技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及道路交通信息傳輸領(lǐng)域，尤其是一種交叉口信號配時控制信息傳輸方法。

背景技術(shù)：
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隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通需求日趨繁重，與當(dāng)前整體相對落后的交通體系，交通結(jié)構(gòu)形成了尖銳的矛盾，城市交通交通擁堵及伴生的環(huán)境污染和安全等問題已經(jīng)引起社會的廣泛關(guān)懷。在上下班的出行高峰期，在許多重要的交叉口節(jié)點上，長時間、常態(tài)性的交通擁堵也為人們生活和工作帶來了極大的不方便。為了避免交叉口擁堵帶來交通秩序的混亂從而引發(fā)交通安全事故，并加劇交通擁堵，近年來市場上也出現(xiàn)了很多能夠?qū)︸{駛?cè)诵袨樘岢鼋ㄗh的車載系統(tǒng)，而本發(fā)明就是一種結(jié)合交叉口信號配時控制信息對機(jī)動車駕駛?cè)税l(fā)布語音提示的系統(tǒng)。

想要機(jī)動車能夠順暢行駛在城市道路上，駕駛?cè)司捅仨殞Τ鞘械缆返木唧w情況有一定了解，除了路面標(biāo)記和指示標(biāo)牌信息，必不可少的還有交叉口信號燈狀態(tài)信息。然而駕駛?cè)顺３驗榍胺酱笮蛙囕v的遮擋或大雨大霧等惡劣天氣的干擾而導(dǎo)致看不見或看不清信號燈，這對機(jī)動車駕駛?cè)嗽斐闪艘欢ǖ睦_，也很容易導(dǎo)致交通堵塞或交通安全事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種將交叉口信號燈狀態(tài)信息直接通過車載系統(tǒng)傳遞給機(jī)動車駕駛?cè)?，以解決因大型車輛遮擋或雨霧等天氣原因造成的信號燈不可視問題的技術(shù)方案。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種交叉口信號配時控制信息傳輸方法，該方法包括以下步驟：

(1)構(gòu)建交叉口信號配時控制信息傳輸系統(tǒng)，包括信號燈狀態(tài)信息采集裝置、信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置、機(jī)動車檢測裝置和車載終端；

信號燈狀態(tài)信息采集裝置采集與各信號燈的信號機(jī)相連，采集各信號燈的狀態(tài)信息和配時信息，并將采集到的狀態(tài)信息和配時信息分別同步發(fā)送給對應(yīng)信號燈上安裝的信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置；

信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置將接收到的信號燈狀態(tài)信息和配時信息在自身的通信范圍內(nèi)發(fā)布；

車載終端實時采集自身所在的機(jī)動車車速；并在進(jìn)入交叉路口時接收對應(yīng)信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置發(fā)布的信號燈狀態(tài)信息和配時信息；

機(jī)動車檢測裝置設(shè)置在每個路口的各條機(jī)動車引道進(jìn)口處，當(dāng)機(jī)動車檢測裝置檢測到有機(jī)動車經(jīng)過其位置時，向該機(jī)動車發(fā)送引道及車輛信息；引道及車輛信息包括對應(yīng)機(jī)所在的路口編號、機(jī)動車引道編號、機(jī)動車檢測裝置與下游停車線之間的距離以及檢測到該機(jī)動車的時間；

(2)當(dāng)車載終端接收到機(jī)動車檢測裝置發(fā)送的引道及車輛信息，車載終端根據(jù)采集到的車速和引道及車輛信息，實時預(yù)測機(jī)動車到達(dá)交叉口停車線的時刻t^*；

(3)車載終端根據(jù)預(yù)測出的時刻t^*、機(jī)動車所在的路口編號、機(jī)動車引道編號和接收到的信號燈狀態(tài)信息和配時信息，判斷當(dāng)機(jī)動車在時刻t^*到達(dá)所在機(jī)動車引道下游交叉口停車線時，機(jī)動車所在引道對應(yīng)的信號燈狀態(tài)信息，并根據(jù)判斷出的信號燈狀態(tài)生成速度調(diào)整指令顯示給駕駛員以做參考。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中車載終端根據(jù)采集到的車速和引道及車輛信息，實時預(yù)測機(jī)動車到達(dá)交叉口停車線的時刻t^*的方法為：

定義機(jī)動車k行駛在第i個路口的第j條車道上，則機(jī)動車k的車載終端預(yù)測出的機(jī)動車k到達(dá)交叉口停車線的時刻為：

其中，表示機(jī)動車k的車載終端預(yù)測的該車到達(dá)交叉口停車線的時刻，t0表示機(jī)動車檢測裝置檢測到機(jī)動車k的時刻，dij表示安裝在第i個路口的第j條引道進(jìn)口處的機(jī)動車檢測裝置與下游停車線之間的距離，vk表示機(jī)動車k的車載終端采集到的速度。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中車載終端根據(jù)判斷出的時刻t^*的對應(yīng)信號燈狀態(tài)信息生成速度調(diào)整指令的步驟為：

