一种基于V2X设备的视力障碍者的路口感知系统及方法与流程

一种基于v2x设备的视力障碍者的路口感知系统及方法
技术领域
1.本发明涉及智能路侧基础设施感知技术领域，更具体的是涉及一种基于v2x设备的视力障碍者的路口感知系统及方法技术领域。


背景技术：

2.随着社会的日益发展、城市人口的持续增长，道路交通亦日益复杂；视力障碍者作为弱势交通参与者中的特殊人群，需要全社会给予他们更多的关怀；随着智能网联交通技术的出现和发展，也为视力障碍者的出现提供了较为安全的保障；目前针对视力障碍者出行的视觉感知障碍，怎么能让他们识别交通信号、识别路口情况、向附近车辆提供警示，为视觉障碍者穿越马路提供安全保障，是一个需求解决的问题。
3.现有技术公开了一种盲人用拐杖智能导航系统，专利号为cn201811469907.7，包括拐杖本体，还包括安装在拐杖本体上gps定位模块，控制器，控制器内部预先存储有导航地图，语音接收模块，语音识别模块和语音播报模块；gps定位模块，用于实时采集拐杖本体的位置信息；语音接收模块，用于接收外界的语音信息；语音识别模块，内部存储有使用者的声线，用于识别声音和音频内容；语音播报模块，用于将语音识别模块识别出的音频内容播报出来；控制器，内部预先存储有导航地图，用于接收拐杖本体的位置信息，用于接收语音识别模块识别出的音频内容，并根据音频内容设定路线，通过语音播报模块将实时路线信息播报出来，本发明能够有效地解决盲人出行问题，但对外界的车辆状态，以及红绿的状态并没有提醒，导致盲人在过马路时不能及时准确的行走，需提供一种为视觉障碍者穿越马路提供安全保障的系统及方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于v2x设备的视力障碍者的路口感知系统及方法。
5.本发明采用的技术方案如下：一种基于v2x设备的视力障碍者的路口感知系统，包括路侧数据传输子系统、数据采集子系统、数据服务子系统、视力障碍者终端子系统、车载终端子系统，数据处理子系统，所述数据采集子系统通过数据处理子系统与数据服务子系统相连，所述视力障碍者终端子系统通过路侧数据传输子系统或数据服务子系统与车载终端子系统相连；
6.所述路侧数据传输子系统，用于为路口rsu与弱势交通参与者设备、车载设备与rsu之间的通讯；
7.所述数据采集子系统用于云控平台采集视力障碍者终端报送的gnss定位、方向数据及rsu上报的spat数据；
8.所述数据服务子系统用于对所述数据处理子系统所处理的数据，通过4g/5g无线网络发送至所述对应的视力障碍者终端；
9.所述视力障碍者终端子系统对通过数据服务子系统获取的spat数据进行处理，将
当前终端电子罗盘所指方位的路口红绿灯状态及配时信息，结合实施方式中所述算法进行通行建议、灯态及倒计时播报；
10.所述车载终端子系统对通过数据服务子系统获取无rsu路口弱势交通参与者的位置及通行意愿状态，通过路侧数据传输子系统获取有rsu路口的弱势交通参与者的位置及通行意愿状态；
11.所述数据处理子系统用于对数据采集子系统所采集的各个路口spat数据和视力障碍者终端gnss定位数据，进行处理，计算获得视力障碍者终端定位所在路口的spat数据。
12.本发明不依赖与现有的路侧摄像头、雷达等感知设备，仅通过本发明所描述的系统结合手机、终端进行状态报送，道路和车辆通过v2x直连通讯及通过4g/5g下发的云控平台处理数据来感知所处路口的视力障碍者、行人、自行车等弱势交通参与者，实现车辆对视力障碍者等弱势交通参与者的感知。
13.所述视力障碍者终端子系统包括视力障碍者终端、视路口rsu设备，通过视力障碍者终端，视路口rsu设备的有无情况，将视力障碍者的gnss定位数据、方位数据通过v2x直连通讯或者4g/5g网联报送给rsu或云控平台。
14.所述视力障碍者终端包括4g/5g通讯、app/应用、gnss定位模块、电子陀螺仪、电子罗盘、c-v2x直连通信模块、soc解码模块、otg协议接口，所述c-v2x直连通信模块，用于提供c-v2x pc5 mode 4直连能力，接收车端、路侧相关设备的c-v2x数据信息；soc解码模块，作用为对v2x数据及自定制数据进行c-v2x协议编解码和处理；otg协议接口，为手机、终端提供usb物理接口及协议转换；4g/5g通讯、app/应用、gnss定位模块、电子陀螺仪、电子罗盘用于数据交互提供数据处理、应用与输出。
15.一种基于v2x设备的视力障碍者的路口感知方法，包括如下步骤：
16.s1、通过路口的c-v2x直连通讯设备或移动设备app端将定位数据、前行方向通过专用报文上报至路侧设备；
17.s2、报文通过与spat及map信息结合处理，将路口通道信息及人行横道红绿灯配时信息反馈给c-v2x直连通讯设备或移动设备app端，并语音播报。
18.步骤s1所述通过路口的c-v2x直连通讯设备，具体操作步骤如下：
19.a、视力障碍者到达路口，通过c-v2x直连通讯设备获取当前路口信息；
