一种交叉口车辆智能协同通行方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及智能交通技术领域，特别是基于信息物理系统的交叉路口车辆智能协 同通行技术，具体为一种交叉口车辆智能协同通行方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，由汽车保有量急剧膨胀导致的城市交通拥堵问题不断发生，大大影响了 国民生活质量和国家经济的发展。研究表明，多数交通拥堵的形成并非道路通行能力的不 足，而是由于交叉口不合理的信号控制。作为指挥交通的最常用手段，信号控制器被广泛应 用于交叉路口，但它们大都不具备智能性，车辆只能遵循预设的固定红绿灯信号时间来通 行，在此情形下，可能出现绿灯空放的情况，而运会降低交叉路口通行效率，导致交通系统 得不到充分的协调和优化。
[0003] 信息物理融合系统CPS(切ber-PhysicalSystem)是一个综合计算、网络和物理 环境的多维复杂系统，通过3C技术（Computing、Communication、Cont;rol)的有机融合与深 度协作，W实现实时感知、信息服务和动态控制。
[0004] 智能汽车是(PS最重要的应用领域之一，安装了多种传感器、信息交互装置、控制 器及执行器的智能汽车，能够实时感知车辆周边环境、可自动分析车辆潜在危险并可按照 预定路线准时、安全到达目标地点。智能汽车是未来汽车行业的重要发展方向，由于技术和 政策的原因，目前智能汽车还无法大规模地普及，但一些汽车生产商已经开始逐步地在汽 车上安装传感器和信息交互设备，W辅助驾驶员的驾驶行为。
[0005] 本发明基于CPS的技术特点，提出一种交叉路口车辆智能协同通行方法，一方面 运能为当前交叉路口车辆通行问题提出一种新的解决思路，另一方面此方法还能顺利地应 用到将来的智能汽车上。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有交叉路口红绿灯系统采用固定通行时间 和等候放行时间导致的绿灯空放、通行效率不高问题的不足，结合CPS可实现实时感知、信 息服务和动态控制的特点，提出一种基于信息物理系统的交叉路口车辆智能协同通行方 法。
[0007] 本发明通过W下技术方案实现，包括基于信息物理融合系统CPS的数据采集、信 息服务和动态控制；所述数据采集为接近交叉路口时，车辆实时获取己车行驶状态数据，并 结合车辆存储的最新路网信息经单片机和/或嵌入式忍片进行相应计算处理得到己车交 叉路口通行信息；所述路网信息包括当前常规电子地图数据库，还包括按车道信息对交叉 路口进行单元格划分并W阿拉伯数字编号的数据库；所述信息服务包括，车辆信息处理单 元对己车通行前方交叉路口的信息进行封装封装，经车对车，和/或移动运营网通信方式 与其他车辆建立连接并交换通行信息，再进行数据解封；所述动态控制为，车辆决策控制单 元根据己车和他车交叉路口通行信息，进行冲突分析、优先级比较、计算期望速度并及就车 辆控制做出决策，将车辆应该采取的行动告知驾驶人或发送命令给执行机构对车辆速度进 行控制。
[000引本发明方法包括如下步骤： SI.采集数据，接近交叉路口，车辆实时获取由包括但不限于GI^设备、移动运营网的LBS定位设备和包括但不限于速度传感器在内的多种传感器、包括但不限于摄像头、雷达在 内的车辆辅助驾驶设备采集的己车行驶状态数据，并结合车辆存储的最新路网信息经单片 机和/或嵌入式忍片进行相应计算处理，得到己车交叉路口包括但不限于下述通行信息： ID，车辆号牌，唯一性，由车辆管理机构颁发， V。