判斷對應(yīng)的信號燈在時刻t^*是否為綠燈；如果判斷結(jié)果為綠燈，則車載終端向駕駛員發(fā)送機(jī)動車前方無阻礙，機(jī)動車保持當(dāng)前車速行駛的指令；如果判斷結(jié)果不是綠燈，則車載終端比較機(jī)動車當(dāng)前時速v與機(jī)動車?yán)硐霑r速v′的大小，v′＝0.8vmax；如果v＞v′，則車載終端向駕駛員發(fā)出機(jī)動車減速指令；如果v≤v′，則車載終端計算機(jī)動車在條件1限制的狀態(tài)下行駛到達(dá)交叉口停車線的時刻t′：

條件1：機(jī)動車在當(dāng)前車速下以加速度a勻加速，速度達(dá)到v′后保持勻速行駛；

車載終端判斷t′時，對應(yīng)的信號燈是否為綠燈，如果是綠燈，則車載終端向駕駛員發(fā)出按照條件1所述狀態(tài)行駛的指令；如果t′時，對應(yīng)的信號燈不為綠燈，則車載終端向駕駛員發(fā)出機(jī)動車減速信息。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中車載終端計算機(jī)動車在條件1限制的狀態(tài)下行駛到達(dá)交叉口停車線的時刻t′的方法為：

若機(jī)動車在到達(dá)引道j下游交叉口停車線之前能夠加速到理想速度v′，并以v′勻速行駛到達(dá)停車線，則t′＝t0+((v′)²-v²)/2av′+dij/v；若機(jī)動車還未加速到理想速度v′就已經(jīng)到達(dá)引道j下游交叉口停車線，則t′＝t0+[(v²+2adij)^0.5-v]/a。

進(jìn)一步的，在安裝信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置時，還執(zhí)行以下步驟：

調(diào)節(jié)信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置的信號發(fā)射角度和發(fā)射功率，使發(fā)射角度和發(fā)射功率的信息發(fā)布覆蓋長度為l，l＝3×vmax，vmax為交叉口路段的最大限速。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、交叉口信號配時控制信息傳輸系統(tǒng)可以將交叉口的信號燈狀態(tài)信息通過車載終端直接傳遞給機(jī)動車駕駛?cè)耍谇胺接写笮蛙囕v遮擋信號燈或大雨大霧等惡劣天氣導(dǎo)致視線模糊無法準(zhǔn)確辨別信號燈狀態(tài)的情況下，為機(jī)動車駕駛?cè)颂峁┝烁又苯用鞔_的信號燈狀態(tài)信息；

2、車載終端能夠根據(jù)信號燈狀態(tài)信息、配時信息和車速生成速度調(diào)整指令并發(fā)送給駕駛員，對駕駛行為做出建議，減少了因駕駛?cè)伺袛嗍д`而增加的排隊等候時間，提高了交叉口的車輛暢通度，也避免了因意視線受阻導(dǎo)致的交通事故。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的流程框圖；

圖2為本發(fā)明中的機(jī)動車車速調(diào)整指令生成的流程框圖；

圖3為實施例中的十字交叉口平面示意圖。

具體實施方法：

如圖1至2所示為本發(fā)明的流程圖，包括以下步驟：

步驟一，將交叉口各路口的信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置分別安裝在控制各路口車流通行的信號燈上，通過調(diào)整信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置的信號發(fā)射角度和發(fā)射功率，控制各信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置的信息發(fā)布覆蓋長度為l，l＝3×vmax，vmax為交叉口路段的最大限速，3(秒)為駕駛?cè)似骄磻?yīng)時長。在各路口的每條機(jī)動車引道的進(jìn)口處設(shè)置機(jī)動車檢測裝置，將機(jī)動車檢測裝置直接安裝在與機(jī)動車接觸的路面上，定義dij為第i個路口的第j個引道的機(jī)動車檢測裝置與下游停車線之間的距離。

步驟二，將信號燈狀態(tài)信息采集裝置與交叉口信號機(jī)相連，實時采集交叉口路口的信號燈狀態(tài)信息和配時信息，并將實時采集的信號燈狀態(tài)信息和配時信息同步傳輸給對應(yīng)的信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置；

步驟三，信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置接收到信號燈狀態(tài)信息和配時信息時，將向自身信息發(fā)布覆蓋范圍內(nèi)同步對應(yīng)信號燈的狀態(tài)信息和配時信息；

