一种基于无人机信息发布的道路拥堵车队消散加速方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无人机信息发布的道路拥堵车队消散加速方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机信息发布的道路拥堵车队消散加速方法


[0001]本专利技术涉及道路运营管理
、
交通拥堵疏导与消散等领域，具体涉及一种基于无人机信息发布的道路拥堵车队消散加速的方法
。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国经济
、
社会的不断发展，基础设施建设日益加强，道路里程持续增加，交通流量也随之不断增大
。
但与此同时，车祸等道路交通事故及突发事件也时有发生，极易造成拥堵现象，有时会出现长达几公里的拥堵路段
。
在相关事件解决后，拥堵车队逐渐消散，而对于车队内中
、
末端车辆，后车驾驶员视角相对受限导致信息获取滞后，只能在识别到前车启动后才开始启动
。
在此拥堵疏散行为模式下，驾驶员反应时间较长，拥堵车队消散的速度也相对较慢
。
如何最大限度地减少交通拥堵带来的负面影响
、
加速车队拥堵消散过程，已成为亟待解决的道路管理与交通拥堵治理领域的显著问题之一
。
[0003]目前，无人机已在视频监控
、
车辆识别
、
数据采集等多方面得到广泛应用，相关技术也较为成熟，但其在道路拥堵车队消散方面应用极少，亟需针其对影像采集分辨率高
、
应用环境要求低
、
机动性强
、
使用简单等特点，通过无人机的空中航拍视角提前发现车队消散迹象，从而及时提醒车队中
、
末端车辆驾驶员，尽早准备启动车辆，节省反应时间，尽快起步以加速拥堵车队消散
。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于无人机信息发布的道路拥堵车队消散加速方法，通过无人机航拍视角共享功能，为道路拥堵车队提供加速消散的有效方法
。
[0005]技术方案：一种基于无人机信息发布的道路拥堵车队消散加速方法，包括以下步骤：
[0006](1)
载机车辆在道路上行驶巡查，车辆初步感知拥堵后，起飞无人机获取路况信息并判断拥堵状态；
[0007](2)
根据电量水平交替飞行无人机，以实现对拥堵状态的全程监控；
[0008](3)
无人机告知载机车辆拥堵车队消散迹象，载机车辆评估消散波状态，并通过拥堵信息发布系统提醒拥堵车队各车辆；
[0009](4)
拥堵车队各车辆提前反应，加快拥堵消散
。
[0010]进一步地，所述步骤1中载机车辆满足条件：载机车辆为路政巡查或社会车辆，在道路上正常行驶，并均已获取无人机飞行许可；道路上可同时行驶多辆载机车辆，其中：载机车辆总数为
A
，载机车辆
Veh
a
(a
＝
1,2,
…
,A)
装载
i
架无人机，及
j
个无人机充电设备，为保障无人机充电需求及交替飞行
、
全程监控拥堵要求，充电设备数量需满足：
[0011]j
＝
ki(k∈Z
*
)
[0012]其中，无人机充电方式包括充电
、
换电，比例系数
k(k∈Z
*
)
结合无人机充电方式具
体确定，其取值范围为
k
＝1～
10。
[0013]进一步地，所述步骤1中无人机获取路况信息
、
判断拥堵状态标准为：
[0014][0015][0016]其中，为路段
S(km)
的平均行程速度
(km/h)
，
N
为路段
S
内测定车辆总数
(veh)
，
t
m
为车辆
n
通过路段
S
的时间
(s)
，
ρ
为路段
S
内的车流密度
(veh/km)。
[0017]设道路路段平均行程速度拥堵阈值为
V(km/h)
，车流密度拥堵阈值为
P(veh/km)
，拥堵状态
x
c
判定条件：
[0018][0019]其中，若且
ρ
<P
，则认为该路段畅通，处于非拥堵状态，
x
c
为0；若和
/
或
ρ
>P
，则认为该路段处于拥堵状态，
x
c
为
1。
[0020]进一步地，所述步骤2包括以下步骤：
[0021](21)
，判断无人机
i
的电量水平
b
：无人机电量警戒水平为
