一种基于车路协同的城市路段交通诱导方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种基于先进车路协同技术，为进入某 城市路段行驶的车辆提供诱导信息服务的诱导方法及装置。
【背景技术】
[0002] 当前广泛使用的包括，静态道路交通诱导指示牌，比如在一个十字路口，有指示牌 用箭头标示告诉驾驶员左转、右转车道、前方道路等信息；还有通过交通诱导屏，分别用红、 黄、绿三种颜色提供拥堵、拥挤、畅通三种交通状态信息，诱导驾驶员选择合适的线路，避免 交通拥堵。对于这些静态交通指示牌一个弊端就是非常容易受到环境因素影响及驾驶员自 身因素影响。比如当遇上大雾天气时或者是前面有大型车辆时，驾驶员看不清提示信息。对 于展示路网交通状态的诱导屏能提供前方路网的交通状态，但提供的信息比较简单，任何 道路状况只能用红、黄、绿中的一种颜色表示，因此信息不够丰富。另外，城市交通信息的感 知手段陈旧。城市交通状态的感知手段还停留在很传统的阶段，地感线圈、微波检测等传统 固定监测器手段感知的都是道路断面的信息，这种信息不仅片面而且信息量很少，对于车 辆行驶状况、排队长度、事故等无法检测。同时存在交通信息不通畅，出行者在出行决策方 面仍然采用经验主义方式，依赖以往的经验，很少有针对性的信息可以辅助出行者作出最 正确的出行选择，信息通畅程度大大限制了城市交通资源的合理调配。
[0003] 现有技术中，交通信息采集系统是利用安装在道路上和车辆上的检测设备（传感 器、摄像头等）进行交通流量、行车速度、道路状况、天气、车辆状态信息等动态信息收集， 然后把采集到的数据按预定的时间处理周期发送到信息采集中心。道路交通诱导系统是综 合运用检测技术、计算机技术、信息通信技术、自动控制技术、全球定位系统和地理信息系 统等高新技术，对道路上行驶的车辆进行动态引导，合理分配道路上的交通流，并将各引导 信息发布出去，实现交通流合理分配、减小出行费用并提升路网通行能力的系统。
[0004] 现有技术中的不足：1、对于交通信息采集及诱导装置，大都依赖于设置在路面下 的环形线圈检测器，采集信息的准确性和实时性较差，在一定程度上并没有高效地利用既 有设备并充分发挥其优势与特点，存在智能交通设备重复投资和浪费的现象。目前诱导装 置大多基于诱导显示屏、路侧指示牌等，信息实时性差、更换周期长、针对大范围群体性的 诱导且容易受到雾霾等恶劣天气及驾驶员疲劳等因素的影响。2、基于车路协同的诱导模 型，对于大范围区域的诱导较多而路段的诱导很少，且大都利用历史数据进行计算，不能反 映实时交通状况，得出的诱导信息准确性较差，驾驶员不能实时的获得前方的道路状况信 息。
【发明内容】
[0005] 针对以上相关技术的不足，本发明充分利用在车路协同环境下信息能快速、准确、 有效的采集及传输的优势，结合诱导模型设计了交通信息采集装置，通过无线传输实现各 信息之间的交互。具体采用如下技术方案：
[0006] 基于车路协同的城市路段交通诱导方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤1 :当前车出现故障或者紧急制动时，计算相邻前后两车之间的安全行车距 离H :
[0009] 式中ts为反应时间，t n为减速度线性增长时间，B111为最大减速加速度，Vjg为前车 出现制动时后车的初始速度，式中Vti为前车出现制动时前车的初始速度；Lni为两车停止后 保持的距离；
[0010] 步骤2 :计算安全诱导车速：
[0011] (1)第i辆车从进入该路段到停止所用时间为：
[0013] 式中t。为进入该路段后开始调节速度的反应时间，V i为第i辆车的引导速度，V lQ为第i辆车进入路段的初始速度，S1为第i辆车调节车速时的加速度，L为路段长度；
[0014] (2)每辆车的路段延误dll:
[0016] 式中Vf为自由流车速；
[0017] 每辆车的交叉口进口车道延误d2l:
[0019] 式中d2l为每辆车的平均延误；c为信号周期时长；λ为绿信比；q为标准化交通 量；s为路段饱和流量；X为路段饱和度；
