基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法及系统。
【背景技术】
[0002] 信号交叉口是城市道路交通系统中重要的组成部分，在道路交通的衔接中起着关 键的作用。但是，由于交叉口是各类交通流相互穿行、存在直接冲突的地带，并且具有高聚 集性和冲突性，使得其成为整个城市路网的交通瓶颈。交叉口的科学管理对保障交叉口的 安全有着重要的作用，其中信号灯是目前一种有效的管理与控制手段。然而，在我国现实生 活中，信号交叉口普遍存在着目标车辆或行人闯红灯的现象，而且全国各地都因驾驶员在 交叉口处闯红灯、抢黄灯而发生了多起严重的交通事故，给行人W及目标车辆的安全造成 了巨大的威胁。根据2004、2005两年的北京市交通事故统计数据显示，50% W上的市区交通 事故发生在交叉口，超过30%的郊区交通事故发生在交叉口。近些年，为了解决交叉口目标 车辆闯红灯的问题，国内外学者对此进行了大量的研究，随着对运一问题背后原因的深入 分析，本发明发现驾驶员陷入"两难区"是导致驾驶员无意闯红灯的主要原因。
[0003] 信号交叉口处发生的交通安全事故主要有W下=类:①抢黄灯、闯红灯;②在有导 向车道的交叉路口，违章变更车道;③左转弯目标车辆W及右转弯目标车辆的驶入。其中， 驾驶员抢黄灯、闯红灯所引发的交通事故所占比例最大，而且，在闯红灯的事故中驾驶员无 意闯红灯占绝大多数。
[0004] 导致驾驶员无意闯红灯的原因有:①信号灯配时不合理，黄灯时间过短。不少驾驶 员认为黄灯是转变红灯的前奏，是合法快速通过交叉口的"信号"，见到黄灯就加油提速，往 往还未行驶到路口停车线，黄灯变为红灯，运时又忙于紧急制动使后方目标车辆措手不及， 从而发生追尾事故;②驾驶员在某些情况下离交叉口太近而不能及时安全停车，同时，离交 叉口太远而不能顺利通过，运种陷入"两难区"的进退两难的局面，使得驾驶员往往很难避 免闯红灯违规行为的发生;③驾驶员因注意力不集中而忽略了红绿灯的指示。
[0005] 其中，驾驶员陷入"两难区"的情况占驾驶员无意闯红灯的大多数。因此，如果能有 效地提醒驾驶员避免陷入"两难区"，则将会在一定程度上减少驾驶员无意闯红灯的次数， 提高信号交叉口的安全性。
[0006] 在中国大城市中，针对驾驶员闯红灯的现象，所采取的解决措施主要有W下四种 方法:①安装"电子警察"违章抓拍等电子设施;②配置交通协管员和交警进行现场的执法 与管理;③加大对驾驶员闯红灯的执法与惩罚力度④设置合理的信号灯周期。
[0007] 在有关信号交叉口处防止驾驶员违章闯红灯的研究中，同济大学的储浩、杨晓光 等人分析了交叉口 "两难区"所产生的原因，提出了基于智能车路系统(车路协调技术)的解 决方案，给出了智能车路系统解决实际主动交通安全的实例，从而达到避免冲突产生、提高 交叉口安全性的目的。在本研究中，他们提出的解决交叉口 "两难区"的方案主要是通过延 长绿灯时间来解决"两难区"问题并且通过车载设备对驾驶员进行警示，但仍然存在系统相 关参数较多、方法较复杂、车载设备未真正普及到每辆车等不足之处。
[0008] 长安大学的李聪颖等人提出了机动车闯红灯判别模型，利用Logistic回归与神经 网络方法建立判别模型，W预测机动车停止-通过行为，并且通过采集上海城市某些道路交 叉口的相关数据，得出此判别模型正确判别率达到90% W上的研究结论。此项研究中提出 的闯红灯判别模型，因为其选择的变量易于获取，所W不仅可W运用到闯红灯目标车辆警 告系统，也可用于车载车速检测器。
[0009] 王金梅通过对西安部分城市交叉口机动目标车辆违规行为实际调查，分析了闯红 灯违规的特点，给出了黄灯信号期通过交叉口目标车辆的微观仿真建模及其实验结果，得 出了安装自动闯红灯监测系统可W明显减少闯红灯行为的发生的研究结论W。此项研究中 指出了多数驾驶员并不是故意要闯红灯，而是由于处于"两难区"而导致无意闯红灯。
[0010] 美国 VII 系统（Vehicle Infrast;ruc1:ure Integration),利用目标车辆与目标车 辆、目标车辆与路边装置的信息交流实现某些功能，从而提高交通的安全和效率。其功能主 要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等功能。
[0011 ]欧洲主要CVIS系统（Cooperative Vehicle In打ashucture System)，它有60多 个合作者，由布鲁塞尔的ERTICO组织统筹，其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交 流平台，运个平台能运用到目标车辆和路边装置提高交通管理效率。另外，欧洲还有一个名 口qPREVENT的综合发明，运个发明主要是对主动安全的应用性进行研究，最终达到预防事 故，主动安全的目的。