步驟四，將車載終端安裝在機(jī)動車儀表盤附近，與機(jī)動車的can總線相連，實時采集機(jī)動車時速v，當(dāng)機(jī)動車駛?cè)肴我庖粋€路口i的信息發(fā)布覆蓋范圍，自動接收路口i處信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置發(fā)布的信號燈狀態(tài)信息和配時信息，并為機(jī)動車駕駛?cè)藢崟r顯示路口i的信號燈狀態(tài)信息；

步驟五，當(dāng)在路口i的第j個引道的入口處的機(jī)動車檢測裝置檢測到有機(jī)動車經(jīng)過其位置時，將向該機(jī)動車發(fā)送引道與車輛信息，包括路口編號i，引道編號j，機(jī)動車檢測裝置和下游停車線之間的距離dij，以及檢測到機(jī)動車的時刻t0；

步驟六，當(dāng)機(jī)動車的車載終端接收到機(jī)動車檢測裝置發(fā)送來的引道與車輛信息時，車載終端根據(jù)dij、檢測到機(jī)動車的時刻t0，以及實時采集的機(jī)動車時速v，實時預(yù)測機(jī)動車到達(dá)交叉口停車線的時刻t^*。定義機(jī)動車k行駛在第i個路口的第j條車道上，則機(jī)動車k的車載終端預(yù)測出的機(jī)動車k到達(dá)交叉口停車線的時刻為：

其中，表示機(jī)動車k的車載終端預(yù)測的該車到達(dá)交叉口停車線的時刻，t0表示機(jī)動車檢測裝置檢測到機(jī)動車k的時刻，dij表示安裝在第i個路口的第j條引道進(jìn)口處的機(jī)動車檢測裝置與下游停車線之間的距離，vk表示機(jī)動車k的車載終端采集到的速度。

步驟七，機(jī)動車的車載終端根據(jù)實時預(yù)測的機(jī)動車到達(dá)交叉口停車線的時刻t^*，機(jī)動車所在的進(jìn)口編號和引道編號信息，以及信號燈配時信息，判斷當(dāng)機(jī)動車在時刻t^*到達(dá)所在機(jī)動車引道下游交叉口停車線時，機(jī)動車所在引道對應(yīng)的信號燈狀態(tài)信息，并根據(jù)判斷出的信號燈狀態(tài)生成速度調(diào)整指令顯示給駕駛員，駕駛員可以參考速度調(diào)整指令調(diào)整車速。

步驟七中提到的車載終端根據(jù)判斷出的時刻t^*的對應(yīng)信號燈狀態(tài)信息生成速度調(diào)整指令的步驟為：

判斷對應(yīng)的信號燈在時刻t^*是否為綠燈；如果判斷結(jié)果為綠燈，則車載終端向駕駛員發(fā)送機(jī)動車前方無阻礙，機(jī)動車保持當(dāng)前車速行駛的指令；如果判斷結(jié)果不是綠燈，則車載終端比較機(jī)動車當(dāng)前時速v與機(jī)動車?yán)硐霑r速v′的大小，v′＝0.8vmax；如果v＞v′，則車載終端向駕駛員顯示機(jī)動車減速指令，提醒駕駛員減速行駛；如果v≤v′，則車載終端計算機(jī)動車在條件1限制的狀態(tài)下行駛到達(dá)交叉口停車線的時刻t′：

條件1：機(jī)動車在當(dāng)前車速下以加速度a勻加速，速度達(dá)到v′后保持勻速行駛；

車載終端判斷t′時，對應(yīng)的信號燈是否為綠燈，如果是綠燈，則車載終端向駕駛員顯示按照條件1所述狀態(tài)行駛的指令；如果t′時，對應(yīng)的信號燈不為綠燈，則車載終端向駕駛員顯示機(jī)動車減速指令，提醒駕駛員減速行駛。

車載終端計算機(jī)動車在條件1限制的狀態(tài)下行駛到達(dá)交叉口停車線的時刻t′的方法為：若機(jī)動車在到達(dá)引道j下游交叉口停車線之前能夠加速到理想速度v′，并以v′勻速行駛到達(dá)停車線，則t′＝t0+((v′)²-v²)/2av′+dij/v；若機(jī)動車還未加速到理想速度v′就已經(jīng)到達(dá)引道j下游交叉口停車線，則t′＝t0+[(v²+2adij)^0.5-v]/a。

