一种用于路口交通信号控制的平面感知检测方法及系统的制作方法

文档序号:10726740
一种用于路口交通信号控制的平面感知检测方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于路口交通信号控制的平面感知检测方法及系统,对路口每个方向停止线至上游路口的出口之间道路的机动车进行连续跟踪,实现对机动车当前位置轨迹的连续检测即平面数据的采集,与现有检测技术中在路段上设置若干个检测点即横断面检测结果相比,能够更准确的获得机动车通过路口过程中连续的实时行驶状态,并以此作为控制信号灯的基础,能够通过信号灯控制提高路口通行效率。而且,在本方案中,在获取机动车到停止线的时间时,将在该机动车之前的机动车的到达停止线的时间一同考虑进去,相比单独根据当前时刻的该机动车到达停止线的时间来说,更契合实际,更准确。
【专利说明】
一种用于路口交通信号控制的平面感知检测方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及智能交通技术领域,具体是一种用于路口交通信号控制的平面感知检 测方法及系统。
【背景技术】
[0002] 提高路口交通信号控制效果的关键是:车辆检测器能否检测到车辆从上游路口通 过本路口及到达下游路口过程中连续轨迹的状态。目前国内外的车辆检测器采用了多种模 式,如:地磁、线圈、微波、视频等,其基本原理都是采用横断面检测,用车辆通过横断面时所 检测的数据,也就是用抽样数据,通过研究的各种算法推断车辆在通过停止线整个路段连 续轨迹的状态。由于车辆的车况不同、驾驶人的水平差异、能见度变化、路面湿滑、昼夜等因 素影响,导致车辆从路口的上游到通过路口停止线过程中的速度是在不断变化的。因此,用 横断面检测的占有率或速度,来推算车辆在各种不同道路条件下从路口的上游到通过路口 停止线过程中所需要的时间,来确定放行信号的时间长度,不是放行时间过长,放行方向无 车辆行人通过,导致绿灯时间浪费,路口通过效率下降;就是放行时间过短,导致机动车接 近路口时需要急刹车。
[0003] 另外,现有技术中在判断车辆位置和速度时,以雷达或视频检测器获得的数据为 准,实际上,雷达或视频检测器的位置很可能因为各种原因导致抖动或位移,所以采集到的 数据也可能是存在一定的误差,或者是因为故障没有数据,单纯的利用检测器的检测结果 进行分析得到的车辆位置也是不准确的,有故障时也不能及时报警。

【发明内容】

[0004] 本发明主要解决现有技术中对机动车通过路口过程中的轨迹进行检测时存在的 两个问题:一是横断面即点检测不能真实反应机动车通过路口时的全部连续轨迹,二是检 测器发生抖动或故障时不能及时修正或报警。
[0005] 解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
[0006] -种用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,包括如下步骤:
[0007] S1:将检测器的安装位置坐标数据(?,乃)、停止线的坐标数据(Xt,Yt)标注到电子 地图上,其中的检测器用于对机动车进行连续跟踪;
[0008] S2:以任一路口中心为基准,在每个检测周期检测周期Ts内,对该路口中心周围一 定范围内的所有机动车,完成如下检测步骤:
[0009] S21:获取机动车当前位置的实际坐标数据(Xdj,Ydj),并将其标注到电子地图上;
[0010] S22:获取机动车自当前位置到前方路口停止线的距离Ld:
[0011] Ld=(Xt,Yt)-(Xdj,Ydj);
[0012] S23:获取机动车当前的瞬时速度Vs=(Lq-Ld)/Ts,其中L q是指机动车前一个检测周 期与停止线之间的距离;
[0013] S24:判断机动车与停止线之间是否有其他机动车,若否则进入步骤S25,若是则进 入步骤S26;
[0014] S25:获取机动车到达停止线所需的时间:
[0015] Tti = Ld/Vs;
[0016] S26:获取机动车到达停止线所需的时间:
[0017] Tt2=(Ld-Ldq)/Vs+Ttq;
[0018] 其中Ldq为与该机动车相邻的前方机动车与停止线之间的距离,Ttq为前方机动车 到达停止线所需要的时间。
[0019] 所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,所述检测器采用检测雷达, 并且在步骤S1和步骤S2之间还包括如下步骤:
[0020] SA1:选定校正标志位,并将校正标志位的实际坐标数据(Xb,Yb)标注到电子地图 上,并实际测量雷达检测器到校正标志的距离L lb和校正标志位到停止线的距离LJt;
[0021] SA2:判断是否能读取到校正标志位的当前坐标数据(Xbd,Ybd),若读取到则根据校 正标志位的当前坐标数据和校正标志位的实际坐标数据得到当前检测误差:(X c,Yc) = (Xbd,Ybd)-(Xb,Yb),之后进入步骤SA3;否则进入步骤S3;
[0022] SA3:判断当前检测误差(XC,Y。)是否在设定阈值范围内,若是则进入步骤S2,否则 进入步骤S3;
[0023] 在步骤S21中,获取机动车当前位置的实际坐标数据(Xdj,Ydj)的步骤如下:
[0024] S211:利用雷达检测器获取机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd);
[0025] S212:根据机动车当前位置的坐标数据和当前检测误差获得机动车当前位置的实 际坐标数据:(Xdj,Ydj ) = (Xd,Yd)_(X。,Yc);
[0026] S3:发出报警信号,提示无法准确获取校正标志位坐标数据。
[0027] 所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,所述检测器采用视频跟踪单 元,并且在步骤S1和步骤S2之间还包括如下步骤:
[0028] SB1:在视频跟踪单元的视频监控范围内施划分道线,所述分道线上设置有分界点 Fi,并获得每一分界点的实际坐标数据(Xf,Yf)并将其标注到电子地图上,以及每两个相邻 分界点之间的距离Lfl;
