基于专用短程通信的十字路口非机动车和行人位置检测方法
【专利摘要】本发明公开一种基于专用短程通信的十字路口非机动车和行人位置检测方法，在十字路口转弯区域部署路侧专用短程通信单元、路基计算机单元；路侧专用通信单元与路基计算机单元相连，路侧专用短程通信单元获取十字路口区域无线信号数据帧，以数据帧为输入信号交由路基计算机单元进行实时信号谱分析、窗函数加权、多径信号抑制处理，实现基于时间序列的十字路口转弯区域非机动车和行人位置检测；本发明的优点为：不受时空变化影响，有效的利用十字路口区域的无线信号资源，提升了十字路口的安全等级。
【专利说明】基于专用短程通信的十字路口非机动车和行人位置检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能交通系统和无线通信技术交叉领域中的车路协同安全控制技术，尤其涉及一种基于专用短程通信的十字路口非机动车和行人位置检测方法。
【背景技术】
[0002]近年来随着城市物质生活水平提高，城市车辆保有量大幅上升，交通安全问题日益严重。城市十字路口车流量密集，是交通环境最为复杂的区域，特别在十字路口转弯区域，由于转弯车速快、驾驶员视距不良、视觉、听觉干扰源多等因素，驾驶员与行人之间难以提前感知，不能及时采取避撞措施，因此成为交通事故高发区域。
[0003]目前，现有十字路口安全控制技术是通过摄像头拍摄人行横道上的实时视频画面，利用图像处理算法识别行人，还有一些检测方法通过红外、感应线圈等检测设备识别行人。这些方法在检测到行人后将产生控制信号，协调十字路口信号灯相位变化，从而避免十字路口的车辆与行人碰撞事故。然而，上述方法仍存在很多问题:第一，摄像头、红外等设备的识别能力非常依赖外界环境，当环境恶劣时，如雨雪天气，识别能力将严重下降；第二，摄像头、红外等设备，在识别行人后，很难进一步准确检测出行人的数目和位置信息；此外，上述方法在检测到行人后，需要借助有线或无线通信技术，将控制信号发送到信号灯系统。然而，无线通信本身具有方向性，可实现信号源识别和定位，上述方法并没有更好的挖掘无线通信技术的潜在能力。
【发明内容】
[0004]车路协同安全控制技术中以车路状态信息感知，信息交互技术为基础，一方面，根据交通和环境状态，主动调整车辆行驶状态，实现车辆在十字路口的安全通行，高速公路的主动避撞；另一方面，根据车辆状态信息，实时调整交通信号灯相位配时，提高交通通行和燃油效率。因此，为了解决上述问题，本发明提出一种基于专用短程通信的十字路口非机动车和行人位置检测方法，专用短程通信(Dedicated Short Range Communications),记为DSRC，利用DSRC信号资源实现十字路口非机动车和行人位置检测。未来，车路协同安全控制技术将成为十字路口安全控制的关键技术，DSRC技术作为车路协同安全控制技术中实现交通信号灯实时控制的通信基础会得到广泛应用，丰富的DSRC无线信号资源将覆盖整个十字路口。
[0005]本发明基于专用短程通信的十字路口非机动车和行人位置检测方法，通过下述步骤实现:
[0006]步骤1:建立十字路口转弯区域xy坐标系；
[0007]如图2所示，令十字路口中的四个转角中的一个转角A的转弯弧顶点Ovwtrai与十字路口中心点Ocentre间的连线作为I轴，y轴正方向为Overtrai到Ocentre方向。令十字路口转角A的两侧边处斑马线的起始端中远离十字口中心的一端端点分别为队、N4，靠近十字路口中心的一端端点分别为N2、N3 ;其中，N1与N4的连线与y轴交点为Oeoundo在Overtex指向转角A的转弯弧曲率中心方向上，距Overtex距离为L的位置为xy坐标系原点0(0，O);上述Overtex与0B_d间的距离为Lvb，L>Lvb ;令过原点O并与y轴正方向成顺时针90°方向为x轴正方向，由此完成十字路口转弯区域xy坐标系的建立。将xy坐标系第一、二象限与角区间[0° , 180° ]建立均匀映射关系；其中，X轴正方向为0°，χ轴负方向为180° ;同时，测定N” N2> N3> N4 的坐标,记为 N1 (X1, Y1)、N2 (x2, y2)、N3 (x3, y3)、N4 (x4, y4)。
[0008]步骤2:获取十字路口区域内信号源发出的DSRC数据帧信号；
[0009]采用两个路侧专用短程通信单元中的天线阵列分别获取十字路口区域内信号源发出的DSRC数据帧信号，并分别进行滤波、解调处理；随后对两个路侧专用短程通信单元中天线阵列接收到的经滤波、解调后的DSRC数据帧信号分别进行下述步骤3~6。
[0010]上述天线阵列中的长边对应M根天线，与地面垂直指向天空；M需大于自身接收到的DSRC数据帧信号节点数D ;宽边对应I根天线；且相邻两根天线的布设间距为DSRC数据帧信号的半波长d:
【权利要求】
1.基于专用短程通信的十字路口非机动车和行人位置检测方法，其特征在于:通过下述步骤实现: 步骤1:建立十字路口转弯区域Xy坐标系； 令十字路口中的四个转角中的一个转角A的转弯弧顶点Otetrai与十字路口中心点Otolta间的连线作为I轴，I轴正方向为Otetrai到Ototo方向；令十字路口转角A的两侧边处斑马线的起始端中远离十字口中心的一端端点分别为H靠近十字路口中心的一端端点分别为N2、N3 ;其中，N1与N4的连线与y轴交点为Oeoimd ;在Overtex指向转角A的转弯弧曲率中心方向上,距Overtex距离为L的位置为xy坐标系原点0(0，O);上述Overtex与0B_d间的距离为Lvb，L>Lvb ;令过原点O并与y轴正方向成顺时针90°方向为x轴正方向，由此完成十字路口转弯区域xy坐标系的建立；将xy坐标系第一、二象限与角区间[0°，180° ]建立均匀映射关系；其中，X轴正方向为0°，X轴负方向为180° ;同时，测定N1、N2、N3、N4的坐标，记为N1 (X1, Y1)、N2 (x2, j2)、N3 (x3, y3)、N4 (x4, y4)； 步骤2:获取十字路口区域内信号源发出的DSRC数据帧信号； 采用两个路侧专用短程通信单元中的天线阵列分别获取十字路口区域内信号源发出的DSRC数据帧信号，并分别进行滤波、解调处理；随后对两个路侧专用短程通信单元中天线阵列接收到的经滤波、解调后的DSRC数据帧信号分别进行下述步骤3~6 ; 上述天线阵列中的长边对应M根天线，与地面垂直指向天空；M需大于自身接收到的DSRC数据帧信号节点数D ;宽边对应I根天线；且相邻两根天线的布设间距为DSRC数据帧信号的半波长d:
2.如权利要求1所述基于专用短程通信的十字路口非机动车和行人位置检测方法，其特征在于:所述步骤4中，通过设定几何特征加权窗函数W1(Q),使波达角Θ在0°、180°附近达到更好的精度:
【文档编号】G08G1/07GK103778783SQ201310647954
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】王云鹏, 段续庭, 田大新, 周建山, 鲁光泉, 余贵珍 申请人:北京航空航天大学