空中移动显示综合平台的制作方法

本发明涉及一种空中移动显示综合平台，属于智能交通与算法交叉领域。

背景技术：

近年来，伴随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快以及人民生活水平的显著提高，汽车普遍地进入了百姓家庭，汽车在带给人们便捷的同时也带来了很多交通问题；交通问题已经成为严重影响我国现代化城市建设和国民经济快速发展的不可忽视的重要问题，因此研究车辆的通行规律，设计科学合理的交通信号灯，成为缓解交通堵塞等问题的方法；现阶段的交通信号灯主要还是固定类型的3色信号灯，对于交通流通量的改变，肖锐申请一种智能交通信号灯的专利，旨在通过车流量实时变化信号灯时间变化间隔；对于交通信号灯的故障问题凌兵媛提出一种智能交通信号灯的专利，旨在通过设立多个具有联系的信号灯来发送其中出现故障的信号灯，使信号灯能得到及时的维修；对于移动交通信号灯史远公布一种移动式交通信号灯，旨在解决飞行载物在大风等恶劣天气以及自身携带电力系统等导致移动交通信号灯故障的专利；本发明提出一种空中移动显示综合平台，能有效地解决现阶段交通信号灯的几个痛点：一是交通信号灯安装位置不正确或被遮挡，二是在浓见度低的天气时，信号灯的光强相对较小，三是在早高峰或晚高峰时，十字路口的其中一条干道相对较拥挤而另一条相对宽松，造成时间效率低下等等。

技术实现要素：

技术问题：本发明是一种空中移动显示综合平台，主要用于解决对于驾驶者观察交通灯时在前方有障碍物、大型车辆等的视觉盲点、大雾大雨大雪等恶劣天气环境、交通堵塞等情况下，城市交通灯无法针对以上特定情况进行针对性的控制交通状况的问题；现有城市交通灯的位置固定、显示时间大致固定，与驾驶者没有有效的交互，从而在一定程度上给驾驶者带来了不便，本发明从三维空间可移动、显示时间可变化、与终端实时交互等角度对现有路口交通控制设备进行优化，提出一种空中移动显示综合平台，以降低驾驶用脑，方便驾驶者，并且提升路口的交通管制效率。

技术方案：本发明是一种空中移动显示综合平台，从驾驶者、管理者、显示平台、交互等角度提出对上述技术问题的解决方案，即：

从显示平台的角度，让其更加智能，并在一个给定的三维可移动范围对其显示进行建模，显示平台可以根据当前的交通状况（前方有障碍物、大型车辆等的视觉盲点、大雾大雨大雪等恶劣天气环境、交通堵塞等）实时调整显示停留位置，以保证道路上所有的驾驶者都能清晰地看见红绿灯显示，并且，可以根据机器学习的方法获取道路在不同时间段的车流数据、信息和知识，从而实时的改变显示平台的红绿灯显示时间，使早起驾驶者尽量不在几乎无车辆的早上等待超长的红灯；

从驾驶者的角度，通过使用交互软件，在驾驶者使用的终端上（例如智能手机、方向盘等）显示便于驾驶者决策的关键信息，例如：如与下一个所述平台的距离、实时交互的（t，p），根据交通状况预测的到下一个所述平台的时间、个性化转换后的交通灯的显示颜色、文本等；其中，具体的方案是：（1）与下一个所述总额和显示平台的距离将由现有地图应用的api获取，（2）实时交互的交通灯显示时间（t）通过机器学习的方法获取车流在道路上的移动规律，获取相关数据、信息和知识，从而通过一个算法调节交通灯显示时间，驾驶者的一项需求是在其到达路口时交通灯是绿色的，以减少等待时间，本发明提出一个技术方案已解决此问题，基于所有有这项需求的用户和交通灯显示时间进行建模，显示时间将动态调整，以适应所有用户的最短等待时间的最佳方案；（3）时交互的交通灯交通灯的显示位置（p）根据当前的车辆位置、天气、交通状况灯等角度建模，根据优化算法计算平衡所有驾驶者方便驾驶的最佳停留位置；（4）根据交通状况预测的到下一个所述平台的时间，在大多数情况下，驾驶者前面会有车辆在行驶，到达下一个所述显示平台的时间将由交通状况决定；（5）个性化转换后的交通灯的显示颜色、文本等，有的用户可能是色盲，那么本发明提供对于红绿灯与色盲用户的红绿灯理解转换方案，并且个性化的提供将红绿灯显示在终端以文本形式展示的方案。

体系结构：

图1是一种空中移动显示综合平台的具体流程图，图2是一种空中移动显示综合平台的驾驶者视角的位置动态调整模型，通过该模型的计算，能够解决驾驶者前方有障碍物或者大型车辆时观测信号灯不便的问题；图3是一种空中移动显示综合平台的一个具体运行模型，图4是一种空中移动显示综合平台的一个硬件实施例。