[0029] SB2:在视频监控画面中得到分道线的监控图像,依次人工标注每一个分界点Fu 并获得每两个相邻分界点之间的像素行数Hh或像素列数Hi,得到:
[0030] 每两个相邻分界点之间的每一行像素对应的距离Lfl/Hh;
[0031] 或者每两个相邻分界点之间的每一列像素对应的距离Lfl/C1;
[0032] 之后进入步骤S2;
[0033]所述步骤S21具体包括:
[0034] S21A:利用视频检测器获取机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd);
[0035] S21B:根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)判断机动车当前位置在视频监控画 面中的哪两个相邻的分界点之间,并进一步判断该坐标数据对应该相邻分界点之间的哪一 行像素点或哪一列像素点;
[0036] S21C:根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd),结合在实际中每一个分界点的相 对位置坐标、以及机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)所在区域每一行像素对应的距离或者 每一列像素对应的距离,得到机动车当前位置的实际坐标数据(XdhYdj)距停止线的实际距 离;
[0037] S21D:在视频监控画面中实时显示每一台机动当前距离停止线的距离、当前车速、 遇到红灯的次数。
[0038]所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,在步骤SB2和步骤S2之间还 包括如下步骤:
[0039] SB3:以每一分界点的实际坐标数据(Xf,Yf)作为校正标志位的实际坐标数据(Xb, Yb);
[0040] SB4:判断是否能检测到每一个校正标志位的当前坐标数据(Xbd,Ybd),若检测到则 根据检测到的每一校正标志位当前坐标数据和该校正标志位的实际坐标数据,得到与该标 志位对应的检测误差:(Xc,Yc) = (Xbd,Ybd)-(Xb,Yb),之后进入步骤SB5;否则进入步骤S3;
[0041] SB5:判断每一标志位对应的检测误差(Χα,Υ。)是否在设定阈值范围内,若所有校正 标志位对应的检测误差都在设定阈值范围内则进入步骤S2;否则进入步骤S3;
[0042] 在步骤S21B中,还包括如下步骤:根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)得到与 机动车距离最近的校正标志位,以与机动车距离最近的校正标志位的检测误差作为机动车 的当前检测误差(U。);
[0043] 在步骤S21C中,还包括如下步骤:根据机动车当前位置的坐标数据和当前检测误 差,获得机动车当前位置的实际坐标数据"XdhYdJiUdJdPUhY。);
[0044] 在步骤S25和步骤S26中,机动车当前位置与停止线的实际距离Ld等于与机动车距 离最近的分界点即校正标志位与停止线之间的距离加上机动车当前位置与该分界点即校 正标志位之间的像素行数或像素列数所代表的距离;
[0045] S3:发出报警信号,提示无法准确获取校正标志位坐标数据。
[0046] 所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,所述步骤S2还包括:
[0047] S27:获取每一台机动车通过停止线前由于遇到红灯导致停车的次数Ht;
[0048] S28:获取每一次红灯期间内,在停止线后所有机动车的停止时间合计, = ?7:./,,其中N为停止的机动车数量,Tlh为第i辆机动车的停止时间。 ?-l
[0049] 所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,所述步骤S2还包括:
[0050] S29:获取每一台机动车从该路口停止线到达下一路口停止线的过程中所需要的 时间Τχ。
[0051] 所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,所述步骤S2还包括:
[0052] S210:判断路口的出口处的机动车车速是否低于设定阈值,若低于设定阈值,则判 断该机动车的后面是否有其他机动车;若该车辆后面没有其他机动车,则该机动车当前位 置与路口的出口之间的距离作为出口排队的车辆距路口的长度,判断该长度内能容纳的车 辆数,并根据车辆数控制信号灯,决定控制放行车辆进入该路段数量,避免路口塞死。
[0053]所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,所述步骤S2还包括:
[0054] S213:检测排队的每台机动车通过下游路口停止线的时间,得出可以让机动车继 续进入该路段的数量,并根据该数量控制信号灯。
[0055]所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,所述步骤S2还包括:
[0050] S21:实时跟踪检测放行方向机动车数量,若:
[0057 ](该方向的机动车停车台数Nft与另一方向预计放行时间Uy乘积)-(另一方向停车 等待的机动车台数Ndt与本方向需要延迟的放行时间tFY乘积)的差值等于设定阈值时,保持 放行信号不变,直至到达放行时间最大限值;否则,立即转换至另一方向为放行信号。
[0058] 本发明还提供一种用于路口交通信号控制的平面感知检测系统,包括:
[0059] 数据获取单元,将检测器的坐标数据(?,乃)、停止线的坐标数据(Xt,Yt)标注到电 子地图上,其中的检测器用于对机动车进行连续跟踪;
[0060] 处理单元,以任一路口中心为基准,在每个检测周期检测周期Ts内,对该路口中心 周围一定范围内的所有机动车,完成如下检测步骤:
[0061] 获取机动车当前位置的实际坐标数据(Xdj,Ydj),并将其标注到电子地图上;
