本发明专利技术提出的一种基于云服务的灯控路口绿波车速引导方法和系统，属于智能网联汽车和车路协同技术领域。该系统包括：云服务器、分别与云服务器相连的信号灯数据采集设备和智能网联汽车客户端。该方法首先采集信号灯配置和实时状态数据，然后将采集到的数据实时上传云服务器并将相应数据存储于数据库；基于数据库中存储的信号灯数据，云服务器根据客户端请求生成信号灯状态数据和绿波车速引导服务数据并发送给客户端；客户端接收数据后通过智能移动终端向用户进行展示。本发明专利技术简化了灯控路口绿波车速引导应用的系统结构，降低了系统设备的通信要求和计算能力要求，节约了空口通信资源；降低了应用的部署和推广成本。
【技术实现步骤摘要】
一种基于云服务的灯控路口绿波车速引导方法和系统
本专利技术涉及智能网联汽车和车路协同
，特别涉及一种基于云服务的灯控路口绿波车速引导方法和系统。
技术介绍
智能网联汽车指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X(车、路、人、云端等)智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。其中，道路作为智能网联汽车的行驶环境，需要借助路侧系统采集各类交通信息，与车辆进行通信，向车辆提供可靠有效的信息服务，支持智能网联汽车的自动驾驶和辅助驾驶应用。灯控路口绿波车速引导是智能网联汽车领域中的一项重要应用。该应用利用网联信息交互技术，在城市有信号灯控制的路口，向智能网联汽车提供信号灯实时状态提示和绿波车速区间提示，使得车辆能够尽可能地在绿灯期间通过路口。大大减少车辆停车等待红灯的情形，提升出行效率和舒适度，减少排放，同时还能优化整个交通系统的通行效率。现有的灯控路口绿波车速引导系统，主要由分布在城市信号灯控制路口处的专用路侧子系统以及专用的车载子系统构成。路侧子系统由信号灯数据采集设备、路侧控制设备和专用短程无线通信设备构成；车载子系统则由具备专用短程无线通信能力的车载智能终端、用户显示设备以及专用天线构成。现有的灯控路口绿波车速引导方法，在上述系统的基础上实现。首先，由路侧信号灯数据采集设备，对接路口信号灯，获取信号灯实时配置和状态数据。其次，由路侧控制设备对本地路网数据和信号灯实时数据进行整合、打包后，通过专用短程无线通信设备广播出去。车载智能终端通过专用天线接收到路侧发送的路网数据和实时信号灯数据后，结合自身的定位与运动信息，通过终端内部预置的车速引导算法，提取有效的信号灯相位信息，计算得到自身的绿波引导车速，并显示在用户显示设备上。现有的灯控路口车速引导系统，最大的局限在于它完全依赖具备专用短程无线通信的车载智能终端实现。由于现阶段的车辆，还普遍没有装备上述终端，因此该车速引导系统很难产生实际的效果。其次，利用专用短程无线通信频繁地传输地图和信号灯数据，也会占用原本就稀缺的信道资源。第三，现有的方法将绝大部分运算都集中在车载智能终端上，对终端的性能也提出了较高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于云服务的灯控路口绿波车速引导方法和系统。本专利技术通过云平台的服务模式，借助已有的光纤和蜂窝通信网络，大幅简化了灯控路口绿波车速引导应用的系统结构，降低了系统设备的通信要求和计算能力要求，节约了空口通信资源；同时降低了应用的部署和推广成本。一种基于云服务的灯控路口绿波车速引导方法，其特征在于，包括云服务器、分别与云服务器相连的信号灯数据采集设备和智能网联汽车客户端；该方法包括以下步骤：1)采集信号灯配置和实时状态数据；首先对信号灯数据采集设备和信号灯控制机建立网络连接，信号灯数据采集设备向信号灯控制机注册以获取数据权限；然后通过监听或周期性查询的方式，信号灯数据采集设备获得信号灯配置和实时状态数据；最后，对不同协议定义的信号灯数据进行整理，以统一的格式表达，用来上传云服务器；2)将步骤1)采集到的信号灯配置和实时状态数据实时上传到云服务器，并将相应数据存储于数据库；具体步骤如下：2-1)云服务器首先启动TCP服务，作为TCP的服务端等待连接；2-2)云服务器响应