技術(shù)領域：

本發(fā)明涉及道路交通信息傳輸領域，尤其是一種交叉口信號配時控制信息傳輸方法。

背景技術(shù)：
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隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通需求日趨繁重，與當前整體相對落后的交通體系，交通結(jié)構(gòu)形成了尖銳的矛盾，城市交通交通擁堵及伴生的環(huán)境污染和安全等問題已經(jīng)引起社會的廣泛關(guān)懷。在上下班的出行高峰期，在許多重要的交叉口節(jié)點上，長時間、常態(tài)性的交通擁堵也為人們生活和工作帶來了極大的不方便。為了避免交叉口擁堵帶來交通秩序的混亂從而引發(fā)交通安全事故，并加劇交通擁堵，近年來市場上也出現(xiàn)了很多能夠?qū)︸{駛?cè)诵袨樘岢鼋ㄗh的車載系統(tǒng)，而本發(fā)明就是一種結(jié)合交叉口信號配時控制信息對機動車駕駛?cè)税l(fā)布語音提示的系統(tǒng)。

想要機動車能夠順暢行駛在城市道路上，駕駛?cè)司捅仨殞Τ鞘械缆返木唧w情況有一定了解，除了路面標記和指示標牌信息，必不可少的還有交叉口信號燈狀態(tài)信息。然而駕駛?cè)顺３驗榍胺酱笮蛙囕v的遮擋或大雨大霧等惡劣天氣的干擾而導致看不見或看不清信號燈，這對機動車駕駛?cè)嗽斐闪艘欢ǖ睦_，也很容易導致交通堵塞或交通安全事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種將交叉口信號燈狀態(tài)信息直接通過車載系統(tǒng)傳遞給機動車駕駛?cè)?，以解決因大型車輛遮擋或雨霧等天氣原因造成的信號燈不可視問題的技術(shù)方案。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種交叉口信號配時控制信息傳輸方法，該方法包括以下步驟：

(1)構(gòu)建交叉口信號配時控制信息傳輸系統(tǒng)，包括信號燈狀態(tài)信息采集裝置、信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置、機動車檢測裝置和車載終端；

信號燈狀態(tài)信息采集裝置采集與各信號燈的信號機相連，采集各信號燈的狀態(tài)信息和配時信息，并將采集到的狀態(tài)信息和配時信息分別同步發(fā)送給對應信號燈上安裝的信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置；

信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置將接收到的信號燈狀態(tài)信息和配時信息在自身的通信范圍內(nèi)發(fā)布；

車載終端實時采集自身所在的機動車車速；并在進入交叉路口時接收對應信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置發(fā)布的信號燈狀態(tài)信息和配時信息；

機動車檢測裝置設置在每個路口的各條機動車引道進口處，當機動車檢測裝置檢測到有機動車經(jīng)過其位置時，向該機動車發(fā)送引道及車輛信息；引道及車輛信息包括對應機所在的路口編號、機動車引道編號、機動車檢測裝置與下游停車線之間的距離以及檢測到該機動車的時間；

(2)當車載終端接收到機動車檢測裝置發(fā)送的引道及車輛信息，車載終端根據(jù)采集到的車速和引道及車輛信息，實時預測機動車到達交叉口停車線的時刻t^*；

(3)車載終端根據(jù)預測出的時刻t^*、機動車所在的路口編號、機動車引道編號和接收到的信號燈狀態(tài)信息和配時信息，判斷當機動車在時刻t^*到達所在機動車引道下游交叉口停車線時，機動車所在引道對應的信號燈狀態(tài)信息，并根據(jù)判斷出的信號燈狀態(tài)生成速度調(diào)整指令顯示給駕駛員以做參考。

進一步的，所述步驟(2)中車載終端根據(jù)采集到的車速和引道及車輛信息，實時預測機動車到達交叉口停車線的時刻t^*的方法為：

定義機動車k行駛在第i個路口的第j條車道上，則機動車k的車載終端預測出的機動車k到達交叉口停車線的時刻為：

其中，表示機動車k的車載終端預測的該車到達交叉口停車線的時刻，t0表示機動車檢測裝置檢測到機動車k的時刻，dij表示安裝在第i個路口的第j條引道進口處的機動車檢測裝置與下游停車線之間的距離，vk表示機動車k的車載終端采集到的速度。

