本發(fā)明涉及智能交通技術領域，具體是一種利用平面感知技術減少信號燈控制路口等待時間的方法及系統(tǒng)。

背景技術：

隨著城市規(guī)模的不斷擴大，機動車數(shù)量不斷增加，為了確保道路交通的安全與暢通，交通管理部門在許多路口設置了信號燈，人們在乘機動車出行過程中，行至交叉路口遇到紅燈停車等待已成常態(tài)。

目前，國內外設在道路上的信號控制系統(tǒng)檢測器，均采用點檢測及橫斷面檢測模式來檢測機動車通過路口過程中的狀態(tài)，只要檢測到放行方向的機動車正在連續(xù)通過路口時，不管停止方向停車等待綠燈的機動車數(shù)量和等待時間長短，一直要延續(xù)到放行方向最大綠燈時間到時，才能轉換到另一方向綠燈。

如何縮短通過路口的全部機動車遇紅燈的總停車等待時間，讓總停車時間之和大的方向優(yōu)先通行，提高路口通行效率已是人們關注的焦點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術中的信號燈控制方法及系統(tǒng)，不能夠盡量縮短機動車在路口等待紅燈總的時間，路口總體通行效率受到影響的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種利用平面感知技術減少信號燈控制路口等待時間的方法，包括如下步驟：

S1：在路口不同方向上設置平面感知檢測器，用于實時監(jiān)測每個方向的機動車的瞬時速度，每一臺機動車從其所在的當前位置到停止線所需要的行駛時間；

S2：判斷第一相位是否是綠燈，若是則進入步驟S3；

S3：判斷第二相位是否有停車等待綠燈信號的機動車；若否則進入步驟S4，若是則進入步驟S5；

S4：判斷第一相位是否有機動車通過路口，若是，則保持第一相位為綠燈信號，直至第一相位的最大綠燈時間到達后轉換信號燈燈色；若否，則當?shù)谝幌辔坏漠斍熬G燈時間等于最小綠燈時間后轉換信號燈燈色；之后返回步驟S1；

S5：判斷第一相位是否有機動車通過路口，若否則進入步驟S9；若是則進入步驟S6；

S6：獲取當前時刻第二相位停車等待綠燈的機動車臺數(shù)I和等待時間加和∑T_i，其中T_i是指第i臺機動車從遇紅燈停止開始到再次遇到綠燈時所需時間，且1≤i≤I；以及如果此時將第一相位的信號燈轉換為紅燈，那么第一相位上未通過路口的機動車臺數(shù)J和每臺機動車再次等到第一相位綠燈信號所需要的時間的總和∑T_j，其中T_j是指第j臺機動車從遇紅燈停止開始再次遇到綠燈時所需時間，且1≤j≤J；第一相位上未通過路口的機動車包括從當前位置到達路口停止線所需的時間小于最大綠燈時間的全部機動車；

S7：判斷∑T_j是否大于或等于∑T_i，若是則進入步驟S8，否則進入步驟S9；

S8：判斷第一相位是否到達最大綠燈時間，若是則轉換信號燈燈色，之后返回步驟S1；否則保持第一相位為綠燈信號；

S9：判斷第一相位綠燈時間是否到達最小綠燈時間，若是則轉換信號燈燈色，之后返回步驟S1；若否則直接返回步驟S1。

所述步驟S1中獲取每一臺機動車從其所在的當前位置到停止線所需要的行駛時間的步驟包括：

S11：將平面感知檢測器的安裝位置坐標數(shù)據(jù)(X_j,Y_j)、停止線的坐標數(shù)據(jù)(X_t,Y_t)標注到電子地圖上；

S12：獲取機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)(X_dj,Y_dj)，并將其標注到電子地圖上；

S13：獲取機動車自當前位置到前方路口停止線的距離L_d：

L_d＝(X_t,Y_t)-(X_dj,Y_dj)；

S14：獲取機動車當前的瞬時速度V_s＝(L_q-L_d)/T_s，其中L_q是指機動車前一個檢測周期與停止線之間的距離；

S15：判斷機動車與停止線之間是否有其他機動車，若否則進入步驟S16，若是則進入步驟S17；

S16：獲取機動車到達停止線所需的時間：

T_t1＝L_d/V_s；

S17：獲取機動車到達停止線所需的時間：

T_t2＝(L_d-L_dq)/V_s+T_tq；

其中L_dq為與該機動車相鄰的前方機動車與停止線之間的距離，T_tq為前方機動車到達停止線所需要的時間。

所述檢測器采用檢測雷達，在步驟S11和步驟S12之間還包括如下步驟：

SA1：選定校正標志位，并將校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)(X_b，Y_b)標注到電子地圖上，并實際測量雷達檢測器到校正標志的距離L_lb和校正標志位到停止線的距離L_jt；

SA2：判斷是否能讀取到校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)(X_bd，Y_bd)，若讀取到則根據(jù)校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)和校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)得到當前檢測誤差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)，之后進入步驟SA3；否則進入步驟S18；

SA3：判斷當前檢測誤差(X_c,Y_c)是否在設定閾值范圍內，若是則進入步驟S12，否則進入步驟S18；

在步驟S12中，獲取機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)(X_dj,Y_dj)的步驟如下：

S121：利用雷達檢測器獲取機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)；

S122：根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)和當前檢測誤差獲得機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)：(X_dj,Y_dj)＝(X_d,Y_d)-(X_c,Y_c)；

