本发明涉及交通领域，特别涉及一种基于车路协同的交通线路引导和信号优化系统。
背景技术：
目前城市交通中尤其是上下班高峰期车流量增多，主干道堵车严重，甚至因前方路口大量堆积当前路口任然放行绿灯导致车辆滞留在路口中间，影响支路车辆正常行驶，使拥堵加剧、影响行车安全并对驾驶员的心理造成影响，容易造成事故的同时还造成不必要的排放，污染环境。
但是，驾驶员在上下班时由于路线固定和没有有效行车诱导无法正确的躲避拥堵，在拥堵严重时或者前方有大车遮挡时无法看清路口信号灯，驾驶员经常会减速甚至停车待看清信号灯时在前行，同时也受到自身对路线的熟悉程度、道路级因素导致驾驶员宁愿多几次红绿灯也不愿意尝试更换路线，为此，我们提出一种基于车路协同的交通线路引导和信号优化系统来解决上述问题。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于车路协同的交通线路引导和信号优化系统，本发明把人、车、路综合起来考虑通过车内显示设备调整驾驶员的形式路线实现路网交通流的合理分配，减少交通量的过分集中及迂回交通，在必须要经过的主干道通过车路协同设备采集的数据发送至信号优化系统来优化当前路口的信号配时，提高交通网络的通行能力。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于车路协同的交通线路引导和信号优化系统，包括车载显示端、路口汇聚端、线路引导和优化系统后台，所述车载显示端利用无线组网与路口汇聚端进行通讯，所述路口汇聚端、内设置有线路引导和优化系统后台，接收线路引导和优化系统后台提供的线路引导数据和路段的交通流量数据，利用后台的优化系统，引导驾驶员选择最优行驶路径，
所述车载显示端，车载显示端的界面分为上部分和下部分，上部分则是当前路口的信号灯放行、倒计时显示和路面渠化，保证车主不受大车遮挡依然能了解路口的放行状态和渠化图，也方便车主可以及时提前变道，下部分则是当前城市地图和车辆行驶轨迹，提供实时的交通流状况、交通事故、建筑情况，用来对车主进行路线导航和线路引导，为出行者提供一条最优的行驶路径。
进一步的，所述车载显示端提供起点和终点的路线设置功能，平时可做导航用，在拥堵情况下，系统会根据路线来提供路线引导，所述车载显示端内配备车辆定位装置，利用车载gps提供车辆准确定位，利用地图匹配算法，保证在显示端可以正确的显示车辆所在位置并将此信息通过路口无线组网传输至路口汇聚端，同时基于gps定位也可以将车辆的行驶速度、行驶方向数据提供给优化系统，基于路口大量车辆的数据也给后台优化系统提供了优化基础数据，如车流量、排队长度、时间占有率，路口也无需安装正向雷达、视频流量检测器检测设备。
进一步的，所述路口汇聚端，基于dsrc无线自组网使车载显示端和路口汇聚端通讯迅速并保证连接的范围，不会使一个车载显示端同时与两个路口汇聚端进行连接也能保证当车辆进入预设范围后立马切换并与当前路口的路口汇聚端进行通信。
进一步的，所述路口汇聚端提供光纤接口和rj45网络接口，可将用户光纤直接接入路口汇聚端或者通过电信运营商的光纤接入公安内网，所述路口汇聚端因路口信号配时优化需要给路口交通信号机下发优化指令，则后台优化系统需要安装在交警指挥中心，则无法连接外网，所以采用基于dsrc的高效无线自组网连接的方式与路口车辆车载显示端进行通讯，解决了流量费用问题，同时也保证数据可以传输至公安内网。
进一步的，所述线路引导和优化系统，系统首先需要收集大量数据通过算法分析各个路段的通行饱和度，各个时段的车流量，如排队长度达到200米，占有率大于40%则判断当前路口趋于饱和，当信号灯为绿灯时，在车道末尾车辆依然停滞不前则判断为溢出，则进行溢出优化控制，切断当前绿灯，防止车辆在路口中间堆积。
