一種交叉口車輛智能協(xié)同通行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及智能交通技術(shù)領(lǐng)域，特別是基于信息物理系統(tǒng)的交叉路口車輛智能協(xié) 同通行技術(shù)，具體為一種交叉口車輛智能協(xié)同通行方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由汽車保有量急劇膨脹導(dǎo)致的城市交通擁堵問題不斷發(fā)生，大大影響了 國民生活質(zhì)量和國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。研究表明，多數(shù)交通擁堵的形成并非道路通行能力的不 足，而是由于交叉口不合理的信號控制。作為指揮交通的最常用手段，信號控制器被廣泛應(yīng) 用于交叉路口，但它們大都不具備智能性，車輛只能遵循預(yù)設(shè)的固定紅綠燈信號時間來通 行，在此情形下，可能出現(xiàn)綠燈空放的情況，而運會降低交叉路口通行效率，導(dǎo)致交通系統(tǒng) 得不到充分的協(xié)調(diào)和優(yōu)化。
[0003] 信息物理融合系統(tǒng)CPS(切ber-PhysicalSystem)是一個綜合計算、網(wǎng)絡(luò)和物理 環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3C技術(shù)（Computing、Communication、Cont;rol)的有機融合與深 度協(xié)作，W實現(xiàn)實時感知、信息服務(wù)和動態(tài)控制。
[0004] 智能汽車是(PS最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，安裝了多種傳感器、信息交互裝置、控制 器及執(zhí)行器的智能汽車，能夠?qū)崟r感知車輛周邊環(huán)境、可自動分析車輛潛在危險并可按照 預(yù)定路線準(zhǔn)時、安全到達(dá)目標(biāo)地點。智能汽車是未來汽車行業(yè)的重要發(fā)展方向，由于技術(shù)和 政策的原因，目前智能汽車還無法大規(guī)模地普及，但一些汽車生產(chǎn)商已經(jīng)開始逐步地在汽 車上安裝傳感器和信息交互設(shè)備，W輔助駕駛員的駕駛行為。
[0005] 本發(fā)明基于CPS的技術(shù)特點，提出一種交叉路口車輛智能協(xié)同通行方法，一方面 運能為當(dāng)前交叉路口車輛通行問題提出一種新的解決思路，另一方面此方法還能順利地應(yīng) 用到將來的智能汽車上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有交叉路口紅綠燈系統(tǒng)采用固定通行時間 和等候放行時間導(dǎo)致的綠燈空放、通行效率不高問題的不足，結(jié)合CPS可實現(xiàn)實時感知、信 息服務(wù)和動態(tài)控制的特點，提出一種基于信息物理系統(tǒng)的交叉路口車輛智能協(xié)同通行方 法。
[0007] 本發(fā)明通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)，包括基于信息物理融合系統(tǒng)CPS的數(shù)據(jù)采集、信 息服務(wù)和動態(tài)控制；所述數(shù)據(jù)采集為接近交叉路口時，車輛實時獲取己車行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，并 結(jié)合車輛存儲的最新路網(wǎng)信息經(jīng)單片機和/或嵌入式忍片進(jìn)行相應(yīng)計算處理得到己車交 叉路口通行信息；所述路網(wǎng)信息包括當(dāng)前常規(guī)電子地圖數(shù)據(jù)庫，還包括按車道信息對交叉 路口進(jìn)行單元格劃分并W阿拉伯?dāng)?shù)字編號的數(shù)據(jù)庫；所述信息服務(wù)包括，車輛信息處理單 元對己車通行前方交叉路口的信息進(jìn)行封裝封裝，經(jīng)車對車，和/或移動運營網(wǎng)通信方式 與其他車輛建立連接并交換通行信息，再進(jìn)行數(shù)據(jù)解封；所述動態(tài)控制為，車輛決策控制單 元根據(jù)己車和他車交叉路口通行信息，進(jìn)行沖突分析、優(yōu)先級比較、計算期望速度并及就車 輛控制做出決策，將車輛應(yīng)該采取的行動告知駕駛?cè)嘶虬l(fā)送命令給執(zhí)行機構(gòu)對車輛速度進(jìn) 行控制。