S18：發(fā)出報警信號，提示無法準確獲取校正標志位坐標數(shù)據(jù)。

所述檢測器采用視頻跟蹤單元，在步驟S11和步驟S12之間還包括如下步驟：

SB1：在視頻跟蹤單元的視頻監(jiān)控范圍內施劃分道線，所述分道線上設置有分界點F_i，并獲得每一分界點的實際坐標數(shù)據(jù)(X_f，Y_f)并將其標注到電子地圖上,以及每兩個相鄰分界點之間的距離L_fi；

SB2：在視頻監(jiān)控畫面中得到分道線的監(jiān)控圖像，依次人工標注每一個分界點F_i，并獲得每兩個相鄰分界點之間的像素行數(shù)H_h或像素列數(shù)H_l，得到：

每兩個相鄰分界點之間的每一行像素對應的距離L_fi/H_h；

或者每兩個相鄰分界點之間的每一列像素對應的距離L_fi/C_l；

之后進入步驟S12；

所述步驟S13具體包括：

S13A：利用視頻檢測器獲取機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)；

S13B：根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)判斷機動車當前位置在視頻監(jiān)控畫面中的哪兩個相鄰的分界點之間，并進一步判斷該坐標數(shù)據(jù)對應該相鄰分界點之間的哪一行像素點或哪一列像素點；

S13C：根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)，結合在實際中每一個分界點的相對位置坐標、以及機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)所在區(qū)域每一行像素對應的距離或者每一列像素對應的距離，得到機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)(X_dj,Y_dj)距停止線的實際距離。

在步驟SB2和步驟S22之間還包括如下步驟：

SB3：以每一分界點的實際坐標數(shù)據(jù)(X_f，Y_f)作為校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)(X_b，Y_b)；

SB4：判斷是否能檢測到每一個校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)(X_bd，Y_bd)，若檢測到則根據(jù)檢測到的每一校正標志位當前坐標數(shù)據(jù)和該校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)，得到與該標志位對應的檢測誤差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)，之后進入步驟SB5；否則進入步驟S18；

SB5：判斷每一標志位對應的檢測誤差(X_c,Y_c)是否在設定閾值范圍內，若所有校正標志位對應的檢測誤差都在設定閾值范圍內則進入步驟S12；否則進入步驟S18；

在步驟S13B中，還包括如下步驟：根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)得到與機動車距離最近的校正標志位，以與機動車距離最近的校正標志位的檢測誤差作為機動車的當前檢測誤差(X_c,Y_c)；

在步驟S13C中，還包括如下步驟：根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)和當前檢測誤差，獲得機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)：(X_dj,Y_dj)＝(X_d,Y_d)-(X_c,Y_c)；

在步驟S16和步驟S17中，機動車當前位置與停止線的實際距離L_d等于與機動車距離最近的分界點即校正標志位與停止線之間的距離加上機動車當前位置與該分界點即校正標志位之間的像素行數(shù)或像素列數(shù)所代表的距離；

S18：發(fā)出報警信號，提示無法準確獲取校正標志位坐標數(shù)據(jù)。

基于同一發(fā)明構思，本發(fā)明還提供一種利用平面感知技術減少信號燈控制路口等待時間的系統(tǒng)，包括：

平面感知檢測器，設置于路口不同方向上，用于實時監(jiān)測每個方向的機動車；

數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取每個方向的機動車的瞬時速度，每一臺機動車從其所在的當前位置到停止線所需要的行駛時間；

第一判斷模塊，用于判斷第一相位是否是綠燈；

第二判斷模塊，用于在第一判斷模塊的判斷結果為是時，判斷第二相位是否有停車等待綠燈信號的機動車或者在預設時間范圍內到達停止線的機動車；

第三判斷模塊，用于在第二判斷模塊的判斷結果為否時，判斷第一相位是否有機動車通過路口，若是，則保持第一相位為綠燈信號，直至第一相位的最大綠燈時間到達后轉換信號燈燈色；若否，則調整第一相位的綠燈時間為最小綠燈時間；

第四判斷模塊，用于在第二判斷模塊的判斷結果為是時，判斷第一相位是否有機動車通過路口；

處理模塊，用于在第四判斷模塊的判斷結果為是時，獲取當前時刻第二相位停車等待綠燈的機動車臺數(shù)I和等待時間加和∑T_i，其中T_i是指第i臺機動車從遇紅燈停止開始到再次遇到綠燈時所需時間，且1≤i≤I；以及如果此時將第一相位的信號燈轉換為紅燈，那么第一相位上未通過路口的機動車臺數(shù)J和每臺機動車再次等到第一相位綠燈信號所需要的時間的總和∑T_j，其中T_j是指第j臺機動車從遇紅燈停止開始再次遇到綠燈時所需時間，且1≤j≤J；第一相位上未通過路口的機動車包括從當前位置到達路口停止線所需的時間小于最大綠燈時間的全部機動車；

第五判斷模塊，用于判斷∑T_j是否大于或等于∑T_i；

第六判斷模塊,用于在第五判斷模塊的判斷結果為是時,判斷第一相位是否到達最大綠燈時間，若是則轉換信號燈燈色；否則保持第一相位為綠燈信號；

第七判斷模塊,用于在第四判斷模塊的判斷結果為否時或第五判斷模塊的判斷結果為否時,判斷第一相位綠燈時間是否到達最小綠燈時間，若是則轉換信號燈燈色。

所述數(shù)據(jù)獲取模塊包括：

標注單元，用于將平面感知檢測器的安裝位置坐標數(shù)據(jù)(X_j,Y_j)、停止線的坐標數(shù)據(jù)(X_t,Y_t)標注到電子地圖上；

所述標注單元，還將獲取到的機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)(X_dj,Y_dj)標注到電子地圖上；

