本發(fā)明屬于公共交通控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于虛擬電子圍欄的公交信號優(yōu)先觸發(fā)判斷方法。
背景技術(shù)：
公交優(yōu)先可以提高城市公共交通整體運行效率，是快速分流人群，方便市民出行，減輕道路壓力，緩解城市交通擁擠的最佳途徑。當前常用的公交信號優(yōu)先觸發(fā)判斷方法是采用射頻識別(rfid)或地磁等設(shè)施來判斷公交車是否駛?cè)肓斯恍盘杻?yōu)先觸發(fā)區(qū)，如駛?cè)肓嗽搮^(qū)域，則發(fā)送公交信號優(yōu)先，控制對應的交通信號燈的變換，使公交車優(yōu)先通過。這種方法由于需要額外安裝專用設(shè)備，包括公交車載設(shè)備和道路上的設(shè)備，大大增加了投入。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題以及車輛定位存在較大定位誤差點的情況，本發(fā)明公開了一種基于虛擬電子圍欄的公交信號優(yōu)先觸發(fā)判斷方法，該方法利用電子地圖和車載定位導航終端獲取的信息，實時進行公交信號優(yōu)先觸發(fā)判斷。
技術(shù)方案：本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種基于虛擬電子圍欄的公交信號優(yōu)先觸發(fā)判斷方法，包括如下步驟：
(1)在電子地圖上設(shè)置虛擬電子圍欄并采集其坐標信息，根據(jù)虛擬電子圍欄所圍道路的行駛方向，設(shè)置進入策略；所述虛擬電子圍欄包括場站電子圍欄、?？空倦娮訃鷻?、路段電子圍欄和路口電子圍欄；所述進入策略包括從西側(cè)進入、從北側(cè)進入、從東側(cè)進入和從南側(cè)進入，并分別編號為0、1、2、3；
所述虛擬電子圍欄組成多邊形電子觸發(fā)區(qū)；
(2)判斷公交車當前位置點與電子觸發(fā)區(qū)的位置關(guān)系；
(3)當公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)內(nèi)部時，判斷公交車當前行駛行為；
(4)根據(jù)公交車當前行駛行為判斷是否觸發(fā)該電子觸發(fā)區(qū)對應的路口信號燈對所述公交車實施信號優(yōu)先。
具體地，步驟(2)具體包括如下步驟：
(2.1)判斷公交車當前位置點是否在電子觸發(fā)區(qū)的最小外接矩形內(nèi)部；如果否，則公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)外部，結(jié)束判斷；如果是，則轉(zhuǎn)步驟(2.2)進一步判斷公交車當前位置點是否在電子觸發(fā)區(qū)的內(nèi)部；
(2.2)判斷公交車當前位置點是否在電子觸發(fā)區(qū)邊界上，如果是，則認為公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)內(nèi)；
如果否，從公交車當前定位點向x軸正向引射線，如果所述射線與電子觸發(fā)區(qū)的一條邊重合，則認為公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)外部；
如果所述射線與電子觸發(fā)區(qū)的邊沒有重合，當所述射線與電子觸發(fā)區(qū)的邊交點數(shù)為奇數(shù)時，公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)內(nèi)部；
當所述射線與電子觸發(fā)區(qū)的邊交點數(shù)為偶數(shù)時，公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)外部。
具體地，步驟(3)具體包括如下步驟：
