一种网联交通信号灯控制器及紧急车辆优先的交通信号灯智能控制方法技术

本发明专利技术公开了一种网联交通信号灯控制器及紧急车辆优先的交通信号灯智能控制方法，通过网联交通信号灯控制器执行一种紧急车辆优先的交通信号灯智能控制方法，所述方法充分利用普通车辆车流密度信息和网联紧急车辆信息来实现普通车辆调度、多优先级紧急车辆调度，解决交通路口车辆调度任务。本发明专利技术在路面上出现多种优先级的紧急车辆、多个相位同时驶入紧急车辆的交通场景下，实现了网联紧急车辆与普通车辆信号灯的配时调度与控制，能够精准处理紧急车辆优先通行的问题，使紧急车辆在保证安全的情况下迅速通过路口，同时提高了路口车辆通过的效率，证明了一种网联交通信号灯控制器及紧急车辆优先的交通信号灯智能控制方法的实用性。实用性。实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种网联交通信号灯控制器及紧急车辆优先的交通信号灯智能控制方法


[0001]本专利技术属于智能交通领域，特别涉及一种网联交通信号灯控制器及紧急车辆优先的交通信号灯智能控制方法。

技术介绍

[0002]随着城市化的不断发展以及人们生活水平的不断提高，交通拥堵的代价也越来越高，城市交通压力不断增大，交通拥堵问题尤其是尤其引起的紧急车辆堵塞问题已经成为城市治理以及保障人民生命财产安全的重要方面。减少交通拥堵的一种方法是通过当前路面的车流密度来智能调控交通信号灯的相位进行车辆调度，并且尽可能保证紧急车辆的优先通行。
[0003]在相关技术中，大多数信号灯仍然是通过预先设定的固定时间来控制的，并没有实时观测道路上车辆信息的状况，也无法感应到应急车辆，更无法根据实时流量动态自适应地更新调度策略。少数信号灯实现了通过无线通讯技术构建的交叉路口紧急车辆优先通行系统，有效缓解了紧急车辆拥堵问题，如文献“基于V2X的智能网联交叉口信号控制系统设计，卢涛，计算机技术与发展，2021”中基于V2X网络设计了一种智能网联交叉口信号控制系统,可以实现交叉口交通要素的准确感知及控制。系统包含人机交互、车载端、路侧端和信号控制四部分,车辆与车辆之间通过V2X网络交换位置、速度、加速度等信息,路侧设备通过V2X网络将信号灯的相位、配时等信息发送给车辆,实现了绿波车速引导、紧急车辆优先通行和左转辅助等先进辅助驾驶应用,可以有效提升交叉口通行效率,降低交通事故发生率。
[0004]但上述研究是基于路面上车辆都搭载了V2X通信模块的场景下提出的一种理论模型，其并未将车联网紧急车辆与普通车辆信号灯智能配时调度做交叉融合工作，并且未考虑实时路面状况，无法保证紧急车辆与普通车辆交叉通过时的安全与效率问题。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种网联交通信号灯控制器及紧急车辆优先的交通信号灯智能控制方法。所述方法通过应用于网联交通信号灯控制器NTLC(Networked Traffic Light Controller)中，充分利用路面车辆图像信息实时监控路面状况，获取各交通流以及各相位普通车辆车流密度；充分利用无线通信交互接收到的网联紧急车辆信息和车流密度信息计算权重，进而执行网联紧急车辆与普通车辆信号灯的配时调度与控制，最终实现了紧急车辆优先的交通信号灯智能控制，克服了现有方法中不能参考实时路面状况同时对紧急车辆与普通车辆进行车辆调度的缺陷，同时通过信息预约机制，精准处理紧急车辆优先通行的问题，使紧急车辆在保证安全的情况下迅速通过路口，同时提高了路口车辆通过的效率。
[0006]为了使本
技术实现思路
表述更加清晰，首先对交通流与相位的概念进行解释：
[0007]交通流：将同一个到达方向并在一条或者多条车道上形成同一队列的车辆流定义为交通流tf