數(shù)據(jù)獲取單元，獲取機動車自當前位置到前方路口停止線的距離L_d：

L_d＝(X_t,Y_t)-(X_dj,Y_dj)；

所述數(shù)據(jù)獲取單元，還獲取機動車當前的瞬時速度V_s＝(L_q-L_d)/T_s，其中L_q是指機動車前一個檢測周期與停止線之間的距離；

判斷單元，用于判斷機動車與停止線之間是否有其他機動車；

所述數(shù)據(jù)獲取單元，還用于獲取機動車到達停止線所需的時間；當所述判斷單元的判斷結果為否時，機動車到達停止線所需的時間為T_t1＝L_d/V_s；當所述判斷單元的判斷結果為是時，機動車到達停止線所需的時間為：T_t2＝(L_d-L_dq)/V_s+T_tq；其中L_dq為與該機動車相鄰的前方機動車與停止線之間的距離，T_tq為前方機動車到達停止線所需要的時間。

所述平面感知檢測器采用檢測雷達，所述數(shù)據(jù)獲取模塊還包括：

所述數(shù)據(jù)獲取單元，選定校正標志位，并將校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)(X_b，Y_b)標注到電子地圖上，并實際測量雷達檢測器到校正標志的距離L_lb和校正標志位到停止線的距離L_jt；

所述判斷單元，判斷是否能讀取到校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)(X_bd，Y_bd)，若讀取到則根據(jù)校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)和校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)得到當前檢測誤差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)；判斷當前檢測誤差(X_c,Y_c)是否在設定閾值范圍內；

所述數(shù)據(jù)獲取單元中，包括：

雷達數(shù)據(jù)獲取子單元，利用雷達檢測器獲取機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)；

實際數(shù)據(jù)獲取子單元，根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)和當前檢測誤差獲得機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)：(X_dj,Y_dj)＝(X_d,Y_d)-(X_c,Y_c)；

報警模塊，在所述判斷單元判斷不能讀取到校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)(X_bd，Y_bd)時，發(fā)出報警信號，提示無法準確獲取校正標志位坐標數(shù)據(jù)。

所述平面感知檢測器采用視頻跟蹤單元，所述數(shù)據(jù)獲取模塊還包括：

分道線標注單元，在視頻跟蹤單元的視頻監(jiān)控范圍內施劃分道線，所述分道線上設置有分界點F_i，并獲得每一分界點的實際坐標數(shù)據(jù)(X_f，Y_f)并將其標注到電子地圖上,以及每兩個相鄰分界點之間的距離L_fi；

分界點標注單元，在視頻監(jiān)控畫面中得到分道線的監(jiān)控圖像，依次人工標注每一個分界點F_i，并獲得每兩個相鄰分界點之間的像素行數(shù)H_h或像素列數(shù)H_l，得到：

每兩個相鄰分界點之間的每一行像素對應的距離L_fi/H_h；

或者每兩個相鄰分界點之間的每一列像素對應的距離L_fi/C_l；

視頻數(shù)據(jù)獲取單元，：利用視頻檢測器獲取機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)；

機動車位置確定單元，根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)判斷機動車當前位置在視頻監(jiān)控畫面中的哪兩個相鄰的分界點之間，并進一步判斷該坐標數(shù)據(jù)對應該相鄰分界點之間的哪一行像素點或哪一列像素點；

機動車實際坐標獲取單元，根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)，結合在實際中每一個分界點的相對位置坐標、以及機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)所在區(qū)域每一行像素對應的距離或者每一列像素對應的距離，得到機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)(X_dj,Y_dj)距停止線的實際距離。

所述數(shù)據(jù)獲取模塊還包括：

校正位坐標確認單元，以每一分界點的實際坐標數(shù)據(jù)(X_f，Y_f)作為校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)(X_b，Y_b)；

檢測數(shù)據(jù)判斷單元，判斷是否能檢測到每一個校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)(X_bd，Y_bd)，若檢測到則根據(jù)檢測到的每一校正標志位當前坐標數(shù)據(jù)和該校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)，得到與該標志位對應的檢測誤差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)；

閾值判斷單元，判斷每一標志位對應的檢測誤差(X_c,Y_c)是否在設定閾值范圍內；

校正誤差選擇單元，根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)得到與機動車距離最近的校正標志位，以與機動車距離最近的校正標志位的檢測誤差作為機動車的當前檢測誤差(X_c,Y_c)；

所述實際數(shù)據(jù)獲取子單元根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)和當前檢測誤差，獲得機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)：(X_dj,Y_dj)＝(X_d,Y_d)-(X_c,Y_c)；其中，機動車當前位置與停止線的實際距離L_d等于與機動車距離最近的分界點即校正標志位與停止線之間的距離加上機動車當前位置與該分界點即校正標志位之間的像素行數(shù)或像素列數(shù)所代表的距離；