有益效果

本发明是一种空中移动显示综合平台，从驾驶者、管理者、显示平台、交互性等角度考虑，提出了针对现有城市交通灯的优化方案，即空中移动显示综合平台，具有如下有益效果：

1）有效解决在大雾、大雨、沙尘暴等天气环境下的光线传输受阻带给驾驶者的观察交通灯不畅问题，极大避免由于在恶劣天气下观察交通灯受阻引发的通事故的发生；

2）通过获取和分析车流、交通状况数据、信息、知识，动态调整交通灯显示时间，有效改善驾驶者的行进效率，降低不必要的等待时间；

3）通过所述平台的显示位置变化，有效解决由于驾驶者前方的障碍物、大型车辆引起的观察交通灯不畅的问题，降低相关交通事故，方便了驾驶者的驾驶；

4）本发明提供的交互软件安装在智能手机终端或者方向盘上或者车内显示器，提供的相关数据例如与下一个所述平台的距离、到达的时间预测、下一个所述平台的实时交通灯显示时间和位置变化数据等，将有助于驾驶者掌握当前情况，方便了驾驶。

附图说明

图1是一种空中移动显示综合平台的具体实施流程；

图2是一种空中移动显示综合平台的一个驾驶者视角的位置动态调整模型；

图3是一种空中移动显示综合平台的一个运行模型；

图4是一种空中移动显示综合平台的一个硬件实施例。

具体实施方式

本发明是一种空中移动显示综合平台，其特征在于：

步骤1）如图1中的001所示，本发明设定一个用于所述空中移动显示平台移动的三维移动空间，所述平台的位置设为p(x,y,z)，可移动空间范围是(x0,y0,z0)，所述综合平台的位置可以根据天气（weather）、交通状况（traffic）、所属平台可观测范围内的驾驶者模型（driver）等因素调整其显示位置，计算如下：

(1)

其中，a1、b1、c1分别表示天气决定的平台位置（p(weather)）、交通决定的平台位置（p(traffic)）和驾驶者模型决定的平台位置（p(driver)）对所述平台最终的位置确定的影响权重，由数据训练得出，很显然，一个合理的数值分配是a1=0.2，b1=0.35，c1=0.45，其他数值分配亦属于本发明保护范围；

步骤2）如图1中的002所示，所述平台的交通灯显示时间可动态调节，基于机器学习的方法获取所述平台所在路口的车流量（trafficflow）、观测交通状况（trafficcondition）、获取驾驶者的显示时间需求模型(drivermodel)等因素来确定交通灯的红绿黄灯显示时间（t(r,g,y)）,计算如下：

(2)

其中，di表示穿过路口的道路，其中，a2、b2、c2分表表示车流量决定的显示时间（t(trafficflow)）、交通状况决定的显示时间（t(trafficcondition)）和驾驶者模型决定的平台位置（t(drivermodel)）对所述平台最终的显示时间确定的影响权重，由数据训练得出，很显然，一个合理的数值分配是a2=0.6，b2=0.25，c2=0.15，其他数值分配亦属于本发明保护范围；

步骤3）如图1中的003所示，所述平台的交通灯显示强度可动态调节，根据当前天气情况进行光强度建模，天气状况包括天气引发的阻碍光线传输的介质密度和种类，从而计算所述平台到驾驶者之间的空气中对光强的减弱程度，本发明设定了一个在考虑的范围内驾驶者接收到来自所述平台交通灯的光角度阈值，同时还考虑白天的照度对交通灯的强度影响，计算如下：

(3)

其中，k表示吸收对光源强度的影响，l表示空气介质对光源的影响，r表示驾驶者到交通灯的距离；

步骤4）如图1中的004所示，交互软件将直接运行在驾驶者的方向盘、智能手机等终端上，通过区域内的无线网络或者蜂窝网络，基于步骤1和步骤2得到的交通信号灯显示时间（t(r,g,y)di）和显示平台位置（p(x,y,z)）将实时的显示在驾驶者终端上；

如图3所示，终端还显示从驾驶者位置到下一个所述综合平台的道路距离（snext），通过调用百度地图、高得地图等api获得并实时显示；

如图3所示，终端还显示驾驶者当前位置到下一个所述综合平台的时间（tnext），具体的技术实施方案是：根据当前车速(speeddriver)、当前和预测的交通状况（congestionlevel）、所述综合平台的实时动态的交通控制情况（rlct），预测驾驶者到下一个所述综合平台的到达时间（tnext），其时间与车速成反比，与交通状况成正比，与所述平台的动态交通控制的红灯显示成正比，计算如下：

(4)

