一种智能红绿灯指挥系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种智能红绿灯指挥系统及方法，包括：车队长度相关参数采集模块，其包括组合导航装置以及集成于车联网移动终端中的导航模块，用于获取车队长度相关参数；车联网移动终端，用于将车队长度相关参数传输至交叉口计算中心；交叉口计算中心，用于接收各车辆发送的车队长度相关参数和车辆长度信息，并根据车队长度相关参数和车辆长度信息，确定道路交叉口的综合路况信息，还用于根据道路交叉口的综合路况信息确定信号灯控制方案，并将信号灯控制方案传输至信号灯控制模块；车联网移动终端还用于根据交叉口反馈信息、车辆在交叉口的位置及排队顺序生成本车引导方案，引导本车通过交叉口。上述方案能够满足当前智能红绿灯的实时按需指挥需求。实时按需指挥需求。实时按需指挥需求。

【技术实现步骤摘要】
一种智能红绿灯指挥系统及方法


[0001]本专利技术涉及车联网智能交通控制领域，特别是涉及一种智能红绿灯指挥系统及方法。

技术介绍

[0002]红绿灯指挥系统的发展经历了以下几个阶段：固定时阶段、可变固定时阶段与车流自适应阶段。
[0003]目前研究较多的车流自适应指挥是指利用传感器实时获取道路车流信息，然后根据各方向实际车流数量来制定指挥系统各相位时长。该方法路况传感器多为感应线圈，部分厂商也正在尝试利用视觉识别设备来采集实际路况。采用感应线圈进行路况采集，感应线圈如果埋设距离指挥系统较远，仅可以采集到各方向的车流数量，但是在路口的转向需求无法采集；如果感应线圈埋设在各方向导引道入口处，虽然可以采集到进入感应线圈的车流数量，但是排队长度无法采集。采用视觉识别设备理论上可以实现各方向车流的检测，但是影像处理分析时间较长，而且夜晚与恶劣天气也会影响视觉识别的效果。因此，上述方法不足以满足当前智能红绿灯指挥的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种考虑了转向需求、排队长度的智能红绿灯实时指挥系统及方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种智能红绿灯指挥系统，包括：
[0007]车队长度相关参数采集模块，设置于每一车辆中，包括组合导航装置以及集成于车联网移动终端中的导航模块，用于获取车队长度相关参数，所述车队长度相关参数包括车辆所在位置、车辆行驶方向以及车辆在交叉口的转向需求；
[0008]所述车联网移动终端，设置于每一车辆中，用于将所述车队长度相关参数传输至交叉口计算中心；
[0009]所述交叉口计算中心，与所述车联网移动终端以及信号灯控制模块通信连接，用于接收各车辆发送的所述车队长度相关参数和车辆长度信息，并根据各车辆发送的所述车队长度相关参数和车辆长度信息，确定道路交叉口的综合路况信息；所述道路交叉口的综合路况信息包括：交叉口的每一方向直行的车队长度以及每一方向左转的车队长度；
[0010]所述交叉口计算中心还用于根据所述道路交叉口的综合路况信息确定信号灯控制方案，并将所述信号灯控制方案输至所述信号灯控制模块。
[0011]可选的，所述交叉口计算中心用于以所述交叉口的各方向绿灯时长与各方向排队车辆的数量成正比以及每一方向的绿灯时长均等于最长绿灯时长为约束条件，以通过率最大为目标，求取所述信号灯控制方案。
[0012]可选的，所述信号灯控制方案包括绿灯开始时刻，所述交叉口计算中心还用于将
所述绿灯开始时刻以及在车队中目标车辆前方车辆的数量传输至所述目标车辆的车联网移动终端；所述目标车辆的车联网移动终端还用于：根据所述绿灯开始时刻以及前方车辆的起步延迟确定目标车辆的起步时刻，根据所述绿灯的开始时刻、前方车辆的起步延迟、目标车辆在交叉口的平均加速度计算任意时刻目标车辆的理论速度，根据所述目标车辆的起步时刻以及所述任意时刻目标车辆的理论速度引导所述目标车辆通过所述交叉口。