報警模塊，在檢測數(shù)據(jù)判斷單元的判斷結果為否時或閾值判斷單元的判斷結果為否時，發(fā)出報警信號，提示無法準確獲取校正標志位坐標數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的上述技術方案相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明所述的利用平面感知技術減少信號燈控制路口等待時間的方法及系統(tǒng)，能有效減少機動車通過路口遇紅燈停車等待時間。利用平面感知技術能精準檢測到每個路口停止線上游每條道路的每臺機動車的當前精準位置及瞬時速度，并能精準計算出從當前位置到停止線所需的精確到秒時間；能夠實時檢測紅燈亮的方向，在停止線后停車等待的機動車臺數(shù)加和及每臺車停車等待綠燈所用精確到秒的時間加和；能實時檢測到綠燈放行方向，如果現(xiàn)在轉換為紅燈到下一次得到綠燈將有多少臺機動車將停車等綠燈亮起，并能準確計算出停車等綠燈亮起的全部機動車所需的精確到秒的時間加和；根據(jù)路口停止線上游全部機動車停車等待綠燈亮起的停車臺數(shù)和等待時間加和最短的原則，判斷當前相位信號燈使是維持燈色狀態(tài)不變還是轉換燈色狀態(tài)。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內容更容易被清楚的理解，下面結合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中，

圖1是本發(fā)明一個實施例所述利用平面感知技術減少信號燈控制路口等待時間的方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明一個實施例具體方案中心路口的示意圖；

圖3是本發(fā)明一個實施例所述視頻檢測單元視頻畫面示意圖；

圖4是本發(fā)明另一個實施例所述視頻檢測單元視頻畫面示意圖；

圖5是本發(fā)明一個實施例所述利用平面感知技術減少信號燈控制路口等待時間的系統(tǒng)的原理框圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。并且下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。在對各個實施例進行詳細描述之前，需要說明的是，本發(fā)明所涉及到的所有坐標數(shù)據(jù)均是指在同一特定坐標系下的坐標數(shù)據(jù)。另外，本發(fā)明所述的平面感知檢測是相對于現(xiàn)有技術中斷面檢測而言的說法，對機動車當前位置軌跡的連續(xù)檢測即平面數(shù)據(jù)的采集可以說是平面感知檢測。

實施例1

本實施例提供一種利用平面感知技術減少信號燈控制路口等待時間的方法，如圖1所示，包括如下步驟：

S1：在路口不同方向上設置平面感知檢測器，用于實時監(jiān)測每個方向的機動車的瞬時速度，每一臺機動車從其所在的當前位置到停止線所需要的行駛時間。平面感知檢測器的設置方式可以如圖2給出的形式。

S2：判斷第一相位是否是綠燈，若是則進入步驟S3。

S3：判斷第二相位是否有停車等待綠燈信號的機動車；若否則進入步驟S4，若是則進入步驟S5；。

S4：判斷第一相位是否有機動車通過路口，若是，則保持第一相位為綠燈信號，直至第一相位的最大綠燈時間到達后轉換信號燈燈色；若否，則判斷第一相位的當前綠燈時間等于最小綠燈時間后轉換信號燈燈色；之后返回步驟S1。也就是說如果第二相位沒有機動車等待時，第一相位有機動車通過路口則為第一相位的機動車提供綠燈信號直到第一相位的最大綠燈時間；而如果第一相位也沒有機動車通過路口的話，那么當?shù)谝幌辔划斍暗木G燈時間為最小綠燈時間時，就轉換信號燈色狀態(tài)，這樣在保證路口安全的同時，提高轉換速度，縮短機動車通過路口的等待時間。

S5：判斷第一相位是否有機動車通過路口，若否則進入步驟S9；若是則進入步驟S6；也就是說，如果第二相位有機動車等待，那么進一步判斷第一相位是否有機動車，如果第一相位有機動車則判斷兩邊機動車的臺數(shù)以及機動車等待綠燈所需要的時間，為等待時間長的相位提供綠燈信號，以縮短等待時間。如果第一相位沒有機動車，那么就盡快為第二相位提供綠燈信號。

S6：獲取當前時刻第二相位停車等待綠燈的機動車臺數(shù)I和等待時間加和∑T_i，其中T_i是指第i臺機動車從遇紅燈停止開始到再次遇到綠燈時所需時間，且1≤i≤I；以及如果此時將第一相位的信號燈轉換為紅燈，那么第一相位上未通過路口的機動車臺數(shù)J和每臺機動車再次等到第一相位綠燈信號所需要的時間的總和∑T_j，其中T_j是指第j臺機動車從遇紅燈停止開始再次遇到綠燈時所需時間，且1≤j≤J；第一相位上未通過路口的機動車包括從當前位置到達路口停止線所需的時間小于最大綠燈時間的全部機動車；

本步驟中，前提條件是第一相位是綠燈信號，在第一相位有機動車通過同時第二相位有機動車等待通過路口，此時為了保證縮短機動車等待時間，則需要對兩個相位方向上的機動車等待時間進行比較，對于第一相位上的車輛，如果此時將綠燈信號轉換為紅燈信號，那么J臺機動車再次等到綠燈時的時間可以計算得到。而對于第二相位上的車輛，由于之前已經(jīng)處于等待狀態(tài)，因此已經(jīng)等待了一段時間了，如果繼續(xù)讓其等待，那么當?shù)诙辔蛔優(yōu)榫G燈時，可以得到第二相位的機動車一共等待了多長時間。本實施例中的上述方案，由于能夠實時獲取機動車的當前位置以及機動車的瞬時速度，因此能夠實時得到每一機動車從當前位置到停止線之間的時間。另外，本實施例中雖然沒有詳細說明，但是其一定是能夠獲得信號燈的控制周期，因此能夠獲得紅燈時間、綠燈時間，結合機動車到達停止線的時間，就能夠得到每一臺機動車的等待時間。