其中rlct表示红灯控制时间，congestionlevel表示交通拥堵程度，speeddriver表示车速；

如图3所示，终端还提供交通信号灯的个性化转换显示方案，针对红绿色盲人群，所述终端将红绿黄信号灯转换成红绿色盲人群能理解的展示颜色，即colordriver=conversion（r,g,y）;同时，终端还可以将所述综合平台的信号灯转换成文字信息(textdriver)，显示在驾驶者使用的交互终端；

如图3所示，终端还提供驾驶者与所述综合平台的交互功能，驾驶者的需求之一是在其到达下一个所述综合平台时，交通信号灯正好显示绿灯，因此驾驶者可以将此需求根据步骤4实时计算的到达下一个所述平台的时间提交需求，之后，所述综合平台将根据所有提出这一要求的用户组织信号灯的显示时间优化；

步骤5）如图1中的005所示，所述的一种空中移动显示综合平台，一种实施方案是利用无人机悬挂交通信号控制和显示设备，运用在交通路口处，如图4所示，其组成为无人机（1）通用交通信号灯（2）、网络传输模块（3）、数据处理模块组成（4），具有可以利用api获取相关数据、运行相关算法的计算能力，同时无人机可以采取人工控制和自动控制，网络传输模块用于实施获取从云端计算的交通、天气等数据，还用于所述平台的与驾驶者的交互基础设施；从构成来看，无人机位于通用信号灯和数据处理模块、网络传输模块的上方。四个方向的交通信号灯将数据处理模块未入围在中间，网络传输模块位于最下侧，保证数据传输效率。

其中，步骤1还包括：

根据天气情况动态调整所述综合平台的位置，本发明认为，路口处多个道路方向、高低处的天气情况可能不同，例如一个方向的雾大，而另一个方向的雾小，因此为了适应这一情况，所述平台将根据当前天气影响视线的情况动态调整位置，计算如下：

其中，{x0,y0,z0}表示所述平台的当前位置，distencex(traffic)表示x在之多十字的交通路口x向的道路上的交通拥堵程度与所述平台的靠近距离之间的对应关系，由数据训练的出；

根据交通情况动态的调整所述综合平台的位置，本发明认为，当一条道路的交通变得拥挤时，应该将所述平台的位置靠近其拥堵路段，以更加方便驾驶者观察信号灯，同时，不管那一条道路的拥堵情况超过阈值，所述平台都将提升位置以使其在显眼的位置方便驾驶者；由交通情况决定的平台位置的计算如下：

其中，{x0,y0,z0}表示所述平台的当前位置，distencex(traffic)表示x在之多十字的交通路口x向的道路上的交通拥堵程度与所述平台的靠近距离之间的对应关系，由数据训练的出；

根据驾驶者模型动态调整所述平台的位置，本发明认为，驾驶者可能因为所在车的驾驶位置，存在前方有大型车辆、障碍物等影响该驾驶者观察前方所述平台信号展示的问题，而且，在不止一位用户存在这样的问题的条件下，本发明对路口所在道路上的驾驶者进行建模，并提出解决方案以保证所有的模型考虑的用户都可以观察到所述平台的信号灯，具体计算如下：

对于单个驾驶者，如图2所示，根据相似三角形的边长成比例，动态调整后的z轴调整计算如下：

（7）

其中，h0表示挡住驾驶者观察信号灯的障碍物或者车辆视线的高度，x0表示驾驶者位置到该障碍物或者车辆的距离，x表示驾驶者位置到所述平台的距离，zpingtai表示所述平台距离地面的高度；

那么，要满足所有用都能在有障碍物或者车辆的情况下看到信号灯，即在要求的范围内取高度的最大值即可，计算如下：

（8）

其中，z0表示所述平台的合理下限，z1表示所述平台的合理上限。

其中，步骤2还包括：

根据车辆量得到的绿灯显示时间由下列公式计算得出：

(9)

其中，为绿灯显示周期，为绿灯在显示时根据具体情况的损失时间，因此为绿灯的有效显示时间，ai表示第i相位末的黄灯时间，li表示第i相位末的绿灯间隔时间，l表示启动损失时间，实测获得，无实测数据时可取3s；

根据交通情况得到的绿灯显示时间由如下公式计算得出：

(10)

其中，k表示交通拥堵程度（degreecongestion）与交通信号灯绿灯的显示成正比，k为影响系数；

根据驾驶者的需求模型计算所述平台针对驾驶者模型优化的信号灯时间，计算如下：

(11)

其中，tnext表示驾驶者到下一个所述平台的预测时间，c是tnext对信号灯绿灯显示的整数倍，t表示驾驶者真实到达下一个所述平台时与下一次绿灯的时间差异，优化方案是使综合的时间差异最小，因此，当由m个驾驶者有此需求时，所述平台计算在驾驶者需求模型下的综合时间差异（）为：

(12)。