[0020] (3)建立车速诱导目标函数：
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[0024] 式中，Tg为绿灯起亮时刻，T i为第i辆车进入该路段的时刻，h排队长度，ν。为绿 灯起亮后排队消散速度，T为绿灯时长，?；为绿灯结束时刻，I n为由车辆测距传感器测得的 与前车的实时距离，N为该周期内通过交叉口的车辆数，S为交叉口进口道的饱和流率，g为 有效绿灯时间，v_为车速的最小阈值，V _为车速的最大阈值；
[0025] (4)根据上述模型求出最优诱导车速；
[0026] 步骤3 :计算路段拥堵情况
[0027] (1)计算平均行程速度
[0028] 路段上第i辆车的速度为：
[0030] (2)计算路段平均行程速度：
[0032] 式中η为一个周期内进入该路段的车辆数，[单位为km/h ;
[0033] (3)计算路段饱和度X :
[0035] 式中qdS道路交通量，c为道路设计通行能力；
[0036] (4)基于计算结果，拥堵情况根据如下标准确定：当f泛30时，X彡〇· 8或d2l<30， 则认为该路段为畅通；当20 S κ < 30时，X彡〇. 9或30 < d2l< 180,则认为该路段为轻 度拥堵；当1Q:么20时，X彡1或d2l> 180,则认为该路段拥堵；当[< 10,时X > 1或 d2l 3 180,则认为该路段阻塞；
[0037] 步骤4 :将安全行车距离、安全诱导车速、路段拥堵情况通过无线实时展示在车载 终端上。
[0038] 基于车路协同的城市路段交通诱导装置，包括主控制器、RTC时钟模块、看门狗模 块、存储模块、无线通信模块和信息采集模块，其中主控制器是基于ARM内核的微控制器， ?目息米集模块包括交通流?目息米集、车辆?目息米集和?目号机?目息米集，无线通?目模块能同 时兼容Zigbee、Wifi、DSRC等无线传输技术，信息采集通过Zigbee自组网进行信息交互。
[0039] 优选地，车辆检测器检测到有车辆进入该路段，则记录该车辆的当前速度、车辆ID 及当前时间信息并将该信息通过无线Zigbee发送给信息采集装置，同时车辆检测器采集 到的交通参数信息（排队长度、车流量、车辆时间占有率等）实时发送给信息采集装置。
[0040] 优选地，对于车辆信息采集单元，通过CAN总线获得车辆的实时速度及加速度等 信息，通过测距传感器获得与前车的实时距离信息，通过车载无线Zigbee模块将信息实时 发送到信息采集装置。
[0041] 优选地，信号机信息采集通过读取信号机自身协议信息获得信号机当前配时方 案、周期、绿信比、各相位的实时红绿灯状态及时长信息，并将采集到的信息通过串口传输 到信息采集装置中。
[0042] 优选地，信息采集装置接收各检测器发送的信息，并通过信息交互融合技术将收 到的各类信息包括交通参数信息、车辆状态信息、信号机状态信息进行融合，并通过USB接 口写入到存储设备中。
[0043] 优选地，信息采集装置主控制器通过USB读取存储设备中采集的数据，并对采集 到的数据进行预处理，主要是将各类检测器采集的异样数据进行过滤，去掉非法、无效的数 据，将有效、合法的数据按照标准进行格式化处理，并将其封装、利用TCP/IP协议，通过通 信网络发送给信息分析处理模块。
[0044] 优选地，信息分析处理模块把收到的综合封装交通参数信息、车辆信息及信号机 信息的数据进行拆解，拆解后的各数据计算得出最优车速、安全行驶距离及拥堵程度，并将 得到的信息通过无线Zigbee实时的发送出去。
[0045] 优选地，信息采集装置中还包括RTC时钟模块及看门狗模块，其中RTC时钟对于信 息的预处理及各信息的广播提供实时准确的时间，看门狗模块能实时监控主控制器的运行 状态。
[0046] 优选地，信息采集装置作为一套独立的装置放于信号机机柜内。
[0047] 本发明具有如下有益效果：信息采集的实时性和可靠性大幅提高，诱导算法更加 简单高效，诱导信息更具有实时性和准确性