S7：判斷∑T_j是否大于或等于∑T_i，若是則進入步驟S8，否則進入步驟S9。

S8：判斷第一相位是否到達最大綠燈時間，若是則轉換信號燈燈色，之后返回步驟S1；否則保持第一相位為綠燈信號；當?shù)谝幌辔粰C動車等待時間長時，為第一相位提供綠燈信號，但是為了防止一直為第一相位提供綠燈，導致第二相位機動車長時間等待，所以需要判斷第一相位是否到達最大綠燈時間，如果第一相位到達最大綠燈時間，則無論第一相位是否有車都應該為第二相位提供綠燈信號了。

S9：判斷第一相位綠燈時間是否到達最小綠燈時間，若是則轉換信號燈燈色，之后返回步驟S1；若否則直接返回步驟S1。

本實施例中的上述方案，能有效減少機動車通過路口遇紅燈停車等待時間。利用平面感知技術能精準檢測到每個路口停止線上游每條道路的每臺機動車的當前精準位置及瞬時速度，并能精準計算出從當前位置到停止線所需的精確到秒時間；能夠實時檢測紅燈亮的方向，在停止線后停車等待的機動車臺數(shù)加和及每臺車停車等待綠燈所用精確到秒的時間加和；能實時檢測到綠燈放行方向，如果現(xiàn)在轉換為紅燈到下一次得到綠燈將有多少臺機動車將停車等綠燈亮起，并能準確計算出停車等綠燈亮起的全部機動車所需的精確到秒的時間加和；根據(jù)路口停止線上游全部機動車停車等待綠燈亮起的停車臺數(shù)和等待時間加和最短的原則，判斷當前相位信號燈使是維持燈色狀態(tài)不變還是轉換燈色狀態(tài)。

實施例2

本實施例在實施例1的基礎上，做如下改進，所述步驟S1中實時精準獲取每一臺機動車從當前位置到達停止線所需的時間的步驟包括：

S11：將平面感知檢測器的安裝位置坐標數(shù)據(jù)(X_j,Y_j)、停止線的坐標數(shù)據(jù)(X_t,Y_t)標注到電子地圖上；需要說明的是，對于安裝位置以及停止線來說，都是占有一定的面積的，那么在獲取其坐標數(shù)據(jù)時，可以按照所占面積的中心點位置的坐標數(shù)據(jù)作為實際的坐標數(shù)據(jù)來使用。

S12：獲取機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)(X_dj,Y_dj)，并將其標注到電子地圖上；機動車本身是具有一定的面積的，那么機動車的坐標數(shù)據(jù)也并非是一個點值，在實際應用時，可以選擇機動車最前端的中心點的位置坐標作為機動車的位置坐標。

S13：獲取機動車自當前位置到前方路口停止線的距離L_d：

L_d＝(X_t,Y_t)-(X_dj,Y_dj)；

具體計算方法可以參考圖3所示的實際情況，從圖3可以得出，機動車與停止線之間的距離為L_d，機動車和停止線二者的坐標在同一坐標系下。實際上，二者之間的距離，可以根據(jù)勾股定理得到，即：

本實施例中以L_d＝(X_t,Y_t)-(X_dj,Y_dj)來表示。

S14：獲取機動車當前的瞬時速度V_s＝(L_q-L_d)/T_s，其中L_q是指機動車前一個檢測周期與停止線之間的距離；

S15：判斷機動車與停止線之間是否有其他機動車，若否則進入步驟S16，若是則進入步驟S17；

S16：獲取機動車到達停止線所需的時間：

T_t1＝L_d/V_s；顯然，如果機動車前方?jīng)]有其他機動車，那么可以直接根據(jù)距離和速度得到機動車到達前方停止線所需要的時間。

S17：獲取機動車到達停止線所需的時間：

T_t2＝(L_d-L_dq)/V_s+T_tq；其中L_dq為與該機動車相鄰的前方機動車與停止線之間的距離，T_tq為前方機動車到達停止線所需要的時間。顯然如果機動車前方有其他機動車，那么當前機動車到達停止線所需要的時間勢必受到前方機動車的影響。

在本方案中，在獲取機動車到停止線的距離時，將在該機動車之前的機動車的行駛速度一同考慮進去，相比單獨的根據(jù)當前時刻該機動車的行駛速度獲得來說，更契合實際，更準確。

作為一種具體的實施方案，所述檢測器采用檢測雷達，在步驟S11和步驟S12之間還包括如下步驟：

SA1：選定校正標志位，并將校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)(X_b，Y_b)標注到電子地圖上，并實際測量雷達檢測器到校正標志的距離L_lb和校正標志位到停止線的距離L_jt；校正標志位可以為路面上設置的固定標志物所在的位置，例如顯示牌、天橋橋梁、電線桿等，這些物體不會輕易發(fā)生位移。

SA2：判斷是否能讀取到校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)(X_bd，Y_bd)，若讀取到則根據(jù)校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)和校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)得到當前檢測誤差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)，之后進入步驟SA3；否則進入步驟S18；

SA3：判斷當前檢測誤差(X_c,Y_c)是否在設定閾值范圍內，若是則進入步驟S12，否則進入步驟S18；

在步驟S12中，獲取機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)(X_dj,Y_dj)的步驟如下：

S121：利用雷達檢測器獲取機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)；

S122：根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)和當前檢測誤差獲得機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)：(X_dj,Y_dj)＝(X_d,Y_d)-(X_c,Y_c)；

