车辆红绿灯路口通行控制方法以及控制系统与流程

本发明涉及车辆红绿灯路口通行控制方法以及控制系统，属于车辆自动控制技术领域。

背景技术：

智能车辆一般情况就是在普通车辆的基础结构上增加先进的传感器、控制器和执行装置等，通过车载传感系统和信息系统实现车、路和驾驶者等的信息智能交换，使车辆具备一定的智能环境感知能力，识别路径，分析当前道路状况，结合车辆位置，检测障碍物，实现实时预警或根据现实情况及时停车、避障，提高行驶的安全性并根据路径及驾驶者意愿配置合理的行驶策略。但对于有红绿灯的路口，依靠环境感知的视觉传感器仅可以知道目前红绿灯的状态，无法根据无法目前红绿灯的状态以及其他的相关信息合理控制车辆顺利通过红绿灯路口，可能会造成急减速急加速情况。而且，对于一般的车辆而言，在通过红绿灯路口时，可能需要急减速等红灯或者急加速赶在指示灯变化之前通过路口，伴随着的是频繁地起停或者行驶安全问题，不但增加耗能，而且还会威胁到周围行人安全。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种车辆红绿灯路口通行控制方法，用以解决车辆在即将到达红绿灯路口而急减速的问题。本发明同时提供一种车辆红绿灯路口通行控制系统。

为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。

方法方案一：本方案提供一种车辆红绿灯路口通行控制方法，包括以下步骤：

(1)采集需要通过的路口红绿灯的当前状态信息，红绿灯保持当前状态的剩余时间信息，实际车速信息，以及车辆与需要通过的路口的距离信息，并根据车辆与需要通过的路口的距离信息以及实际车速信息计算得到车辆到达路口所需的实际时间；

(2)当当前红绿灯的状态为绿灯时，比较所述红绿灯保持当前状态的剩余时间以及车辆到达路口的实际时间，如果所述红绿灯保持当前状态的剩余时间小于车辆到达路口的实际时间，那么，控制车辆减速行驶；

当当前红绿灯的状态为红灯时，比较所述红绿灯保持当前状态的剩余时间以及车辆到达路口的实际时间，如果所述红绿灯保持当前状态的剩余时间大于车辆到达路口的实际时间，那么，控制车辆减速行驶。

当当前红绿灯的状态为绿灯时，比较两个时间信息，分别是红绿灯保持当前状态的剩余时间以及车辆到达路口的实际时间，如果红绿灯保持当前状态的剩余时间小于车辆到达路口的实际时间，表示如果车辆以当前车速行驶至路口时，红绿灯已经由绿灯变为了红灯，车辆就无法顺利通过路口，那么为了避免车辆在即将到达路口时急减速，此时就控制车辆减速行驶。当当前红绿灯的状态为红灯时，同样比较红绿灯保持当前状态的剩余时间以及车辆到达路口的实际时间，如果红绿灯保持当前状态的剩余时间大于车辆到达路口的实际时间，表示如果车辆以当前车速行驶至路口，在到达路口时红绿灯仍旧保持为红灯，那么，为了避免车辆在即将到达路口时急减速，此时就控制车辆减速行驶，进一步地，如果对减速进行合理控制，还能够使车辆在到达路口时红绿灯刚好由红灯变为绿灯，使得车辆在红灯变为绿灯之后顺利通过路口。总之，根据红绿灯保持当前状态的剩余时间以及车辆到达路口的实际时间来相应调节车速，使车辆提前减速，避免出现车辆在即将到达路口时才进行急减速的情况，同样能够保证给周围车辆一个反应时间，避免因急减速造成周围车辆躲避不及而造成交通事故。

方法方案二：在方法方案一的基础上，所述当当前红绿灯的状态为绿灯时，如果所述红绿灯保持当前状态的剩余时间大于车辆到达路口的实际时间，那么，控制车辆按照当前实际车速行驶；所述当当前红绿灯的状态为红灯时，如果所述红绿灯保持当前状态的剩余时间小于车辆到达路口的实际时间，那么，控制车辆按照当前实际车速行驶。

