一种数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒方法

1.本技术涉及自动驾驶技术领域，具体而言，涉及一种数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒方法。


背景技术：

2.随着科技的发展，自动驾驶技术已经成为众多科技公司争相研究的领域。无人驾驶汽车，主要依靠无人驾驶系统实现自动驾驶的目的，即是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。对无人驾驶车辆以及城市道路来说，红绿灯的控制是保证自动驾驶车辆安全高效行驶的难点。
3.目前绝大多数的路口仍使用传统的红绿灯设备，由于不同路口的红绿灯设备在安装位置、形状等方面均存在一定差异，使得目前大多基于摄像头的红绿灯识别技术误检率很高且鲁棒性不强。此外，基于红绿灯图像的识别方法也很容易受到天气以及周围环境的影响，例如在遇到大雪天气或者无人驾驶车辆遭到大型车辆遮挡的情况下，图像识别方法很难对红绿灯进行准确的识别，进而对无人驾驶车辆造成不可估计的危险。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术实施例提供了一种数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒方法。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒方法，所述方法包括：基于各个道路路口的实际数据信息构建数字孪生交通系统，并在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯，用以使所述虚拟红绿灯与所述实际数据信息匹配；持续获取车辆的实时反馈数据，确定所述车辆在所述数字孪生交通系统中的实时位置；当所述实时位置到达任一所述虚拟道路路口时，基于所述实时反馈数据确定所述车辆的车道位置信息，并基于所述车道位置信息对应的目标虚拟红绿灯信号信息生成控制指令，将所述控制指令发送至所述车辆。
6.优选的，所述基于各个道路路口的实际数据信息构建数字孪生交通系统，并在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯，用以使所述虚拟红绿灯与所述实际数据信息匹配，包括：获取各个道路路口的实际数据信息，基于各所述实际数据信息构建数字孪生交通系统，所述实际数据信息包括第一红绿灯周期信号变化信息；在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯，用以使所述虚拟红绿灯与所述第一红绿灯周期信号变化信息匹配；每经过第一预设时长，获取各所述道路路口的第二红绿灯周期信号变化信息，并
比对所述第二红绿灯周期信号变化信息与所述虚拟红绿灯的虚拟红绿灯周期信号变化信息；当比对结果表征为不相同时，基于所述第二红绿灯周期信号变化信息优化所述虚拟红绿灯周期信号变化信息。
7.优选的，所述实际数据信息还包括视频监控信息；所述在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯，包括：获取预设监测周期内的所有所述视频监控信息，确定视频监控信息中车流量与天气、日期之间的映射关系；基于所述映射关系在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯。
8.优选的，所述持续获取车辆的实时反馈数据，确定所述车辆在所述数字孪生交通系统中的实时位置，包括：持续获取车辆的实时反馈数据，所述实时反馈数据包括gps定位信息；根据所述gps定位信息确定所述车辆在所述数字孪生交通系统中的实时位置；获取所述实时位置的第一预设范围内的各路边传感器采集的车辆方位信息，并基于所述车辆方位信息优化所述实时位置。
9.优选的，所述当所述实时位置到达任一所述虚拟道路路口时，基于所述实时反馈数据确定所述车辆的车道位置信息，包括：当所述实时位置进入任一所述虚拟道路路口对应的判断范围内时，基于所述实时反馈数据确定所述车辆的车道位置信息。
10.优选的，所述实时反馈数据还包括车辆行驶转向角；所述方法还包括：当检测到所述车辆行驶转向角在第二预设时长内的角度变化值大于预设变化值时，更新所述车道位置信息，并重复所述基于所述车道位置信息对应的目标虚拟红绿灯信号信息生成控制指令，将所述控制指令发送至所述车辆的过程。
11.第二方面，本技术实施例提供了一种数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒装置，所述装置包括：构建模块，用于基于各个道路路口的实际数据信息构建数字孪生交通系统，并在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯，用以使所述虚拟红绿灯与所述实际数据信息匹配；获取模块，用于持续获取车辆的实时反馈数据，确定所述车辆在所述数字孪生交通系统中的实时位置；控制模块，用于当所述实时位置进入任一所述虚拟道路路口对应的判断范围内时，基于所述实时反馈数据确定所述车辆的车道位置信息，并基于所述车道位置信息对应的目标虚拟红绿灯信号信息生成控制指令，将所述控制指令发送至所述车辆。
12.第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法的步骤。
13.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程
