基于车路协同的道路交通事件检测预警方法及检测预警系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于车路协同的道路交通事件检测预警方法，包括以下步骤，1)利用布设在道路一侧的路侧单元采集预设周期内所有行驶通过车辆的行驶车速和GPS信息，同时利用与路侧单元对应设置的地磁交通检测器检测通过车辆的感测车速和道路占有率，2)计算平均车速和平均占有率，当平均车速小于阈值速度且平均占有率大于阈值占有率时判定发生交通事件，3)确定消散区和积聚区的断面位置，在积聚区的断面位置上游位置对车辆进行预警或疏导分流。通过联合使用车辆的车载单元、路侧单元、地磁交通检测器，既可以获取宏观交通流参数，也可获得个体车辆的运行信息，丰富了交通事件检测的信息来源，提高了交通事件检测的可靠性和准确性。
【专利说明】
基于车路协同的道路交通事件检测预警方法及检测预警系统
技术领域
[0001]本发明涉及智能交通技术领域，特别是涉及一种基于车路协同的道路交通事件检测预警方法及检测预警系统。
【背景技术】
[0002]在城市智能交通系统中，固定线圈、地磁交通检测器等设备被广泛用于交通参数的采集和交通事件的检测。中国专利文献CN104103171A公布了一种双截面交通事件检测方法，该方法选取道路的两个截面，获取两个截面的交通参数，获取时钟漂移率，获取数据修复系数，进而提高双截面交通事件检测算法的检测效果。
[0003]近年来，车路协同技术发展迅速，安装于车辆上的车载单元(On Board Unit，简称0BU)和布设于路侧的路侧单元(Road Side Unit，简称RSU)，正被逐步用于车速监控、道路突发事故提示预警等领域。中国专利文献CN104064048A公布了一种基于车载单元和路侧单元的汽车曲线运行最佳速度处理方法，该方法利用道路曲线转角、半径、车辆重心高度等，计算得出车辆最佳运行车速，并通过路侧单元反馈给车载单元。中国专利文献CN104537852A公布了一种基于车载单元和路侧单元的道路突发事故提示方法，该方法根据道路的限速情况和车辆的刹车次数阈值，判断道路交通事故的突发情况，并予以提示。
[0004]由于固定线圈、地磁交通检测器等设备只能采集到宏观交通流参数，而无法获取个体车辆的运行信息；另外，车载单元可以将个体车辆的运行信息，上传给路侧单元，但是部分宏观交通流参数不易获取。因此，单一的固定线圈、地磁交通检测器，或者是单一的车载单元、路侧单元，均面临交通信息不全、交通信息采集易受外界因素影响的问题，这不利于全面反映交通流的运行情况和交通事件的检测与预警。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于车路协同的道路交通事件检测预警方法及检测预警系统。
[0006]为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
[0007]—种基于车路协同的道路交通事件检测预警方法，包括以下步骤，
[0008]I)利用布设在道路一侧的路侧单元采集预设周期内所有行驶通过车辆的行驶车速和GPS信息，同时利用与路侧单元对应设置的地磁交通检测器检测通过车辆的感测车速和道路占有率，
[0009]2)计算平均车速和平均占有率，当平均车速小于阈值速度且平均占有率大于阈值占有率时判定发生交通事件，
[0010]3)计算消散/积聚临界速度，确定消散区和积聚区的断面位置，在积聚区的断面位置上游位置对车辆进行预警或疏导分流。
[0011]所述的路侧单元设置在车道变窄处、进出口匝道处、立交桥上坡中间位置处或交通拥堵常发处，地磁交通检测器分别对应布设在所述的路侧单元上游、下游各预定距离处的车道上。
[0012]所述的预设周期为10分钟-20分钟。