20.b、在c-v2x直连通讯设备上选择前行方向，并将其发送至路侧设备；
21.c、路侧设备选择其前行方向的交通信号灯状态及倒计时信息发送至视力障碍者；
22.d、视力障碍者在绿灯情况下安全通过人行横道；
23.e、实时将视力障碍者发送到智能网联汽车，提供警示。
24.步骤s1所述通过移动设备app端，具体操作步骤如下：
25.a、视力障碍者到达路口，将其位置信息通过app上报至车联网云控平台；
26.b、车联网云控平台通过其位置信息结合路口的spat信息通过计算将当前路口的spat信息发送至app；
27.c、视力障碍者在app上选择前行方向，app选择前方路口交通信号灯状态及倒计时信息通过语音报送；
28.d、视力障碍者在绿灯情况下安全通过人行横道；
29.e、实时将视力障碍者发送到车联网云控平台，通过云控平台向智能网联汽车提供
v2p相关警示。
30.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
31.本发明基于v2x车联网环境下视力障碍者的路口感知方法，通过v2x路侧设备、云服务将道路位置信息、人行横道交通灯信息告知视力障碍者，为其出行安全提供便利；视力障碍者在到达路口后，无法确定当前人行横道的交通灯状态，贸然前行势必会造成交通事故隐患和影响车辆的正常通行；通过本发明给视力障碍者横过马路提供安全提示。
32.本发明解决了v2x场景中的v2p的识别、通讯问题，车辆、道路可以不借助于视频识别、雷达等感知设备，获取视力障碍者、行人、自行车等需要被车辆感知、并需要收到保护的弱势交通参与者的位置、速度、通行意图等信息，降低了感知设备的投入，降低了感知成本。
附图说明
33.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
34.图1为本发明系统结构示意图；
35.图2为实施例1、rsu路侧信息直连模式原理图；
36.图3为实施例2、车联网云控平台信息获取方式原理图；
37.图4为本发明整体流程图；
38.图5为本发明设备原理与手机、终端连接示意图；
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
40.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.一种基于v2x设备的视力障碍者的路口感知系统，包括路侧数据传输子系统、数据采集子系统、数据服务子系统、视力障碍者终端子系统、车载终端子系统，数据处理子系统，所述数据采集子系统通过数据处理子系统与数据服务子系统相连，所述视力障碍者终端子系统通过路侧数据传输子系统或数据服务子系统与车载终端子系统相连；
42.所述路侧数据传输子系统，用于为路口rsu与弱势交通参与者设备、车载设备与rsu之间的通讯；
43.所述数据采集子系统用于云控平台采集视力障碍者终端报送的gnss定位、方向数据及rsu上报的spat数据；
44.所述数据服务子系统用于对所述数据处理子系统所处理的数据，通过4g/5g无线网络发送至所述对应的视力障碍者终端；
45.所述视力障碍者终端子系统对通过数据服务子系统获取的spat数据进行处理，将当前终端电子罗盘所指方位的路口红绿灯状态及配时信息，结合实施方式中所述算法进行
通行建议、灯态及倒计时播报；
46.所述车载终端子系统对通过数据服务子系统获取无rsu路口弱势交通参与者的位置及通行意愿状态，通过路侧数据传输子系统获取有rsu路口的弱势交通参与者的位置及通行意愿状态；
47.所述数据处理子系统用于对数据采集子系统所采集的各个路口spat数据和视力障碍者终端gnss定位数据，进行处理，计算获得视力障碍者终端定位所在路口的spat数据。
48.本发明不依赖与现有的路侧摄像头、雷达等感知设备，仅通过本发明所描述的系统结合手机、终端进行状态报送，道路和车辆通过v2x直连通讯及通过4g/5g下发的云控平台处理数据来感知所处路口的视力障碍者、行人、自行车等弱势交通参与者，实现车辆对视力障碍者等弱势交通参与者的感知。
49.所述视力障碍者终端子系统包括视力障碍者终端、视路口rsu设备，通过视力障碍者终端，视路口rsu设备的有无情况，将视力障碍者的gnss定位数据、方位数据通过v2x直连通讯或者4g/5g网联报送给rsu或云控平台。
50.所述视力障碍者终端包括4g/5g通讯、app/应用、gnss定位模块、电子陀螺仪、电子罗盘、c-v2x直连通信模块、soc解码模块、otg协议接口，所述c-v2x直连通信模块，用于提供c-v2x pc5 mode 4直连能力，接收车端、路侧相关设备的c-v2x数据信息；soc解码模块，作用为对v2x数据及自定制数据进行c-v2x协议编解码和处理；otg协议接口，为手机、终端提供usb物理接口及协议转换；4g/5g通讯、app/应用、gnss定位模块、电子陀螺仪、电子罗盘用于数据交互提供数据处理、应用与输出。