進一步的，所述步驟(3)中車載終端根據(jù)判斷出的時刻t^*的對應信號燈狀態(tài)信息生成速度調(diào)整指令的步驟為：

判斷對應的信號燈在時刻t^*是否為綠燈；如果判斷結(jié)果為綠燈，則車載終端向駕駛員發(fā)送機動車前方無阻礙，機動車保持當前車速行駛的指令；如果判斷結(jié)果不是綠燈，則車載終端比較機動車當前時速v與機動車理想時速v′的大小，v′＝0.8vmax；如果v＞v′，則車載終端向駕駛員發(fā)出機動車減速指令；如果v≤v′，則車載終端計算機動車在條件1限制的狀態(tài)下行駛到達交叉口停車線的時刻t′：

條件1：機動車在當前車速下以加速度a勻加速，速度達到v′后保持勻速行駛；

車載終端判斷t′時，對應的信號燈是否為綠燈，如果是綠燈，則車載終端向駕駛員發(fā)出按照條件1所述狀態(tài)行駛的指令；如果t′時，對應的信號燈不為綠燈，則車載終端向駕駛員發(fā)出機動車減速信息。

進一步的，所述步驟(3)中車載終端計算機動車在條件1限制的狀態(tài)下行駛到達交叉口停車線的時刻t′的方法為：

若機動車在到達引道j下游交叉口停車線之前能夠加速到理想速度v′，并以v′勻速行駛到達停車線，則t′＝t0+((v′)²-v²)/2av′+dij/v；若機動車還未加速到理想速度v′就已經(jīng)到達引道j下游交叉口停車線，則t′＝t0+[(v²+2adij)^0.5-v]/a。

進一步的，在安裝信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置時，還執(zhí)行以下步驟：

調(diào)節(jié)信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置的信號發(fā)射角度和發(fā)射功率，使發(fā)射角度和發(fā)射功率的信息發(fā)布覆蓋長度為l，l＝3×vmax，vmax為交叉口路段的最大限速。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、交叉口信號配時控制信息傳輸系統(tǒng)可以將交叉口的信號燈狀態(tài)信息通過車載終端直接傳遞給機動車駕駛?cè)?，在前方有大型車輛遮擋信號燈或大雨大霧等惡劣天氣導致視線模糊無法準確辨別信號燈狀態(tài)的情況下，為機動車駕駛?cè)颂峁┝烁又苯用鞔_的信號燈狀態(tài)信息；

2、車載終端能夠根據(jù)信號燈狀態(tài)信息、配時信息和車速生成速度調(diào)整指令并發(fā)送給駕駛員，對駕駛行為做出建議，減少了因駕駛?cè)伺袛嗍д`而增加的排隊等候時間，提高了交叉口的車輛暢通度，也避免了因意視線受阻導致的交通事故。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的流程框圖；

圖2為本發(fā)明中的機動車車速調(diào)整指令生成的流程框圖；

圖3為實施例中的十字交叉口平面示意圖。

具體實施方法：

如圖1至2所示為本發(fā)明的流程圖，包括以下步驟：

步驟一，將交叉口各路口的信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置分別安裝在控制各路口車流通行的信號燈上，通過調(diào)整信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置的信號發(fā)射角度和發(fā)射功率，控制各信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置的信息發(fā)布覆蓋長度為l，l＝3×vmax，vmax為交叉口路段的最大限速，3(秒)為駕駛?cè)似骄磻獣r長。在各路口的每條機動車引道的進口處設置機動車檢測裝置，將機動車檢測裝置直接安裝在與機動車接觸的路面上，定義dij為第i個路口的第j個引道的機動車檢測裝置與下游停車線之間的距離。

步驟二，將信號燈狀態(tài)信息采集裝置與交叉口信號機相連，實時采集交叉口路口的信號燈狀態(tài)信息和配時信息，并將實時采集的信號燈狀態(tài)信息和配時信息同步傳輸給對應的信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置；