序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法。
14.本发明的有益效果为：无人驾驶车辆在行驶过程中，即使是在恶劣环境下或者车辆摄像探头视野被遮挡的情况下，车辆仍可以通过虚拟红绿灯实时获取道路路口的实际红绿灯信息，保证了无人驾驶车辆的安全行驶。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本技术实施例提供的一种数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒方法的流程示意图；图2为本技术实施例提供的一种数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒装置的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
18.在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本技术的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本技术也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征a、b、c，另一个实施例包含特征b、d，那么本技术也应视为包括含有a、b、c、d的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
19.下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本技术内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。
20.参见图1，图1是本技术实施例提供的一种数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒方法的流程示意图。在本技术实施例中，所述方法包括：s101、基于各个道路路口的实际数据信息构建数字孪生交通系统，并在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯，用以使所述虚拟红绿灯与所述实际数据信息匹配。
21.本技术的执行主体可以是云端服务器。
22.所述数字孪生在本技术实施例中可以理解为充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。其可以被视为一个或多个重要的、彼此
依赖的装备系统的数字映射系统。数字孪生交通系统即为利用当前路口现有的视频监控资源，毫米波雷达采集数据，通过对交通路网中包括机动车辆、非机动车、行人等交通要素的全息感知，进行充分的数据融合，把真实世界信息导入孪生的交通仿真系统中。
23.在本技术实施例中，数字孪生交通系统可以看做是基于实际的交通系统所仿真出来的一个相同的虚拟交通系统，故为了保证该系统的真实性与可靠性，云端服务器需要获取实际交通系统中各个道路路口的设备、传感器所采集到的实际数据信息，并以此来构建出数字孪生交通系统。构建出数字孪生交通系统后，将会在数字孪生交通系统中与各个道路路口相对应的各个虚拟道路路口中分配虚拟红绿灯，且使得虚拟红绿灯与实际数据信息相匹配，以此保证数字孪生交通系统中的虚拟红绿灯的变化情况能够与实际道路路口的红绿灯相同。在确定了构建系统所需的实际数据信息的情况下，对数字孪生系统的构建过程为本领域技术人员所熟知的现有技术，且数字孪生系统的具体构建过程并非本技术的重点，故在此不详述。
24.在一种可实施方式中，步骤s101包括：获取各个道路路口的实际数据信息，基于各所述实际数据信息构建数字孪生交通系统，所述实际数据信息包括第一红绿灯周期信号变化信息；在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯，用以使所述虚拟红绿灯与所述第一红绿灯周期信号变化信息匹配；每经过第一预设时长，获取各所述道路路口的第二红绿灯周期信号变化信息，并比对所述第二红绿灯周期信号变化信息与所述虚拟红绿灯的虚拟红绿灯周期信号变化信息；当比对结果表征为不相同时，基于所述第二红绿灯周期信号变化信息优化所述虚拟红绿灯周期信号变化信息。
25.在本技术实施例中，实际数据信息中最关键的信息为第一红绿灯周期信号变化信息，云端服务器将以第一红绿灯周期信号变化信息来表征路口实际的红绿灯的信号变化情况，并使得数字孪生交通系统中的虚拟红绿灯能够与第一红绿灯周期信号变化信息匹配，即将第一红绿灯周期信号变化信息作为虚拟红绿灯的虚拟红绿灯周期信号变化信息，进而保证虚拟红绿灯的信号变化情况与实际情况相同。此外，为了保证虚拟红绿灯的实时准确性，每经过一段时间，云端服务器都会再次获取一次道路路口实际情况中的第二红绿灯周期信号变化信息，并将第一红绿灯周期信号变化信息与第二红绿灯周期信号变化信息进行比对。如果虚拟红绿灯的信号变化情况正常，二者的比对结果应该相同，故在比对结果表征不相同时，说明虚拟红绿灯当前的信号灯变化情况异常，可能与实际情况产生偏差，云端服务器会根据第二红绿灯周期信号变化信息对虚拟红绿灯周期信号变化信息进行优化，来保证虚拟红绿灯周期信号变化信息的持续准确。
26.在一种可实施方式中，所述实际数据信息还包括视频监控信息；所述在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯，包括：获取预设监测周期内的所有所述视频监控信息，确定视频监控信息中车流量与天气、日期之间的映射关系；基于所述映射关系在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯。
