基于V2X的公交优先动态反馈控制方法技术

本发明专利技术涉及智能交通技术领域，方案为基于V2X的公交优先动态反馈控制方法，该方法包括基于Kalman滤波的行程时间预测、公交优先初步引导方案以及动态反馈控制模块；本发明专利技术提出的基于V2X的公交优先动态反馈控制方法，从公交车在路口的实际运行状态，以及存在的干扰，同时基于V2X通信的实时性；该方法具有良好的冗余度以及抗干扰能力，不过分依赖公交车的行程时间预测的精度，同时在公交车受到较大的干扰下，实际行程时间和预测时间产生较大误差的情况下，也能够很好地通过交叉口；大大提高了出行效率，有广泛的社会效益和实用价值。有广泛的社会效益和实用价值。有广泛的社会效益和实用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于V2X的公交优先动态反馈控制方法


[0001]本专利技术涉及智能交通
，具体为一种基于V2X的公交优先动态反馈控制方法。

技术介绍

[0002]交通阻塞和交通事故的频发严重地制约了城市的快速发展，而且大大地降低了城市居民的出行品质和效率，成为了城市健康、快速、可持续发展中亟待解决的重要问题。公共交通出行可以有效地降低交通阻塞以及拥堵事件的发生，提高城市的出行效率，并且由于“公交优先”通行策略的出现，公交优先策略成为解决城市交通发展问题的优先选择。
[0003]但是现阶段的公交优先控制策略，例如公交专用道、BRT等方式，并没有从真正意义上做到公交车优先的通行。公交车与社会车辆在交叉口需要共同等待信号放行，所以只有通过信号优先控制才能真正做到公交车的优先通行，并且可以有效地降低公交车和乘客在路口的等待时间。但是公交优先信号控制相关的算法没有到达理想的控制效果，目前研究多集中在如何从整体上提高公交车的出行效率以及降低对社会车辆的干扰，但是对于公交车在实际的行驶过程中受到的外部干扰，公交车时间预测带来的偏差所造成的问题都没有进行研究，没有从公交车本身的实际运行状态进行考虑。
[0004]当前公交优先控制方法中，多采用基于行程时间的预测控制，但这些控制方法受限于行程时间预测的精度。而行程时间预测精度受外部环境的干扰影响较大，如前车减速、车辆的加塞等，这些都会导致公交车的行程时间预测产生较大的误差，从而导致公交优先控制效果降低。若实际的行程时间远大于预测时间，在绿灯延长控制策略下，会导致绿灯相位结束后，公交车仍没有通过交叉路口的情况发生。
[0005]基于此，本专利技术结合V2X技术实时性高和交互性好的特点，将动态优先控制方法和车速引导方法进行结合，提出了一种基于V2X的公交优先动态反馈控制方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种基于V2X的公交优先动态反馈控制方法，对将要通过路口的公交车进行车速引导和信号灯控制，降低了公交优先控制策略对于公交车行程时间预测的精度的过分依赖问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于V2X的公交优先动态反馈控制方法，该方法包括基于Kalman滤波的行程时间预测、公交优先初步引导方案以及动态反馈控制模块；
[0008]基于Kalman行程时间预测模块：在公交优先控制被激活之后，Kalman行程时间预测模块开始工作，该模块根据车联网信号机接收到的公交车优先请求信息，采用了经典卡尔曼滤波算法，预测公交车到达交叉口的行程时间；
[0009]公交优先初步引导方案：根据Kalman行程时间的预测结果，结合当前红绿灯执行的信号配时方案，确定公交车到达交叉口时，公交优先相位的状态，同时考虑到公交车安全
性、舒适性等问题以及路口排队车辆消散时间等因素，确定公交车的基本车速引导方案和信号控制方案；
[0010]所述动态反馈控制模块包括动态车速引导模块以及动态公交优先控制模块，两者通过V2X通信建立反馈控制的桥梁，动态反馈控制模块用于减少公交优先控制对于行程时间预测精度的依赖度，提高控制方法的抗干扰能力。
[0011]优选的，所述动态车速引导模块是一个闭环控制系统，其运行在OBU平台上，动态车速引导模块根据信号机下发的控制信息中的车速引导方式，进行车速引导方案的执行，同时根据公交车距离交叉口的距离、红绿灯的剩余时间以及下发的车速引导方案，实时更新车辆的引导车速，保证公交车尽可能在不干扰信号控制的前提下通过交叉口；同时通过WiFi将车速引导信息发送到车载显示屏，在车载显示屏中进行显示。