[0062]获取机动车自当前位置到前方路口停止线的距离Ld:
[0063] Ld=(Xdj,Ydj) + (Xt,Yt);
[0064] 获取机动车当前的瞬时速度Vs=(Lq_Ld)/Ts,其中Lq是指前一个检测周期机动车与 停止线之间的距离;
[0065] 判断机动车与停止线之间是否有其他机动车,若否则获取机动车到达停止线所需 的时间:Ttl = Ld/Vs;若是则获取机动车到达停止线所需的时间:Tt2 = (Ld-Ldq) /Vs+Ttq;其中 Ldq为与该机动车相邻的前方机动车与停止线之间的距离,T tq为前方机动车到达停止线所 需要的时间。
[0066] 与现有技术相比,本发明的上述方案至少具有以下有益效果:
[0067] (1)本发明所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法及系统,对路口每 个方向停止线至上游路口出口之间道路的机动车进行连续跟踪,实现平面数据的采集,与 现有技术中的横断面检测结果相比,能够更准确的获得车辆通过路口过程中连续的实时行 驶状态,并以此作为控制信号灯的基础,能够通过信号灯控制提高路口通行效率。而且,在 本方案中,在获取机动车到停止线的距离时,将在该车辆之前的车辆的行驶速度一同考虑 进去,相比单独的根据当前时刻该车辆的行驶速度获得来说,更契合实际,更准确。
[0068] (2)本发明所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法及系统,当采用雷 达检测器时,在路面选定校正标志位,在电子地图上标注校正标志位的实际位置坐标,在对 车辆位置进行检测时,实时获得校正标志位的坐标数据与实际坐标数据进行比较,当二者 之间的偏差超过一定阈值时,发出故障报警信息提醒工作人员。当二者之间的偏差在阈值 范围内时,根据偏差值对采集到的车辆位置坐标进行校正,因此,即便是检测器发生了抖 动,也能保证最终获得的车辆位置坐标数据是准确的。
[0069] (3)本发明所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法及系统,当采用视 频检测器时,由于视频检测器在检测不同距离的场景时,同样相邻的两行像素或者两列像 素之间代表的距离不相同。因为,在视频画面中,近距离的视频图像比例与远距离的视频图 像比例不同,因此,在本申请中,根据在路面上的分道线的实际长度尺寸,通过人工在视频 画面上设置的分界点作为校正标志位,无论当分界点在远距离的位置和在近距离的位置 时,每个分界点到停止线的距离是已知的,而且是非常准确的,只是不同距离的场景相邻分 界点之间的像素行数和列数不同,代表的距离不同而已,通过这种方法,可以大幅度提高其 检测位置的精度,当机动车的位置处于任意相邻的两个分界点之间时,就能够根据机动车 所在分界点距停止线的实际距离加上机动车距该分界点的像素行数或列数得到准确的机 动车距停止线的实际距离。
[0070] (4)本发明所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法及系统,当检测器 采用视频检测器时,如果视频检测器发生了抖动导致视频检测器检测到的位置信息发生了 偏移,由于每一个分界点都是校正标志位,因此无论机动车处于哪两个分界点之间,都能够 根据距离机动车最近的分界点得到校正标志位的校正误差。本方案中,将整个视频画面的 监控距离以分界点分成了若干段,每段的距离都比较短,因此采用两个分界点之间的距离 偏差对机动车的位置进行校正,可以得到更为准确的数据。
【附图说明】
[0071] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解,下面根据本发明的具体实施例并结合 附图,对本发明作进一步详细的说明,其中
[0072] 图1是本发明一个实施例所述用于路口交通信号控制的平面感知检测方法的流程 图;
[0073]图2是本发明一个具体方案中的路口示意图;
[0074] 图3是本发明一个实施例具体方案中心路口的示意图;
[0075] 图4是本发明一个实施例所述视频检测单元视频画面示意图;
[0076] 图5是本发明另一个实施例所述视频检测单元视频画面示意图;
[0077] 图6是本发明一个实施例所述用于路口交通信号控制的平面感知检测系统的原理 框图。
【具体实施方式】
[0078] 下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术 人员在没有做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。 并且下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就 可以相互结合。在对各个实施例进行详细描述之前,需要说明的是,本发明所涉及到的所有 坐标数据均是指在同一特定坐标系下的坐标数据。另外,本发明所述的平面感知检测是相 对于现有技术中断面检测而言的说法,对机动车当前位置轨迹的连续检测即平面数据的采 集可以说是平面感知检测。
[0079] 实施例1
[0080] 本实施例提供一种用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,如图1所示,包括 如下步骤:
[0081] S1:将检测器的安装位置坐标数据(?,乃)、停止线的坐标数据(Xt,Y t)标注到电子 地图上,其中的检测器用于对机动车进行连续跟踪。需要说明的是,对于安装位置以及停止 线来说,都是占有一定的面积的,那么在获取其坐标数据时,可以按照所占面积的中心点位 置的坐标数据作为实际的坐标数据来使用。
[0082] 如图2所示为实际道路的示意图,以中间的十字路口为中心路口,在其两个方向的 上游和下游均有一个十字路口。这只是为了示意性的说明,实际上,中心路口以及其他四个 路口根据实际情况可以为丁字路口或者其他形式。在图中没有明确标示出检测器的设置位 置,标识出了检测器的检测范围。从图中可以看出,相邻两个检测器的检测范围是具有重叠 区域的,采用这种设置方式可以保证能够对机动车进行连续的跟踪检测,即当车辆从一个 检测器的检测范围驶出之前,已经被相邻的检测器检测到。需要强调的是,本实施例所应用 的路口都是由信号灯控制的路口,因此每一个路口处都设置有信号灯(本实施例只在中心 路口处标识信号灯,其他路口也均有设置)。对于信号灯的设置方式同现有技术。