27.在本技术实施例中，实际数据信息中还包括有道路路口的监控摄像头所拍摄到的视频监控信息，根据视频监控信息能够计算出一段时间内道路车流量。在实际情况中，随着天气、节假日的不同，道路出行人数是不同的，进而导致车流量的不同。而虚拟红绿灯与现实中的红绿灯相比，其实质上仍然是数据信息，且还需要与匹配的车辆进行信息交互来告知车辆实际的红绿灯情况，故为了保证每一个虚拟红绿灯的数据处理效率，其不应该同时与太多的车辆进行信息交互。基于上述原因，在出行高峰期，为了保证虚拟红绿灯的信息交互效率，也为了保证出行的车辆能够及时的接收到相关的控制数据，需要设置多个虚拟红绿灯同时工作。云端服务器会根据预设监测周期内的所有视频监控信息来确定不同日期、不同天气下的车流量变化，以此确定出车流量与天气、日期的映射关系。确定出映射关系后，便能够对当前日期的车流量进行预估，进行分配出相应数量的虚拟红绿灯。
28.s102、持续获取车辆的实时反馈数据，确定所述车辆在所述数字孪生交通系统中的实时位置。
29.在本技术实施例中，车辆在行驶过程中，会不断地向云端服务器发送实时反馈数据，使得云端服务器通过持续的获取车辆发送的实时反馈数据，能够确定出车辆的实际位置，进而能够确定出车辆在数字孪生交通系统中的实时位置。
30.在一种可实施方式中，步骤s102包括：持续获取车辆的实时反馈数据，所述实时反馈数据包括gps定位信息；根据所述gps定位信息确定所述车辆在所述数字孪生交通系统中的实时位置；获取所述实时位置的第一预设范围内的各路边传感器采集的车辆方位信息，并基于所述车辆方位信息优化所述实时位置。
31.在本技术实施例中，实时反馈数据中包括有车辆根据车载gps所采集的gps定位信息，云端服务器将根据gps定位信息来确定车辆在道路中的实际位置，进而确定出其在数字孪生交通系统中的实时位置。此外，由于gps所确定的定位信息可能存在误差，为了精准的确定车辆的位置，在道路路边间断的设置有路边传感器。路边传感器会根据其与车辆之间的相对距离、相对角度采集得到车辆的车辆方位信息，云端服务器通过获取车辆方位信息来对实时位置进行调整，保证优化后的实时位置的准确性。
32.s103、当所述实时位置到达任一所述虚拟道路路口时，基于所述实时反馈数据确定所述车辆的车道位置信息，并基于所述车道位置信息对应的目标虚拟红绿灯信号信息生成控制指令，将所述控制指令发送至所述车辆。
33.在本技术实施例中，云端服务器在检测到车辆的实时位置到达某一个虚拟道路路口时，即表明此时需要向车辆进行红绿灯信号变化进行辅助提醒控制，来帮助车辆在遵守交规的情况下安全的通过红绿灯。具体而言，云端服务器会通过车辆持续发送的实时反馈数据来确定车辆此时的车道位置信息，即车辆具体在当前道路的哪一条车道上，进而确定出与该车道位置信息对应的目标虚拟红绿灯的目标虚拟红绿灯信号信息，以此确定出车辆需要通过的实际道路的红绿灯情况，最终生成响应的控制指令对车辆的行驶过程进行控制，辅助其安全通过红绿灯。
34.在一种可实施方式中，所述当所述实时位置到达任一所述虚拟道路路口时，基于所述实时反馈数据确定所述车辆的车道位置信息，包括：当所述实时位置进入任一所述虚拟道路路口对应的判断范围内时，基于所述实时
反馈数据确定所述车辆的车道位置信息。
35.在本技术实施例中，每个虚拟道路路口都设置有对应的判断范围，当车辆对应的实时位置进入了判断范围内，云端服务器则认为车辆到达了虚拟道路路口，将根据实时反馈数据来确定车辆的车道位置信息。
36.在一种可实施方式中，所述实时反馈数据还包括车辆行驶转向角；所述方法还包括：当检测到所述车辆行驶转向角在第二预设时长内的角度变化值大于预设变化值时，更新所述车道位置信息，并重复所述基于所述车道位置信息对应的目标虚拟红绿灯信号信息生成控制指令，将所述控制指令发送至所述车辆的过程。
37.在本技术实施例中，车辆发送的实时反馈数据中还包括有车辆行驶转向角，即车辆在行驶过程中前进轮的转向角度。当车辆行驶转向角在第二预设时长内持续变化且角度变化值大于预设变化值时，即认为车辆发生了变道。对于不同的车道而言，对应的虚拟红绿灯是不同的，实际的红绿灯变化情况也是不同的。故当确定车辆变道后，云端服务器将对车道位置信息进行更新，并重新生成控制指令，对车辆进行新的控制，以此保证对车辆的最新控制指令符合车辆的行驶情况，保证车辆的行车安全。
38.下面将结合附图2，对本技术实施例提供的数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒装置进行详细介绍。需要说明的是，附图2所示的数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒装置，用于执行本技术图1所示实施例的方法，为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本技术图1所示的实施例。
39.请参见图2，图2是本技术实施例提供的一种数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒装置的结构示意图。如图2所示，所述装置包括：构建模块201，用于基于各个道路路口的实际数据信息构建数字孪生交通系统，并在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯，用以使所述虚拟红绿灯与所述实际数据信息匹配；获取模块202，用于持续获取车辆的实时反馈数据，确定所述车辆在所述数字孪生交通系统中的实时位置；控制模块203，用于当所述实时位置进入任一所述虚拟道路路口对应的判断范围内时，基于所述实时反馈数据确定所述车辆的车道位置信息，并基于所述车道位置信息对应的目标虚拟红绿灯信号信息生成控制指令，将所述控制指令发送至所述车辆。
