车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，包括引导设备和车载设备；车载设备包括车辆信息采集模块、车载端无线通信模块和信息显示模块；引导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括路侧端无线通信模块；智能分析模块，用于根据接收的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形成针对各车辆的引导信息。本发明专利技术通过车路协同技术，获取目标范围内车头时距和目标空档前后车辆运行状态，根据所得各车运行状态分析得出穿插通行方案，形成针对不同车辆的指引信息，再分别将指引信息返回对应的车载设备，引导车辆安全、快速地通过无信号控制交叉口，安全高效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能交通安全控制领域，具体是车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统和方法。
技术介绍
随着经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，机动车保有量迅速增加，交通需求与道路设施之间矛盾日益尖锐，而平面交叉口作为城市路网的重要节点，是不同方向车流发生冲突的集中区域。目前各城市通常采用交通信号控制的方式来控制交叉口通行，但是对于交通流量较低的交叉口，通常并不需要安装交通信号灯。同时，受资金或其他条件制约，部分需要设置信号灯的城市道路交叉口和公路交叉口也未设置信号灯。由于没有交通信号灯，无信号控制交叉口普遍存在不按规定让行、抢行等现象，交通安全隐患较为突出，对通行效率也存在不利影响。针对这一问题，对现有专利检索发现，专利《一种消解无信号交叉口两车交通冲突的方法》(申请号：201110319331.8)介绍了一种消解无信号交叉口两车交通冲突的方法，提高了车辆的行驶安全性，但其中方法对车辆冲突的预测缺乏实时性，预测效果有限。而随着车路协同技术的发展和推广，每台车辆都将安装智能车载设备，为解决无信号控制交叉口通行安全问题提供了新的技术手段。车路协同技术已经成为当今国际交通领域的前沿技术和研究重点，主要发达国家和地区都在积极推进相关技术的研究。车路协同是基于无线通信、传感探测等技术，通过车车、车路信息交互与共享，实现车辆和基础设施之间的协同与配合，达到优化资源，提高道路交通安全水平的目的，以实现更高效、安全的目标。由于交叉口处的车辆引导对实时性及准确性要求较高，研究一种信息处理量小、可靠性高的控制方法对改善交叉口行车安全性及提高路口通行效率具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统和方法，引导车辆安全、快速地通过无信号控制交叉口。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，其特征在于：它包括引导设备和车载设备；其中车载设备包括：车辆信息采集模块，用于获取本车实时运行状态信息；车载端无线通信 模块，用于将车辆运行状态采集模块采集的车辆信息发送给引导设备，以及接收由该引导设备发送的引导信息；信息显示模块，主要负责显示本车的实时引导信息；引导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括：路侧端无线通信模块，负责接收交叉口各方向距离为N范围内车载设备的实时运行状态信息并传输至智能分析模块，以及将智能分析模块计算的引导信息发送给对应的车载端无线通信模块；智能分析模块，用于根据接收的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形成针对各车辆的引导信息。按上述系统，将十字交叉口整体划分为若干个冲突区域，对每个冲突区域进行编号；所述的智能分析模块包括：优先入口道选定模块，用于统计各方向上距离交叉口距离为N1范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上N1范围内所有车辆数为S东、S南、S西、S北，选取S东+S 西和S南+S北中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中N1≤N；第一流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t1的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第三优先级次流向；第二流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该双向左转方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t1的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第三优先级次流向；主流向冲突区域到达判断模块，用于在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域；冲突区域到达时间计算模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为是时，计算主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第x个冲突区域的时间 其中为车i和车i+1到达第x个冲突区域边缘的时间；x为任意一个冲突区域；第一优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第一优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过， 若其正处于停止状态则延时启动；第二优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第二优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；第三优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第三优先级次流向车辆时，且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当其到达第x个冲突区域时与所述的第三优先级次流向车辆到达第x个冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，那么引导该第三优先级次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；冲突区域到达时间计算补偿模块，用于当正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后车不变，用于计算冲突区域到达时间；主流向车辆引导模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为否时，或者当正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔小于或等于满足穿插需求的最小车头时距T，引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车等待，每隔t2更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到t1，重新选定优先入口道。利用上述车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统实现的引导方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、统计各方向上距离交叉口距离为N1范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上N1范围内所有车辆数为S东、S南、S西、S北，选取S东+S西和S南+S北中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中N1≤N；S2、当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t1的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第三优先级次流向；S3、当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该双向左 转方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，其特征在于：它包括引导设备和车载设备；其中车载设备包括：车辆信息采集模块，用于获取本车实时运行状态信息；车载端无线通信模块，用于将车辆运行状态采集模块采集的车辆信息发送给引导设备，以及接收由该引导设备发送的引导信息；信息显示模块，主要负责显示本车的实时引导信息；引导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括：路侧端无线通信模块，负责接收交叉口各方向距离为N范围内车载设备的实时运行状态信息并传输至智能分析模块，以及将智能分析模块计算的引导信息发送给对应的车载端无线通信模块；智能分析模块，用于根据接收的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形成针对各车辆的引导信息。

【技术特征摘要】
1.一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，其特征在于：它包括引导设备和车载设备；其中车载设备包括：车辆信息采集模块，用于获取本车实时运行状态信息；车载端无线通信模块，用于将车辆运行状态采集模块采集的车辆信息发送给引导设备，以及接收由该引导设备发送的引导信息；信息显示模块，主要负责显示本车的实时引导信息；引导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括：路侧端无线通信模块，负责接收交叉口各方向距离为N范围内车载设备的实时运行状态信息并传输至智能分析模块，以及将智能分析模块计算的引导信息发送给对应的车载端无线通信模块；智能分析模块，用于根据接收的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形成针对各车辆的引导信息。2.根据权利要求1所述的车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，其特征在于：将十字交叉口整体划分为若干个冲突区域，对每个冲突区域进行编号；所述的智能分析模块包括：优先入口道选定模块，用于统计各方向上距离交叉口距离为N1范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上N1范围内所有车辆数为S东、S南、S西、S北，选取S东+S 西和S南+S北中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中N1≤N；第一流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t1的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第三优先级次流向；第二流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该双向左转方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为t1的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第三优先级次流向；主流向冲突区域到达判断模块，用于在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域；冲突区域到达时间计算模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为是时，计算主 流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第x个冲突区域的时间 其中为车i和车i+1到达第x个冲突区域边缘的时间；x为任意一个冲突区域；第一优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第一优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；第二优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第二优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；第三优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第三优先级次流向车辆时，且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当其到达第x个冲突区域时与所述的第三优先级次流向车辆到达第x个冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，那么引导该第三优先级次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；冲突区域到达时间计算补偿模块，用于当正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔大于满足穿插需...

【专利技术属性】
技术研发人员：张存保，常骐运，严新平，王勇刚，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42