基于車路協(xié)同的無控交叉口車輛通行引導(dǎo)系統(tǒng)及其引導(dǎo)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種智能交通系統(tǒng)中的車路協(xié)同與安全控制技術(shù)，尤其涉及一種基于 車路協(xié)同的無控交叉口車輛通行引導(dǎo)系統(tǒng)及其引導(dǎo)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 每年發(fā)生在道路交叉口的交通事故屢見不鮮，由于無信號交叉口沒有任何的管控 措施，車輛在無控交叉口處行駛時無章可循，或在信號控制系統(tǒng)失效的信號交叉口，尤其在 視線不良的無信號交叉口的發(fā)生的事故更為嚴(yán)重。道路交叉口交通問題是世界各國面臨的 共同難題，一直困擾著眾多學(xué)者和研究人員，以往針對交叉口安全問題的研究主要集中在 人、車、路、交通環(huán)境等交通影響因素及其與交通事故關(guān)系分析，以此為依據(jù)改善道路設(shè)計、 加強(qiáng)交通管控措施等，或者在車輛上安裝主被動型安全裝置以此來提高道路行車安全，但 這些傳統(tǒng)的設(shè)計、控制和管理技術(shù)只能在一定程度上減少交通流的沖突數(shù)或降低沖突的嚴(yán) 重程度，并不能有效地防止事故的發(fā)生，無法達(dá)到交叉口安全效益最優(yōu)，更難以在本質(zhì)上解 決交通問題，尤其對于提高無信號交叉口安全水平更是無濟(jì)于事。隨著電子信息和無線通 信技術(shù)的迅速發(fā)展與應(yīng)用，以車車、車路通信為基礎(chǔ)的"車路協(xié)同"系統(tǒng)已成為解決交通問 題的有效手段，車路協(xié)同環(huán)境下，車車、車路進(jìn)行信息交互，大大提高行車安全系數(shù)，能有效 避免各種碰撞事故，實現(xiàn)交通零事故已成為可能，這也將徹底改變傳統(tǒng)的交通管理與控制 方式。
[0003] 通過檢索現(xiàn)有專利可知已有的專利主要是針對無控交叉口車輛通行預(yù)警提示，僅 有的車輛通行輔助方法只是給出了兩車之間的沖突消解算法，而不能從根本上解決無控交 叉口的安全問題。如中國專利申請第201210163698. X號公開了一種解決無信號控制交叉 口視距不良的輔助控制方法，其通過對各個方向車輛到達(dá)沖突點的時間的計算，根據(jù)計算 結(jié)果判斷距離相應(yīng)停車線50m處的黃燈是否需要啟亮，黃燈亮?xí)r建議車輛減速，該方法需 要地下填埋磁感線圈和安裝黃燈，安裝復(fù)雜，而且該方法只是在一定程度上降低了事故發(fā) 生的概率，而沒有給出車輛通過交叉口時的安全車速，沒有真正實現(xiàn)車輛碰撞的避免；中國 專利申請第201110311331. 8號公開了一種消解無信號交叉口兩車交通沖突的方法，該方 法給出了兩車沖突消解的流程，根據(jù)車輛當(dāng)前狀態(tài)粗略判定車輛的行駛軌跡，根據(jù)預(yù)測軌 跡判定車輛是否會發(fā)生碰撞，并給出了車輛沖突避免所需的加速度，該方法基于當(dāng)前狀態(tài) 只能預(yù)測很短時間內(nèi)的車輛狀態(tài)，時間過長預(yù)測結(jié)果可能會失效，造成判定誤差過大，沖突 消解策略也會失效，而且該方法沒有明確給出車輛行駛意圖的識別方法，也只是解決了兩 車之間的沖突，若無控交叉口四個方向車輛均匯集到交叉口沖突區(qū)域則該如何實現(xiàn)沖突消 解，針對這一問題沒有涉及。
[0004] 目前公開的道路交叉口輔助車輛行駛安全的裝置絕大多數(shù)為預(yù)警裝置，裝置功能 單一，僅有的公開的交叉口車輛沖突避免方法只能解決兩車之間的沖突問題，不能解決多 個車輛之間的協(xié)作問題，更不能從根本上避免交通事故的發(fā)生，難以實現(xiàn)真正意義上的行 車安全。
[0005] 有鑒于上述的內(nèi)容，本設(shè)計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種基于車路協(xié)同的 無控交叉口車輛通行引導(dǎo)系統(tǒng)及其引導(dǎo)方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)防性強(qiáng)，無需在無控交叉口安 裝信號控制系統(tǒng)，可提高行車安全的基于車路協(xié)同的無控交叉口車輛通行引導(dǎo)系統(tǒng)及其引 導(dǎo)方法。
[0007] 本發(fā)明提出的一種基于車路協(xié)同的無控交叉口車輛通行引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于：