(3.1)獲取公交車最新的n個位置點pi，i為位置點獲取順序，i＝0,1,...,n-1；多邊形電子觸發(fā)區(qū)a的最小外接矩形為ambr，ambr的左下角和右上角頂點坐標分別為(aminx，aminy)和(amaxx，amaxy)；n個位置點組成多邊形p，p的左下角和右上角頂點坐標分別為(pminx，pminy),(pmaxx，pmaxy)；公交車當前位置點為c(x,y)；
(3.2)獲取當前虛擬電子圍欄的進入策略，判斷公交車的進入方式是否正確：
當進入策略標為0，若(x>xn-1)∩(aminx>pminx)，則公交車的進入方式正確；
當進入策略標為1，若(y<yn-1)∩(amaxy<pmaxy)，則公交車的進入方式正確；
當進入策略標為2，若(x<xn-1)∩(amaxx<pmaxx)，則公交車的進入方式正確；
當進入策略標記為3，若(y>yn-1)∩(aminy>pminy)，則公交車的進入方式正確；
(3.3)在公交車行駛中，如果公交車為首次駛?cè)朐撾娮佑|發(fā)區(qū)且當前位置點處的進入方式正確，則公交車當前行駛行為為公交車駛?cè)腚娮訃鷻凇?/p>
為了防止gps定位飄點造成的影響，如果公交車當前位置點c(x,y)與pn-1的距離大于w，則更新n個位置點：pm-1＝pm，m＝1,2,...,n-1；更新pn-1為當前位置點c(x,y)，其中
具體地，判斷公交車是否首次駛?cè)腚娮佑|發(fā)區(qū)的條件為：
(c1)公交車上一個位置點不在該電子觸發(fā)區(qū)內(nèi)；
(c2)公交車在該次全線路運行中沒有觸發(fā)過該電子觸發(fā)區(qū)；
當條件c1和c2均成立時，公交車為首次駛?cè)朐撾娮佑|發(fā)區(qū)。
具體地，當公交車當前行駛行為是公交車駛?cè)腚娮佑|發(fā)區(qū)，則觸發(fā)公交信號優(yōu)先。
有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的基于虛擬電子圍欄的公交信號優(yōu)先觸發(fā)判斷方法具有以下優(yōu)點：1、計算量小，可以實現(xiàn)實時判斷；2、使城市公交信號優(yōu)先的觸發(fā)脫離rfid或地磁等設(shè)施，僅利用公交車的車載導航終端上傳的信息以及電子地圖觸發(fā)區(qū)信息即可實現(xiàn)信號優(yōu)先請求，且準確率高，大大節(jié)約了硬件以及人力成本。
附圖說明
圖1為虛擬電子圍欄示意圖；
圖2是判斷公交車當前位置點與電子觸發(fā)區(qū)的位置關(guān)系的流程圖；
圖3是多邊形電子觸發(fā)區(qū)a與其mbr的關(guān)系示意圖；
圖4是點在多邊形邊界上的示意圖；
圖5是從點向x軸正向所引的射線與多邊形邊界重合；
圖6是射線法判斷點與多邊形關(guān)系的示意圖；
圖7是電子觸發(fā)區(qū)進入策略示意圖；
圖8是本發(fā)明公開方法的流程圖。
具體實施方式
虛擬電子圍欄是在電子地圖上設(shè)置的，一般為多邊形。如圖1所示，電子圍欄有4類，分別為路段電子圍欄1、路口電子圍欄2、停靠站電子圍欄3和場站電子圍欄4。虛擬電子圍欄所圍成的多邊形區(qū)域為電子觸發(fā)區(qū)，其對應的公交車的進入策略預先設(shè)置。根據(jù)公交車在電子觸發(fā)區(qū)不同的行駛行為，判斷是否需要發(fā)送公交信號優(yōu)先。
本發(fā)明中采用的坐標系如下：以中央子午線和赤道的交點o作為坐標原點，以中央子午線的投影為x軸(南北方向)，以赤道的投影為y軸(東西方向)，構(gòu)成x-y坐標系，x軸正向指向北，y軸正向指向東。
本實施例對本發(fā)明公開的基于虛擬電子圍欄的公交信號優(yōu)先觸發(fā)判斷方法做進一步詳細的說明。本發(fā)明公開的方法包括如下步驟：