[0083] S2:以任一路口中心为基准,在每个检测周期Ts内,对该路口中心周围一定范围内 的所有机动车,完成如下检测步骤。每个检测周期Ts可以根据实际需要进行合理设置,显然 检测周期越短得到的结果就越精确,但是数据处理量越大,对系统的要求越高,本是实施例 中将其选择为毫秒级的即可,例如l〇ms检测一次,这样可以保证对时间的测算能精确到秒。
[0084] S21:获取机动车当前位置的实际坐标数据(Χμ,Υμ),并将其标注到电子地图上。 同样地,机动车本身是具有一定的面积的,那么机动车的坐标数据也并非是一个点值,在实 际应用时,可以选择机动车最前端的中心点的位置坐标作为机动车的位置坐标。
[0085] S22:获取机动车自当前位置到前方路口停止线的距离Ld:
[0086] Ld=(Xt,Yt)-(Xdj,Ydj);
[0087] 具体计算方法可以参考图3所示的实际情况,从图3可以得出,机动车与停止线之 间的距离为Ld,机动车和停止线二者的坐标在同一坐标系下。实际上,二者之间的距离,可 以根据勾股定理得到,即:
[0088] 本实施例中以Ld = (Xt,Yt) - (Xd j,Yd j)来表示。
[0089] S23:获取机动车当前的瞬时速度Vs=(Lq-Ld)/Ts,其中L q是指前一个检测周期机动 车与停止线之间的距离;
[0090] S24:判断机动车与停止线之间是否有其他机动车,若否则进入步骤S25,若是则进 入步骤S26;
[0091 ] S25:获取机动车到达停止线所需的时间:
[0092] Ttl = Ld/Vs;显然,如果机动车前方没有其他机动车,那么可以直接根据距离和速 度得到机动车到达前方停止线所需要的时间。
[0093] S26:获取机动车到达停止线所需的时间:
[0094] Tt2=(Ld-Ldq)/Vs+Ttq,其中L dq为与该机动车相邻的前方机动车与停止线之间的距 离,Ttq为前方机动车到达停止线所需要的时间。显然如果机动车前方有其他机动车,那么当 前机动车到达停止线所需要的时间势必受到前方机动车的影响。
[0095] 本实施例中对路口每个方向停止线至上游路口的出口之间道路的机动车进行连 续跟踪,实现机动车全程运行轨迹连续检测即平面数据的采集,与现有技术中的横断面检 测结果相比,能够更准确的获得车辆通过路口过程中连续的实时行驶状态,并以此作为控 制信号灯的基础,能够通过信号灯控制提高路口通行效率。而且,在本方案中,在获取机动 车到停止线的距离时,将在该机动车之前的机动车的行驶速度一同考虑进去,相比单独的 根据当前时刻该机动车的行驶速度获得来说,更契合实际,更准确。
[0096] 实施例2
[0097] 本实施例在实施例1的基础上,进行如下改进,所述检测器采用检测雷达,并且在 步骤S1和步骤S2之间还包括如下步骤:
[0098] SA1:选定校正标志位,并将校正标志位的实际坐标数据(Xb,Yb)标注到电子地图 上,并实际测量雷达检测器到校正标志的距离Llb和校正标志位到停止线的距离Ljt。校正标 志位可以为路面上设置的固定标志物所在的位置,例如显示牌、天桥桥梁、电线杆等,这些 物体不会轻易发生位移。
[0099] SA2:判断是否能读取到校正标志位的当前坐标数据(Xbd,Ybd),若读取到则根据校 正标志位的当前坐标数据和校正标志位的实际坐标数据得到当前检测误差:(X c,Yc) = (Xbd,Ybd)-(Xb,Yb),之后进入步骤SA3;否则进入步骤S3,此处,Xc = Xbd-Xb; Yc = Ybd-Yb。
[0100] SA3:判断前检测误差(XC,Y。)是否在设定阈值范围内,若是则进入步骤S2,否则进 入步骤S3。
[0101] 在步骤S21中,获取机动车当前位置的实际坐标数据(Xdj,Ydj)的步骤如下:
[0102] S211:利用雷达检测器获取机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd);
[0103] S212:根据机动车当前位置的坐标数据和当前检测误差获得机动车当前位置的实 际坐标数据:(Xdj,Ydj) = (Xd,Yd)_(Xc;,Yc)。
[0104] S3:发出报警信号,提示无法准确获取校正标志位坐标数据。
[0105] 本实施例中,在路面选定校正标志位,在电子地图上标注校正标志位的实际位置 坐标,在对车辆位置进行检测时,实时获得校正标志位的坐标数据与实际坐标数据进行比 较,当二者之间的偏差超过一定阈值时,发出故障报警信息提醒工作人员。当二者之间的偏 差在阈值范围内时,根据偏差值对采集到的车辆位置坐标进行校正,因此,即便是检测器发 生了抖动,也能保证最终获得的车辆位置坐标数据是准确的。
[0106] 实施例3
[0107] 本实施例在实施例1的基础上,进行如下改进,所述检测器采用视频跟踪单元,并 且在步骤S1和步骤S2之间还包括如下步骤:
[0108] SB1:在视频跟踪单元的视频监控范围内施划分道线,所述分道线上设置有分界点 Fi,并获得每一分界点的实际坐标数据(Xf,Yf)并将其标注到电子地图上,以及每两个相邻 分界点之间的距离L fl。如图4所示为一种方案,以道路上施划的分道线的端点作为分界点。 因为分道线是虚线形式,对于其中的实线长度和空白距离都是有规定的,一般情况下实线 长度为2米,空白距离为4米,因此如果直接以实线的两个端点作为分界点,则很容易得到每 一个分界点的坐标值,如图中所示F1和F2之间的距离为2米,F2和F3之间的距离为4米,F3和 F4之间的距离为两米。
[0109] SB2:在视频监控画面中得到分道线的监控图像,依次人工标注每一个分界点Fn 其中停止线作为分界点之一,并确定每两个个分界点之间的实际距离,并获得每两个相邻 分界点之间的像素行数H h或像素列数Hi,得到:
[0110] 每两个相邻分界点之间的每一行像素对应的距离Lfl/Hh;
[0111] 或者每两个相邻分界点之间的每一列像素对应的距离Lh/U ;
[0112] 之后进入步骤S2;
[0113] 图5给出了在视频检测画面中的检测结果示意图;图中所示即为一条车道的检测 结果示意图。从图中可以看出,当视频检测单元在检测不同距离的目标时,同一行像素以及 同一列像素所表示的距离完全不同。道路的宽度是固定的,但是在画面下方道路宽度占用 了43列像素,在画面上方只占用了28列像素,假设其宽度为3米,那么对于画面下方每一列 像素表示的距离为3/430.07米,道路上方每一列像素表示的距离为3/280.1米。同样的道 理,在路面上施划的分道线,实线长度为两米,在画面下方15行像素表示F1和F2之间的距 离,在画面上方7行像素即可表示F5和F6之间的距离,则在F1和F2之间,每行像素代表的距 离为2/150.133米,在F5和F6之间,每行像素代表的距离为2/70.286米。
[0114] 所述步骤S21具体包括:
[0115] S21A:利用视频检测器获取机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd);
[0116] S21B:根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)判断机动车当前位置在视频监控画 面中的哪两个相邻的分界点之间,并进一步判断该坐标数据对应该相邻分界点之间的哪一 行像素点或哪一列像素点;这一步骤实现起来比较简单,就直接用机动车当前位置的坐标 数据(Xd,Yd)与每一个分界点的坐标数据进行比较就可以得出,再次不再详细描述。
[0117] S21C:根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd),结合在实际中每一个分界点的相 对位置坐标、以及机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)所在区域每一行像素对应的距离或者 每一列像素对应的距离,得到机动车当前位置的实际坐标数据(XdhYdj)距停止线的实际距 离。
[0118] 机动车当前位置与停止线的实际距离Ld等于与机动车距离最近的校正标志位与 停止线之间的距离加上机动车当前位置与该校正标志位之间的像素行数或像素列数所代 表的距离。很容易理解,因为停止线、分道线都是实际施划在路面上的,因此很容易测量得 到二者之间的实际距离。假设当前时刻,机动车位于F5和F6之间,而F5和F6两个分界点到前 方停止线的距离可以实际测量得到,是非常准确的距离,那么我们只要得到机动车与F5或 者F6之间的距离就可以得到机动车与前方停止线的距离了。因为,我们已经获得,F5和F6之 间共有7行像素,每一行像素所表示的距离为0.286米,此时如果机动车与F5之间距离为4行 像素,与F6之间的距离为3行像素,那么可以得到机动车与F6之间的距离为0.2863 = 0.858 米,则机动车与前方停止线的距离就是F6与停止线之间的距离再加上0.858米。另一种情 况,假设机动车与F5的距离更近,那么机动车到前方停止线的距离就应该是F5到前方停止 线的距离减去F5与机动车之间的距离。
[0119] S21D:在视频监控画面中实时显示每一台机动当前距离停止线的距离、当前车速、 遇到红灯的次数。
[0120] 进一步优选地,在步骤SB2和步骤S2之间还包括如下步骤:
[0121] SB3:以每一分界点的实际坐标数据(Xf,Yf)作为校正标志位实际坐标数据(Xb, Yb);
[0122] SB4:判断是否能读取到每一个校正标志位的当前坐标数据(Xbd,Ybd),若读取到则 根据每一校正标志位的当前坐标数据和该校正标志位的实际坐标数据得到与该标志位对 应的检测误差:(Xc,Yc) = (Xbd,YbdMXb,Yb),之后进入步骤SB5;否则进入步骤S3;
[0123] SB5:判断每一标志位对应的检测误差(Χα,Υ。)是否在设定阈值范围内,若某一校正 标志位对应的检测误差不在设定阈值范围内则进入步骤S3;若所有校正标志位对应的检测 误差都在设定阈值范围内则进入步骤S2;
[0124] 在步骤S21B中,还包括如下步骤:根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)得到与 机动车距离最近的校正标志位,以与机动车距离最近的校正标志位的检测误差作为机动车 的当前检测误差(U。);
[0125] 在步骤S21C中,还包括如下步骤:根据机动车当前位置的坐标数据和当前检测误 差获得机动车当前位置的实际坐标数据"XdhYdJiUdJdPUhY。);
[0126] S3:发出报警信号,提示无法准确获取校正标志位坐标数据。
[0127] 本实施例的原理与实施例2中的校正原理相似,不同的是,在本实施例中,将每一 个分界点都作为校正标志位,无论机动车当前位置在哪,都能够立即确定与机动车距离最 近的校正标志位,利用该校正标志位的检测误差对机动车的位置进行校正,使得到的机动 车的实际位置坐标更准确,从而得到的机动车与停止线的距离也更加准确。
[0128] 实施例4
[0129] 在上述任一实施例的基础上进一步优化,得到本实施例的方案:
[0130] 在所述步骤S2还包括:
[0131] S27:获取每一台机动车通过停止线前由于遇到红灯导致停车的次数Ht;此处需要 注意,一定是获取机动车每遇一次红灯导致的停车次数,在红灯期间不管机动车移动几次, 只记停车一次。
[0132] S28:获取每一次红灯期间内,在停止线后所有机动车的停车时间合计, ^ ,其中N为停车等待的机动车数量,Tlh为第i辆机动车的等待时间。获得上述参数, 目的是用于选择信号控制参数方案,通过周期、绿信比、相位差的选择,使绿灯损失时间最 小、停车次数最少、等待时间之和最少。
[0133] 在所述步骤S2还包括:
[0134] S29:获取每一台机动车从该路口中心到达下一路口停止线的过程中所需要的时 间Τχ〇