，车辆当前速度，由速度传感器、定位模块测得， PCord,车辆当前坐标，由定位模块测得， 化ading，车辆行驶方向，根据目的地规划路线所得， Acc,车辆加速度，由车辆物理属性所得， 化ane，车辆当前所在车道，由定位模块和规划路线所得， CeList,celllist,车辆通行前方交叉路口必经单元格的数集，根据定位设备中存储 的最新路网消息和车辆当前行驶状态信息所得， A化ist，arrivingtimelist,车辆到达CeList每个单元格时刻的集合，根据定位设备 中存储的最新路网信息和车辆当前行驶状态信息所得， ETList, exit time list,车辆离开CeList每个单元格时刻的集合，根据定位设备中存 储的最新路网信息和车辆当前行驶状态信息所得， WT，waittime,车辆采取制动措施到当前时刻经历的时间，初始为0。
[0009]S2.数据封装，车辆信息单元对己车通行前方交叉路口的信息进行封装打包。
[0010]S3.通信连接，车辆信息单元经车-车（V2V)和/或移动运营网通信方式与其他车 辆建立连接并交换通行信息。
[0011]S4.数据解封，车辆信息单元对接收到的其他车辆的通行信息包进行解析并传递 给决策控制单元。
[0012]S5.冲突分析，车辆决策控制单元对己车和其他已建立连接车辆通行信息中 CeList、ATList的元素逐个进行比较，若两车CeList中有相同编号单元格且ATList对应 该单元格的到达时刻数值相同，则证明两车通行存在冲突，继续步骤6;若到达时刻数值不 相同，则表明车辆之间不存在冲突，车辆继续保持当前速度行驶，转步骤1。
[0013]S6.优先级比较，车辆决策单元根据车辆号牌来进行通行优先级的比较，特殊车辆 类型的优先级最高，其他普通车辆根据车辆号牌辨识其归属地，本省车辆优先级大于外省 车辆，本市车辆优先级大于外市车辆，在上述条件相同的情况下，则依据车辆号牌字母和/ 或数字的先后顺序来确定通行优先级。另，任意方向车辆WT达到90s，则优先级仅次于特殊 车辆，其他车辆的优先级按上述规则进行比较。优先级高的车辆继续保持当前速度行驶，转 步骤1，优先级低的车辆继续步骤7。此法能最大限度的降低交通拥堵，实现智能控制。
[0014]S7.计算期望速度，假定车辆减速过程为一匀减速直线运动，据此有动力学方程：
所得a为负值，车辆应采取减速措施；即车辆应告知驾驶员或发送命令给执行机构对 刹车或油口进行控制保证加速度数值满足上述要求，W保证车辆通行安全。
[0015] S8.车辆控制，车辆决策控制单元将计算结果告知给驾驶员或发送速度控制命令 给执行机构对速度进行控制，有包括但不限于侦测到冲突车辆优先级低但仍保持速度不减 行驶的情况，则车辆在本方向停车等待线处紧急停车等待。
[0016] S9.循环步骤Sl-S8直至车辆通过交叉路口。
[0017] 所述交叉路口的行人通过情况为，行人必须通过交叉路口设置的人行天桥或人行 地道，且行人遵守交通规则。
[0018] 所述交叉路口的车辆通过情况为，交叉路口区域车道为实线车道，车辆按选定的 车道行驶，且车辆遵守交通规则。
[0019] 本发明的优点在于，通过车辆之间广泛的互联互通，交换彼此通行信息，分析空间 和时间的冲突，通过优先级比较规则确定车辆通行先后顺序，并调用速度控制算法对车辆 速度进行控制，能够避免一方绿灯空放另一方却要停车等待的现象出现，在一定程度上能 够提高交叉路口的车辆通行效率，降低车辆由于抢行发生交通事故的概率。
【附图说明】
[0020] 为更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对本发明实施例结合附图简单 介绍。应该明确的是，下面提供的附图仅是本发明实施例所需的附图，而不应理解成对本发 明的限制。
[0021] 图1是本发明方法原理图。
[0022] 图2是本发明方法流程图。
[0023] 图3a是对应本发明实施例一的传统方法示意图。
[0024] 图3b是本