进一步地，当当前红绿灯的状态为绿灯时，如果红绿灯保持当前状态的剩余时间大于车辆到达路口的实际时间，车辆如果以当前车速行驶的话就能够顺利通过红绿灯路口，那么，控制车辆以当前车速行驶，不但能够顺利通过路口，而且还无需车辆通过路口时急加速，能够避免因急加速对周围车辆以及行人造成安全隐患。当当前红绿灯的状态为红灯时，如果红绿灯保持当前状态的剩余时间小于车辆到达路口的实际时间，表示车辆到达路口时红绿灯已经由红灯变为了绿灯，车辆以当前车速行驶的话就能够顺利通过红绿灯路口，那么，控制车辆以当前车速行驶，不但能够顺利通过路口，而且还无需车辆通过路口时急加速，能够避免因急加速而对周围车辆以及行人造成安全隐患。

方法方案三：在方法方案一或者二的基础上，如果车辆与需要通过的路口之间存在有能够阻碍车辆正常行驶的障碍物，那么，根据车辆与所述障碍物的相对距离和相对速度自动控制车辆是否减速行驶，且根据车辆与障碍物的相对距离和相对速度自动控制车辆是否减速行驶的控制优先于根据需要通过的路口的红绿灯的状态信息控制车辆是否减速行驶的控制。

根据障碍物实现车辆的减速控制的控制等级高于根据红绿灯的状态控制车辆减速行驶的控制等级，那么，在有障碍物妨碍车辆正常行驶时，首先要保证与障碍物的安全距离，所以，以车辆安全行驶为最基本的要求，在保证了车辆安全行驶的基础上才进行其他的相关控制。

方法方案四：在方法方案一或者二的基础上，在控制车辆减速行驶时，将需要通过的路口设定为虚拟障碍物，根据车辆与所述虚拟障碍物的距离以及车辆实际速度控制车辆减速行驶。

方法方案五：在方法方案一或者二的基础上，若车辆在路口处已减速为零，当红绿灯由红灯变为绿灯时，判断车辆与前方障碍物的相对距离和相对速度，以控制车辆起步加速行驶通过路口。

系统方案一：本方案提供一种车辆红绿灯路口通行控制系统，包括通行控制模块，所述通行控制模块包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

(1)采集需要通过的路口红绿灯的当前状态信息，红绿灯保持当前状态的剩余时间信息，实际车速信息，以及车辆与需要通过的路口的距离信息，并根据车辆与需要通过的路口的距离信息以及实际车速信息计算得到车辆到达路口所需的实际时间；

(2)当当前红绿灯的状态为绿灯时，比较所述红绿灯保持当前状态的剩余时间以及车辆到达路口的实际时间，如果所述红绿灯保持当前状态的剩余时间小于车辆到达路口的实际时间，那么，控制车辆减速行驶；

当当前红绿灯的状态为红灯时，比较所述红绿灯保持当前状态的剩余时间以及车辆到达路口的实际时间，如果所述红绿灯保持当前状态的剩余时间大于车辆到达路口的实际时间，那么，控制车辆减速行驶。

系统方案二：在系统方案一的基础上，所述当当前红绿灯的状态为绿灯时，如果所述红绿灯保持当前状态的剩余时间大于车辆到达路口的实际时间，那么，控制车辆按照当前实际车速行驶；所述当当前红绿灯的状态为红灯时，如果所述红绿灯保持当前状态的剩余时间小于车辆到达路口的实际时间，那么，控制车辆按照当前实际车速行驶。

系统方案三：在系统方案一或者二的基础上，如果车辆与需要通过的路口之间存在有能够阻碍车辆正常行驶的障碍物，那么，根据车辆与所述障碍物的相对距离和相对速度自动控制车辆是否减速行驶，且根据车辆与障碍物的相对距离和相对速度自动控制车辆是否减速行驶的控制优先于根据需要通过的路口的红绿灯的状态信息控制车辆是否减速行驶的控制。

