本發(fā)明涉及交通控制領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種交叉口進(jìn)口車道車輛引導(dǎo)式信號(hào)控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

在城市交通發(fā)展迅速加快我國(guó)城市化進(jìn)程的同時(shí)，城市道路信號(hào)交叉口交通安全問(wèn)題也日益突出。道路信號(hào)交叉口是我國(guó)公路建設(shè)中必不可少的部分，同時(shí)也是事故多發(fā)地帶。道路信號(hào)交叉口的安全問(wèn)題已然引起我國(guó)政府的關(guān)注，也是亟待解決的問(wèn)題。

進(jìn)入信號(hào)交叉口進(jìn)口車道區(qū)域的車輛如果由于判斷能否通過(guò)交叉口失誤而達(dá)到某一速度，則將無(wú)法在紅燈信號(hào)啟亮前通過(guò)交叉口也無(wú)法在停車線前安全停車，由此導(dǎo)致車輛緊急制動(dòng)或闖紅燈，進(jìn)而可能引發(fā)車輛追尾、直角碰撞等交通事故。

圖像識(shí)別和雷達(dá)測(cè)速是已發(fā)展較為成熟的技術(shù)，其設(shè)備更是具有足夠的選擇空間，利用圖像識(shí)別和雷達(dá)測(cè)速的方式進(jìn)行交叉口進(jìn)口車道的車輛引導(dǎo)和信號(hào)控制，可以減少事故的發(fā)生，提升行車安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供一種交叉口進(jìn)口車道車輛引導(dǎo)式信號(hào)控制裝置及方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種交叉口進(jìn)口車道的車輛引導(dǎo)式信號(hào)控制裝置，包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，包括固定式視頻檢測(cè)儀和雷達(dá)傳感器，用于實(shí)時(shí)采集車輛信息來(lái)確定車輛的位置和速度，并將所采集的車輛信息傳輸至信息處理模塊；

信息處理模塊，包括信息處理器和無(wú)線發(fā)射模塊，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的車輛信息進(jìn)行處理，判斷當(dāng)黃燈啟亮?xí)r車輛是否處于交叉口進(jìn)口車道區(qū)間內(nèi)，若車輛處于交叉口進(jìn)口車道區(qū)間內(nèi)，則啟用信號(hào)控制模塊；

車速預(yù)警模塊，包括無(wú)線接收裝置和可變顯示裝置，設(shè)置在距交叉口進(jìn)口車道區(qū)間之前的一定長(zhǎng)度處，用于接收信息處理模塊的處理結(jié)果并顯示相應(yīng)的提示信息；

信號(hào)控制模塊，包括無(wú)線接收裝置和連接信號(hào)燈的信號(hào)控制器，用于根據(jù)所述信息處理模塊的處理結(jié)果，在綠燈將要結(jié)束時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)綠燈時(shí)間使車輛在綠燈期間通過(guò)停止線，并在黃燈結(jié)束前駛離交叉路口。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集模塊的固定式視頻檢測(cè)儀選用ccd攝像機(jī)，和雷達(dá)傳感器一起通過(guò)龍門架安裝在信號(hào)交叉口的進(jìn)口車道上方。

進(jìn)一步地，所述信息處理模塊采用型號(hào)為tms320c6748的處理器。

進(jìn)一步地，所述信號(hào)控制器采用型號(hào)為at89s52的單片機(jī)。

進(jìn)一步地，所述可變顯示裝置的無(wú)線接收裝置采用gprs無(wú)線控制卡，所述可變顯示裝置采用led顯示屏。

應(yīng)用所述裝置的交叉口進(jìn)口車道的車輛引導(dǎo)式信號(hào)控制方法，包括如下步驟：

s1、黃燈啟亮前，通過(guò)固定式視頻檢測(cè)儀和雷達(dá)傳感器實(shí)時(shí)采集車輛信息來(lái)確定車輛的位置和速度，并將所述車輛信息傳輸至信息處理模塊；

s2、所述信息處理模塊對(duì)車輛信息進(jìn)行處理，判斷當(dāng)黃燈啟亮?xí)r車輛是否處于交叉口進(jìn)口車道區(qū)間內(nèi)；

s3、若是，則啟用信號(hào)控制模塊，所述信號(hào)控制模塊在綠燈將要結(jié)束時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)綠燈時(shí)間使車輛在綠燈期間通過(guò)停止線，并在黃燈結(jié)束前駛離交叉路口，同時(shí)可變顯示裝置顯示“請(qǐng)通行”的綠色字樣；若否，則可變顯示裝置顯示“請(qǐng)減速”的紅色字樣，引導(dǎo)車輛減速并在停車線前停車。