(1)在電子地圖上設(shè)置虛擬電子圍欄并采集其坐標信息，根據(jù)虛擬電子圍欄所圍道路的行駛方向，設(shè)置進入策略；所述虛擬電子圍欄包括場站電子圍欄、?？空倦娮訃鷻凇⒙范坞娮訃鷻诤吐房陔娮訃鷻?；所述進入策略包括從西側(cè)進入、從北側(cè)進入、從東側(cè)進入和從南側(cè)進入，并分別編號為0、1、2、3；
所述虛擬電子圍欄組成多邊形電子觸發(fā)區(qū)；
(2)判斷公交車當前位置點與電子觸發(fā)區(qū)的位置關(guān)系；
由于電子觸發(fā)區(qū)為多邊形區(qū)域，公交車當前位置點與電子觸發(fā)區(qū)的位置關(guān)系可以看作點與多邊形的位置關(guān)系。常用的判斷點與多邊形位置關(guān)系的方法有叉積判斷法、轉(zhuǎn)角法、射線法；其中叉積判斷法僅適用于凸多邊形且同時要對全部邊進行叉積運算，轉(zhuǎn)角法則要使用復雜的三角運算，因此二者的計算量都非常大。目前，轉(zhuǎn)角法更適用于多邊形本身有重疊的情況，而電子圍欄多邊形沒有自重疊的情況，相較而言射線法更簡單可靠。
射線法需要對所有的邊都進行求交，當多邊形形狀比較復雜、邊數(shù)較多時，其計算量也不容忽視。因為公交車在行駛中的每一個位置點都需要判斷是否在電子圍欄內(nèi)，計算總量也非常大。由此，本發(fā)明采用兩步判斷，首先進行運算量極少的初判斷，然后用射線法對點與多邊形關(guān)系進行準確判斷，如圖2所示，具體步驟如下：
(2.1)判斷公交車當前位置點是否在電子觸發(fā)區(qū)的最小外接矩形(minimumboundingrectangle，mbr)內(nèi)部；如果否，則公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)外部，結(jié)束判斷；如果是，則轉(zhuǎn)步驟(2.2)進一步判斷公交車當前位置點是否在電子觸發(fā)區(qū)的內(nèi)部；
如圖3所示，多邊形電子觸發(fā)區(qū)a與其mbr的關(guān)系示意圖，a由六個頂點{p1,p2,p3,p4,p5,p6}構(gòu)成，設(shè)坐標為pi(xi,yi)，i＝1,2,...,6，其mbr為邊平行于坐標軸的矩形。
xmin＝min(x1，x2，x3，x4，x5，x6)，ymin＝min(y1，y2，y3，y4，y5，y6)，xmax＝max(x1，x2，x3，x4，x5，x6)，ymax＝max(y1，y2，y3，y4，y5，y6)，則a的mbr頂點分別為：q1(xmin，ymin)，q2(xmin，ymax)，q3(xmax，ymax)，q4(xmax，ymin)。矩形ambr即矩形(q1,q2,q3,q4)。
得到矩形ambr之后，判斷公交車當前位置點p(x,y)與矩形ambr的包絡(luò)關(guān)系。當滿足條件：(x<xmin)∪(x>xmax)∪(y>ymax)∪(y<ymin)，公交車當前位置點在矩形ambr外部；如果不滿足條件，轉(zhuǎn)步驟(2.2)進一步判斷。
(2.2)判斷公交車當前位置點是否在電子觸發(fā)區(qū)邊界上，如果是，則認為公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)內(nèi)；如圖4所示，公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)邊界上。
如果否，從公交車當前定位點向x軸正向引射線，如果所述射線與電子觸發(fā)區(qū)的一條邊重合，則認為公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)外部，如圖5所示；
如果所述射線與電子觸發(fā)區(qū)的邊沒有重合，當所述射線與電子觸發(fā)區(qū)的邊交點數(shù)為奇數(shù)時，公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)內(nèi)部；