系统方案四：在系统方案一或者二的基础上，在控制车辆减速行驶时，将需要通过的路口设定为虚拟障碍物，根据车辆与所述虚拟障碍物的距离以及车辆实际速度控制车辆减速行驶。

系统方案五：在系统方案一或者二的基础上，若车辆在路口处已减速为零，当红绿灯由红灯变为绿灯时，判断车辆与前方障碍物的相对距离和相对速度，以控制车辆起步加速行驶通过路口。

附图说明

图1是实施车辆红绿灯路口通行控制方法的控制系统的一种具体实施方式图；

图2是车辆红绿灯路口通行控制方法控制流程示意图；

图3是输出纵向控制流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本实施例中，车辆以智能车辆为例，当然，本发明提供的车辆红绿灯路口通行控制方法还可以适用于一般的车辆。

本实施例中，智能车辆通过惯导传感器获知目前车辆的位置坐标以及车辆的航向信息，同时智能车辆行驶道路中的红绿灯路口坐标信息存储在智能控制器中，由于车辆在停在路口时，通常请在红绿灯路口停止线位置，因此，本实施例中，将红绿灯路口停止线位置定为红绿灯路口位置，因此，智能控制器中存储的是红绿灯路口停止线坐标信息，那么，当前车辆与前方红绿灯路口停止线的距离就可以由坐标差计算得到。

针对于智能车辆决策层所要判断的是针对当前车辆与前方红绿灯路口停止线的距离、当前车辆速度、前方需要通过的路口红绿灯的当前状态信息以及红绿灯将要转换的时间(即红绿灯保持当前状态的剩余时间)，来判断车辆是否可以正常通行。

zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。通过zigbee可以得到的信息是红绿灯路口编号，东西-南北方向红绿灯状态，东西-南北方向红绿灯剩余时间。

为了实施本发明提供的车辆红绿灯路口通行控制方法，本实施例还提供一种控制系统，包括两大部分，数据采集部分和数据处理部分，其中，数据采集部分用于采集整个通行控制中所涉及到的各种数据信息。如图1所示，数据采集部分对应为信息融合模块，本实施例给出该信息融合模块的一种具体组成，包括zigbee模块、一线激光雷达、超声波雷达、红绿灯信号射频接收器、惯导gps、车道线识别摄像机和毫米波雷达等等，当然，也包括其他与上控制方法相关的其他检测设备。数据处理部分包括三个模块，分别是决策模块、纵向控制模块和横向控制模块，决策模块为整个系统的控制核心，接收信息融合模块检测得到的各种数据信息，根据接收到的相关雷达信息能够得到车辆与前方障碍物的相对距离和相对速度，并且，还接收车道线信息、车辆坐标及航向信息等相关信息，对接收到的各种信息进行处理和分析。决策模块执行上述控制过程对应的软件程序，并将生成的相关控制指令给到纵向控制模块和横向控制模块。纵向控制模块实现根据当前车辆与前方红绿灯路口停止线的距离、当前车辆速度、前方需要通过的路口红绿灯的当前状态信息以及红绿灯将要转换的时间(即红绿灯保持当前状态的剩余时间)进行车辆通行的控制。另外，决策模块通过信息融合后判断车辆是按照全局路径行驶，还是要避开前方障碍物换道行驶，比如：如果需要换道行驶的话，向横向控制模块输出相应的控制指令，横向控制模块控制车辆横向移动，实现换道行驶，这一部分在自动驾驶技术中属于常规技术，这里就不再具体说明。因此，系统的发明点在于决策模块和纵向控制模块的功能作用。

以下对车辆红绿灯路口通行控制方法进行详细说明。

车辆通过信息融合zigbee信息后得到前方红绿灯的当前状态信息和红绿灯保持当前状态的剩余时间；根据车辆当前坐标以及前方红绿灯停止线的坐标算出车辆与红绿灯停止线的距离s，并根据当前车辆的车速v计算得出车辆到达红绿灯停止线的时间t＝s/v。

