基于车路协同的无控交叉口车辆通行引导系统及其引导方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种智能交通系统中的车路协同与安全控制技术，尤其涉及一种基于 车路协同的无控交叉口车辆通行引导系统及其引导方法。
【背景技术】
[0002] 每年发生在道路交叉口的交通事故屡见不鲜，由于无信号交叉口没有任何的管控 措施，车辆在无控交叉口处行驶时无章可循，或在信号控制系统失效的信号交叉口，尤其在 视线不良的无信号交叉口的发生的事故更为严重。道路交叉口交通问题是世界各国面临的 共同难题，一直困扰着众多学者和研究人员，以往针对交叉口安全问题的研究主要集中在 人、车、路、交通环境等交通影响因素及其与交通事故关系分析，以此为依据改善道路设计、 加强交通管控措施等，或者在车辆上安装主被动型安全装置以此来提高道路行车安全，但 这些传统的设计、控制和管理技术只能在一定程度上减少交通流的冲突数或降低冲突的严 重程度，并不能有效地防止事故的发生，无法达到交叉口安全效益最优，更难以在本质上解 决交通问题，尤其对于提高无信号交叉口安全水平更是无济于事。随着电子信息和无线通 信技术的迅速发展与应用，以车车、车路通信为基础的"车路协同"系统已成为解决交通问 题的有效手段，车路协同环境下，车车、车路进行信息交互，大大提高行车安全系数，能有效 避免各种碰撞事故，实现交通零事故已成为可能，这也将彻底改变传统的交通管理与控制 方式。
[0003] 通过检索现有专利可知已有的专利主要是针对无控交叉口车辆通行预警提示，仅 有的车辆通行辅助方法只是给出了两车之间的冲突消解算法，而不能从根本上解决无控交 叉口的安全问题。如中国专利申请第201210163698. X号公开了一种解决无信号控制交叉 口视距不良的辅助控制方法，其通过对各个方向车辆到达冲突点的时间的计算，根据计算 结果判断距离相应停车线50m处的黄灯是否需要启亮，黄灯亮时建议车辆减速，该方法需 要地下填埋磁感线圈和安装黄灯，安装复杂，而且该方法只是在一定程度上降低了事故发 生的概率，而没有给出车辆通过交叉口时的安全车速，没有真正实现车辆碰撞的避免；中国 专利申请第201110311331. 8号公开了一种消解无信号交叉口两车交通冲突的方法，该方 法给出了两车冲突消解的流程，根据车辆当前状态粗略判定车辆的行驶轨迹，根据预测轨 迹判定车辆是否会发生碰撞，并给出了车辆冲突避免所需的加速度，该方法基于当前状态 只能预测很短时间内的车辆状态，时间过长预测结果可能会失效，造成判定误差过大，冲突 消解策略也会失效，而且该方法没有明确给出车辆行驶意图的识别方法，也只是解决了两 车之间的冲突，若无控交叉口四个方向车辆均汇集到交叉口冲突区域则该如何实现冲突消 解，针对这一问题没有涉及。
[0004] 目前公开的道路交叉口辅助车辆行驶安全的装置绝大多数为预警装置，装置功能 单一，仅有的公开的交叉口车辆冲突避免方法只能解决两车之间的冲突问题，不能解决多 个车辆之间的协作问题，更不能从根本上避免交通事故的发生，难以实现真正意义上的行 车安全。
[0005] 有鉴于上述的内容，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种基于车路协同的 无控交叉口车辆通行引导系统及其引导方法，使其更具有产业上的利用价值。
【发明内容】
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种预防性强，无需在无控交叉口安 装信号控制系统，可提高行车安全的基于车路协同的无控交叉口车辆通行引导系统及其引 导方法。
[0007] 本发明提出的一种基于车路协同的无控交叉口车辆通行引导系统，其特征在于：
[0008] 包括路侧设备和监控中心及至少一个车载设备，所述车载设备与路侧设备之间、 车载设备与车载设备之间、以及路侧设备与监控中心之间均通过无线通信网络进行信息传 递；
[0009] 所述每个车载设备包括车辆主控模块和分别与所述车辆主控模块信号连接的车 辆基本信息储存模块、GPS定位模块、车速采集模块、行驶意图采集模块、OBD接口模块、车 速控制模块和提示模块，所述车辆基本信息存储模块预先存储本车的静态信息，所述GPS 定位模块采集车辆运行位置信息，所述车速采集模块实时采集车辆速度；所述行驶意图采 集模块实时获取车辆的行驶意图，所述OBD接口模块用于实现车载设备与车载自诊断系统 的连接，所述车速控制模块控制车辆速度，所述提示模块提示驾驶员车辆通过交叉口时所 需的安全车速；
[0010] 所述路侧设备包括路侧主控模块、交叉口基本信息储存模块、车辆通行顺序决策 模块和无线通讯模块，所述交叉口基本信息储存模块预先存储交叉口基本信息，所述车辆 通行顺序决策模块根据采集到的车辆初始车道和目标车道进行通行优先权的分配，所述路 侧主控模块对车辆发送冲突车辆数量、每车道头车至停车线的位置、车辆分组编码以及车 辆通行次序，所述无线通信模块用于实现路测设备与车载设备之间的信息交互。
[0011] 作为本发明的进一步改进，所述车载主控模块通过车车通信获取其他车辆的运动 状态信息，并分析组内冲突类型、参与冲突消除协作的车辆数量以及组内车辆通行优先权 的分配，启动相应的冲突消除模式，计算得出通过交叉口时所需的安全车速。
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述车载设备还包括与所述车载主控模块信号连接的 车载无线通信模块，所述路侧设备还包括与所述路侧主控模块信号连接的路侧无线通信模 块，所述车载无线通信模块、路侧无线通信模块分别通过无线通信网络进行信息传递。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述提示模块包括车速信息显示屏和语音播放模块， 所述车速信息显示屏与车载主控模块信号连接以显示车辆通过交叉口所需的安全车速，所 述语音播放模块与车载主控模块信号连接以播放车辆通过交叉口所需的安全车速。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述车速控制模块控制驱动车辆的制动踏板。
[0015] 作为本发明的进一步改进，所述静态信息包括车辆的型号、尺寸大小、车主信息， 所述交叉口基本信息包括交叉口几何形状、几何尺寸、道路渠化、车道编号。
[0016] 作为本发明的进一步改进，所述车载无线通信模块能够发送自车位置和运动信息 给其他冲突车辆。
[0017] 本发明提出的一种基于车路协同的无控交叉口车辆通行引导系统的引导方法，其 特征在于：所述引导系统包括安装在交叉路口的路侧设备和搭载在机动车上的车载设备， 所述引导方法包括如下步骤：
[0018] 步骤一：车载设备实时采集自身车辆的位置和运动信息，当进入交叉口通信区域 时，车载设备与路侧设备、车载设备与车载设备之间进行信息的交互；
[0019] 步骤二：根据步骤一中路侧设备会采集进入交叉口通信区域的车辆数量，以及不 同车道车辆的分布情况，并向车辆发送行驶意图请求，车辆根据请求做出明确的行驶意图， 车载设备采集车辆的转向灯状态，并发送此信息给路侧设备，路侧设备根据车辆的行驶意 图确定每车的目标车道，并根据车辆初