信号灯数据采集设备发起的网络连接请求，与信号灯数据采集设备建立TCP连接；2-3)信号灯数据采集设备发送注册数据包给云服务器，云服务器接收信号灯数据采集设备发送的注册数据包；2-4)云服务器根据注册数据包，完成对信号灯数据采集设备的身份识别和注册；如果云服务器保持与信号灯数据采集设备的TCP连接，则进入步骤2-5)；如果连接断开，则重新返回步骤2-2)；2-5)信号灯数据采集设备实时上传信号灯配置和实时状态数据，云服务器接收上传的信号灯配置和实时状态数据；2-6)云服务器对信号灯数据采集设备上传的数据进行有效验证和解析，得到本次上传的解析数据；2-7)云服务器根据数据库判断当前信号灯数据是否已生成：如果是，则继续步骤2-9)；如果否，则继续步骤2-8)；2-8)云服务器创建本次上传的路口信号灯数据档案，将解析数据中当前信号灯的实时状态数据置入该档案；2-9)云服务器根据解析数据，更新数据库中对应的信号灯配置和实时状态；3)基于数据库中存储的信号灯数据，云服务器根据客户端请求生成信号灯状态数据和绿波车速引导服务数据并发送给客户端；具体步骤如下：3-1)首先加载预先配置的路网文件，该路网文件储存了对应车速引导服务覆盖区域的地图数据；3-2)云服务器启动TCP连接服务，作为TCP的服务端等待连接；3-3)云服务器响应客户端发起的网络连接请求，与客户端建立TCP连接；3-4)云服务器接收客户端发送的注册数据包；3-5)云服务器根据客户端发送的注册数据包，完成客户端的识别和注册；3-6)若如果云服务器保持和客户端的TCP连接，则进入步骤3-7)；如果连接断开，则重新返回步骤3-3)；3-7)云服务器接收客户端发起的请求信息，进行CRC有效性检验，客户端的请求信息包含了客户端车辆实时定位和状态、运行方向以及时间戳，以及请求数据的类型；3-8)云服务器根据客户端发送的请求信息，提取客户端实时定位和状态信息，以及请求数据类型；3-9)云服务器根据客户端实时定位信息，从3-1)中加载的路网文件中，提取客户端所在的局部路网文件；3-10)云服务器根据客户端实时定位和运行方向，通过路网匹配方法将客户端匹配到特定路段的具体位置点上；若未找到匹配点，则重新返回步骤3-6)；若找到匹配点，则计算客户端距离路口停止线的距离并进入步骤3-11)；3-11)云服务器根据步骤3-10)路段匹配结果，判断路段出口处路口是否有有效的信号灯状态数据：若无，则重新返回步骤3-6)；若有，则继续步骤3-12)；3-12)云服务器以客户端时间戳为基准时间，将步骤3-11)得到的信号灯状态数据同步至基准时间；3-13)云服务器根据客户端的请求信息，判断客户端请求的种类：若客户端只请求前方信号灯实时信息，则继续步骤3-14)；若客户端还请求了建议车速，则继续步骤3-15)；3-14)云服务器将步骤3-12)得到的信号灯状态数据发送给客户端，进入步骤4)；3-15)云服务器根据加载的路网文件中当前路段的连接关系，筛选出步骤3-12)得到信号灯状态数据中，对应客户端所要转弯方向的当前周期或即将到来周期的绿时时间窗；3-16)云服务器根据步骤3-15)得到的绿时时间窗，利用车速引导算法，计算绿波通行速度区间；依据绿时时间窗距客户端时间戳时刻的偏差，以及从步骤3-10)得到的客户端距离路口停止线的距离，结合道路限速，计算出客户端在当前或下一周期绿时时间窗内通过路口的车速上下限，作为该转向对应的绿波引导车速区间；云服务器将获得的信号灯状态数据、客户端距路口停止线距离以及绿波引导速度区间作为绿波车速引导服务数据，发送给客户端，进入步骤4)；4)客户端接收信号灯状态数据和和绿波车速引导服务数据，并通过智能移动终端向用户进行展示。