進(jìn)一步地，所述交叉口進(jìn)口車道區(qū)間的車輛安全通過(guò)距離是某車輛能夠在紅燈啟亮前通過(guò)停車線時(shí)與停車線之間的最遠(yuǎn)距離，具體公式為：

x1＝v0ty-a-b

式中：v0——黃燈信號(hào)啟亮?xí)r的車輛速度(m/s)；

ty——黃燈信號(hào)時(shí)長(zhǎng)(s)；

a——信號(hào)交叉口寬度(m)；

b——車輛長(zhǎng)度(m)。

進(jìn)一步地，所述交叉口進(jìn)口車道區(qū)間的長(zhǎng)度是某車輛能夠在停車線前安全停車時(shí)(制動(dòng)加速度小于車輛最大制動(dòng)加速度)與停車線之間的最近距離，具體公式為：

x2＝v0δ+v0²/2amax

式中：v0——黃燈信號(hào)啟亮?xí)r的車輛速度(m/s)；

δ——駕駛員反應(yīng)時(shí)間(s)；

amax——車輛最大制動(dòng)加速度(m/s²)。

進(jìn)一步地，所述車速預(yù)警模塊中的可變顯示裝置位置位于交叉口進(jìn)口車道起始位置前x3處，具體公式為：

x3＝v0·δ

式中：v0——車輛在檢測(cè)時(shí)的速度(m/s)；δ——駕駛員反應(yīng)時(shí)間(s)。

進(jìn)一步地，所述信號(hào)控制模塊的綠燈延長(zhǎng)時(shí)間具體公式為：

若同時(shí)有幾輛車處于交叉口進(jìn)口車道區(qū)間內(nèi)時(shí)，則將各車輛需要的綠燈延長(zhǎng)時(shí)間最大值作為實(shí)際綠燈延長(zhǎng)時(shí)間，即：

δt＝max(δt1,δt2,…δtk)

式中：

v0——車輛在檢測(cè)時(shí)的速度(m/s)；

——信號(hào)交叉口寬度(m)；

s——距停車線的距離(m)；

ty——黃燈信號(hào)時(shí)長(zhǎng)(s)。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果包括：本發(fā)明對(duì)即將進(jìn)入交叉口進(jìn)口車道區(qū)的車輛，通過(guò)車速引導(dǎo)系統(tǒng)，讓駕駛員能及時(shí)、準(zhǔn)確、果斷采取適當(dāng)?shù)臎Q策，告知司機(jī)應(yīng)當(dāng)加速通過(guò)交叉口或減速停車；對(duì)已經(jīng)進(jìn)入交叉口進(jìn)口車道區(qū)間的車輛，通過(guò)綠燈延時(shí)系統(tǒng)，使車輛安全通過(guò)交叉路口。本發(fā)明可以提高駕駛員駕駛舒適度，減少焦躁情緒，減少由于司機(jī)在交叉口進(jìn)口車道由于對(duì)信號(hào)燈判斷上失誤的存在而發(fā)生的交通事故數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中各個(gè)部分的安裝示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖,對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例一

如圖1和圖2所示，一種交叉口進(jìn)口車道車輛引導(dǎo)式信號(hào)控制裝置，包括數(shù)據(jù)采集模塊、信息處理模塊、車速預(yù)警模塊和信號(hào)控制模塊。

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括用于采集待檢測(cè)單元車輛群視頻和車速的固定式視頻檢測(cè)儀和雷達(dá)傳感器，所述數(shù)據(jù)采集模塊的固定式視頻檢測(cè)儀選用ccd攝像機(jī)，和雷達(dá)傳感器一起通過(guò)龍門架安裝在信號(hào)交叉口的進(jìn)口車道上方。