[0013]平均车速为该预设周期内所有车辆的行驶车速和感测车速的平均值，所述的平均占有率为该预设周期内的各车道的道路占有率平均值，所述的阈值速度是15-22km/h;阈值占有率为30%。
[0014]计算消散/积聚临界速度的方法为:找出该预设周期内路侧单元检测到的最小行驶车速的值，如果该值小于等于10km/h，则将最小车速值确定为10km/h ；如路侧单元检测到的最小行驶车速的值大于10km/h，则将最小车速值按实际值确定;在最小车速值的基础上加8-12 km/h，以该值作为消散/积聚临界速度。
[0015]确定消散区和积聚区的断面位置的方法为:分析路侧单元下游的行驶车速数据，找出离路侧单元最近且行驶车速大于等于消散/积聚临界速度的车辆，确定该车辆的GPS位置信息并将该车所在的位置确定为消散区的断面位置;分析路侧单元上游的行驶车速数据，找出离路侧单元最近且行驶车速大于等于消散/积聚临界速度的车辆，确定该车辆的GPS位置信息并将该车所位置确定为积聚区的断面位置。
[0016]在积聚区的断面位置上游位置对车辆进行预警或疏导分流设定在积聚区的断面位置上游150-200m米处;如积聚区的断面位置上游500-800m米范围内有出入口匝道，则设定在该出入口匝道上游的150-200米处。
[0017]一种用以实现上述道路交通事件检测预警方法的检测预警系统，包括与车辆ECU通讯连接的车载单元，多个间隔地设置在路侧并可与所述的车载单元可通讯的路侧单元，以及与路侧单元对应地设置的地磁交通检测器。
[0018]所述的路侧单元设置在车道变窄处、进出口匝道处、立交桥上坡中间位置处或交通拥堵常发处，在所述的路侧单元上下游各预定距离处的车道上分别对应布设地磁交通检测器。
[0019]所述的车载单元与所述的车辆E⑶通过CAN总线通讯连接。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0021]通过联合使用车辆的车载单元、路侧单元、地磁交通检测器，既可以获取宏观交通流参数，也可获得个体车辆的运行信息，丰富了交通事件检测的信息来源，提高了交通事件检测的可靠性和准确性；另外，以积聚区断面为基础，合理确定预警信息发布的位置，有利于提高交通预警的效果，进而缓解交通拥堵。
【附图说明】
[0022]图1是基于车路协同的快速路交通事件检测与预警方法流程图。
[0023]图2是交通检测设备和预警设备布局位置示意图。
[0024]图3是车载单元和路侧单元交互示意图。
[0025]图4是系统构成图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]如图1-4所示，本发明的用以实现道路交通事件检测预警方法的检测预警系统，包括与车辆ECU通讯连接的车载单元，多个间隔地设置在路侧并可与所述的车载单元可通讯的路侧单元，以及与路侧单元对应地设置的地磁交通检测器。所述的路侧单元设置在车道变窄处、进出口匝道处、立交桥上坡中间位置处或交通拥堵常发处，在所述的路侧单元上游、下游各预定距离处的车道上分别对应布设地磁交通检测器。所述的车载单元与所述的车辆ECU通过CAN总线模块通讯连接，同时车辆端还包括与所述的车载单元通讯连接的车载单元，所述的车载单元与通讯模块保持通讯，具体来说，为实现路侧单元与车辆的通讯，如图3所示，车载单元通过车辆CAN总线模块、GPS模块获得车辆的车速和GPS位置信息，通过通讯模块利用专用短程通讯技术，将车速和GPS位置信息发送给路侧单元的读写控制模块;当要交通预警时，路侧单元的读写控制模块，通过通信模块利用专用短程通讯技术将交通预警信息发送给车载单元，供驾驶员参考。
[0028]本发明利用路侧单元与车辆的通讯，实现了行驶速度和GPS信息的采集，通过间隔设置的多个路侧单元，实现了道路，尤其是快速路或高速公路的全覆盖或者部分关键区域的全覆盖，便于信息采集和预警信息发布，而且结合地磁交通检测器的采用，结合平均车速和平均道路占有率对道路交通事件进行判定，判定精准。