[0012]优选的，所述动态公交优先控制模块的功能如下：根据初步引导方案以及公交车的实时信息，进行红灯早断、绿灯延长以及相位插入等操作，同时下发信号控制信息；最后，公交车通过交叉口会发送公交车通过信息给路口信号机，当路口车联网信号机接收到公交车发送的通过信息时，即判定公交优先方案结束。
[0013]V2X通信桥梁的功能如下：公交车通过V2X通信接口实时发送车辆的动态信息到车联网信号机，以及接收车联网信号机下发的公交优先控制信息，同时车联网信号机通过V2X通信接口实时广播路口信号机的配时方案，接收公交车上传的车辆信息，并通过计算确定公交优先控制方式，以及通过V2X通信下发公交车的车速引导信息；
[0014]其中，所述公交优先控制信息包括了信号配时信息以及车速引导信息。。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的基于V2X的公交优先动态反馈控制方法，从公交车在路口的实际运行状态，以及存在的干扰，同时基于V2X通信的实时性；该方法具有良好的冗余度以及抗干扰能力，不过分依赖公交车的行程时间预测的精度，同时在公交车受到较大的干扰下，实际行程时间和预测时间产生较大误差的情况下，也能够很好地通过交叉口；大大提高了出行效率，有广泛的社会效益和实用价值。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术的公交优先系统框图；
[0018]图2为本专利技术的初步引导方案流程图；
[0019]图3为本专利技术的动态反馈控制系统框图；
[0020]图4(a)～(f)公交车到达时间示意图；
[0021]图5(a)、(b)和(c)为公交车到达分类图；
[0022]图6(a)和(b)为公交车到达时刻分布图；
[0023]图7为动态公交优先时间控制方式流程图；
[0024]图8为动态公交优先相位插入控制方式流程图；
[0025]图9为公交优先闭环控制系统；
[0026]图10(a)、(b)和(c)为车速引导分布图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]1.基于卡尔曼滤波算法的公交车行程时间预测方法
[0029]基于卡尔曼滤波算法的公交车行程时间预测方法：公交车在路段行驶过程中，容易受到环境的影响以及驾驶员操作的影响。Kalamn滤波算法可以很好地应用于公交车行程时间预测技术中。设第k班次公交车在检测点到交叉口停车线的路段行程时间(系统状态)用T(k)表示，第k班次公交车在检测器到交叉口停车线的路段行程时间的观测值使用z(k)表示，则公交车在路段的行程时间的卡尔曼滤波公式如式1
‑
1、1
‑
2所示：
[0030]P(k+1|k+1)＝[I
n
‑
K(k+本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于V2X的公交优先动态反馈控制方法，其特征在于，该方法包括基于Kalman滤波的行程时间预测、公交优先初步引导方案以及动态反馈控制模块；基于Kalman行程时间预测模块：在公交优先控制被激活之后，Kalman行程时间预测模块开始工作，该模块根据车联网信号机接收到的公交车优先请求信息，采用了经典卡尔曼滤波算法，预测公交车到达交叉口的行程时间；公交优先初步引导方案：根据Kalman行程时间的预测结果，结合当前红绿灯执行的信号配时方案，确定公交车到达交叉口时，公交优先相位的状态，同时考虑方案影响因素，确定公交车的基本车速引导方案和信号控制方案；所述动态反馈控制模块包括动态车速引导模块以及动态公交优先控制模块，两者通过V2X通信建立反馈控制的桥梁，动态反馈控制模块用于减少公交优先控制对于行程时间预测精度的依赖度，提高控制方法的抗干扰能力。2.根据权利要求1所述的基于V2X的公交优先动态反馈控制方法，其特征在于：所述方案影响因素包含公交车安全性、舒适性以及路口排队车辆消散时间等因素。3.根据权利要求1所述的基于V2X的公交优先动态反馈控制方法，其特征在于：所述动态车速引导模块是一个闭环控制系统，其运行在OBU平台上，动态车速引导模块根据信号机下发的控制信息中的车速引导方式，进行车...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小陆，方英歌，王磊，王兵，唐得志，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：