所述信息處理模塊包括信息處理器和無(wú)線發(fā)射模塊，對(duì)所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的車輛信息進(jìn)行處理，判斷當(dāng)黃燈啟亮?xí)r車輛是否處于交叉口進(jìn)口車道區(qū)間內(nèi)，若車輛處于交叉口進(jìn)口車道區(qū)間內(nèi)，則啟用信號(hào)控制模塊；另外，通過(guò)信息處理器對(duì)數(shù)據(jù)的處理控制車輛預(yù)警模塊顯示相應(yīng)的提示信息，從而對(duì)即將進(jìn)入交叉口進(jìn)口車道的車輛的通行進(jìn)行預(yù)警，減少因駕駛員未把握好進(jìn)入交叉口進(jìn)口車道的速度而引發(fā)的交通事故，提升城市信號(hào)交叉口行駛安全性。

所述車速預(yù)警模塊包括無(wú)線接收裝置和可變顯示裝置、供電裝置，設(shè)置在距交叉口進(jìn)口車道區(qū)間之前的一定長(zhǎng)度處，用于接收信息處理模塊的處理結(jié)果并顯示相應(yīng)的提示信息

所述無(wú)線發(fā)射模塊、固定視頻檢測(cè)儀及雷達(dá)傳感器分別與信息處理器連接，所述信息處理器將對(duì)數(shù)據(jù)處理結(jié)果發(fā)送到無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線接收模塊接收數(shù)據(jù)處理結(jié)果，然后通過(guò)可變顯示模塊實(shí)時(shí)顯示。

本實(shí)施例中，所述固定視頻檢測(cè)儀采用ccd攝像機(jī)，具體采用lsc-c500tpro智能交通攝像機(jī)，像素尺寸4.4μm×4.4μm，像素500萬(wàn)，擁有20倍光學(xué)變焦，能自動(dòng)切換寬動(dòng)態(tài)和可在光線不足的使用環(huán)境中獲得降噪，支持全高清品質(zhì)的圖像輸出,輸出數(shù)字信號(hào)與信息處理器連接。

所述雷達(dá)傳感器可以測(cè)量車輛實(shí)時(shí)速度，其應(yīng)用原理為多普勒效應(yīng)，當(dāng)雷達(dá)所發(fā)射的高頻信號(hào)照射在其作用范圍內(nèi)的移動(dòng)目標(biāo)反射時(shí)，它的頻率值改變，利用發(fā)送與接收信號(hào)的頻率差，通過(guò)公式計(jì)算出物體運(yùn)動(dòng)的速度，這種多普勒頻移正比于移動(dòng)目標(biāo)的速度。選用杭州來(lái)萊科技有限公司生產(chǎn)的ht3000測(cè)速雷達(dá)，該雷達(dá)傳感器測(cè)速準(zhǔn)確度為±1km/h，測(cè)速范圍為5-240km/h，滿足高速路測(cè)速要求，通過(guò)rs232協(xié)議與信息處理器通訊。

所述信息處理器選用tms320c6748信息處理器，該處理器是德州儀器推出浮點(diǎn)功能的全新高性能處理器，是業(yè)界功耗最低的浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)，可充分滿足高能效、連通性設(shè)計(jì)對(duì)高集成度外設(shè)、更低熱量耗散以及更長(zhǎng)電池使用壽命的需求。具有rs232串口和usb接口，支持spi、iic總線等，獲取cmos傳感器和雷達(dá)傳感器數(shù)據(jù)，處理后通過(guò)gprs網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。

所述可變顯示模塊包括gprs無(wú)線控制卡和led屏，所述gprs無(wú)線控制卡接收信息處理器的信息，并驅(qū)動(dòng)led顯示屏，顯示相應(yīng)信息。