B(B
＝
20
％～
70
％
)
，无人机电量警戒状态
x
b
判定条件：
[0022][0023]若
b>B
，表示无人机电量充足，可继续进行监控，
x
b
为0；若
b≤B
，表示无人机电量已达到或低于警戒水平，需准备返回充电，
x
b
为1，进入步骤
(22)
；
[0024](22)
，无人机
i+1
从载机车辆
Veh
a
起飞
(
起飞时无人机为满电状态，
b
＝
100
％
)
，飞行至无人机
i
所处位置；
[0025](23)
，无人机
i
返回载机车辆进行充电；
[0026]重复执行步骤
(21)
～
(23)
，以持续进行对该路段路况信息及拥堵状态的全程无间断监控
。
[0027]进一步地，所述步骤3包括以下步骤：
[0028](31)
，无人机发现拥堵车队头部出现消散迹象，提醒载机车辆注意拥堵消散波；
[0029](32)
，载机车辆评估拥堵消散波的位置和速度，预测拥堵车队内车辆
n
驶离拥堵路段的时间：
[0030]t
n
＝
t
nd
+t
ne
[0031][0032][0033][0034][0035][0036]其中，拥堵车队内车辆
n
驶离拥堵路段的总时间
t
n
为车队内第一辆车至第
n
辆车的总启动损失时间
t
nd
与总消散行驶时间
t
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于无人机信息发布的道路拥堵车队消散加速方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)
载机车辆在道路上行驶巡查，车辆初步感知拥堵后，起飞无人机获取路况信息并判断拥堵状态，所述载机车辆为路政巡查或社会车辆，在道路上正常行驶，并均已获取无人机飞行许可；载机车辆总数为
A
，载机车辆
Veh
a
(a
＝
1,2,
…
,A)
装载
i
架无人机，及
j
个无人机充电设备；
(2)
每辆载机车辆根据电量水平交替飞行其上装载的无人机，以实现对拥堵状态的全程监控；
(3)
无人机告知载机车辆拥堵车队消散迹象，载机车辆评估消散波状态，并通过拥堵信息发布系统提醒拥堵车队各车辆；
(4)
拥堵车队各车辆提前反应，加快拥堵消散
。2.
根据权利要求1所述的基于无人机信息发布的道路拥堵车队消散加速方法，其特征在于，所述步骤1中道路上可同时行驶多辆载机车辆，其中：为保障无人机充电需求及交替飞行
、
全程监控拥堵要求，载机车辆
Veh
a
(a
＝
1,2,
…
,a)
装载的充电设备
j
数量需满足：
j
＝
ki
其中，无人机充电方式包括充电
、
换电，比例系数
k(k∈Z
*
)
结合无人机充电方式具体确定，其取值范围为
k
＝1～
10。3.
根据权利要求1所述的基于无人机信息发布的道路拥堵车队消散加速方法，其特征在于，所述步骤1中车辆初步感知拥堵的条件为：中车辆初步感知拥堵的条件为：其中，为路段
S(km)
内所有车辆的平均行程速度
(km/h)
，
N
为路段
S
内所有车辆总数
(veh)
，
t
m
为车辆
P
通过路段
S
的时间
(s)
，
ρ
为路段
S
内的车流密度
(veh/km)
；设道路路段平均行程速度拥堵阈值为
V(km/h)
，车流密度拥堵阈值为
h(veh/km)
，拥堵状态
x
c
判定条件：其中，事件
G
为事件
H
为
ρ
>P
；若且
ρ
<P
，即则认为该路段畅通，处于非拥堵状态，
x
c
为0；若和
/
或
ρ
>P
，即
G∧H,G∨H
，则认为该路段处于拥堵状态，
x
c
为
1。4.
根据权利要求1所述的基于无人机信息发布的道路拥堵车队消散加速方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：
(21)
，判断无人机
i
的电量水平
b
：无人机电量警戒水平为
B
，警戒水平
B
依据无人机检测范围路段...

【专利技术属性】
技术研发人员：华明壮，张洪海，刘皞，李金波，冯棣坤，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：