i
(0≤i≤N
‑
1，N≤3n)；
[0008]其中，i是该交通流在路口中的编号，n是一个表示路口车流来向数量的正整数，每个来向的车流最多有右转、直行、左转三个去向，因此每个路口最多有3n个交通流，i＝3m时，表示tf
i
是一个右转交通流，i＝3m+1时，表示tf
i
是一个直行交通流，i＝3m+2时，表示tf
i
是一个左转交通流；
[0009]例如tf0表示第一个路口右转的交通流，tf1表示第一个路口直行的交通流，tf2表示第一个路口左转的交通流，tf3表示第二个路口右转的交通流；
[0010]需要说明的是，一个交通流tf
i
中不止一条车道，记第k条车道为L
k
，每条交通流对应一个其包含的车道集合依此定义通过交通流下标判定该交通流所表示的车流通行方向。
[0011]相位：定义所有信号灯的集合是信号灯组D
p
，在同一时刻灯组里面有红、绿两种状态，相位P
j
是一种信号灯组的状态，表示为：
[0012][0013]其中，0≤j≤M，M表示相位数量，P
j,绿灯
表示在相位P
j
中绿色状态的信号灯，P
j,红灯
则为红色状态的信号灯；
[0014]需要说明的是，P
j,绿灯
所放行的交通流之间不会产生冲突，且每个相位对应一个放行的交通流集合
[0015]定义初始相位P
初始
代表系统启动时路口各车道禁止通行，P
初始
表示为：
[0016][0017]为了使本专利技术的
技术实现思路
表述更加清晰，还需要对交通流权重、相位权重、交通流紧急权重以及相位紧急度的概念进行简要解释：
[0018]交通流权重：交通流权重对应了该方向交通流的拥塞程度，是一个大于0的实数，其值越大，该交通流的拥塞程度越高，紧急度越高；反之，该交通流的拥塞程度越低，紧急度越低。
[0019]相位权重：相位权重是相位P
j
中P
j,绿灯
所对应交通流权重的加权和，是一个大于0的实数，由于一个相位对应多个交通流，所以在评估相位拥塞程度时，要考虑相位对应的每个交通流的拥塞程度。
[0020]交通流紧急权重：交通流紧急权重是一个大于0的实数，其数值大小对应了该方向交通流的网联紧急车辆拥塞程度。
[0021]相位紧急度：相位紧急度是有网联紧急车辆时相位P
j
的权重。
[0022]本专利技术基于路口相位集合中的各个相位P
j
所对应交通流的权重进行相位选择并且配时。
[0023]在本专利技术的交通场景中，包括普通车辆和网联紧急车辆两种车辆类型：
[0024]普通车辆，包括：
[0025](1)未安装网联通信模块的车辆，该类车辆占路面车辆的大多数，并且其无法与路口网联交通信号灯控制器的无线通信模块进行通信，网联交通信号灯控制器NTLC通过摄像头获取车流密度进行权重计算；
[0026](2)安装网联通信模块但未发出紧急车辆预约信息的车辆，该类车辆占路面车辆的极少数，其安装了网联通信模块，可以与路口网联交通信号灯控制器的无线通信模块进行通信。
[0027]网联紧急车辆：包括安装网联通信模块且发出紧急车辆预约信息的车辆，在本专利技术的交通场景中，默认所有需要进行紧急救援任务的紧急车辆都安装了网联通信模块，并且可以与路口所述网联交通信号灯控制器中的无线通信模块进行通信，在任何情况下通过预约机制获得优先通行权。
[0028]在网联交通信号灯控制器NTLC执行车辆调度初始化程序后，进入车辆调度程序；
