基于车路协同的主干道交叉口进口道车速控制方法与流程

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主干道交叉口进口道车速控制方法。

背景技术：

在城市主干道交叉口，由于车流大、道路标识标线可视性不佳、交通信号周期长、绿灯相位时间短，经常会出现车辆临近交叉口停车线才临时换道、变线，以及车辆加速闯黄灯，甚至是加速闯红灯的情形，究其原因，主要是车辆在主干道交叉口进口道处，对绿灯剩余时间和自身车辆的运行状态信息掌握不够，鲁莽驾驶造成了上述交通违章行为，对道路交通安全产生了严重危害。

中国专利文献CN105160917A公布了一种交叉口车速引导方法，根据车辆信息及信号机信号状态信息，判断车辆是否在允许变道的路段范围内，并确定车辆是否变道，并建议车辆的运行速度。但是，该方法未考虑绿灯剩余时间对车辆驾驶行为的影响，未对处于不同运行状态的车辆进行分类考虑，此外，忽略了不同天气条件对车辆安全间距的影响，车速引导范围需要进一步细化。

由于主干道交叉口的进口道功能划分、绿灯剩余时间、车辆的运行状态、天气情况，都会对交叉口处的车辆驾驶行为产生影响，另外，如果不对车辆进行分类考虑，那么车辆运行车速的控制则难以细化，这不利于交叉口处的车速控制与预警。

技术实现要素：

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主干道交叉口进口道车速控制方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于车路协同的主干道交叉口进口道车速控制方法，包括以下步骤：

1)在车辆行驶通过主干道交叉口前,路侧信息采集处理模块将车道功能信息和绿灯剩余时间发送至车载信息采集处理模块,所述的状态信息包括速度、加速度以及GPS信息；车载信息采集处理模块将车辆的状态信息发送至路侧信息采集处理模块，

2)若该车辆为头车，则进行步骤3)，若该车辆非头车，则进行步骤4)；

3)路侧信息采集处理模块根据车辆距离主干道交口距离、当前运行速度和加速度计算能否通过停车线，然后路侧信息采集处理模块将计算结果反馈车载信息采集处理模块并进行操作建议；

4)后车与前车的车载信息采集处理模块通讯并交互车辆的状态信息，然后根据车距、车速及加速度计算间距安全阈值，当间距小于间距安全阈值时进行安全预警，同时将路灯剩余时间输出。

步骤1)中还包括车载环境采集模块采集路面湿滑信息和/或能见度信息并将该信息发送至路侧信息采集处理模块的步骤。

所述的步骤3)中操作建议的计算方法为：在距离停车线预定距离处根据当前车速计算到达停车线的运行时间t，t_green为绿灯剩余时间，当t≤t_green时，建议以当前车速通过交叉口；当车速处于0-20km/h且0.5t≤t_green＜t时，建议加速通过交叉口并给出建议车速，当0.5t≥t_green，建议等待下一个绿灯。

当车速处于0-20km/h且0.5t≤t_green＜0.85t时，建议车速加倍；当车速处于20-30km/h且0.85t≤t_green＜t时，建议车速达到40km/h以上。

所述的间距安全阈值为D，其中，β为天气修正系数，取值1-2，v_前车为前车的运行速度、v_后车为后车的运行速度，a_前车为前车的加速度、a_后车为后车的加速度，d为安全距离余量。

当车速小于等于20km/h时，d＝3-6m，当车速大于20km/h时，d＝8-12m。

在所述的步骤1)中，在车辆行驶通过主干道交叉口前第一预设距离时,路侧信息采集处理模块将车道功能信息发送至车载信息采集处理模块，当车辆继续向前行驶通过主干道交叉口前第二预设距离时,路侧信息采集处理模块将绿灯剩余时间发送至车载信息采集处理模块,车载信息采集处理模块将车辆的状态信息发送至路侧信息采集处理模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过联合车载信息采集处理模块、路侧信息采集处理模块、信息通讯模块、车速控制建议模块、前后车安全距离预警模块，实现车与车、车与路之间的信息交互，综合交叉口的绿灯剩余时间、车辆位置、车辆运行状态、天气信息，对车辆运行速度进行控制提示，对前后车之间的间距进行安全预警，有利于提高交叉口的交通运行效率，减少交通事故及无谓的加减速，保障车辆安全运行，减少油耗，保护环境。

附图说明

图1所示为本发明的基于车路协同的主干道交叉口进口道车速控制系统模块的结构示意图；

图2所示为车道功能划分示意图；

图3所示为系统工作流程图。

具体实施方式

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。

如图1-3所示，本发明的基于车路协同的主干道交叉口进口道车速控制方法，包括以下步骤：

1)在车辆行驶通过主干道交叉口前,车载信息采集处理模块将车辆的状态信息发送至路侧信息采集处理模块，路侧信息采集处理模块将车道功能信息和绿灯剩余时间发送至车载信息采集处理模块,所述的状态信息包括速度、加速度以及GPS信息；

2)路侧信息采集处理模块根据车辆的GPS信息，计算车道上的车辆与交叉口停车线的距离，该距离值最小的车辆，即为该车道上的头车，若车辆为头车，则进行步骤3)；若该车辆非头车，则进行步骤4)；

3)路侧信息采集处理模块根据车辆距离主干道交口距离、当前运行速度和加速度计算能否通过停车线，然后路侧信息采集处理模块将计算结果反馈车载信息采集处理模块并进行操作建议，