如图2所示，如果当前红绿灯处于红灯状态，红绿灯保持当前状态的剩余时间，即距离转变为绿灯的时间为t1，如果t<t1，即车辆到达红绿灯停止线处时红绿灯状态仍然为红，则控制车辆减速行驶，进一步地，还可以对车辆的速度的减小程度进行控制和计算，以在红灯变为绿灯之后通过路口；相应地，如果t>t1，表示车辆到达红绿灯停止线处红灯已转变成绿灯，那么，就不需要控制车辆减速行驶，车辆可以按照当前车速继续行驶，也可以适当地加速行驶，本实施例中，为了便于控制以及保证行车安全，车辆按照当前车速继续行驶。

同样的道理，如果当前红绿灯处于绿灯状态，红绿灯保持当前状态的剩余时间，即距离转变为红灯的剩余时间为t2，如果t>t2，即车辆到达红绿灯停止线处时红绿灯已由绿灯转变为了红灯，则控制车辆减速行驶；相应地，如果t<t2，即车辆到达红绿灯停止线处时红绿灯仍然处于绿灯状态，那么，就不需要控制车辆减速行驶，车辆可以按照当前车速继续行驶，也可以适当地加速行驶，本实施例中，为了便于控制以及保证行车安全，车辆按照当前车速继续行驶。

通过上述控制过程能够实现车辆在红绿灯路口的通行控制。

另外，本实施例中，基于图1所示的硬件系统，决策是不能直接操作车辆加速或者减速的，通过决策输出给纵向控制的信息只有前方障碍物的相对距离和相对速度，所以通过输出给纵向控制的障碍物信息变换实现车辆的匀速或者减速。如图3所示，如果车辆与红绿灯停止线之间存在有障碍物时，即前方障碍物处于车辆与红绿灯停止线之间，本车辆不是到达红绿灯停止线的第一个车辆时，则acc逻辑为保证安全，决策输出车辆与该障碍物的相对距离和相对速度，由纵向控制的acc逻辑和aeb逻辑自行判断是车辆是否要减速行驶或者匀速行驶，并且，为了保证安全第一的原则，根据车辆与该障碍物的相对距离和相对速度来自动控制车辆是否减速行驶的控制等级要高于上述根据红绿灯的状态控制车辆是否减速行驶的控制等级，即根据车辆与该障碍物的相对距离和相对速度来自动控制车辆是否减速行驶的控制优先于根据红绿灯的状态控制车辆是否减速行驶的控制，也就是说，只有在保证了与前方障碍物的安全距离的基础上才进行其他的相关控制。其中，根据车辆与该障碍物的相对距离和相对速度来控制车辆减速行驶这一部分在自动驾驶领域中属于常规技术，这里就不再具体说明。

如果车辆与红绿灯停止线之间没有障碍物，那么，在根据当前红绿灯状态以及车速等信息判断出可以通过红绿灯时，也输出给纵向正常的障碍物相对距离和相对车速。如果本车辆不可以顺利通过路口，那么，在控制车辆减速行驶时，将红绿灯停止线作为虚拟障碍物输出给纵向控制，由纵向控制自行减速处理，即根据车辆与虚拟障碍物的距离以及车辆实际速度控制车辆减速行驶。同样地，根据车辆与障碍物的相对距离和相对速度来控制车辆减速这一部分在自动驾驶领域中属于常规技术，这里就不再具体说明。

另外，如果车辆已在红绿灯停止线处减车速至零，那么，当红灯变为绿灯时，则需要发给纵向控制前方正常障碍物(比如前方车辆)的相对距离和相对速度，这样纵向控制才能在acc逻辑控制下起步加速行驶通过红绿灯路口，比如：当检测到前方正常障碍物与本车辆的相对距离逐渐增大时，表示前方正常障碍物正在逐渐远离本车辆，那么，控制车辆起步加速行驶，以通过红绿灯路口。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于车辆红绿灯路口通行控制方法，即根据红绿灯的状态以及其他相关信息进行判断，以控制车辆减速，而并不局限于实施该控制方法的硬件系统结构，所以，本发明并不局限于图1所示的系统。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

上述方法可以作为一种计算机程序，存储在车辆红绿灯路口通行控制系统中通行控制模块中的存储器中并可在通行控制模块中的处理器上运行。