[0013]可选的，所述交叉口计算中心与所述车联网移动终端通过5G信号通信连接。
[0014]本专利技术还提供一种智能红绿灯指挥方法，包括：
[0015]接收车队长度相关参数采集模块获取的各车队长度相关参数以及各车辆长度信息；所述车队长度相关参数包括车辆所在位置、车辆行驶方向以及车辆在交叉口的转向需求；所述车队长度相关参数采集模块，设置于每一车辆中；
[0016]根据各所述车队长度相关参数以及车辆长度信息确定道路交叉口的综合路况信息；所述道路交叉口的综合路况信息包括：交叉口的每一方向直行的车队长度以及每一方向左转的车队长度；
[0017]根据所述道路交叉口的综合路况信息确定信号灯控制方案，并将所述信号灯控制方案传输至所述信号灯控制模块。
[0018]可选的，根据所述道路交叉口的综合路况信息确定信号灯控制方案，具体包括：
[0019]根据所述道路交叉口的综合路况信息，确定所述交叉口的交通状态；所述交通状态包括交通高峰和交通低峰；所述交通高峰指单个相位或多个相位车辆排队数量大于最长绿灯时长内能通行的车辆数量；所述交通低峰指所有相位的车辆排队数量均小于最长绿灯时长内能通行的车辆数量；所述相位包括第一相位、第二相位、第三相位和第四相位，所述第一相位为上下行直行；所述第二相位为上下行左转；所述第三相位为左右行直行；所述第四相位为左右行左转；
[0020]当所述交通状态为交通低峰时，利用第一模型计算所述信号灯控制方案；所述第一模型为以交叉口车辆通过率最大为优化目标，以交叉口各方向绿灯时长与各方向排队车辆的数量成正比和各所述相位的绿灯时长均小于或等于最长绿灯时长为约束条件，建立的模型；
[0021]当所述交通状态为交通高峰时，利用第二模型计算所述信号灯控制方案；所述第二模型为以交叉口车辆通过率最大为优化目标，以交叉口各方向绿灯时长与各方向排队车辆的数量成正比和最大排队长度相位绿灯时长等于最长绿灯时长为约束条件建立的模型。
[0022]可选的，所述利用第一模型计算所述信号灯控制方案，具体包括：
[0023]根据第一相位上行车辆数与下行车辆数的平均值、车辆长度信息、相邻两车之间的距离、车辆加速度、后一辆车相对于前一辆车的起步时延，利用匀加速运动方程计算第一相位的绿灯时长；
[0024]根据所述第一相位的绿灯时长，利用公式T1:T2:T3:T4＝K1:K2:K3:K4，计算所述第二相位的绿灯时长、所述第三相位的绿灯时长以及所述第四相位的绿灯时长；
[0025]其中，T1、T2、T3、T4分别为第一相位的绿灯时长、第二相位的绿灯时长、第三相位的绿灯时长、第四相位的绿灯时长；K1、K2、K3、K4分别为第一相位上行车辆数和下行车辆数的平均值、第二相位上行车辆数和下行车辆数的平均值、第三相位上行车辆数和下行车辆数的平均值、第四相位上行车辆数和下行车辆数的平均值；
[0026]根据各所述相位的绿灯时长以及各所述相位的当前周期未执行时间，计算各所述相位的绿灯开始时刻；所述当前周期未执行时间指一个周期的时间减去已执行时间；所述一个周期的时间指同一位置同一颜色的信号灯两次点亮的时间差。
[0027]可选的，利用第二模型计算所述信号灯控制方案，具体包括：
[0028]根据所述道路交叉口的综合路况信息，计算出选定相位；所述选定相位为所述道路交叉口中排队车辆最多的相位；
[0029]确定所述最长绿灯时长为所述选定相位的绿灯时长；
[0030]根据所述选定相位的绿灯时长，依据各相位绿灯时长与各相位排队车数成正比的原则，计算除所述选定相位之外其余相位的绿灯时长；
[0031]根据各所述相位的绿灯时长以及各所述相位的当前周期未执行时间，计算各所述相位的绿灯开始时刻；所述当前周期未执行时间指一个周期的时间减去已执行时间；所述一个周期的时间指同一位置同一颜色的信号灯两次点亮的时间差。