[000引本發(fā)明方法包括如下步驟： SI.采集數(shù)據(jù)，接近交叉路口，車輛實時獲取由包括但不限于GI^設(shè)備、移動運營網(wǎng)的LBS定位設(shè)備和包括但不限于速度傳感器在內(nèi)的多種傳感器、包括但不限于攝像頭、雷達(dá)在 內(nèi)的車輛輔助駕駛設(shè)備采集的己車行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，并結(jié)合車輛存儲的最新路網(wǎng)信息經(jīng)單片 機和/或嵌入式忍片進(jìn)行相應(yīng)計算處理，得到己車交叉路口包括但不限于下述通行信息： ID，車輛號牌，唯一性，由車輛管理機構(gòu)頒發(fā)， V。，車輛當(dāng)前速度，由速度傳感器、定位模塊測得， PCord,車輛當(dāng)前坐標(biāo)，由定位模塊測得， 化ading，車輛行駛方向，根據(jù)目的地規(guī)劃路線所得， Acc,車輛加速度，由車輛物理屬性所得， 化ane，車輛當(dāng)前所在車道，由定位模塊和規(guī)劃路線所得， CeList,celllist,車輛通行前方交叉路口必經(jīng)單元格的數(shù)集，根據(jù)定位設(shè)備中存儲 的最新路網(wǎng)消息和車輛當(dāng)前行駛狀態(tài)信息所得， A化ist，arrivingtimelist,車輛到達(dá)CeList每個單元格時刻的集合，根據(jù)定位設(shè)備 中存儲的最新路網(wǎng)信息和車輛當(dāng)前行駛狀態(tài)信息所得， ETList, exit time list,車輛離開CeList每個單元格時刻的集合，根據(jù)定位設(shè)備中存 儲的最新路網(wǎng)信息和車輛當(dāng)前行駛狀態(tài)信息所得， WT，waittime,車輛采取制動措施到當(dāng)前時刻經(jīng)歷的時間，初始為0。
[0009]S2.數(shù)據(jù)封裝，車輛信息單元對己車通行前方交叉路口的信息進(jìn)行封裝打包。
[0010]S3.通信連接，車輛信息單元經(jīng)車-車（V2V)和/或移動運營網(wǎng)通信方式與其他車 輛建立連接并交換通行信息。
[0011]S4.數(shù)據(jù)解封，車輛信息單元對接收到的其他車輛的通行信息包進(jìn)行解析并傳遞 給決策控制單元。
[0012]S5.沖突分析，車輛決策控制單元對己車和其他已建立連接車輛通行信息中 CeList、ATList的元素逐個進(jìn)行比較，若兩車CeList中有相同編號單元格且ATList對應(yīng) 該單元格的到達(dá)時刻數(shù)值相同，則證明兩車通行存在沖突，繼續(xù)步驟6;若到達(dá)時刻數(shù)值不 相同，則表明車輛之間不存在沖突，車輛繼續(xù)保持當(dāng)前速度行駛，轉(zhuǎn)步驟1。
[0013]S6.優(yōu)先級比較，車輛決策單元根據(jù)車輛號牌來進(jìn)行通行優(yōu)先級的比較，特殊車輛 類型的優(yōu)先級最高，其他普通車輛根據(jù)車輛號牌辨識其歸屬地，本省車輛優(yōu)先級大于外省 車輛，本市車輛優(yōu)先級大于外市車輛，在上述條件相同的情況下，則依據(jù)車輛號牌字母和/ 或數(shù)字的先后順序來確定通行優(yōu)先級。另，任意方向車輛WT達(dá)到90s，則優(yōu)先級僅次于特殊 車輛，其他車輛的優(yōu)先級按上述規(guī)則進(jìn)行比較。優(yōu)先級高的車輛繼續(xù)保持當(dāng)前速度行駛，轉(zhuǎn) 步驟1，優(yōu)先級低的車輛繼續(xù)步驟7。此法能最大限度的降低交通擁堵，實現(xiàn)智能控制。
[0014]S7.計算期望速度，假定車輛減速過程為一勻減速直線運動，據(jù)此有動力學(xué)方程：
所得a為負(fù)值，車輛應(yīng)采取減速措施；即車輛應(yīng)告知駕駛員或發(fā)送命令給執(zhí)行機構(gòu)對 剎車或油口進(jìn)行控制保證加速度數(shù)值滿足上述要求，W保證車輛通行安全。
[0015] S8.車輛控制，車輛決策控制單元將計算結(jié)果告知給駕駛員或發(fā)送速度控制命令 給執(zhí)行機構(gòu)對速度進(jìn)行控制，有包括但不限于偵測到?jīng)_突車輛優(yōu)先級低但仍保持速度不減 行駛的情況，則車輛在本方向停車等待線處緊急停車等待。
[0016] S9.循環(huán)步驟Sl-S8直至車輛通過交叉路口。
[0017] 所述交叉路口的行人通過情況為，行人必須通過交叉路口設(shè)置的人行天橋或人行 地道，且行人遵守交通規(guī)則。
[0018] 所述交叉路口的車輛通過情況為，交叉路口區(qū)域車道為實線車道，車輛按選定的 車道行駛，且車輛遵守交通規(guī)則。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過車輛之間廣泛的互聯(lián)互通，交換彼此通行信息，分析空間 和時間的沖突，通過優(yōu)先級比較規(guī)則確定車輛通行先后順序，并調(diào)用速度控制算法對車輛 速度進(jìn)行控制，能夠避免一方綠燈空放另一方卻要停車等待的現(xiàn)象出現(xiàn)，在一定程度上能 夠提高交叉路口的車輛通行效率，降低車輛由于搶行發(fā)生交通事故的概率。
【附圖說明】
[0020] 為更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明實施例結(jié)合附圖簡單 介紹。應(yīng)該明確的是，下面提供的附圖僅是本發(fā)明實施例所需的附圖，而不應(yīng)理解成對本發(fā) 明的限制。
[0021] 圖1是本發(fā)明方法原理圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明方法流程圖。
[0023] 圖3a是對應(yīng)本發(fā)明實施例一的傳統(tǒng)方法示意圖。
[0024] 圖3b是本