[0135] S210:获取每一个路口,红灯方向上每台机动车停车时间之和与绿灯方向上如果 立即转换成红灯时,每台机动车的停车时间之和进行比较,根据所述比较结果控制信号灯, 提尚路口的通彳丁效率。
[0136] S211:判断路口的出口处的机动车车速是否低于设定阈值,若低于设定阈值,则判 断该机动车的后面是否有其他机动车;若该机动车后面没有其他机动车,则该机动车当前 位置与路口之间的距离作为出口排队的机动车长度,判断该长度内能容纳的车辆数,并根 据机动车数辆控制信号灯,决定控制放行机动车进入该路段数量,避免路口塞死;
[0137] S213:检测排队的每台机动车通过下游路口停止线的时间,得出可以让机动车继 续进入该路段的数量,并根据该数量控制信号灯。
[0138] 在所述步骤S2还包括:
[0139] S214:实时跟踪检测放行方向机动车数量,当:
[0140] (该方向的机动车停车台数Nf τ与另一方向预计放行时间t l γ乘积)-(另一方向停车 等待的机动车台数Ndt与本方向需要延迟的放行时间tFY乘积)的差值等于设定阈值时,保持 放行信号不变,直至到达放行时间最大限值;否则,立即转换至另一方向为放行信号本实施 例中,获得以上各参数供信号灯控制器使用,根据以上参数控制信号灯的放行相位,能够使 路口信号控制工作在最佳状态,提高路口信号控制的效率,能够准确计算该周期能损失多 少时间,使绿灯损失时间最小、停车次数最少、等待时间之和最少。
[0141] 实施例5
[0142] 本实施例提供一种用于路口交通信号控制的平面感知检测系统,如图6所示,包 括:
[0143] 数据获取单元,将检测器的坐标数据(?,乃)、停止线的坐标数据(Xt,Yt)标注到电 子地图上,其中的检测器用于对机动车进行连续跟踪;
[0144] 处理单元,以任一路口中心为基准,在每个检测周期Ts内,对该路口中心周围一定 范围内的所有机动车,完成如下检测步骤:
[0145] 机动车位置获取子单元,获取机动车当前位置的实际坐标数据(Xdj,Ydj),并将其 标注到电子地图上;
[0146] 距离获取子单元,获取机动车自当前位置到前方路口停止线的距离Ld:
[0147] Ld=(Xdj,Ydj) + (Xt,Yt);
[0148] 速度获取子单元,获取机动车当前的瞬时速度1 = (1^-1^)/1^,其中Lq是指前一个 检测周期机动车与停止线之间的距离;
[0149] 第一判断子单元,判断机动车与停止线之间是否有其他机动车,若否则获取机动 车到达停止线所需的时间:Ttl = Ld/Vs;若是则获取机动车到达停止线所需的时间:Tt2 = (Ld-Ldq)/Vs+Ttq;其中Ldq为与该机动车相邻的前方机动车与停止线之间的距离,T tq为前方 机动车到达停止线所需要的时间。
[0150] 进一步地,所述检测器选择雷达检测器,所述处理单元还包括校正子单元,用于执 行以下操作:
[0151]选定校正标志位,并将校正标志位的实际坐标数据(Xb,Yb)标注到电子地图上,并 实际测量雷达检测器到校正标志的距离Llb和校正标志位到停止线的距离Ljt。校正标志位 可以为路面上设置的固定标志物所在的位置,例如显示牌、天桥桥梁、电线杆等,这些物体 不会轻易发生位移。
[0152]判断是否能读取到校正标志位的当前坐标数据(Xbd,Ybd),若读取到则根据校正标 志位的当前坐标数据和校正标志位的实际坐标数据得到当前检测误差"XqYjiUbd, Ybd) - (Xb,Yb),此处,Xc=Xbd-Xb; Yc=Ybd-Yb。
[0153] 判断前检测误差(XC,Y。)是否在设定阈值范围内,如果不在则发出报警信号,提示 无法准确获取校正标志位坐标数据。
[0154] 上述的获取机动车当前位置的实际坐标数据(Xdj,Ydj)的步骤如下:
[0155] 利用雷达检测器获取机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd);
[0156] 根据机动车当前位置的坐标数据和当前检测误差获得机动车当前位置的实际坐 标数据:(Xdj,Ydj) = (Xd,Yd)_(Xc,Yc)。
[0157] 本实施例中,在路面选定校正标志位,在电子地图上标注校正标志位的实际位置 坐标,在对车辆位置进行检测时,实时获得校正标志位的坐标数据与实际坐标数据进行比 较,当二者之间的偏差超过一定阈值时,发出故障报警信息提醒工作人员。当二者之间的偏 差在阈值范围内时,根据偏差值对采集到的车辆位置坐标进行校正,因此,即便是检测器发 生了抖动,也能保证最终获得的车辆位置坐标数据是准确的。
[0158]另一种情况下,所述检测器采用视频跟踪单元,校正子单元执行的操作调整为: [0159]在视频跟踪单元的视频监控范围内施划分道线,所述分道线上设置有分界点Fn 并获得每一分界点的实际坐标数据(Xf,Yf)并将其标注到电子地图上,以及每两个相邻分界 点之间的距离L fl。如图4所示为一种方案,以道路上施划的分道线的端点作为分界点。因为 分道线是虚线形式,对于其中的实线长度和空白距离都是有规定的,一般情况下实线长度 为2米,空白距离为4米,因此如果直接以实线的两个端点作为分界点,则很容易得到每一个 分界点的坐标值,如图中所示F1和F2之间的距离为2米,F2和F3之间的距离为4米,F3和F4之 间的距离为两米。
[0160]在视频监控画面中得到分道线(包括停止线)的监控图像,依次人工标注每一个分 界点h,并获得每两个相邻分界点之间的像素行数Hh或像素列数Hi,得到:
[0161]每两个相邻分界点之间的每一行像素对应的距离Lfl/Hh;
[0162] 或者每两个相邻分界点之间的每一列像素对应的距离Lfl/C1;
[0163] 在获得机动车与停止线距离时具体操作如下:
[0164] 利用视频检测器获取机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd);
[0165] 根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)判断机动车当前位置在视频监控画面中 的哪两个相邻的分界点之间,并进一步判断该坐标数据对应该相邻分界点之间的哪一行像 素点或哪一列像素点;这一步骤实现起来比较简单,就直接用机动车当前位置的坐标数据 (Xd,Yd)与每一个分界点的坐标数据进行比较就可以得出,再次不再详细描述。