进一步的，通过路口汇聚端上传的车辆信息共有两种优化方式，分别为线路引导和配时优化，
1)线路引导，通过车载显示端下部分地图来进行显示，在保证路口绿信比阈值的同时，将即将造成拥堵的车辆引导至其他车道，使其通过左拐或者右拐进入到其他路线，从而将这些车辆分散至其他不拥堵路线上，并通过优化路口信号配时让这些车辆可以在预计时间内或者耗时不长的情况下到达预定目的地，因为驾驶员的舒适感提升明显，配合信号优化，驾驶员也乐意配合线路引导，驾驶员对时间的要求和路程舒适感上得到满足，在线路引导算法中尽量减少进入路况较差的道路；
2)配时优化，配时优化分为三套优化方案分别为：动态绿波、溢出控制和全维度优化。
进一步的，所述动态绿波，按照原先早晚高峰期平均车速设置好主干道线路上面的绿波带，先使其绿波路口的周期相并设置好相位差，通过车载端上传的数据，如车辆平均车速，当前路口排队长度，通过修正路口的相位差参数来达到动态绿波的效果，因为平均车速降低后到达下个路口的时间将会增加，相位差也要对应增加，排队长度过长绿灯放行时间也将适当延长，通过的车辆增多，在下个路口必然也要增加绿灯时间，否则车辆会在下个路口堆积，当拥堵有所缓解，相位差越接近预设值，在不超过绿信比的阈值如拥堵没有缓解，则采用线路引导，引导后端车辆或即将进入此路口的车辆选择其他路线，并在其他路线采用全维度优化保证驾驶员的驾驶舒适感，使其愿意听从优化系统的引导。
进一步的，所述溢出控制，根据车载端上传的当前路口各个车辆的数据，当前路口绿灯时，前方路段堆积车辆较多，速度低于速度阈值且前方路口对应红灯还有较长时间，则停止当前路口对应车道的绿灯改为红灯，防止车辆在路口中间堆积，影响其他方向车辆正常行驶，如下个周期任无法缓解则采用线路引导功能，引导当前路口后端车辆进入其他线路，并在其他线路采用全维度优化保证驾驶员的驾驶舒适感。
进一步的，所述全维度优化，根据车载端上传的当前线路引导路口的各个车辆的数据，如车辆平均车速、排队长度、支路车辆数量数据，为了保证进入引导线路车辆的行驶体验，如支路车流不多但信号配时大于实际车辆放行时间同时在保证行人可以正常通过路口，适当的减少对应支路的绿灯时间，增加引导线路上车辆的绿灯时间，保证车辆可以高效的通过。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过车载端上传的实时数据，替代了路口原有的监测设备如正向雷达、视频车辆检测器，实时精准的了解道路车辆状况。
采用自组网传输模式，高效连接，让车辆数据可以实时上传，车载端可以显示当前路口的信号灯放行状态，该系统在导航的基础上，配合优化系统可以做到优化配时，使配时更加智能，系统配合优化算法和线路引导功能，解决了主路拥堵，周围路段车辆较少，浪费道路资源的问题。
具体实施方式
以下结合对本发明作进一步详细说明。
为本发明较优实施例中一种基于车路协同的交通线路引导和信号优化系统，包括车载显示端、路口汇聚端、线路引导和优化系统后台，所述车载显示端利用无线组网与路口汇聚端进行通讯，所述路口汇聚端、内设置有线路引导和优化系统后台，接收线路引导和优化系统后台提供的线路引导数据和路段的交通流量数据，利用后台的优化系统，引导驾驶员选择最优行驶路径，
所述车载显示端，车载显示端的界面分为上部分和下部分，上部分则是当前路口的信号灯放行、倒计时显示和路面渠化，保证车主不受大车遮挡依然能了解路口的放行状态和渠化图，也方便车主可以及时提前变道，下部分则是当前城市地图和车辆行驶轨迹，提供实时的交通流状况、交通事故、建筑情况，用来对车主进行路线导航和线路引导，为出行者提供一条最优的行驶路径，
所述车载显示端提供起点和终点的路线设置功能，平时可做导航用，在拥堵情况下，系统会根据路线来提供路线引导，