步驟三，信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置接收到信號燈狀態(tài)信息和配時信息時，將向自身信息發(fā)布覆蓋范圍內(nèi)同步對應信號燈的狀態(tài)信息和配時信息；

步驟四，將車載終端安裝在機動車儀表盤附近，與機動車的can總線相連，實時采集機動車時速v，當機動車駛?cè)肴我庖粋€路口i的信息發(fā)布覆蓋范圍，自動接收路口i處信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置發(fā)布的信號燈狀態(tài)信息和配時信息，并為機動車駕駛?cè)藢崟r顯示路口i的信號燈狀態(tài)信息；

步驟五，當在路口i的第j個引道的入口處的機動車檢測裝置檢測到有機動車經(jīng)過其位置時，將向該機動車發(fā)送引道與車輛信息，包括路口編號i，引道編號j，機動車檢測裝置和下游停車線之間的距離dij，以及檢測到機動車的時刻t0；

步驟六，當機動車的車載終端接收到機動車檢測裝置發(fā)送來的引道與車輛信息時，車載終端根據(jù)dij、檢測到機動車的時刻t0，以及實時采集的機動車時速v，實時預測機動車到達交叉口停車線的時刻t^*。定義機動車k行駛在第i個路口的第j條車道上，則機動車k的車載終端預測出的機動車k到達交叉口停車線的時刻為：

其中，表示機動車k的車載終端預測的該車到達交叉口停車線的時刻，t0表示機動車檢測裝置檢測到機動車k的時刻，dij表示安裝在第i個路口的第j條引道進口處的機動車檢測裝置與下游停車線之間的距離，vk表示機動車k的車載終端采集到的速度。

步驟七，機動車的車載終端根據(jù)實時預測的機動車到達交叉口停車線的時刻t^*，機動車所在的進口編號和引道編號信息，以及信號燈配時信息，判斷當機動車在時刻t^*到達所在機動車引道下游交叉口停車線時，機動車所在引道對應的信號燈狀態(tài)信息，并根據(jù)判斷出的信號燈狀態(tài)生成速度調(diào)整指令顯示給駕駛員，駕駛員可以參考速度調(diào)整指令調(diào)整車速。

步驟七中提到的車載終端根據(jù)判斷出的時刻t^*的對應信號燈狀態(tài)信息生成速度調(diào)整指令的步驟為：

判斷對應的信號燈在時刻t^*是否為綠燈；如果判斷結(jié)果為綠燈，則車載終端向駕駛員發(fā)送機動車前方無阻礙，機動車保持當前車速行駛的指令；如果判斷結(jié)果不是綠燈，則車載終端比較機動車當前時速v與機動車理想時速v′的大小，v′＝0.8vmax；如果v＞v′，則車載終端向駕駛員顯示機動車減速指令，提醒駕駛員減速行駛；如果v≤v′，則車載終端計算機動車在條件1限制的狀態(tài)下行駛到達交叉口停車線的時刻t′：

條件1：機動車在當前車速下以加速度a勻加速，速度達到v′后保持勻速行駛；

車載終端判斷t′時，對應的信號燈是否為綠燈，如果是綠燈，則車載終端向駕駛員顯示按照條件1所述狀態(tài)行駛的指令；如果t′時，對應的信號燈不為綠燈，則車載終端向駕駛員顯示機動車減速指令，提醒駕駛員減速行駛。

車載終端計算機動車在條件1限制的狀態(tài)下行駛到達交叉口停車線的時刻t′的方法為：若機動車在到達引道j下游交叉口停車線之前能夠加速到理想速度v′，并以v′勻速行駛到達停車線，則t′＝t0+((v′)²-v²)/2av′+dij/v；若機動車還未加速到理想速度v′就已經(jīng)到達引道j下游交叉口停車線，則t′＝t0+[(v²+2adij)^0.5-v]/a。

