一种智能道路设施系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种智能道路设施系统，包括：路侧单元，具备感知、通信、控制、可驾驶区域计算的功能；交通控制单元和交通控制中心；车载单元和车载界面；交通运营中心；基于云的计算和信息服务平台；路侧单元用于提供实时的车辆环境感知和交通状态预测，并发送即时的控制指令至对应的车载单元；交通控制单元和交通控制中心、交通运营中心用于提供短期和中长期交通状态的预测，以及管理、规划的决策，并利用基于云的计算和信息服务平台采集和处理交通信息，得到即时的控制指令；车载单元用于采集车辆生成的数据，并发送给路侧单元，同时接收来自路侧单元的信息和控制指令。本发明专利技术为加快实现无人驾驶、智能网联交通系统等落地应用，提供了有效途径。

【技术实现步骤摘要】
一种智能道路设施系统及控制方法
本专利技术涉及一种智能道路设施系统，为智能网联汽车提供交通运营管理信息、车辆控制指令等。更具体地，一种实现控制智能网联车和交通管理的系统，具体通过向自动驾驶车辆发送定制化、详细的、具有时间敏感性的控制指令和交通信息实现，例如，跟驰、换道、路径导航等其他相关信息。
技术介绍
未来交通系统中将会有越来越多的联网和自动驾驶的车辆。这类由自动驾驶车辆和现在普通的人工驾驶车辆形成的混合车流环境，将带来未来一代的交通系统，即智能网联交通系统。现阶段相关领域的技术研究多集中于单一的车辆或通讯技术，例如自动驾驶技术、V2V技术(车辆与车辆间通信技术)、V2I技术(车辆与路侧设备间通信技术)等。自动驾驶车已在大力发展阶段，其具备感知周围环境、无论是否有驾驶员操作的情况下均能完成巡航操作。目前，自动驾驶车处于试验测试阶段，尚未实现广泛的商用。目前自动驾驶车辆技术需要昂贵且复杂的车载系统，这也导致其推广应用成为一个长期的挑战。在此背景下，本专利技术的目的是提出一种智能道路设施系统，利用路侧设施全面感知路况信息，生成车辆操控指令，以加快智能网联交通系统的实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种智能道路设施系统及控制方法，用于实现控制智能网联车和交通管理，具体通过向自动驾驶车辆发送定制化、详细的、具有时间敏感性的控制指令和交通信息实现。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种智能道路设施系统，包括如下一种或者多种子系统：路侧单元，具备感知、通信、控制、可驾驶区域计算的功能；交通控制单元(TCU)和交通控制中心(TCC)；车载单元(OBU)和车载界面；交通运营中心；基于云的计算和信息服务平台；其中，路侧单元用于提供实时的车辆环境感知和交通状态预测，并发送即时的控制指令至对应的车载单元；交通控制单元和交通控制中心、交通运营中心用于提供短期和中长期交通状态的预测，以及管理、规划的决策，并利用基于云的计算和信息服务平台采集和处理交通信息，得到即时的控制指令；车载单元用于采集车辆生成的数据，并发送给路侧单元，同时接收来自路侧单元的信息和控制指令；基于来自路侧单元的输入，车载单元完成车辆控制，当车辆控制系统失效时，车载单元在短时间内接手车辆控制至车辆安全停车；所述智能道路设施系统的运行由以下一项或多项辅助子系统提供支持：有线和/或无线通信系统，用于实现上述各子系统之间的数据传输；能源供给网络，用于给上述各子系统提供电源；信息安全系统，用于保障上述各子系统的信息安全。