本专利技术提出的一种基于如本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于云服务的灯控路口绿波车速引导方法，其特征在于，包括云服务器、分别与云服务器相连的信号灯数据采集设备和智能网联汽车客户端；该方法包括以下步骤：1)采集信号灯配置和实时状态数据；首先信号灯数据采集设备和信号灯控制机建立网络连接，信号灯数据采集设备向信号灯控制机注册以获取数据权限；然后通过监听或周期性查询的方式，信号灯数据采集设备获得信号灯配置和实时状态数据；最后，对不同协议定义的信号灯数据进行整理，以统一的格式表达，用来上传云服务器；2)将步骤1)采集到的信号灯配置和实时状态数据实时上传到云服务器，并将相应数据存储于数据库；具体步骤如下：2‑1)云服务器首先启动TCP服务，作为TCP的服务端等待连接；2‑2)云服务器响应信号灯数据采集设备发起的网络连接请求，与信号灯数据采集设备建立TCP连接；2‑3)信号灯数据采集设备发送注册数据包给云服务器，云服务器接收信号灯数据采集设备发送的注册数据包；2‑4)云服务器根据注册数据包，完成对信号灯数据采集设备的身份识别和注册；如果云服务器保持与信号灯数据采集设备的TCP连接，则进入步骤2‑5)；如果连接断开，则重新返回步骤2‑2)；2‑5)信号灯数据采集设备实时上传信号灯配置和实时状态数据，云服务器接收上传的信号灯配置和实时状态数据；2‑6)云服务器对信号灯数据采集设备上传的数据进行有效验证和解析，得到本次上传的解析数据；2‑7)云服务器根据数据库判断当前信号灯数据是否已生成：如果是，则继续步骤2‑9)；如果否，则继续步骤2‑8)；2‑8)云服务器创建本次上传的路口信号灯数据档案，将解析数据中当前信号灯的实时状态数据置入该档案；2‑9)云服务器根据解析数据，更新数据库中对应的信号灯配置和实时状态；3)基于数据库中存储的信号灯数据，云服务器根据客户端请求生成信号灯状态数据和绿波车速引导服务数据并发送给客户端；具体步骤如下：3‑1)首先加载预先配置的路网文件，该路网文件储存了对应车速引导服务覆盖区域的地图数据；3‑2)云服务器启动TCP连接服务，作为TCP的服务端等待连接；3‑3)云服务器响应客户端发起的网络连接请求，与客户端建立TCP连接；3‑4)云服务器接收客户端发送的注册数据包；3‑5)云服务器根据客户端发送的注册数据包，完成客户端的识别和注册；3‑6)若如果云服务器保持和客户端的TCP连接，则进入步骤3‑7)；如果连接断开，则重新返回步骤3‑3)；3‑7)云服务器接收客户端发起的请求信息，进行CRC有效性检验，客户端的请求信息包含了客户端车辆实时定位和状态、运行方向以及时间戳，以及请求数据的类型；3‑8)云服务器根据客户端发送的请求信息，提取客户端实时定位和状态信息，以及请求数据类型；3‑9)云服务器根据客户端实时定位信息，从3‑1)中加载的路网文件中，提取客户端所在的局部路网文件；3‑10)云服务器根据客户端实时定位和运行方向，通过路网匹配方法将客户端匹配到特定路段的具体位置点上；若未找到匹配点，则重新返回步骤3‑6)；若找到匹配点，则计算客户端距离路口停止线的距离并进入步骤3‑11)；3‑11)云服务器根据步骤3‑10)路段匹配结果，判断路段出口处路口是否有有效的信号灯状态数据：若无，则重新返回步骤3‑6)；若有，则继续步骤3‑12)；3‑12)云服务器以客户端时间戳为基准时间，将步骤3‑11)得到的信号灯状态数据同步至基准时间；3‑13)云服务器根据客户端的请求信息，判断客户端请求的种类：若客户端只请求前方信号灯实时信息，则继续步骤3‑14)；若客户端还请求了建议车速，则继续步骤3‑15)；3‑14)云服务器将步骤3‑12)得到的信号灯状态数据发送给客户端，进入步骤4)；3‑15)云服务器根据加载的路网文件中当前路段的连接关系，筛选出步骤3‑12)得到信号灯状态数据中，对应客户端所要转弯方向的当前周期或即将到来周期的绿时时间窗；3‑16)云服务器根据步骤3‑15)得到的绿时时间窗，利用车速引导算法，计算绿波通行速度区间；依据绿时时间窗距客户端时间戳时刻的偏差，以及从步骤3‑10)得到的客户端距离路口停止线的距离，结合道路限速，计算出客户端在当前或下一周期绿时时间窗内通过路口的车速上下限，作为该转向对应的绿波引导车速区间；云服务器将获得的信号灯状态数据、客户端距路口停止线距离以及绿波引导速度区间作为绿波车速引导服务数据，发送给客户端，进入步骤4)；4)客户端接收信号灯状态数据和和绿波车速引导服务数据，并通过智能移动终端向用户进行展示。...
