A-SMGCS控制下机场场面交通信号配时方法、系统、设备及介质

本发明属于机场场面交通运行系统，具体涉及a-smgcs控制下机场场面交通信号配时方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着民航事业的发展，社会对航空运输的需求越来越高，机场场面的运行交通体也随之增多，增加了冲突的发生概率和管制员的负荷。

2、现有技术中的机场场面冲突管理是通过管制员目视或者系统监测告知管制员后对飞行员下达指令实现的，当管制员指令出错或机场能见度较低时，碰撞事故的概率会增加，场面车辆则是采用停车避让的通行规则。

3、现有a-smgcs控制系统通过信息集成的方式解决机场场面的飞机间监视与冲突检测问题，专利cn 113936460 a提出了一种基于车路协同环境的交通工具避免碰撞方法，通过布设车路协同装置，监测交通工具，广播车辆通行状况，通过路侧设备，计算车辆与交汇点最近的飞机碰撞时间，车辆采取减速或者停车等待策略。但是该专利存在以下局限性：第一，未考虑车辆和车辆之间、飞机与飞机之间存在的冲突问题，且在冲突控制中未考虑任务优先级；第二，目前机场场面全域监测，额外布设车路协同设备，增加成本；第三，路侧探测设备位置固定，无法考虑飞机机型差异和路径差异的问题；第四，没有交通体的轨迹预测；第五，没有对交通体进行速度引导。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供a-smgcs控制下机场场面交通信号配时方法、系统、设备及介质，有效提高机场场面的运行效率，减少管制员负荷，减少人为因素导致的机场场面交通安全问题的发生。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、a-smgcs控制下机场场面交通信号配时方法，包括以下步骤：

4、s1：确定监测范围，筛选经过交叉口的交通体，确定冲突交通体的通行优先级；实时获取当前交通体速度，预测各个交通体对交叉口的占用时间窗；

5、s2：根据冲突交通体的通行优先级、几何尺寸和预测占用时间窗信息，得到通行优先级低的交通体动态的停止线位置；

6、s3：设置安全决策点，并根据交通体的通行优先级和冲突信息确定初始信号配时方案；

7、s4：判断交通体能否在初始信号配时方案内安全通过交叉口，根据判断信息更新信号配时，并通过速度引导交通体至安全决策点；

8、s5：达到安全决策点时，再次判断能否通过交叉口，并得到最终信号配时，若可以通过，通过信号灯和速度引导交通体通过交叉口，否则通过信号灯和速度引导至停止线。

9、进一步的，所述步骤s1中确定监测范围，筛选经过交叉口的交通体的过程为：

10、监测交叉口一定范围内机场场面的运行交通体，获取交通体的相关信息，包括：类型，几何尺寸，行驶速度和位置等信息；

11、预测监测范围内交通体的运动路径信息，剔除不经过该交叉口的交通体。

12、进一步的，所述步骤s1中确定冲突交通体的通行优先级，得到优先级排序，其中，飞机的通行优先级高于车辆通行优先级，飞机之间以及车辆之间的优先级根据任务重要程度判断；

13、多辆同质交通体到达交叉口存在冲突时，则依次对距离交叉口最近的多个方向交通体的任务属性进行排序。

14、进一步的，所述步骤s2中得到所述停止线位置的同时还得到动态通过线位置，其得到的过程为：采用动态停止线和动态通过线，不同的交通体几何尺寸存在差异，通过交叉口时，占用的交叉口空间范围不同，设置不同的安全距离；

15、其中，动态停止线是在通行优先级低的交通体冲突前，动态通过线在通行优先级低的交通体冲突后。

16、进一步的，所述步骤s3中设置安全决策点的过程为：

17、

18、其中，ax为减速行驶的加速度，在驾驶员需要在到达安全决策点处降低车速至vx。

19、进一步的，所述步骤s3中根据交通体的通行优先级和冲突信息确定初始信号配时方案的过程为：

20、在通行优先级高的交通体xi所在路径交通体赋予绿灯信号相位，确定通行优先级低的另一方向交通体xj的绿灯时间窗，其他时间段赋予红灯信号；

21、所述交通体xj的绿灯时间窗为：

22、[当前时间+ti，当前时间+ti+tg]；

23、其中，tg为绿灯时长，ti为交通体xi预测当前时间到完全通过交叉口的时长，若交通体xi已经通过交叉口，则ti＝0；

24、其中，交通体xi预测到达时间早于交通体xj预测到达时间，交通体xj预测到达时间早于交通体xi+a预测到达时间，xi+a为xi后面第一个的交通体的通行优先级编号；