所述车载单元至少包括以下的模块：通信模块，用于实现路侧单元与车载单元之间、不同车辆的车载单元之间的车辆信息交互；车辆信息包括但不限于：①人工输入数据，例如，行程的起讫点、期望行程时间、服务需求；②驾驶员状态数据，例如，驾驶员行为和生理心理状态；③车辆状态数据，例如，车辆编号、类型和其它数据采集模块采集的数据；数据采集模块，用于采集车辆内外传感器的数据，并监控车辆和驾驶员的状态，所述数据包括以下一项或多项数据：①车辆引擎状态；②车辆速度；③车辆检测到的周边物体；④驾驶员状态；车辆控制模块，用于执行来自路侧单元的控制指令，以完成驾驶任务。所述路侧单元提供的数据包括但不限于：①车辆控制指令，例如，期望的纵横向加速度、期望的车辆定位；②行驶路径和交通信息，例如，交通状态、事件、交叉口位置、出入口；③服务数据，例如，加油站、商店。所述路侧单元由以下一个或多个模块组成：驾驶环境检测传感模块，用于得到驾驶环境数据，包括但不限于：(1)车辆周边信息，例如，车头间距、车速差、障碍物、车道偏离；(2)天气，例如，天气状态和地面条件；(3)车辆属性信息，例如，车速、位置、类型、自动化程度；(4)交通状态，例如，流率、占有率、平均车速；(5)道路信息，例如，控制信号、限速；(6)事件信息，例如，发生的碰撞事故、拥堵时间；通信模块，用于通过有线或无线媒介实现车辆、交通控制单元和交通控制中心与基于云的计算和信息服务平台之间的通信；数据处理模块，用于处理从驾驶环境检测传感模块和通信模块得到的数据；接口模块，用于数据处理模块与通信模块之间的交互；自适应供电模块，用于供电，实现备用冗余。所述驾驶环境检测传感模块包括以下一个或多个检测器：雷达检测器，与视频检测器合作来感知驾驶环境和车辆参数数据，包括但不限于：激光雷达、微波雷达、超声波雷达、毫米波雷达；视频检测器，与雷达检测器合作以提供驾驶环境数据，包括但不限于：彩色摄像机，夜间红外摄像机、夜间热像仪；卫星定位系统，与惯性导航系统合作为车辆提供定位，包括但不限于：差分全球定位系统(DGPS)、北斗系统；惯性导航系统，与卫星定位系统合作以支持车辆定位，包括但不限于：惯性参考点；车辆识别设施，包括但不限于：射频识别设备(RFID)；所述路侧单元的布设原则如下：(1)其它模块不必与路侧单元的核心设备安装在同样的位置，所述核心设备是指驾驶环境检测传感模块和通信模块；(2)路侧单元的间距、安置和安装会根据道路几何形状而变化，以获得最大的覆盖范围并减少检测盲区；可能的布设位置包括但不限于：高速公路路侧、高速公路上/下匝道口、交叉口、路侧建筑物、桥梁、隧道、环形交叉口、公交站、停车点、铁路交叉口、学校区域；(3)路侧单元安装于：长期的固定位置；移动平台，包括但不限于：汽车和卡车、无人机；(4)路侧单元被安装于特殊的位置和时间段，以获取额外的系统覆盖范围，同时路侧单元的配置也可以调整；特殊的位置和时间段包括但不限于：施工区；特殊事件区域，包括：体育运动赛事区域、集市、活动、音乐会；特殊天气条件区域，包括：暴风、暴雪区域。所述交通控制单元(TCU)和交通控制中心(TCC)、以及路侧单元，具有以下的分层架构：交通控制中心(TCC)，用于实现整体交通运行优化、数据处理和归档功能，并提供人机交互界面；一个交通控制中心依据覆盖范围的大小分为宏观层TCC，地区层TCC和通道层TCC；交通控制单元(TCU)，用于实现实时车辆控制和数据处理功能，这些功能根据事先设置的算法是高度自动化的；一个交通控制单元根据覆盖范围进一步被分为：路段层TCU和点层TCU；路侧单元网络，用于接收网联车的数据、检测交通状态，并向车辆发送目标指令；其中，所述路段层TCU和点层TCU在物理位置上与一个路侧单元整合。