所述车载显示端内配备车辆定位装置，利用车载gps提供车辆准确定位，利用地图匹配算法，保证在显示端可以正确的显示车辆所在位置并将此信息通过路口无线组网传输至路口汇聚端，同时基于gps定位也可以将车辆的行驶速度、行驶方向数据提供给优化系统，基于路口大量车辆的数据也给后台优化系统提供了优化基础数据，如车流量、排队长度、时间占有率，路口也无需安装正向雷达、视频流量检测器检测设备。
所述路口汇聚端，基于dsrc无线自组网使车载显示端和路口汇聚端通讯迅速并保证连接的范围，不会使一个车载显示端同时与两个路口汇聚端进行连接也能保证当车辆进入预设范围后立马切换并与当前路口的路口汇聚端进行通信，
所述路口汇聚端提供光纤接口和rj45网络接口，可将用户光纤直接接入路口汇聚端或者通过电信运营商的光纤接入公安内网，所述路口汇聚端因路口信号配时优化需要给路口交通信号机下发优化指令，则后台优化系统需要安装在交警指挥中心，则无法连接外网，所以采用基于dsrc的高效无线自组网连接的方式与路口车辆车载显示端进行通讯，解决了流量费用问题，同时也保证数据可以传输至公安内网。
所述线路引导和优化系统，系统首先需要收集大量数据通过算法分析各个路段的通行饱和度，各个时段的车流量，如排队长度达到200米，占有率大于40%则判断当前路口趋于饱和，当信号灯为绿灯时，在车道末尾车辆依然停滞不前则判断为溢出，则进行溢出优化控制，切断当前绿灯，防止车辆在路口中间堆积。
通过路口汇聚端上传的车辆信息共有两种优化方式，分别为线路引导和配时优化，
1)线路引导，通过车载显示端下部分地图来进行显示，在保证路口绿信比阈值的同时，将即将造成拥堵的车辆引导至其他车道，使其通过左拐或者右拐进入到其他路线，从而将这些车辆分散至其他不拥堵路线上，并通过优化路口信号配时让这些车辆可以在预计时间内或者耗时不长的情况下到达预定目的地，因为驾驶员的舒适感提升明显，配合信号优化，驾驶员也乐意配合线路引导，驾驶员对时间的要求和路程舒适感上得到满足，在线路引导算法中尽量减少进入路况较差的道路；
2)配时优化，配时优化分为三套优化方案分别为：动态绿波、溢出控制和全维度优化；
所述动态绿波，按照原先早晚高峰期平均车速设置好主干道线路上面的绿波带，先使其绿波路口的周期相并设置好相位差，通过车载端上传的数据，如车辆平均车速，当前路口排队长度，通过修正路口的相位差参数来达到动态绿波的效果，因为平均车速降低后到达下个路口的时间将会增加，相位差也要对应增加，排队长度过长绿灯放行时间也将适当延长，通过的车辆增多，在下个路口必然也要增加绿灯时间，否则车辆会在下个路口堆积，当拥堵有所缓解，相位差越接近预设值，在不超过绿信比的阈值如拥堵没有缓解，则采用线路引导，引导后端车辆或即将进入此路口的车辆选择其他路线，并在其他路线采用全维度优化保证驾驶员的驾驶舒适感，使其愿意听从优化系统的引导；
所述溢出控制，根据车载端上传的当前路口各个车辆的数据，当前路口绿灯时，前方路段堆积车辆较多，速度低于速度阈值且前方路口对应红灯还有较长时间，则停止当前路口对应车道的绿灯改为红灯，防止车辆在路口中间堆积，影响其他方向车辆正常行驶，如下个周期任无法缓解则采用线路引导功能，引导当前路口后端车辆进入其他线路，并在其他线路采用全维度优化保证驾驶员的驾驶舒适感；
所述全维度优化，根据车载端上传的当前线路引导路口的各个车辆的数据，如车辆平均车速、排队长度、支路车辆数量数据，为了保证进入引导线路车辆的行驶体验，如支路车流不多但信号配时大于实际车辆放行时间同时在保证行人可以正常通过路口，适当的减少对应支路的绿灯时间，增加引导线路上车辆的绿灯时间，保证车辆可以高效的通过。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。