[0166] 根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd),结合在实际中每一个分界点的相对位置 坐标、以及机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)所在区域每一行像素对应的距离或者每一列 像素对应的距离,得到机动车当前位置的实际坐标数据(XdhYdJ距停止线的实际距离。
[0167] 进一步优选地,所述处理器还可以进行如下操作:
[0168] 以每一分界点的实际坐标数据(Xf,Yf)作为校正标志位实际坐标数据(Xb,Y b);
[0169] 判断是否能读取到每一个校正标志位的当前坐标数据(Xbd,Ybd),若读取到则根据 每一校正标志位的当前坐标数据和该校正标志位的实际坐标数据得到与该标志位对应的 检测误差:(^。)= (&<1,~)-(&,心)如果不在则由报警单元进行报警提示;
[0170] 判断每一标志位对应的检测误差(XC,Y。)是否在设定阈值范围内,若某一校正标志 位对应的检测误差不在设定阈值范围内则报警;
[0171] 获得机动车实际位置坐标时,根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)得到与机动 车距离最近的校正标志位,以与机动车距离最近的校正标志位的检测误差作为机动车的当 前检测误差(Xc;,Y。);
[0172] 根据机动车当前位置的坐标数据和当前检测误差获得机动车当前位置的实际坐 标数据:(Xdj,Ydj) = (Xd,Yd)_(Xc,Yc)。
[0173] 在本实施例中,将每一个分界点都作为校正标志位,无论机动车当前位置在哪,都 能够立即确定与机动车距离最近的校正标志位,利用该校正标志位的检测误差对机动车的 位置进行校正,使得到的机动车的实际位置坐标更准确,从而得到的机动车与停止线的距 离也更加准确。
[0174] 尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造 性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
【主权项】
1. 一种用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,其特征在于,包括如下步骤: S1:将检测器的安装位置坐标数据化,Yj)、停止线的坐标数据(Xt,Yt)标注到电子地图 上,其中的检测器用于对机动车进行连续跟踪; S2:W任一路口中屯、为基准,在每个检测周期检测周期Ts内,对该路口中屯、周围一定范 围内的所有机动车,完成如下检测步骤: S21:获取机动车当前位置的实际坐标数据(Xdj,Ydj),并将其标注到电子地图上; S22:获取机动车自当前位置到前方路口停止线的距离Ld: Ld=(Xt,Yt)-(Xdj,Ydj); S23:获取机动车当前的瞬时速度Vs=化q-Ld)/Ts,其中Lq是指机动车前一个检测周期与 停止线之间的距离; S24:判断机动车与停止线之间是否有其他机动车,若否则进入步骤S25,若是则进入步 骤 S26; S25:获取机动车到达停止线所需的时间: Tti = Ld/Vs; S26:获取机动车到达停止线所需的时间: Tt2= (Ld~Ldq)/Vs+Ttq; 其中Ldq为与该机动车相邻的前方机动车与停止线之间的距离,Ttq为前方机动车到达停 止线所需要的时间。2. 根据权利要求1所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,其特征在于,所 述检测器采用检测雷达,并且在步骤S1和步骤S2之间还包括如下步骤: SA1:选定校正标志位,并将校正标志位的实际坐标数据(抽,化)标注到电子地图上,并 实际测量雷达检测器到校正标志的距离Lib和校正标志位到停止线的距离^。 SA2:判断是否能读取到校正标志位的当前坐标数据(Xbd,Ybd),若读取到则根据校正标 志位的当前坐标数据和校正标志位的实际坐标数据得到当前检测误差:(Xc,Yc) = (Xbd, Ybd)-(Xb,Yb),之后进入步骤SA3;否则进入步骤S3; SA3:判断当前检测误差(Xc,Yc)是否在设定阔值范围内,若是则进入步骤S2,否则进入 步骤S3; 在步骤S21中,获取机动车当前位置的实际坐标数据(Xdj,Ydj)的步骤如下: S211:利用雷达检测器获取机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd); S212:根据机动车当前位置的坐标数据和当前检测误差获得机动车当前位置的实际坐 标数据:(Xd j,Ydj) = (Xd,Yd) - (Xc,Yc); S3:发出报警信号,提示无法准确获取校正标志位坐标数据。3. 根据权利要求1所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,其特征在于,所 述检测器采用视频跟踪单元,并且在步骤S1和步骤S2之间还包括如下步骤: SB1:在视频跟踪单元的视频监控范围内施划分道线,所述分道线上设置有分界点Fi,并 获得每一分界点的实际坐标数据(Xf,Yf)并将其标注到电子地图上,W及每两个相邻分界点 之间的距离Lfi; SB2:在视频监控画面中得到分道线的监控图像,依次人工标注每一个分界点Fi,并获得 每两个相邻分界点之间的像素行数化或像素列数化,得到: 每两个相邻分界点之间的每一行像素对应的距离Lfi/化; 或者每两个相邻分界点之间的每一列像素对应的距离Lfi/Ci; 之后进入步骤S2; 所述步骤S21具体包括: S21A:利用视频检测器获取机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd); S21B:根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)判断机动车当前位置在视频监控画面中 的哪两个相邻的分界点之间,并进一步判断该坐标数据对应该相邻分界点之间的哪一行像 素点或哪一列像素点; S21C:根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd),结合在实际中每一个分界点的相对位 置坐标、W及机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)所在区域每一行像素对应的距离或者每一 列像素对应的距离,得到机动车当前位置的实际坐标数据(Xdj,Ydj)距停止线的实际距离; S21D:在视频监控画面中实时显示每一台机动当前距离停止线的距离、当前车速、遇到 红灯的次数。