所述基于云的计算和信息服务平台为路侧单元、交通控制单元(TCU)和交通控制中心(TCC)提供信息和计算服务，包括但不限于：(1)存储即服务，满足智能道路设施系统额外的存储需求；(2)控制即服务，为智能道路设施系统提供额外的控制能力服务；(3)计算即服务，为智能道路设施系统的实体、实体组提供需要的额外计算资源；(4)感知即服务，为智能道路设施系统提供额外的感知能力；其中，上述(1)-(4)应用于实际情况，包括但不限于：虚拟交通信号灯控制；交通状态估计；车队管理和维护。一种基于上述的智能道路设施系统的控制方法，基于所述智能道路设施系统，实现智能网联交通系统中车辆的运行与控制；所述智能道路设施系统向车辆提供具体的定制化信息以及实时控制指令，以满足车辆完成驾驶任务的需求；并为高速公路和城市主干道的车辆提供运行和维护服务；包括以下一项或多项功能：感知；交通行为预测和管理；规划与决本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能道路设施系统，其特征在于：包括如下一种或者多种子系统：路侧单元，具备感知、通信、控制、可驾驶区域计算的功能；交通控制单元和交通控制中心；车载单元和车载界面；交通运营中心；基于云的计算和信息服务平台；其中，路侧单元用于提供实时的车辆环境感知和交通状态预测，并发送即时的控制指令至对应的车载单元；交通控制单元和交通控制中心、交通运营中心用于提供短期和中长期交通状态的预测，以及管理、规划的决策，并利用基于云的计算和信息服务平台采集和处理交通信息，得到即时的控制指令；车载单元用于采集车辆生成的数据，并发送给路侧单元，同时接收来自路侧单元的信息和控制指令；基于来自路侧单元的输入，车载单元完成车辆控制，当车辆控制系统失效时，车载单元在短时间内接手车辆控制至车辆安全停车；所述智能道路设施系统的运行由以下一项或多项辅助子系统提供支持：有线和/或无线通信系统，用于实现上述各子系统之间的数据传输；能源供给网络，用于给上述各子系统提供电源；信息安全系统，用于保障上述各子系统的信息安全。

【技术特征摘要】
1.一种智能道路设施系统，其特征在于：包括如下一种或者多种子系统：路侧单元，具备感知、通信、控制、可驾驶区域计算的功能；交通控制单元和交通控制中心；车载单元和车载界面；交通运营中心；基于云的计算和信息服务平台；其中，路侧单元用于提供实时的车辆环境感知和交通状态预测，并发送即时的控制指令至对应的车载单元；交通控制单元和交通控制中心、交通运营中心用于提供短期和中长期交通状态的预测，以及管理、规划的决策，并利用基于云的计算和信息服务平台采集和处理交通信息，得到即时的控制指令；车载单元用于采集车辆生成的数据，并发送给路侧单元，同时接收来自路侧单元的信息和控制指令；基于来自路侧单元的输入，车载单元完成车辆控制，当车辆控制系统失效时，车载单元在短时间内接手车辆控制至车辆安全停车；所述智能道路设施系统的运行由以下一项或多项辅助子系统提供支持：有线和/或无线通信系统，用于实现上述各子系统之间的数据传输；能源供给网络，用于给上述各子系统提供电源；信息安全系统，用于保障上述各子系统的信息安全。2.根据权利要求1所述的智能道路设施系统，其特征在于：所述车载单元至少包括以下的模块：通信模块，用于实现路侧单元与车载单元之间、不同车辆的车载单元之间的车辆信息交互；车辆信息包括但不限于：人工输入数据、驾驶员状态数据、车辆状态数据；数据采集模块，用于采集车辆内外传感器的数据，并监控车辆和驾驶员的状态，所述数据包括以下一项或多项数据：车辆引擎状态、车辆速度、车辆检测到的周边物体、驾驶员状态；车辆控制模块，用于执行来自路侧单元的控制指令，以完成驾驶任务。