[0029]若路面无网联紧急车辆存在时，网联交通信号灯控制器NTLC通过摄像头在固定时间间隔Δt内对路面车辆图像信息进行采集，基于图像识别算法获取每个车道上的普通车辆车流密度信息和各方向车流的等待时间随后，网联交通信号灯控制器NTLC基于普通车辆车流密度信息以及车流等待时间计算各个交通流的权重最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网联交通信号灯控制器，其特征在于，包括：无线通信模块，用于与车辆安装的网联通信模块进行交互，接收网联紧急车辆预约信息和通过信息；摄像头，用于实时监测每个来向的交通流状况，采集路面车辆图像信息；所述网联交通信号灯控制器用于计算配时方案、执行车辆调度和信号灯状态的控制决策。2.根据权利要求1所述网联交通信号灯控制器实施一种紧急车辆优先的交通信号灯智能控制方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤1，所述网联交通信号灯控制器执行车辆调度初始化，包括普通车辆调度初始化和多优先级紧急车辆调度初始化；步骤2，若所述无线通信模块未收到网联紧急车辆预约信息，则所述网联交通信号灯控制器执行普通车辆调度，同时所述无线通信模块持续监听网联紧急车辆预约信息，直到收到网联紧急车辆预约信息时，所述网联交通信号灯控制器将当前通行信号灯置为黄灯且持续n秒同时执行步骤3；步骤3，若所述无线通信模块收到网联紧急车辆预约信息，则所述网联交通信号灯控制器执行多优先级紧急车辆调度，同时所述无线通信模块监听网联紧急车辆预约信息与紧急车辆通过信息，直到无网联紧急车辆预约信息且收到全部网联紧急车辆通过信息时，所述网联交通信号灯控制器执行步骤2；步骤4，重复步骤2和步骤3，实现紧急车辆优先的交通信号灯智能控制。3.根据权利要求2所述一种紧急车辆优先的交通信号灯智能控制方法，其特征在于，所述步骤1中车辆调度初始化具体包括：普通车辆调度初始化：根据路口形状，初始化交通流tf
i
(0≤i≤N
‑
1，N≤3n)；其中，i是该交通流在路口中的编号，n是一个表示路口车流来向数量的正整数，每个来向的车流最多有右转、直行、左转三个去向，因此，每个路口最多有3n个交通流；一个交通流tfi中不止一条车道，记第k条车道为L
k
，每条交通流对应一个其包含的车道集合中所包含的车道}，用于通过交通流下标判定该交通流所表示的车流通行方向；初始化所有信号灯的集合，即信号灯组D
p
，初始化所有权重，包括交通流权重相位权重交通流紧急权重相位紧急度并将其值初始化为0；将所有信号灯组的相位初始化为P
初始
；初始化每个相位P
j
，并且初始化其放行交通流集合多优先级紧急车辆调度初始化：每个相位对应一个网联紧急车辆处理队列队列存储描述网联紧急车辆状态信息的数据结构＜id，tf
i
，v
id
，t
id
，e
id
＞，其中，id为网联紧急车辆唯一标识符，tf
i
为所属交通流，v
id
为速度，t
id
为在路口等待时间，e
id
为紧急度。4.根据权利要求3所述一种紧急车辆优先的交通信号灯智能控制方法，其特征在于，所述相位P
j
和所述P
初始
具体为：
所述相位P
j
表示信号灯组D
p
的状态：其中，0≤j≤M，M是相位数量，P
j，绿灯
表示在相位P
j
中绿色状态的信号灯，P
j，纤灯
则为红色状态的信号灯；所述P
初始
为初始相位，表示系统启动时路口各车道禁止通行：5.根据权利要求4所述一种紧急车辆优先的交通信号灯智能控制方法，其特征在于，所述步骤2中普通车辆调度具体包括如下子步骤：步骤2.1，所述网联交通信号灯控制器通过图像识别算法根据路面车辆图像信息获取普通车辆车流密度信息；各方向的所述摄像头在固定的时间间隔Δt内采集连续n帧路面车辆图像信息(1≤n≤5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯龙，龚祖，张佳豪，杜长怡，周俊乐，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：