當所述射線與電子觸發(fā)區(qū)的邊交點數(shù)為偶數(shù)時，公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)外部，如圖6所示。
(3)當公交車當前位置點在電子觸發(fā)區(qū)內(nèi)部時，判斷公交車當前行駛行為；
(3.1)獲取公交車最新的n個位置點pi，i為位置點獲取順序，i＝0,1,...,n-1；多邊形電子觸發(fā)區(qū)a的最小外接矩形為ambr，ambr的左下角和右上角頂點坐標分別為(aminx，aminy)和(amaxx，amaxy)；n個位置點組成多邊形p，p的左下角和右上角頂點坐標分別為(pminx，pminy),(pmaxx，pmaxy)；公交車當前位置點為c(x,y)；
為了防止gps定位飄點造成的影響，如果公交車當前位置點c(x,y)與pn-1的距離大于w，則更新n個位置點：pm-1＝pm，m＝1,2,...,n-1；更新pn-1為當前位置點c(x,y)，其中
一般情況選取公交車最新的3個點即可實現(xiàn)準確的判斷，電子觸發(fā)區(qū)駛?cè)脒叺膶挾燃礊榈缆返膶挾?，一般城市公交車所行駛的道路寬度不大?0米，因此將w取值為3。這樣便可以保證pi，i＝0,1,...,n-1中至少有一個點在電子圍欄多邊形的mbr外。
(3.2)由于道路中有行駛方向的規(guī)定，如某一道路為東西向道路，行駛方向為自西向東，則該道路上的電子觸發(fā)區(qū)預設(shè)的進入策略為由西進入，在x-y坐標系中為向y軸正向行駛，進入策略定義為0。類似的，對每一個電子觸發(fā)區(qū)根據(jù)其道路方向和車輛規(guī)定行駛方向，都預先標記了進入策略，包括從西側(cè)進入、從北側(cè)進入、從東側(cè)進入和從南側(cè)進入，并分別編號為0、1、2、3，如圖7所示，圖中箭頭所指方向為公交車前進方向，箭頭壓到的線為電子觸發(fā)區(qū)駛?cè)脒?。駛?cè)脒呌袃煞N情況：平行于坐標軸或不平行于坐標軸，分別如圖7(a)和(b)所示，圖中jrcl為進入策略。
獲取當前虛擬電子圍欄的進入策略，判斷公交車的進入方向是否正確：
當進入策略標為0，若(x>xn-1)∩(aminx>pminx)，則公交車的進入方式正確；
當進入策略標為1，若(y<yn-1)∩(amaxy<pmaxy)，則公交車的進入方式正確；
當進入策略標為2，若(x<xn-1)∩(amaxx<pmaxx)，則公交車的進入方式正確；
當進入策略標記為3，若(y>yn-1)∩(aminy>pminy)，則公交車的進入方式正確；
(3.3)在公交車行駛中，如果公交車為首次駛?cè)朐撾娮佑|發(fā)區(qū)且當前位置點處的進入方式正確，則公交車當前行駛行為為公交車駛?cè)腚娮訃鷻冢?/p>
其中，判斷公交車是否首次駛?cè)腚娮佑|發(fā)區(qū)的條件為：
(c1)公交車上一個位置點不在該電子觸發(fā)區(qū)內(nèi)；
(c2)公交車在該次全線路運行中沒有觸發(fā)過該電子觸發(fā)區(qū)；
當條件c1和c2均成立時，公交車為首次駛?cè)朐撾娮佑|發(fā)區(qū)。
(4)根據(jù)公交車當前行駛行為判斷是否觸發(fā)公交信號優(yōu)先；
本發(fā)明中，當公交車當前行駛行為是公交車駛?cè)腚娮佑|發(fā)區(qū)，則觸發(fā)該電子觸發(fā)區(qū)對應交通信號的公交信號優(yōu)先。流程如圖8所示，圖中進入策略正確，即公交車進入策略與該電子觸發(fā)區(qū)預設(shè)的進入策略一致；ambr為電子觸發(fā)區(qū)多邊形的最小外接矩形。
在公交行駛路線中，根據(jù)需要可以設(shè)置多個電子觸發(fā)區(qū)，采用本發(fā)明公開方法判斷每個電子觸發(fā)區(qū)的公交信號優(yōu)先是否觸發(fā)來控制對應的交通信號，從而實現(xiàn)整個行駛路線中的公交優(yōu)先。