4)后车与前车的车载信息采集处理模块通讯并交互车辆的状态信息并根据车距和车速及加速度计算间距安全阈值，当间距小于间距安全阈值时进行安全预警，同时将路灯剩余时间输出。

其中，作为实现上述方法的控制系统包括车载信息采集处理模块、路侧信息采集处理模块、用以实现车辆和路侧信息采集处理模块通讯的信息通讯模块、车速控制建议模块、前后车的安全距离预警模块，车载信息采集处理模块的功能主要包括采集本车与前车的车速、加速度、位置信息、车间距，以及感知是否下雨或者道路湿滑信息，通过专用短程通讯技术DSRC(Dedicated Short Range Communications)，即利用信息通讯模块将本车的位置信息发送给路侧信息采集处理模块。路侧信息采集处理模块主要采集交叉口进口道车道功能划分信息和交叉口绿灯剩余时间长度，以及接收车辆的位置信息，分析车辆是否是交叉口进口道的头车(也就是距离交叉口停车线最近的车辆)。信息通讯模块的主要功能是通过专用短程通讯技术DSRC，实现前后车的车载信息采集处理模块的车速、加速度、位置信息、车间距的交互，以及路侧信息采集处理模块与车载信息采集处理模块的信息交互。车速控制建议模块的主要功能是，计算头车到达停车线位置所需时间，然后将其与绿灯剩余时间进行比较，视车辆的不同运行状态，给予车辆正常行驶通过、加速通过、减速等待三种不同的车速控制提示。前后车安全距离预警模块的主要功能是，根据前后车的车速、加速度、车间距，计算前后车之间的间距安全阈值，当前后车之间的实际间距小于等于安全阈值时，该模块给予安全预警。

其中，采集路面湿滑信息和/或能见度信息可借助车载环境采集模块采集，然后将该信息发送至路侧信息采集处理模块，当然也可以借助路侧信息采集处理模块自行采集，此与现有技术类似，在此不再展开描述。本发明通过联合车载信息采集处理模块、路侧信息采集处理模块、信息通讯模块、车速控制建议模块、前后车安全距离预警模块，实现车与车、车与路之间的信息交互，综合交叉口的绿灯剩余时间、车辆位置、车辆运行状态、天气信息，对车辆运行速度进行控制提示，对前后车之间的间距进行安全预警，有利于提高交叉口的交通运行效率，减少交通事故及无谓的加减速，保障车辆安全运行，减少油耗，保护环境。

具体地，在所述的步骤1)中，在车辆行驶通过主干道交叉口前第一预设距离时,路侧信息采集处理模块将车道功能信息发送至车载信息采集处理模块，当车辆继续向前行驶通过主干道交叉口前第二预设距离时,路侧信息采集处理模块将绿灯剩余时间发送至车载信息采集处理模块,车载信息采集处理模块将车辆的状态信息发送至路侧信息采集处理模块。具体地，如在距离交叉口停车线200m处，路侧信息采集处理模块将车道功能划分信息，即如图2所示的车道左转、直行、右转，通过专用短程通讯技术DSRC，发送给车辆的车载信息采集处理模块，在距离交叉口停车线100m处，路侧信息采集处理模块将交叉口绿灯剩余时间信息，通过专用短程通讯技术DSRC，发送给车辆的车载信息采集处理模块，同时车载信息采集处理模块将车辆的状态信息发送至路侧信息采集处理模块。提前发送车道功能信息，可及时进行车道变更，避免临时便道导致的安全隐患或违规驾驶。而且，在车道选择之后再进行操作建议告知，可参考性更强。

其中，所述的步骤3)中操作建议的计算方法为：在距离停车线预定距离处根据当前车速计算到达停车线的运行时间t，t_green为绿灯剩余时间，当t≤t_green时，建议以当前车速通过交叉口；当车速处于0-20km/h且0.5t≤t_green＜t时，建议加速通过交叉口并给出建议车速，当0.5t≥t_green，建议等待下一个绿灯，具体地，当车速处于0-20km/h且0.5t≤t_green＜0.85t时，建议车速加倍，当车速处于20-30km/h且0.85t≤t_green＜t时，建议车速达到40km/h以上。

参考剩余时间在预定时间间隔，如1s内进行重复计算，可精准地对操作给出切实建议，避免在交叉口红绿灯前的犹豫或者判断不准的情况，减少车速变化，减少燃油消耗，保护环境。

其中，所述的间距安全阈值为D，其中，β为天气修正系数，取值1-2，如晴天且路面干燥，则取1，若下雨天或者路面湿滑，则取2，当然也可以根据设定取其他值，v_前车为前车的运行速度、v_后车为后车的运行速度，a_前车为前车的加速度、a_后车为后车的加速度，d为安全距离余量，当车速小于等于20km/h时，d＝3-6m，当车速大于20km/h时，d＝8-12m。

在排队通行时，结合车速路面情况以及前车的操作对后车及时通告并给出建议，有效避免追尾事故的发生，为驾控操作提供有效参考，同时及时提供给车辆绿灯剩余时间，尤其是在能见度较低的时候，信息的交互减少等待的焦躁，避免盲目驾驶。

其中，上述控制中，可根据交通监控与管理的需要，设定各类信息采集、处理与交互的周期，以及操作建议或者安全预警的提醒，为保证交通的实时性，上述周期可设为1秒钟，每1秒钟更新一次各类信息的采集、处理与交互。

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。