[0029]作为其中一个具体实施例，首先，在交通管理部门认定的交通拥堵常发处安装多个路侧单元，然后，在其中一个核心，如中部的路侧单元上游100米处，安装2个地磁交通检测器3、4，在路侧单元下游100米处，安装2个地磁交通检测器1、2。其中，地磁交通检测器1、3安装在一条车道上，地磁交通检测器2、4安装在一条车道上。
[0030]车辆在道路上运行，车载单元通过车辆CAN总线模块、GPS模块，获得车辆的车速和GPS位置信息，通过通讯模块，利用专用短程通讯技术，将行驶车速和GPS位置信息发送给路侧单元;地磁交通检测器采集车道占有率、车速信息，此与现有技术类似，在此不再展开描述。
[0031]假设时间为7:00-8:00早高峰，交通信息采集周期为10分钟，在这个交通信息采集周期内，共有m辆车经过路侧单元，并将行驶车速和GPS位置信息发给路侧单元，路侧单元采集到的行驶车速记为:V1,RSU，V2,RSU，…，Vm,RSU，地磁交通检测器1、2、3、4米集的平均车速记为:￥1具，￥2具，￥3具，￥4具，地磁交通检测器1、2、3、4采集的平均占有率记为:0(^即31^1,0(；，0ccupancy2’DC，0ccupancy3’DC，0ccupancy4’DC。贝Ij平均车速记为:((vi,dc+V2,dc+V3,dc+V4,dc)/4+(vi,Rsu+V2,Rsu+---+Vm,Rsu)/m) + 2;平均占有率记为(O c c up an c y I, D c+0 c c up an c y 2, dc+0ccupancy3,D(rK)ccupancy4,D(；)/4。假设在10分钟的交通信息采集周期内，计算的平均车速为18km/h，平均占有率为35 %。
[0032]由于平均占有率大于等于30%，而且平均车速小于15-22km/h，如20km/h，判断有交通事件发生。找出一个交通信息采集周期内的路侧单元检测到的最小行驶车速值，记为min{vi,Rsu，V2,rsu，…，Vm,Rsu}，如果该值小于等于10km/h，则将该最小车速值确定为10km/h;如果min{vi,Rsu，V2,rsu，…，Vm,Rsu}大于10km/h，则将最小车速按实际值确定。然后，在最小车速值的基础上加8_12km/h，如8km/h，以该值作为消散/积聚临界速度。假设!11；[11{>1,[?11，V2, RSU，…，Vm, RSU}值为13km/h，则消散/积聚临界速度确定为21 km/h。
[0033]以遍布在道路一侧的其他路侧单元检测到的车速数据为基础，分析路侧单元下游的行驶车速数据，找出该特定离路侧单元最近，且行驶车速大于等于21km/h的车辆，确定该车辆的GPS位置信息，将该车所在的断面确定为消散区的断面位置，如图2中所示的Al;以路侧单元检测到的行驶车速数据为基础，分析路侧单元上游的行驶车速数据，找出离路侧单元最近，且行驶车速大于等于21km/h的车辆，确定该车辆的GPS位置信息，将该车所在的断面确定为积聚区的断面位置，如图2中所示的A2A1到A2的区域称为交通事件影响区。
[0034]然后根据交通事件影响区确定预警信息发布位置，在积聚区的断面位置上游150-200米处，设置交通预警信息发布位置SI，如图2所示，在该处进行预警，能有效提醒司机降低车速，防止次生事故发生，预警的方式可以为通过该处的路侧单元进行广播等；同时如积聚区的断面位置上游500-800米范围内即有出入口匝道，则该提醒预警位置设置在出入口匝道上游的150-200米处，如图2所示的位置S2，预警信息发布形式可采用广播、车载短消息或者提示牌等。即对在交通预警信息发布位置SI和S2上游且运行方向与本侧车流方向相同的车辆，进行交通预警。
