口車道延誤d2l:
[0019] 式中d2l為每輛車的平均延誤；c為信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)；λ為綠信比；q為標(biāo)準(zhǔn)化交通 量；s為路段飽和流量；X為路段飽和度；
[0020] (3)建立車速誘導(dǎo)目標(biāo)函數(shù)：
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[0024] 式中，Tg為綠燈起亮?xí)r刻，T i為第i輛車進(jìn)入該路段的時(shí)刻，h排隊(duì)長(zhǎng)度，ν。為綠 燈起亮后排隊(duì)消散速度，T為綠燈時(shí)長(zhǎng)，?；為綠燈結(jié)束時(shí)刻，I n為由車輛測(cè)距傳感器測(cè)得的 與前車的實(shí)時(shí)距離，N為該周期內(nèi)通過交叉口的車輛數(shù)，S為交叉口進(jìn)口道的飽和流率，g為 有效綠燈時(shí)間，v_為車速的最小閾值，V _為車速的最大閾值；
[0025] (4)根據(jù)上述模型求出最優(yōu)誘導(dǎo)車速；
[0026] 步驟3 :計(jì)算路段擁堵情況
[0027] (1)計(jì)算平均行程速度
[0028] 路段上第i輛車的速度為：
[0030] (2)計(jì)算路段平均行程速度：
[0032] 式中η為一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)入該路段的車輛數(shù)，[單位為km/h ;
[0033] (3)計(jì)算路段飽和度X :
[0035] 式中qdS道路交通量，c為道路設(shè)計(jì)通行能力；
[0036] (4)基于計(jì)算結(jié)果，擁堵情況根據(jù)如下標(biāo)準(zhǔn)確定：當(dāng)f泛30時(shí)，X彡〇· 8或d2l<30， 則認(rèn)為該路段為暢通；當(dāng)20 S κ < 30時(shí)，X彡〇. 9或30 < d2l< 180,則認(rèn)為該路段為輕 度擁堵；當(dāng)1Q:么20時(shí)，X彡1或d2l> 180,則認(rèn)為該路段擁堵；當(dāng)[< 10,時(shí)X > 1或 d2l 3 180,則認(rèn)為該路段阻塞；
[0037] 步驟4 :將安全行車距離、安全誘導(dǎo)車速、路段擁堵情況通過無線實(shí)時(shí)展示在車載 終端上。
[0038] 基于車路協(xié)同的城市路段交通誘導(dǎo)裝置，包括主控制器、RTC時(shí)鐘模塊、看門狗模 塊、存儲(chǔ)模塊、無線通信模塊和信息采集模塊，其中主控制器是基于ARM內(nèi)核的微控制器， ?目息米集模塊包括交通流?目息米集、車輛?目息米集和?目號(hào)機(jī)?目息米集，無線通?目模塊能同 時(shí)兼容Zigbee、Wifi、DSRC等無線傳輸技術(shù)，信息采集通過Zigbee自組網(wǎng)進(jìn)行信息交互。
[0039] 優(yōu)選地，車輛檢測(cè)器檢測(cè)到有車輛進(jìn)入該路段，則記錄該車輛的當(dāng)前速度、車輛ID 及當(dāng)前時(shí)間信息并將該信息通過無線Zigbee發(fā)送給信息采集裝置，同時(shí)車輛檢測(cè)器采集 到的交通參數(shù)信息（排隊(duì)長(zhǎng)度、車流量、車輛時(shí)間占有率等）實(shí)時(shí)發(fā)送給信息采集裝置。
[0040] 優(yōu)選地，對(duì)于車輛信息采集單元，通過CAN總線獲得車輛的實(shí)時(shí)速度及加速度等 信息，通過測(cè)距傳感器獲得與前車的實(shí)時(shí)距離信息，通過車載無線Zigbee模塊將信息實(shí)時(shí) 發(fā)送到信息采集裝置。
[0041] 優(yōu)選地，信號(hào)機(jī)信息采集通過讀取信號(hào)機(jī)自身協(xié)議信息獲得信號(hào)機(jī)當(dāng)前配時(shí)方 案、周期、綠信比、各相位的實(shí)時(shí)紅綠燈狀態(tài)及時(shí)長(zhǎng)信息，并將采集到的信息通過串口傳輸 到信息采集裝置中。
[0042] 優(yōu)選地，信息采集裝置接收各檢測(cè)器發(fā)送的信息，并通過信息交互融合技術(shù)將收 到的各類信息包括交通參數(shù)信息、車輛狀態(tài)信息、信號(hào)機(jī)狀態(tài)信息進(jìn)行融合，并通過USB接 口寫入到存儲(chǔ)設(shè)備中。
[0043] 優(yōu)選地，信息采集裝置主控制器通過USB讀取存儲(chǔ)設(shè)備中采集的數(shù)據(jù)，并對(duì)采集 到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，主要是將各類檢測(cè)器采集的異樣數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，去掉非法、無效的數(shù) 據(jù)，將有效、合法的數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行格式化處理，并將其封裝、利用TCP/IP協(xié)議，通過通 信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給信息分析處理模塊。
[0044] 優(yōu)選地，信息分析處理模塊把收到的綜合封裝交通參數(shù)信息、車輛信息及信號(hào)機(jī) 信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行拆解，拆解后的各數(shù)據(jù)計(jì)算得出最優(yōu)車速、安全行駛距離及擁堵程度，并將 得到的信息通過無線Zigbee實(shí)時(shí)的發(fā)送出去。
[0045] 優(yōu)選地，信息采集裝置中還包括RTC時(shí)鐘模塊及看門狗模塊，其中RTC時(shí)鐘對(duì)于信 息的預(yù)處理及各信息的廣播提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的時(shí)間，看門狗模塊能實(shí)時(shí)監(jiān)控主控制器的運(yùn)行 狀態(tài)。
[0046] 優(yōu)選地，信息采集裝置作為一套獨(dú)立的裝置放于信號(hào)機(jī)機(jī)柜內(nèi)。
[0047] 本發(fā)明具有如下有益效果：信息采集的實(shí)時(shí)性和可靠性大幅提高，誘導(dǎo)算法更加 簡(jiǎn)單高效，誘導(dǎo)信息更具有實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性