[0012] 日本主要的系统是UTMS 21 (Universal Traffic Management System For The 21st Cen1:u;ry)，本系统是Wits为基础的综合系统概念，由NPA(化tional Police Agency) 等5个相关部口和机构共同开发的，是继20世纪90年代初UTMS系统W来的第2代交通管理系 统，DSSS是UTMS 21中保障安全的核屯、发明，用于提高目标车辆与过街行人的安全，DSSS中 的子系统有:信号控制交叉口危险区避免系统；停车提醒系统;正面相撞提醒系统；危险弯 道和窄路来车信息提供系统;防止右转事故系统;行人帮助系统。
【发明内容】
[0013] 针对上述问题，本发明提供一种对目标车辆的提前预警W及安全导向，从而减小 驾驶员闯红灯的可能性的基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法与系统。
[0014] 为达到上述目的，本发明基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，包 括：
[0015] 获取目标车辆运行参数W及交通信号灯变灯参数；
[0016] 判断目标车辆是否有进入"两难区"的趋势，
[0017] 若有，则计算全息投影仪器投影的方位和投影时长，启动全息投影仪器向该目标 车辆驾驶员输出警示图案的全息图像；
[0018] 若没有，则不做处理。
[0019]进一步地，判断目标车辆是否有进入"两难区"趋势的方法具体包括：
[0020] 获取目标车辆运行参数，包括：目标车辆的车速V、目标车辆距停车线的距离U预 设驾驶员反应时间t、目标车辆平均加速度a、交叉口宽度W、目标车辆平均车长I;
[0021] 获取交通信号灯实变灯参数，包括:绿灯剩余时长Tg、黄灯时长Ty;
[0022] 计算黄灯启亮时目标车辆距停车线的距离S，公式如下：S = kTgXv;
[0023] 计算目标车辆最小安全停车距离Si，公式如下
[0024] 黄灯期间目标车辆可通行距离S2,公式如下：Ss = Ty Xv;
[0025] 若S>0,则该目标车辆没有陷入"两难区"的趋势，在绿灯期间；
[0026] 若S>0,则该目标车辆没有陷入"两难区"的趋势，在安全停车期间；
[0027] 若8<&、52<8+胖+1，则该目标车辆有陷入"两难区"的趋势。
[0028] 进一步地，全息投影仪器投影的方位和投影时长的计算方法包括：
[0029] 获取目标车辆距停车线的距离L、投影高度h、目标车辆的车速V、车辆平均加速度 曰，预设的投影面距车前的距离Lo;
[0030] 计算投影时长，计算公式如下：
[0031] 计算开始投影时投影光与全息投影仪器同一面的夹角01，计算公式如下：
[0032] 计算投影结束时投影光与投影杆同一面的夹角02,计算公式如下：
[0034] 计算全息投影仪器需要转动的角度03,计算公式如下：
[0035] 03 = 01-020
[0036] 为达到上述发明目的，本发明基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向系 统，包括：
[0037] 输入单元，用于获取目标车辆运行参数W及交通信号灯实时参数；
[0038] 中央处理器，用于根据所述的目标车辆运行参数W及交通信号灯实时参数，判断 目标车辆是否有进入"两难区"的趋势，
[0039] 若有，则计算全息投影仪器投影的方位和投影时长，输出相应的方位和投影时长 数据至输出单元；
[0040] 若没有，则输出不做处理指令；
[0041 ]输出单元，用于根据相应的方位和投影时长数据启动全息投影仪器向该目标车辆 驾驶员输出警示图案的全息图像。
[0042] 进一步地，所述输入单元包括：
[0043] 毫米波测速测距雷达，用于获取目标车辆的车速V、目标车辆距停车线的距离L、预 设驾驶员反应时间t、目标车辆平均加速度a、交叉口宽度W、目标车辆平均车长I;
[0044] 变灯传感器，用于获取绿灯剩余时长Tg、黄灯时长Ty。
[0045] 进一步地，所述中央处理单元包括：
[0046] 第一计算模块，用于计算黄灯启亮时目标车辆距停车线的距离S，公式如下:S = k T邑 Xv;
[0047] 第二计算模块，用于计算目标车辆最小安全停车距离Si，公式如下：
[004引第二计算模块，用于计算黄灯期间目标车辆可通行距离S2，公式如下：S2 = Ty X V;
[0049] "两难区"的趋势判断模块，用于判断目标车辆是否有进入"两难区"趋势，
[0050] 若S>0,则该目标车辆没有陷入"两难区"的趋势，在绿灯期间；
[0051] 若S>0,则该目标车辆没有陷入"两难区"的趋势，在安全停车期间；
[0化^ 若8<51、52<8+胖+1，则该目标车辆有陷入。两难堅'的趋势。
[0化3] 进一步地，所述中央处理单元还包括：
[0054] 投影方位、时长模块，用于计算全息投影仪器投影的方位和投影时长，其中，
[0055] 投影时长计算公式如下
[0化6] 开始投影时投影光