40.在一种可实施方式中，构建模块201包括：构建单元，用于获取各个道路路口的实际数据信息，基于各所述实际数据信息构建数字孪生交通系统，所述实际数据信息包括第一红绿灯周期信号变化信息；第一分配单元，用于在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯，用以使所述虚拟红绿灯与所述第一红绿灯周期信号变化信息匹配；比对单元，用于每经过第一预设时长，获取各所述道路路口的第二红绿灯周期信号变化信息，并比对所述第二红绿灯周期信号变化信息与所述虚拟红绿灯的虚拟红绿灯周期信号变化信息；第一优化单元，用于当比对结果表征为不相同时，基于所述第二红绿灯周期信号变化信息优化所述虚拟红绿灯周期信号变化信息。
processing unit，gpu）和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，cpu主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到中央处理器301中，单独通过一块芯片进行实现。
52.其中，存储器305可以包括随机存储器（random access memory，ram），也可以包括只读存储器（read-only memory）。可选的，该存储器305包括非瞬时性计算机可读介质（non-transitory computer-readable storage medium）。存储器305可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器305可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令（比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等）、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器305可选的还可以是至少一个位于远离前述中央处理器301的存储装置。如图3所示，作为一种计算机存储介质的存储器305中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及程序指令。
53.在图3所示的电子设备300中，用户接口303主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而中央处理器301可以用于调用存储器305中存储的数字孪生智慧城市交通的虚拟红绿灯控制提醒应用程序，并具体执行以下操作：基于各个道路路口的实际数据信息构建数字孪生交通系统，并在所述数字孪生交通系统中的各虚拟道路路口分配虚拟红绿灯，用以使所述虚拟红绿灯与所述实际数据信息匹配；持续获取车辆的实时反馈数据，确定所述车辆在所述数字孪生交通系统中的实时位置；当所述实时位置到达任一所述虚拟道路路口时，基于所述实时反馈数据确定所述车辆的车道位置信息，并基于所述车道位置信息对应的目标虚拟红绿灯信号信息生成控制指令，将所述控制指令发送至所述车辆。
54.本技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、dvd、cd-rom、微型驱动器以及磁光盘、rom、ram、eprom、eeprom、dram、vram、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统（包括分子存储器ic），或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。
55.需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
56.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
57.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可
以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
58.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
59.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
60.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：u盘、只读存储器（read-only memory， rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
61.本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器（read-only memory， rom）、随机存取器（random access memory，ram）、磁盘或光盘等。
62.以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。