4. 根据权利要求3所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,其特征在于,在 步骤SB2和步骤S2之间还包括如下步骤: SB3: W每一分界点的实际坐标数据(Xf,Yf)作为校正标志位的实际坐标数据(Xb,Yb); SB4:判断是否能检测到每一个校正标志位的当前坐标数据(Xbd,Ybd),若检测到则根据 检测到的每一校正标志位当前坐标数据和该校正标志位的实际坐标数据,得到与该标志位 对应的检测误差:(Xc,Yc) = (Xbd,Ybd)-(Xb,Yb),之后进入步骤SB5;否则进入步骤S3; SB5:判断每一标志位对应的检测误差(Xc,Yc)是否在设定阔值范围内,若所有校正标志 位对应的检测误差都在设定阔值范围内则进入步骤S2;否则进入步骤S3; 在步骤S21B中,还包括如下步骤:根据机动车当前位置的坐标数据(Xd,Yd)得到与机动 车距离最近的校正标志位,W与机动车距离最近的校正标志位的检测误差作为机动车的当 前检测误差(Xc,Yc); 在步骤S21C中,还包括如下步骤:根据机动车当前位置的坐标数据和当前检测误差,获 得机动车当前位置的实际坐标数据:(Xdj,Ydj) = (Xd,Yd)-(Xc,Yc); 在步骤S25和步骤S26中,机动车当前位置与停止线的实际距离Ld等于与机动车距离最 近的分界点即校正标志位与停止线之间的距离加上机动车当前位置与该分界点即校正标 志位之间的像素行数或像素列数所代表的距离; S3:发出报警信号,提示无法准确获取校正标志位坐标数据。5. 根据权利要求1-4任一项所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,其特 征在于,所述步骤S2还包括: S27:获取每一台机动车通过停止线前由于遇到红灯导致停车的次数出; S28:获取每一次红灯期间内,在停止线后所有机动车的停止时间合计,与,=Στ;,其中 Ν为停止的机动车数量,Tih为第i辆机动车的停止时间。6. 根据权利要求1-5任一项所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,其特 征在于,所述步骤S2还包括: S29:获取每一台机动车从该路口停止线到达下一路口停止线的过程中所需要的时间 Τχο7. 根据权利要求1-6任一项所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,其特 征在于,所述步骤S2还包括: S210:判断路口的出口处的机动车车速是否低于设定阔值,若低于设定阔值,则判断该 机动车的后面是否有其他机动车;若该车辆后面没有其他机动车,则该机动车当前位置与 路口的出口之间的距离作为出口排队的车辆距路口的长度,判断该长度内能容纳的车辆 数,并根据车辆数控制信号灯,决定控制放行车辆进入该路段数量,避免路口塞死。8. 根据权利要求1-7任一项所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,其特 征在于,所述步骤S2还包括: S213:检测排队的每台机动车通过下游路口停止线的时间,得出可W让机动车继续进 入该路段的数量,并根据该数量控制信号灯。9. 根据权利要求1-8任一项所述的用于路口交通信号控制的平面感知检测方法,其特 征在于,所述步骤S2还包括: S21:实时跟踪检测放行方向机动车数量,若: (该方向的机动车停车台数NfT与另一方向预计放行时间tLY乘积)-(另一方向停车等待 的机动车台数NdT与本方向需要延迟的放行时间tFY乘积)的差值等于设定阔值时,保持放行 信号不变,直至到达放行时间最大限值;否则,立即转换至另一方向为放行信号。10. -种用于路口交通信号控制的平面感知检测系统,其特征在于,包括: 数据获取单元,将检测器的坐标数据(Xj,Yj)、停止线的坐标数据(Xt,Yt)标注到电子地 图上,其中的检测器用于对机动车进行连续跟踪; 处理单元,W任一路口中屯、为基准,在每个检测周期检测周期Ts内,对该路口中屯、周围 一定范围内的所有机动车,完成如下检测步骤: 获取机动车当前位置的实际坐标数据(Xdj,Ydj),并将其标注到电子地图上; 获取机动车自当前位置到前方路口停止线的距离Ld: Ld=(Xdj,Ydj)+(Xt,Yt); 获取机动车当前的瞬时速度Vs=化q-Ld)/Ts,其中Lq是指前一个检测周期机动车与停止 线之间的距离; 判断机动车与停止线之间是否有其他机动车,若否则获取机动车到达停止线所需的时 间:Ttl=Ld/Vs;若是则获取机动车到达停止线所需的时间:Tt2=化d-Ldq)/Vs+Ttq;其中Ldq为 与该机动车相邻的前方机动车与停止线之间的距离,Ttq为前方机动车到达停止线所需要的 时间。
【文档编号】G08G1/08GK106097734SQ201610701215
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月22日
【发明人】姜廷顺, 梁子君, 宋志洪, 石勇, 王家捷, 陶刚
【申请人】安徽科力信息产业有限责任公司, 姜廷顺
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