[0035]本发明联合使用车载单元、路侧单元、地磁交通检测器，以平均车速和平均占有率为指标，判定交通事件发生与否;计算消散/积聚临界速度，确定消散区、积聚区断面位置，在积聚区上游位置布设交通预警设备，对车辆进行预警。
[0036]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于车路协同的道路交通事件检测预警方法，其特征在于:包括以下步骤， 1)利用布设在道路一侧的路侧单元采集预设周期内所有行驶通过车辆的行驶车速和GPS信息，同时利用与路侧单元对应设置的地磁交通检测器检测通过车辆的感测车速和道路占有率， 2)计算平均车速和平均占有率，当平均车速小于阈值速度且平均占有率大于阈值占有率时判定发生交通事件， 3)计算消散/积聚临界速度，确定消散区和积聚区的断面位置，在积聚区的断面位置上游位置对车辆进行预警或疏导分流。2.如权利要求1所述的基于车路协同的道路交通事件检测预警方法，其特征在于，所述的路侧单元设置在车道变窄处、进出口匝道处、立交桥上坡中间位置处或交通拥堵常发处，地磁交通检测器分别对应布设在所述的路侧单元上游、下游各预定距离处的车道上。3.如权利要求1所述的基于车路协同的道路交通事件检测预警方法，其特征在于，所述的预设周期为10分钟-20分钟。4.如权利要求1所述的基于车路协同的道路交通事件检测预警方法，其特征在于，平均车速为该预设周期内所有车辆的行驶车速和感测车速的平均值，所述的平均占有率为该预设周期内的各车道的道路占有率平均值，所述的阈值速度是15-22km/h;阈值占有率为30%。5.如权利要求1所述的基于车路协同的道路交通事件检测预警方法，其特征在于，计算消散/积聚临界速度的方法为:找出该预设周期内路侧单元检测到的最小行驶车速的值，如果该值小于等于10km/h，则将最小车速值确定为10km/h;如路侧单元检测到的最小行驶车速的值大于10km/h，则将最小车速值按实际值确定;在最小车速值的基础上加8-12km/h，以该值作为消散/积聚临界速度。6.如权利要求1所述的基于车路协同的道路交通事件检测预警方法，其特征在于，确定消散区和积聚区的断面位置的方法为:分析路侧单元下游的行驶车速数据，找出离路侧单元最近且行驶车速大于等于消散/积聚临界速度的车辆，确定该车辆的GPS位置信息并将该车所在的位置确定为消散区的断面位置;分析路侧单元上游的行驶车速数据，找出离路侧单元最近且行驶车速大于等于消散/积聚临界速度的车辆，确定该车辆的GPS位置信息并将该车所位置确定为积聚区的断面位置。7.如权利要求6所述的基于车路协同的道路交通事件检测预警方法，其特征在于，在积聚区的断面位置上游位置对车辆进行预警或疏导分流设定在积聚区的断面位置上游150-200m米处；如积聚区的断面位置上游500-800m米范围内有出入口匝道，则设定在该出入口匝道上游的150-200米处。8.—种用以实现上述道路交通事件检测预警方法的检测预警系统，其特征在于，包括与车辆ECU通讯连接的车载单元，多个间隔地设置在路侧并可与所述的车载单元可通讯的路侧单元，以及与路侧单元对应地设置的地磁交通检测器。9.如权利要求8所述的检测预警系统，其特征在于，所述的路侧单元设置在车道变窄处、进出口匝道处、立交桥上坡中间位置处或交通拥堵常发处，在所述的路侧单元上游、下游各预定距离处的车道上分别对应布设地磁交通检测器。10.如权利要求8所述的检测预警系统，其特征在于，所述的车载单元与所述的车辆ECU 通过CAN总线模块通讯连接。
【文档编号】G08G1/0967GK105957380SQ201610554263
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】刘晓锋, 关志伟, 宋裕庆, 王龙志, 高婷婷
【申请人】天津职业技术师范大学