S18：發(fā)出報警信號，提示無法準確獲取校正標志位坐標數(shù)據(jù)。

在路面選定校正標志位，在電子地圖上標注校正標志位的實際位置坐標，在對車輛位置進行檢測時，實時獲得校正標志位的坐標數(shù)據(jù)與實際坐標數(shù)據(jù)進行比較，當二者之間的偏差超過一定閾值時，發(fā)出故障報警信息提醒工作人員。當二者之間的偏差在閾值范圍內時，根據(jù)偏差值對采集到的車輛位置坐標進行校正，因此，即便是檢測器發(fā)生了抖動，也能保證最終獲得的車輛位置坐標數(shù)據(jù)是準確的。

實施例3

本實施例中，所述檢測器采用視頻跟蹤單元，在步驟S11和步驟S12之間還包括如下步驟：

SB1：在視頻跟蹤單元的視頻監(jiān)控范圍內施劃分道線，所述分道線上設置有分界點F_i，并獲得每一分界點的實際坐標數(shù)據(jù)(X_f，Y_f)并將其標注到電子地圖上,以及每兩個相鄰分界點之間的距離L_fi；如圖3所示為一種方案，以道路上施劃的分道線的端點作為分界點。因為分道線是虛線形式，對于其中的實線長度和空白距離都是有規(guī)定的，一般情況下實線長度為2米，空白距離為4米，因此如果直接以實線的兩個端點作為分界點，則很容易得到每一個分界點的坐標值，如圖中所示F1和F2之間的距離為2米，F(xiàn)2和F3之間的距離為4米，F(xiàn)3和F4之間的距離為兩米。

SB2：在視頻監(jiān)控畫面中得到分道線的監(jiān)控圖像，依次人工標注每一個分界點F_i，并獲得每兩個相鄰分界點之間的像素行數(shù)H_h或像素列數(shù)H_l，得到：

每兩個相鄰分界點之間的每一行像素對應的距離L_fi/H_h；

或者每兩個相鄰分界點之間的每一列像素對應的距離L_fi/C_l；

之后進入步驟S22；

圖4給出了在視頻檢測畫面中的檢測結果示意圖；圖中所示即為一條車道的檢測結果示意圖。從圖中可以看出，當視頻檢測單元在檢測不同距離的目標時，同一行像素以及同一列像素所表示的距離完全不同。道路的寬度是固定的，但是在畫面下方道路寬度占用了43列像素，在畫面上方只占用了28列像素，假設其寬度為3米，那么對于畫面下方每一列像素表示的距離為3/430.07米，道路上方每一列像素表示的距離為3/280.1米。同樣的道理，在路面上施劃的分道線，實線長度為兩米，在畫面下方15行像素表示F1和F2之間的距離，在畫面上方7行像素即可表示F5和F6之間的距離，則在F1和F2之間，每行像素代表的距離為2/150.133米，在F5和F6之間，每行像素代表的距離為2/70.286米。

所述步驟S13具體包括：

S13A：利用視頻檢測器獲取機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)；

S13B：根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)判斷機動車當前位置在視頻監(jiān)控畫面中的哪兩個相鄰的分界點之間，并進一步判斷該坐標數(shù)據(jù)對應該相鄰分界點之間的哪一行像素點或哪一列像素點；這一步驟實現(xiàn)起來比較簡單，就直接用機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)與每一個分界點的坐標數(shù)據(jù)進行比較就可以得出，再次不再詳細描述。

S13C：根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)，結合在實際中每一個分界點的相對位置坐標、以及機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)所在區(qū)域每一行像素對應的距離或者每一列像素對應的距離，得到機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)(X_dj,Y_dj)距停止線的實際距離。

機動車當前位置與停止線的實際距離L_d等于與機動車距離最近的校正標志位與停止線之間的距離加上機動車當前位置與該校正標志位之間的像素行數(shù)或像素列數(shù)所代表的距離。很容易理解，因為停止線、分道線都是實際施劃在路面上的，因此很容易測量得到二者之間的實際距離。假設當前時刻，機動車位于F5和F6之間，而F5和F6兩個分界點到前方停止線的距離可以實際測量得到，是非常準確的距離，那么我們只要得到機動車與F5或者F6之間的距離就可以得到機動車與前方停止線的距離了。因為，我們已經(jīng)獲得，F(xiàn)5和F6之間共有7行像素，每一行像素所表示的距離為0.286米，此時如果機動車與F5之間距離為4行像素，與F6之間的距離為3行像素，那么可以得到機動車與F6之間的距離為0.2863＝0.858米，則機動車與前方停止線的距離就是F6與停止線之間的距離再加上0.858米。另一種情況，假設機動車與F5的距離更近，那么機動車到前方停止線的距離就應該是F5到前方停止線的距離減去F5與機動車之間的距離。

當采用視頻檢測器時，由于視頻檢測器在檢測不同距離的場景時，同樣相鄰的兩行像素或者兩列像素之間代表的距離不相同。因為，在視頻畫面中，近距離的視頻圖像比例與遠距離的視頻圖像比例不同，因此，在本申請中，根據(jù)在路面上的分道線的實際長度尺寸，通過人工在視頻畫面上設置的分界點作為校正標志位，無論當分界點在遠距離的位置和在近距離的位置時，每個分界點到停止線的距離是已知的，而且是非常準確的，只是不同距離的場景相鄰分界點之間的像素行數(shù)和列數(shù)不同，代表的距離不同而已，通過這種方法，可以大幅度提高其檢測位置的精度，當機動車的位置處于任意相鄰的兩個分界點之間時，就能夠根據(jù)機動車所在分界點距停止線的實際距離加上機動車距該分界點的像素行數(shù)或列數(shù)得到準確的機動車距停止線的實際距離。