3.根据权利要求1所述的智能道路设施系统，其特征在于：所述路侧单元由以下一个或多个模块组成：驾驶环境检测传感模块，用于得到驾驶环境数据，包括但不限于：车辆周边信息、天气、车辆属性信息、交通状态、道路信息、事件信息；通信模块，用于通过有线或无线媒介实现车辆、交通控制单元和交通控制中心与基于云的计算和信息服务平台之间的通信；数据处理模块，用于处理从驾驶环境检测传感模块和通信模块得到的数据；接口模块，用于数据处理模块与通信模块之间的交互；自适应供电模块，用于供电，实现备用冗余。4.根据权利要求3所述的智能道路设施系统，其特征在于：所述驾驶环境检测传感模块包括以下一个或多个检测器：雷达检测器，与视频检测器合作来感知驾驶环境和车辆参数数据，包括但不限于：激光雷达、微波雷达、超声波雷达、毫米波雷达；视频检测器，与雷达检测器合作以提供驾驶环境数据，包括但不限于：彩色摄像机、夜间红外摄像机、夜间热像仪；卫星定位系统，与惯性导航系统合作为车辆提供定位，包括但不限于：差分全球定位系统、北斗系统；惯性导航系统，与卫星定位系统合作以支持车辆定位，包括但不限于：惯性参考点；车辆识别设施，包括但不限于：射频识别设备。5.根据权利要求3所述的智能道路设施系统，其特征在于：所述路侧单元的布设原则如下：(1)其它模块不必与路侧单元的核心设备安装在同样的位置，所述核心设备是指驾驶环境检测传感模块和通信模块；(2)路侧单元的间距、安置和安装会根据道路几何形状而变化；布设位置包括但不限于：高速公路路侧、高速公路上/下匝道口、交叉口、路侧建筑物、桥梁、隧道、环形交叉口、公交站、停车点、铁路交叉口、学校区域；(3)路侧单元安装于以下多种位置：长期的固定位置；移动平台，包括但不限于：汽车和卡车、无人机；(4)路侧单元被安装于特殊的位置和时间段，以获取额外的系统覆盖范围；特殊的位置和时间段包括但不限于：施工区；特殊事件区域，包括：体育运动赛事区域、集市、活动、音乐会；特殊天气条件区域，包括：暴风、暴雪区域。6.根据权利要求1所述的智能道路设施系统，其特征在于：所述交通控制单元和交通控制中心、以及路侧单元，具有以下的分层架构：交通控制中心，用于实现整体交通运行优化、数据处理和归档功能，并提供人机交互界面；一个交通控制中心依据覆盖范围的大小分为宏观层TCC，地区层TCC和通道层TCC；交通控制单元，用于实现实时车辆控制和数据处理功能，这些功能根据事先设置的算法是高度自动化的；一个交通控制单元根据覆盖范围进一步被分为：路段层TCU和点层TCU；路侧单元网络，用于接收网联车的数据、检测交通状态，并向车辆发送目标指令；其中，所述路段层TCU和点层TCU在物理位置上与一个路侧单元整合。7.根据权利要求1所述的智能道路设施系统，其特征在于：所述基于云的计算和信息服务平台为路侧单元、交通控制单元和交通控制中心提供信息和计算服务，包括但不限于：(1)存储即服务，满足智能道路设施系统额外的存储需求；(2)控制即服务，为智能道路设施系统提供额外的控制能力服务；(3)计算即服务，为智能道路设施系统的实体、实体组提供需要的额外计算资源；(4)感知即服务，为智能道路设施系统提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉斌，谭华春，程阳，陈志军，林培群，李深，张震，丁璠，伍元凯，关超华，张健，曲栩，何赏璐，李林超，
申请(专利权)人：南京锦和佳鑫信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32