51.一种基于v2x设备的视力障碍者的路口感知方法，包括如下步骤：
52.s1、通过路口的c-v2x直连通讯设备或移动设备app端将定位数据、前行方向通过专用报文上报至路侧设备；
53.s2、报文通过与spat及map信息结合处理，将路口通道信息及人行横道红绿灯配时信息反馈给c-v2x直连通讯设备或移动设备app端，并语音播报。
54.步骤s1所述通过路口的c-v2x直连通讯设备，具体操作步骤如下：
55.a、视力障碍者到达路口，通过c-v2x直连通讯设备获取当前路口信息；
56.b、在c-v2x直连通讯设备上选择前行方向，并将其发送至路侧设备；
57.c、路侧设备选择其前行方向的交通信号灯状态及倒计时信息发送至视力障碍者；
58.d、视力障碍者在绿灯情况下安全通过人行横道；
59.e、实时将视力障碍者发送到智能网联汽车，提供警示。
60.步骤s1所述通过移动设备app端，具体操作步骤如下：
61.a、视力障碍者到达路口，将其位置信息通过app上报至车联网云控平台；
62.b、车联网云控平台通过其位置信息结合路口的spat信息通过计算将当前路口的spat信息发送至app；
63.c、视力障碍者在app上选择前行方向，app选择前方路口交通信号灯状态及倒计时信息通过语音报送；
64.d、视力障碍者在绿灯情况下安全通过人行横道；
65.e、实时将视力障碍者发送到车联网云控平台，通过云控平台向智能网联汽车提供v2p相关警示。
66.实施例1、rsu路侧信息直连模式，如图2所示；
67.s1、利用电子罗盘及gnss定位技术获取当前定位及方向数据；
68.s2、视力障碍者通过接入设备c-v2x直连通讯功能的外设模块手机或其他具备c-v2x直连通讯终端将定位数据通过专用报文上报至rsu，rsu是路侧单元(road side unit)的简称，v2x是车对外界的信息交换(vehicle to everyt hing)的简称；
69.s3、报文通过与spat及map信息结合处理，将路口通道信息及人行横道红绿灯配时信息反馈给上述终端，spat是信号灯相位与配时消息(signal phaseand timing message)的简称；
70.s4、视力障碍者通过获取到的spat及map信息，结合方向数据得到目标方向的红绿灯状态及配时信息，同时结合路口感知信息，感知道路车辆是否都已停止通讯；判断是否可以通行，在场景中，设定当前绿灯状态持续时间为t1，视力障碍者平均步行速度为最高步行速度为v
max
，当前人行横道长度为l，通行预计时间为建议通行速度为如果t
p
》t1或者v》v
max
则不建议通行，反之则建议通行，通过手机或者终端设备播报通行建议、绿灯倒计时及当前通行需修正方向，同时通过c-v2x直连通讯模块广播定制报文，向附近车辆广播视力障碍者通行。
71.实施例2、车联网云控平台信息获取方式，如图3所示；
72.s1、视力障碍者到达路口，将其位置信息通app上报至车联网云控平台；
73.s2、车联网云控平台通过其位置信息结合路口的spat信息通过计算将当前路口的spat信息发送至app；
74.s3、视力障碍者在app上选择前行方向，app选择前方路口交通信号灯状态及倒计时信息通过语音报送；
75.s4、视力障碍者在绿灯情况下安全通过人行横道；
76.s5、实时将视力障碍者发送到车联网云控平台，通过云控平台向智能网联汽车提供v2p相关警示。
77.实施例1和2的区别在于信息的获取方式，其一来源于rsu路侧设备，其二来源于车联网云控平台所对接的交通灯信号系统；在安装有rsu路侧设备的交通路口可以直接获取spat数据，而在其他路口可以通过云控平台来获取spa t数据。
78.涉及算法:
79.1、通过pnpoly算法判断视觉障碍者是否进入路口区域，自动发送定位信息请求spat数据；
80.2、通过电子罗盘，获得方位角结合地图数据可以计算出视觉障碍者面向方位的人行横道交通灯相位id；
81.3、结合gnss定位数据，计算出视觉障碍者常规速度；
82.4、通过交通灯相位计时信息，结合人行横道长度，计算出通行速度下限，结合视觉障碍者常规速度，提供通行建议(常规速度小于速度下限的不建议通过)。
83.涉及设备：
84.如图5所示，本发明提供了一种可与手机、智能终端等设备链接获取c-v2x直连通信数据的设备。
85.第一部分为c-v2x直连通信模块，作用为提供c-v2x pc5 mode 4直连能力，接收车端、路侧相关设备的c-v2x数据信息；
86.第二部分为soc解码模块，作用为对v2x数据及自定制数据进行c-v2x协议编解码和处理；
87.第三部分为otg协议接口，为手机、终端提供usb物理接口及协议转换；
88.第四部分为手机、终端，通过与所述设备的数据交互提供数据处理，应用与输出。
89.该设备不仅用于本发明所述场景，同时也可以运用于各类需要获得v2x数据的场景中，包括并不限于：视力障碍者、行人、自行车、电动自行车、摩托车、电动摩托车等。