【技术特征摘要】
1.一种基于云服务的灯控路口绿波车速引导方法，其特征在于，包括云服务器、分别与云服务器相连的信号灯数据采集设备和智能网联汽车客户端；该方法包括以下步骤：1)采集信号灯配置和实时状态数据；首先信号灯数据采集设备和信号灯控制机建立网络连接，信号灯数据采集设备向信号灯控制机注册以获取数据权限；然后通过监听或周期性查询的方式，信号灯数据采集设备获得信号灯配置和实时状态数据；最后，对不同协议定义的信号灯数据进行整理，以统一的格式表达，用来上传云服务器；2)将步骤1)采集到的信号灯配置和实时状态数据实时上传到云服务器，并将相应数据存储于数据库；具体步骤如下：2-1)云服务器首先启动TCP服务，作为TCP的服务端等待连接；2-2)云服务器响应信号灯数据采集设备发起的网络连接请求，与信号灯数据采集设备建立TCP连接；2-3)信号灯数据采集设备发送注册数据包给云服务器，云服务器接收信号灯数据采集设备发送的注册数据包；2-4)云服务器根据注册数据包，完成对信号灯数据采集设备的身份识别和注册；如果云服务器保持与信号灯数据采集设备的TCP连接，则进入步骤2-5)；如果连接断开，则重新返回步骤2-2)；2-5)信号灯数据采集设备实时上传信号灯配置和实时状态数据，云服务器接收上传的信号灯配置和实时状态数据；2-6)云服务器对信号灯数据采集设备上传的数据进行有效验证和解析，得到本次上传的解析数据；2-7)云服务器根据数据库判断当前信号灯数据是否已生成：如果是，则继续步骤2-9)；如果否，则继续步骤2-8)；2-8)云服务器创建本次上传的路口信号灯数据档案，将解析数据中当前信号灯的实时状态数据置入该档案；2-9)云服务器根据解析数据，更新数据库中对应的信号灯配置和实时状态；3)基于数据库中存储的信号灯数据，云服务器根据客户端请求生成信号灯状态数据和绿波车速引导服务数据并发送给客户端；具体步骤如下：3-1)首先加载预先配置的路网文件，该路网文件储存了对应车速引导服务覆盖区域的地图数据；3-2)云服务器启动TCP连接服务，作为TCP的服务端等待连接；3-3)云服务器响应客户端发起的网络连接请求，与客户端建立TCP连接；3-4)云服务器接收客户端发送的注册数据包；3-5)云服务器根据客户端发送的注册数据包，完成客户端的识别和注册；3-6)若如果云服务器保持和客户端的TCP连接，则进入步骤3-7)；如果连接断开，则重新返回步骤3-3)；3-7)云服务器接收客户端发起的请求信息，进行CRC有效性检验，客户端的请求信息包含了客户端车辆实时定位和状态、运行方向以及时间戳，以及请求数据的类型；3-8)云服务器根据客户端发送的请求信息，提取客户端实时定位和状态信息，以及请求数据类型；3-9)云服务器根据客户端实时定位信息，从3-1)中加载的路网文件中，提取客户端所在的局部路网文件；3-10)云服务器根据客户端实时定位和运行方向，通过路网匹配方法将客户端匹配到特定路段的具体位置点上；若未找到匹配点，则重新返回步骤3-6)；若找到匹配点，则计算客户端距离路口停止线的距离并进入步骤3-11)；3-11)云服务器根据步骤3-10)路段匹配结果，判断路段出口处路口是否有有效的信号灯状态数据：若无，则重新返回步骤3-6)；若有，则继续步骤3-12)；3-12)云服务器以客户端时间戳为基准时间，将步骤3-11)得到的信号灯状态数据同步至基准时间；3-13)云服务器根据客户端的请求信息，判断客户端请求的种类：若客户端只请求前方信号灯实时信息，则继续步骤3-14)；若客户端还请求了建议车速，则继续步骤3-15)；3-14)云服务器将步骤3-12)得到的信号灯状态数据发送给客户端，进入步骤4)；3-15)云服务器根据加载的路网文件中当前路段的连接关系，筛选出步骤3-12)得到信号灯状态数据中，对应客户端所要转弯方向的当前周期或即将到来周期的绿时时间窗；3-16)云服务器根据步骤3-15)得到的绿时时间窗，利用车速引导算法，计算绿波通行速度区间；依据绿时时间窗距客户端时间戳时刻的偏差，以及从步骤3-10)得到的客户端距离路口停止线的距离，结合道路限速，计算出客户端在当前或下一周期绿时时间窗内通过路口的车速上下限，作为该转向对应的绿波引导车速区间；云服务器将获得的信号灯状态数据、...
【专利技术属性】
技术研发人员：王易之，张毅，姚丹亚，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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