[0032]可选的，所述方法还包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能红绿灯指挥系统，其特征在于，包括：车队长度相关参数采集模块，设置于每一车辆中，包括组合导航装置以及集成于车联网移动终端中的导航模块，用于获取车队长度相关参数，所述车队长度相关参数包括车辆所在位置、车辆行驶方向以及车辆在交叉口的转向需求；所述车联网移动终端，设置于每一车辆中，用于将所述车队长度相关参数传输至交叉口计算中心；所述交叉口计算中心，与所述车联网移动终端以及信号灯控制模块通信连接，用于接收各车辆发送的所述车队长度相关参数和车辆长度信息，并根据各车辆发送的所述车队长度相关参数和所述车辆长度信息，确定道路交叉口的综合路况信息；所述道路交叉口的综合路况信息包括：交叉口的每一方向直行的车队长度以及每一方向左转的车队长度；所述交叉口计算中心还用于根据所述道路交叉口的综合路况信息确定信号灯控制方案，并将所述信号灯控制方案传输至所述信号灯控制模块。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述交叉口计算中心用于以所述交叉口的各方向绿灯时长与各方向排队车辆的数量成正比以及每一方向的绿灯时长均小于或等于最长绿灯时长为约束条件，以通过率最大为目标，求取所述信号灯控制方案。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号灯控制方案包括绿灯开始时刻，所述交叉口计算中心还用于将所述绿灯开始时刻以及在车队中目标车辆前方车辆的数量传输至所述目标车辆的车联网移动终端；所述目标车辆的车联网移动终端还用于：根据所述绿灯开始时刻以及前方车辆的起步延迟确定目标车辆的起步时刻，根据所述绿灯开始时刻、前方车辆的起步延迟、目标车辆在交叉口的平均加速度计算任意时刻目标车辆的理论速度，根据所述目标车辆的起步时刻以及所述任意时刻目标车辆的理论速度引导所述目标车辆通过所述交叉口。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的系统，其特征在于，所述交叉口计算中心与所述车联网移动终端通过5G信号通信连接。5.一种智能红绿灯指挥方法，其特征在于，包括：接收车队长度相关参数采集模块获取的各车队长度相关参数以及各车辆长度信息；所述车队长度相关参数包括车辆所在位置、车辆行驶方向以及车辆在交叉口的转向需求；所述车队长度相关参数采集模块，设置于每一车辆中；根据各所述车队长度相关参数以及车辆长度信息确定道路交叉口的综合路况信息；所述道路交叉口的综合路况信息包括：交叉口的每一方向直行的车队长度以及每一方向左转的车队长度；根据所述道路交叉口的综合路况信息确定信号灯控制方案，并将所述信号灯控制方案传输至所述信号灯控制模块。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述道路交叉口的综合路况信息确定信号灯控制方案，具体包括：根据所述道路交叉口的综合路况信息，确定所述交叉口的交通状态；所述交通状态包括交通高峰和交通低峰；所述交通高峰指单个相位或多个相位车辆排队数量大于最长绿灯时长内能通行的车辆数量；所述交通低峰指所有相位的车辆排队数量均小于最长绿灯时长内能通行的车辆数量；所述相位包括第一相位、第二相位、第三相位和第四相位，所述第一
相位为上下行直行；所述第二相位为上下行左转；所述第三相位为左右行直行；所述第四相位为左右行左转；当所述交通...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪亚洲，邢天奇，史平安，陈琪，孙玉青，史晓娴，王艳平，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：