進一步優(yōu)選地，在步驟SB2和步驟S22之間還包括如下步驟：

SB3：以每一分界點的實際坐標數(shù)據(jù)(X_f，Y_f)作為校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)(X_b，Y_b)；

SB4：判斷是否能檢測到每一個校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)(X_bd，Y_bd)，若檢測到則根據(jù)檢測到的每一校正標志位當前坐標數(shù)據(jù)和該校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)，得到與該標志位對應的檢測誤差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)，之后進入步驟SB5；否則進入步驟S18；

SB5：判斷每一標志位對應的檢測誤差(X_c,Y_c)是否在設定閾值范圍內，若所有校正標志位對應的檢測誤差都在設定閾值范圍內則進入步驟S22；否則進入步驟S18；

在步驟S23B中，還包括如下步驟：根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)得到與機動車距離最近的校正標志位，以與機動車距離最近的校正標志位的檢測誤差作為機動車的當前檢測誤差(X_c,Y_c)；

在步驟S23C中，還包括如下步驟：根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)和當前檢測誤差，獲得機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)：(X_dj,Y_dj)＝(X_d,Y_d)-(X_c,Y_c)；

在步驟S16和步驟S17中，機動車當前位置與停止線的實際距離L_d等于與機動車距離最近的分界點即校正標志位與停止線之間的距離加上機動車當前位置與該分界點即校正標志位之間的像素行數(shù)或像素列數(shù)所代表的距離；

S18：發(fā)出報警信號，提示無法準確獲取校正標志位坐標數(shù)據(jù)。

本優(yōu)選方案的原理與實施例2中的方案原理類似，實質上是將每一個分界點都作為校正標志位，如果視頻檢測器發(fā)生了抖動導致視頻檢測器檢測到的位置信息發(fā)生了偏移，由于每一個分界點都是校正標志位，因此無論機動車處于哪兩個分界點之間，都能夠根據(jù)距離機動車最近的分界點得到校正標志位的校正誤差。本方案中，將整個視頻畫面的監(jiān)控距離以分界點分成了若干段，每段的距離都比較短，因此采用兩個分界點之間的距離偏差對機動車的位置進行校正，可以得到更為準確的數(shù)據(jù)。

實施例4

本實施例提供一種利用平面感知技術減少信號燈控制路口等待時間的系統(tǒng)，如圖5所示，包括：

平面感知檢測器1，設置于路口不同方向上，用于實時監(jiān)測每個方向的機動車；

數(shù)據(jù)獲取模塊2，用于獲取每個方向的機動車的瞬時速度，每一臺機動車從其所在的當前位置到停止線所需要的行駛時間；

第一判斷模塊3，用于判斷第一相位是否是綠燈；

第二判斷模塊4，用于在第一判斷模塊3的判斷結果為是時，判斷第二相位是否有停車等待綠燈信號的機動車或者在預設時間范圍內到達停止線的機動車；

第三判斷模塊5，用于在第二判斷模塊4的判斷結果為否時，判斷第一相位是否有機動車通過路口，若是，則保持第一相位為綠燈信號，直至第一相位的最大綠燈時間到達后轉換信號燈燈色；若否，則調整第一相位的綠燈時間為最小綠燈時間；

第四判斷模塊6，用于在第二判斷模塊4的判斷結果為是時，判斷第一相位是否有機動車通過路口；

處理模塊7，用于在第四判斷模塊6的判斷結果為是時，獲取當前時刻第二相位停車等待綠燈的機動車臺數(shù)I和等待時間加和∑T_i，其中T_i是指第i臺機動車從遇紅燈停止開始到再次遇到綠燈時所需時間，且1≤i≤I；以及如果此時將第一相位的信號燈轉換為紅燈，那么第一相位上未通過路口的機動車臺數(shù)J和每臺機動車再次等到第一相位綠燈信號所需要的時間的總和∑T_j，其中T_j是指第j臺機動車從遇紅燈停止開始再次遇到綠燈時所需時間，且1≤j≤J；第一相位上未通過路口的機動車包括從當前位置到達路口停止線所需的時間小于最大綠燈時間的全部機動車；

第五判斷模塊8，用于判斷∑T_j是否大于或等于∑T_i；

第六判斷模塊9,用于在第五判斷模塊8的判斷結果為是時,判斷第一相位是否到達最大綠燈時間，若是則轉換信號燈燈色；否則保持第一相位為綠燈信號；

第七判斷模塊10,用于在第四判斷模塊6的判斷結果為否時或第五判斷模塊7的判斷結果為否時,判斷第一相位綠燈時間是否到達最小綠燈時間，若是則轉換信號燈燈色。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)獲取模塊2包括：

標注單元，用于將平面感知檢測器的安裝位置坐標數(shù)據(jù)(X_j,Y_j)、停止線的坐標數(shù)據(jù)(X_t,Y_t)標注到電子地圖上；

所述標注單元，還將獲取到的機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)(X_dj,Y_dj)標注到電子地圖上；

數(shù)據(jù)獲取單元，獲取機動車自當前位置到前方路口停止線的距離L_d：

L_d＝(X_t,Y_t)-(X_dj,Y_dj)；

所述數(shù)據(jù)獲取單元，還獲取機動車當前的瞬時速度V_s＝(L_q-L_d)/T_s，其中L_q是指機動車前一個檢測周期與停止線之間的距離；

判斷單元，用于判斷機動車與停止線之間是否有其他機動車；

所述數(shù)據(jù)獲取單元，還用于獲取機動車到達停止線所需的時間；當所述判斷單元的判斷結果為否時，機動車到達停止線所需的時間為T_t1＝L_d/V_s；當所述判斷單元的判斷結果為是時，機動車到達停止線所需的時間為：T_t2＝(L_d-L_dq)/V_s+T_tq；其中L_dq為與該機動車相鄰的前方機動車與停止線之間的距離，T_tq為前方機動車到達停止線所需要的時間。