下面以圖3所示的十字交叉口為例，說明該發(fā)明的實用性和優(yōu)勢。

該交叉口信號配時控制信息傳輸方法，包括以下步驟：

(1)采集交叉口的交通流數(shù)據(jù)和道路數(shù)據(jù)：交叉口路段的最大限速為：vmax＝60km/h，機(jī)動車加速度為a＝2m/s，駕駛?cè)似骄磻?yīng)時長為3秒，第i個路口的第j個引道上安裝的機(jī)動車檢測裝置和下游停車線之間的距離dij＝40m；其編號方案如表1所示：

表1

(2)布設(shè)裝置：根據(jù)步驟(1)采集的交通流數(shù)據(jù)和道路數(shù)據(jù)，布設(shè)信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置、信號燈狀態(tài)采集裝置、機(jī)動車檢測裝置和車載終端；

(2-1)信號燈狀態(tài)信息發(fā)射裝置位置：將各路口的信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置分別安裝在控制各路口車流通行的信號燈上，通過調(diào)整信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置的信號發(fā)射角度和發(fā)射功率，控制各路口的信息發(fā)布覆蓋長度為50米；

(2-2)機(jī)動車檢測裝置：在各路口的每條機(jī)動車引道的進(jìn)口處設(shè)置機(jī)動車檢測裝置，其中dij為第i個路口的第j個引道的機(jī)動車檢測裝置與下游停車線之間的距離，即第i個路口的第j個引道段的長度；

(2-3)信號燈狀態(tài)采集裝置位置：將交叉口信號燈狀態(tài)采集裝置與交叉口信號機(jī)相連；

(2-4)車載終端位置：將車載終端安裝在機(jī)動車儀表盤附近，與機(jī)動車的can總線相連。

(3)同步采集，傳輸并發(fā)布交叉口信號配時方案，交叉口信號配時方案周期時長c＝140(秒)，具體配時方案見表2。

表2

(4)機(jī)動車a于進(jìn)入進(jìn)口2的信息發(fā)布范圍，自動接收進(jìn)口2信號燈狀態(tài)信息，并為機(jī)動車駕駛?cè)藢崟r顯示。

(5)當(dāng)在第2個進(jìn)口的第3個引道的入口處的車輛檢測裝置檢測到機(jī)動車a經(jīng)過其位置時，向機(jī)動車a發(fā)送引道與車輛信息，包括進(jìn)口編號2，引道編號3，車輛檢測裝置和下游停車線之間的距離d23＝40m，以及檢測到機(jī)動車的時刻t0＝8:00:10。

(6)車載終端實時采集到的機(jī)動車a的當(dāng)前時速v＝30km/h，車載終端預(yù)測機(jī)動車a到達(dá)交叉口停車線的時刻為8:00:15。

(7)機(jī)動車的車載終端根據(jù)實時預(yù)測機(jī)動車a到達(dá)交叉口停車線的時刻，即8:00:15，機(jī)動車a所在的進(jìn)口編號2和引道編號3，以及信號燈配時信息，判斷機(jī)動車a以當(dāng)前時速v＝30km/h，于8:00:15到達(dá)所在引道3下游交叉口停車線時，引道3的信號燈為紅燈。

(8)因為機(jī)動車a理想時速v′＝0.8vmax＝48km/h，機(jī)動車a當(dāng)前時速v＝30km/h，所以v′＞v，則車載終端預(yù)測機(jī)動車a以加速度a＝2m/s，勻加速到理想時速v′＝48km/h，到達(dá)所在引道3下游交叉口停車線的時刻為8:00:17。

車載終端預(yù)測過程為：

機(jī)動車a從當(dāng)前時速v加速到理想時速v’所需時間t1＝(v’-v)/a＝5秒，加速期間行駛過的路程s1＝0.5*at1²＝25米，s1＜d23，所以機(jī)動車a在到達(dá)所在引道3下游交叉口停車線之前能夠加速到理想速度v’，并以v’勻速行駛到達(dá)停車線。則機(jī)動車a以加速度a＝2米/秒，勻加速到理想時速v’＝48千米/小時，到達(dá)所在引道3下游交叉口停車線的時刻tk’＝t0+(v’²-v²)/2av’+d23/v＝8:00:17。

(9)機(jī)動車的車載交叉口信號配時控制信息接收裝置根據(jù)實時預(yù)測機(jī)動車a加速到理想時速v’到達(dá)交叉口停車線的時刻8:00:17，機(jī)動車a所在的路口編號2和引道編號3，以及信號燈配時信息，通過機(jī)動車車速輔助誘導(dǎo)方法，判斷機(jī)動車a以加速度a＝2米/小時，加速到理想時速v’＝48千米/小時，于8:00:17到達(dá)所在引道3下游交叉口停車線時，引道3的信號燈為紅燈，車載交叉口信號配時控制信息接收裝置發(fā)布語音提醒，表明機(jī)動車a需減速停車等待。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。