25、绿灯时长为：

26、

27、其中，|di-di+a|为交通体xi与xi+1之间的距离，vi+a为交通体xi+a的平均运行速度；

28、当i+a>j时，若交通体xj预测达到交叉口时间早于交通体xi+a预测到达时间，且交通体xi已经通过交叉口，则di＝0，若交通体xj预测达到交叉口时间晚于交通体xi预测到达时间，且交通体xi+a尚未出现，则di+a＝0，vi+a＝0，若交通体xj预测达到交叉口时间晚于交通体xi预测到达时间，且早于交通体xi+a预测达到交叉口时间，则|di-di+a|为通行优先级高的交通体xi与xi+a之间的距离，

29、当i+a<j时，则不考虑交通体xi+a，交通体xj绿灯时长tg＝∞。

30、进一步的，所述步骤s4中

31、若交通体xj能安全通过交叉口绿灯时长则更新为若不满足如下条件则

32、

33、其中，dn为当前位置到安全决策点的距离，为当前位置到安全决策点的平均速度，ds为安全决策点到停止线的距离，为安全决策点到停止线的平均速度，dl为停止线和通过线之间的距离，为停止线和通过线之间是平均速度；

34、交通体xj行驶到安全决策点，判断该交通体能否通过当前交叉口，更新绿灯时长若不满足如下条件，则从而确定最终信号配时方案，其过程为：

35、

36、

37、其中，引导速度曲线vj可以通过模型优化求解或者自定义函数获得，其过程为：

38、当i+a>j时，若能通过交叉口，赋予交通体xj绿灯信号配时，并加速行驶通过当前交叉口；若不能优先通过，则赋予交通体xj红灯信号配时，以ax为加速度做匀减速运动，停在停止线处，等交通体xi+a通过后，再次判断交通体xj能否通过；若能通过，则赋予交通体xj绿灯信号配时，若不能通过，则继续停车等待，直至能通过交叉口；

39、当i+a<j时，预测交通体xi通过时间，交通体xj通过速度引导通过交叉口。

40、a-smgcs控制下机场场面交通信号配时系统，包括：

41、采集预测模块，用于确定监测范围，筛选经过交叉口的交通体，确定冲突交通体的通行优先级；实时获取当前交通体速度，预测各个交通体对交叉口的占用时间窗；

42、优先级排序模块，用于根据冲突交通体的通行优先级、几何尺寸和预测占用时间窗信息，得到通行优先级低的交通体动态的停止线位置和动态通过线位置；

43、配时模块，用于设置安全决策点，并根据交通体的通行优先级和冲突信息确定初始信号配时方案；

44、判断模块，用于判断交通体能否在初始信号配时方案内安全通过交叉口，根据判断信息更新信号配时，并通过速度引导交通体至安全决策点；

45、输出模块，用于达到安全决策点时，再次判断能否通过交叉口，并得到最终信号配时，若可以通过，通过信号灯和速度引导交通体通过交叉口，否则通过信号灯和速度引导至停止线。

46、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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a-smgcs控制下机场场面交通信号配时方法的步骤。

47、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现a-smgcs控制下机场场面交通信号配时方法的步骤。

48、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

49、本发明提供a-smgcs控制下机场场面交通信号配时方法、系统、设备及介质，包括以下步骤：确定监测范围，筛选经过交叉口的交通体，确定冲突交通体的通行优先级；实时获取当前交通体速度，预测各个交通体对交叉口的占用时间窗；根据冲突交通体的通行优先级、几何尺寸和预测占用时间窗信息，得到通行优先级低的交通体动态的停止线位置和动态通过线位置；设置安全决策点，并根据交通体的通行优先级和冲突信息确定初始信号配时方案；若交通体能在初始信号配时方案内全部通过交叉口，则引导交通体至安全决策点，否则赋予红灯相位并引导运动至安全决策点并匀减速至停止线，并判断能否通过交叉口，并更新初始信号配时方案；本技术利用机场场面现有多点定位系统、场监雷达等监测系统获取交通体行驶速度、运动体识别标识、几何尺寸和位置等信息，获取交通体行驶轨迹，预测其对交叉口的占用时间窗，赋予存在不同优先级的冲突交通体相应的信号配时，有效提高机场场面的运行效率，减少管制员负荷，减少人为因素导致的机场场面交通安全问题的发生，减少机场场面排队时间，降低排油量。