進一步優(yōu)選地，所述平面感知檢測器采用檢測雷達，所述數(shù)據(jù)獲取模塊還包括：

所述數(shù)據(jù)獲取單元，選定校正標志位，并將校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)(X_b，Y_b)標注到電子地圖上，并實際測量雷達檢測器到校正標志的距離L_lb和校正標志位到停止線的距離L_jt；

所述判斷單元，判斷是否能讀取到校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)(X_bd，Y_bd)，若讀取到則根據(jù)校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)和校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)得到當前檢測誤差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)；判斷當前檢測誤差(X_c,Y_c)是否在設定閾值范圍內；

所述數(shù)據(jù)獲取單元中，包括：

雷達數(shù)據(jù)獲取子單元，利用雷達檢測器獲取機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)；

實際數(shù)據(jù)獲取子單元，根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)和當前檢測誤差獲得機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)：(X_dj,Y_dj)＝(X_d,Y_d)-(X_c,Y_c)；

報警模塊，在所述判斷單元判斷不能讀取到校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)(X_bd，Y_bd)時，發(fā)出報警信號，提示無法準確獲取校正標志位坐標數(shù)據(jù)。

本實施例提供一種具體實現(xiàn)方式：所述平面感知檢測器采用視頻跟蹤單元，所述數(shù)據(jù)獲取模塊還包括：

分道線標注單元，在視頻跟蹤單元的視頻監(jiān)控范圍內施劃分道線，所述分道線上設置有分界點F_i，并獲得每一分界點的實際坐標數(shù)據(jù)(X_f，Y_f)并將其標注到電子地圖上,以及每兩個相鄰分界點之間的距離L_fi；

分界點標注單元，在視頻監(jiān)控畫面中得到分道線的監(jiān)控圖像，依次人工標注每一個分界點F_i，并獲得每兩個相鄰分界點之間的像素行數(shù)H_h或像素列數(shù)H_l，得到：

每兩個相鄰分界點之間的每一行像素對應的距離L_fi/H_h；

或者每兩個相鄰分界點之間的每一列像素對應的距離L_fi/C_l；

視頻數(shù)據(jù)獲取單元，：利用視頻檢測器獲取機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)；

機動車位置確定單元，根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)判斷機動車當前位置在視頻監(jiān)控畫面中的哪兩個相鄰的分界點之間，并進一步判斷該坐標數(shù)據(jù)對應該相鄰分界點之間的哪一行像素點或哪一列像素點；

機動車實際坐標獲取單元，根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)，結合在實際中每一個分界點的相對位置坐標、以及機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)所在區(qū)域每一行像素對應的距離或者每一列像素對應的距離，得到機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)(X_dj,Y_dj)距停止線的實際距離。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)獲取模塊還包括：

校正位坐標確認單元，以每一分界點的實際坐標數(shù)據(jù)(X_f，Y_f)作為校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)(X_b，Y_b)；

檢測數(shù)據(jù)判斷單元，判斷是否能檢測到每一個校正標志位的當前坐標數(shù)據(jù)(X_bd，Y_bd)，若檢測到則根據(jù)檢測到的每一校正標志位當前坐標數(shù)據(jù)和該校正標志位的實際坐標數(shù)據(jù)，得到與該標志位對應的檢測誤差：(X_c,Y_c)＝(X_bd，Y_bd)-(X_b，Y_b)；

閾值判斷單元，判斷每一標志位對應的檢測誤差(X_c,Y_c)是否在設定閾值范圍內；

校正誤差選擇單元，根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)(X_d,Y_d)得到與機動車距離最近的校正標志位，以與機動車距離最近的校正標志位的檢測誤差作為機動車的當前檢測誤差(X_c,Y_c)；

所述實際數(shù)據(jù)獲取子單元根據(jù)機動車當前位置的坐標數(shù)據(jù)和當前檢測誤差，獲得機動車當前位置的實際坐標數(shù)據(jù)：(X_dj,Y_dj)＝(X_d,Y_d)-(X_c,Y_c)；其中，機動車當前位置與停止線的實際距離L_d等于與機動車距離最近的分界點即校正標志位與停止線之間的距離加上機動車當前位置與該分界點即校正標志位之間的像素行數(shù)或像素列數(shù)所代表的距離；

報警模塊，在檢測數(shù)據(jù)判斷單元的判斷結果為否時或閾值判斷單元的判斷結果為否時，發(fā)出報警信號，提示無法準確獲取校正標志位坐標數(shù)據(jù)。

本實施例的上述方案，通過平面感知檢測器實時精準檢測進入路口每個方向上游的機動車數(shù)量、每臺機動車當前的位置、瞬時速度及從當前位置到達停止線所需時間，實時根據(jù)子區(qū)干路兩個入口的實時流量變化調整信號燈的相位偏移。另外，本發(fā)明的上述方案不需要設置監(jiān)測位置，即使是在不同機動車、不同天氣條件的車速下，都能夠精準獲得與之對應的到達停止線的時間。因此，通過本發(fā)明的上述方案，能夠準確獲得每一機動車從上游路口的出口到達停止線的準確時刻，因此能夠更加準確的為到達停止線的機動車隊列的頭車開啟綠燈信號，從而保證機動車在通過路口時減少停車次數(shù)。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。