下面以圖3所示的十字交叉口為例，說明該發(fā)明的實用性和優(yōu)勢。

該交叉口信號配時控制信息傳輸方法，包括以下步驟：

(1)采集交叉口的交通流數(shù)據(jù)和道路數(shù)據(jù)：交叉口路段的最大限速為：vmax＝60km/h，機動車加速度為a＝2m/s，駕駛?cè)似骄磻獣r長為3秒，第i個路口的第j個引道上安裝的機動車檢測裝置和下游停車線之間的距離dij＝40m；其編號方案如表1所示：

表1

(2)布設裝置：根據(jù)步驟(1)采集的交通流數(shù)據(jù)和道路數(shù)據(jù)，布設信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置、信號燈狀態(tài)采集裝置、機動車檢測裝置和車載終端；

(2-1)信號燈狀態(tài)信息發(fā)射裝置位置：將各路口的信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置分別安裝在控制各路口車流通行的信號燈上，通過調(diào)整信號燈狀態(tài)信息發(fā)布裝置的信號發(fā)射角度和發(fā)射功率，控制各路口的信息發(fā)布覆蓋長度為50米；

(2-2)機動車檢測裝置：在各路口的每條機動車引道的進口處設置機動車檢測裝置，其中dij為第i個路口的第j個引道的機動車檢測裝置與下游停車線之間的距離，即第i個路口的第j個引道段的長度；

(2-3)信號燈狀態(tài)采集裝置位置：將交叉口信號燈狀態(tài)采集裝置與交叉口信號機相連；

(2-4)車載終端位置：將車載終端安裝在機動車儀表盤附近，與機動車的can總線相連。

(3)同步采集，傳輸并發(fā)布交叉口信號配時方案，交叉口信號配時方案周期時長c＝140(秒)，具體配時方案見表2。

表2

(4)機動車a于進入進口2的信息發(fā)布范圍，自動接收進口2信號燈狀態(tài)信息，并為機動車駕駛?cè)藢崟r顯示。

(5)當在第2個進口的第3個引道的入口處的車輛檢測裝置檢測到機動車a經(jīng)過其位置時，向機動車a發(fā)送引道與車輛信息，包括進口編號2，引道編號3，車輛檢測裝置和下游停車線之間的距離d23＝40m，以及檢測到機動車的時刻t0＝8:00:10。

(6)車載終端實時采集到的機動車a的當前時速v＝30km/h，車載終端預測機動車a到達交叉口停車線的時刻為8:00:15。

(7)機動車的車載終端根據(jù)實時預測機動車a到達交叉口停車線的時刻，即8:00:15，機動車a所在的進口編號2和引道編號3，以及信號燈配時信息，判斷機動車a以當前時速v＝30km/h，于8:00:15到達所在引道3下游交叉口停車線時，引道3的信號燈為紅燈。

(8)因為機動車a理想時速v′＝0.8vmax＝48km/h，機動車a當前時速v＝30km/h，所以v′＞v，則車載終端預測機動車a以加速度a＝2m/s，勻加速到理想時速v′＝48km/h，到達所在引道3下游交叉口停車線的時刻為8:00:17。

車載終端預測過程為：

機動車a從當前時速v加速到理想時速v’所需時間t1＝(v’-v)/a＝5秒，加速期間行駛過的路程s1＝0.5*at1²＝25米，s1＜d23，所以機動車a在到達所在引道3下游交叉口停車線之前能夠加速到理想速度v’，并以v’勻速行駛到達停車線。則機動車a以加速度a＝2米/秒，勻加速到理想時速v’＝48千米/小時，到達所在引道3下游交叉口停車線的時刻tk’＝t0+(v’²-v²)/2av’+d23/v＝8:00:17。

(9)機動車的車載交叉口信號配時控制信息接收裝置根據(jù)實時預測機動車a加速到理想時速v’到達交叉口停車線的時刻8:00:17，機動車a所在的路口編號2和引道編號3，以及信號燈配時信息，通過機動車車速輔助誘導方法，判斷機動車a以加速度a＝2米/小時，加速到理想時速v’＝48千米/小時，于8:00:17到達所在引道3下游交叉口停車線時，引道3的信號燈為紅燈，車載交叉口信號配時控制信息接收裝置發(fā)布語音提醒，表明機動車a需減速停車等待。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。