[0008] 包括路側(cè)設(shè)備和監(jiān)控中心及至少一個車載設(shè)備，所述車載設(shè)備與路側(cè)設(shè)備之間、 車載設(shè)備與車載設(shè)備之間、以及路側(cè)設(shè)備與監(jiān)控中心之間均通過無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳 遞；
[0009] 所述每個車載設(shè)備包括車輛主控模塊和分別與所述車輛主控模塊信號連接的車 輛基本信息儲存模塊、GPS定位模塊、車速采集模塊、行駛意圖采集模塊、OBD接口模塊、車 速控制模塊和提示模塊，所述車輛基本信息存儲模塊預(yù)先存儲本車的靜態(tài)信息，所述GPS 定位模塊采集車輛運行位置信息，所述車速采集模塊實時采集車輛速度；所述行駛意圖采 集模塊實時獲取車輛的行駛意圖，所述OBD接口模塊用于實現(xiàn)車載設(shè)備與車載自診斷系統(tǒng) 的連接，所述車速控制模塊控制車輛速度，所述提示模塊提示駕駛員車輛通過交叉口時所 需的安全車速；
[0010] 所述路側(cè)設(shè)備包括路側(cè)主控模塊、交叉口基本信息儲存模塊、車輛通行順序決策 模塊和無線通訊模塊，所述交叉口基本信息儲存模塊預(yù)先存儲交叉口基本信息，所述車輛 通行順序決策模塊根據(jù)采集到的車輛初始車道和目標(biāo)車道進(jìn)行通行優(yōu)先權(quán)的分配，所述路 側(cè)主控模塊對車輛發(fā)送沖突車輛數(shù)量、每車道頭車至停車線的位置、車輛分組編碼以及車 輛通行次序，所述無線通信模塊用于實現(xiàn)路測設(shè)備與車載設(shè)備之間的信息交互。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述車載主控模塊通過車車通信獲取其他車輛的運動 狀態(tài)信息，并分析組內(nèi)沖突類型、參與沖突消除協(xié)作的車輛數(shù)量以及組內(nèi)車輛通行優(yōu)先權(quán) 的分配，啟動相應(yīng)的沖突消除模式，計算得出通過交叉口時所需的安全車速。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述車載設(shè)備還包括與所述車載主控模塊信號連接的 車載無線通信模塊，所述路側(cè)設(shè)備還包括與所述路側(cè)主控模塊信號連接的路側(cè)無線通信模 塊，所述車載無線通信模塊、路側(cè)無線通信模塊分別通過無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳遞。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述提示模塊包括車速信息顯示屏和語音播放模塊， 所述車速信息顯示屏與車載主控模塊信號連接以顯示車輛通過交叉口所需的安全車速，所 述語音播放模塊與車載主控模塊信號連接以播放車輛通過交叉口所需的安全車速。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述車速控制模塊控制驅(qū)動車輛的制動踏板。
[0015] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述靜態(tài)信息包括車輛的型號、尺寸大小、車主信息， 所述交叉口基本信息包括交叉口幾何形狀、幾何尺寸、道路渠化、車道編號。
[0016] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述車載無線通信模塊能夠發(fā)送自車位置和運動信息 給其他沖突車輛。
[0017] 本發(fā)明提出的一種基于車路協(xié)同的無控交叉口車輛通行引導(dǎo)系統(tǒng)的引導(dǎo)方法，其 特征在于：所述引導(dǎo)系統(tǒng)包括安裝在交叉路口的路側(cè)設(shè)備和搭載在機(jī)動車上的車載設(shè)備， 所述引導(dǎo)方法包括如下步驟：
[0018] 步驟一：車載設(shè)備實時采集自身車輛的位置和運動信息，當(dāng)進(jìn)入交叉口通信區(qū)域 時，車載設(shè)備與路側(cè)設(shè)備、車載設(shè)備與車載設(shè)備之間進(jìn)行信息的交互；
[0019] 步驟二：根據(jù)步驟一中路側(cè)設(shè)備會采集進(jìn)入交叉口通信區(qū)域的車輛數(shù)量，以及不 同車道車輛的分布情況，并向車輛發(fā)送行駛意圖請求，車輛根據(jù)請求做出明確的行駛意圖， 車載設(shè)備采集車輛的轉(zhuǎn)向燈狀態(tài)，并發(fā)送此信息給路側(cè)設(shè)備，路側(cè)設(shè)備根據(jù)車輛的行駛意 圖確定每車的目標(biāo)車道，并根據(jù)車輛初