實(shí)施例二

如圖3所示，一種交叉口進(jìn)口車道車輛引導(dǎo)式信號(hào)控制方法，包括如下步驟：

s1、黃燈啟亮前，通過(guò)固定式視頻檢測(cè)儀和雷達(dá)傳感器實(shí)時(shí)采集車輛信息來(lái)確定車輛的位置和速度，并將所述車輛信息傳輸至信息處理模塊；

s2、所述信息處理模塊對(duì)車輛信息進(jìn)行處理，判斷當(dāng)黃燈啟亮?xí)r車輛是否處于交叉口進(jìn)口車道區(qū)間內(nèi)；

s3、若是，則啟用信號(hào)控制模塊，所述信號(hào)控制模塊在綠燈將要結(jié)束時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)綠燈時(shí)間使車輛在綠燈期間通過(guò)停止線，并在黃燈結(jié)束前駛離交叉路口，同時(shí)可變顯示裝置顯示“請(qǐng)通行”的綠色字樣；若否，則可變顯示裝置顯示“請(qǐng)減速”的紅色字樣，引導(dǎo)車輛減速并在停車線前停車。

具體而言，所述交叉口進(jìn)口車道區(qū)間的車輛安全通過(guò)距離是某車輛能夠在紅燈啟亮前通過(guò)停車線時(shí)與停車線之間的最遠(yuǎn)距離(假定進(jìn)口車道車輛不允許加速駛?cè)虢徊婵?為：

x1＝v0ty-a-b

式中：v0——黃燈信號(hào)啟亮?xí)r的車輛速度(m/s)；

ty——黃燈信號(hào)時(shí)長(zhǎng)(s)；

a——信號(hào)交叉口寬度(m)；

b——車輛長(zhǎng)度(m)。

具體而言，所述交叉口進(jìn)口車道區(qū)間的長(zhǎng)度是某車輛能夠在停車線前安全停車時(shí)(制動(dòng)加速度小于車輛最大制動(dòng)加速度)與停車線之間的最近距離為：

x2＝v0δ+v0²/2amax

式中：v0——黃燈信號(hào)啟亮?xí)r的車輛速度(m/s)；

δ——駕駛員反應(yīng)時(shí)間(s)；

amax——車輛最大制動(dòng)加速度(m/s²)。

適用于x2大于x1的情況，即若車輛與停車線之間的距離小于x2大于x1，則車輛無(wú)法通過(guò)制動(dòng)在停車線之前停下，也無(wú)法維持原速度通過(guò)停車線。

所述車速預(yù)警模塊中的可變顯示裝置位置位于交叉口進(jìn)口車道起始位置前x3處：

x3＝v1·δ；

式中：v1——車輛在檢測(cè)時(shí)的速度(m/s)；

δ——駕駛員反應(yīng)時(shí)間(s)。

所述信號(hào)控制模塊的綠燈延長(zhǎng)時(shí)間為：

若同時(shí)有幾輛車處于交叉口進(jìn)口車道區(qū)間內(nèi)，則將各車輛需要的綠燈延長(zhǎng)時(shí)間最大值作為實(shí)際綠燈延長(zhǎng)時(shí)間，即：

δt＝max(δt1,δt2,…δtk)，

式中：v1——車輛在檢測(cè)時(shí)的速度(m/s)；

——信號(hào)交叉口寬度(m)；

s——距停車線的距離(m)；

ty——黃燈信號(hào)時(shí)長(zhǎng)(s)。

上述實(shí)施例結(jié)合主動(dòng)預(yù)防與被動(dòng)防護(hù)，構(gòu)建了一種基于提前引導(dǎo)和交叉口進(jìn)口車道內(nèi)保護(hù)的系統(tǒng)，對(duì)即將進(jìn)入交叉口進(jìn)口車道區(qū)的車輛，通過(guò)車速引導(dǎo)系統(tǒng)，讓駕駛員能及時(shí)、準(zhǔn)確、果斷采取適當(dāng)?shù)臎Q策，告知司機(jī)應(yīng)當(dāng)加速通過(guò)交叉口或減速停車；對(duì)已經(jīng)進(jìn)入交叉口進(jìn)口車道區(qū)間的車輛，通過(guò)綠燈延時(shí)系統(tǒng)，使車輛安全通過(guò)交叉路口。通過(guò)該方法可以提高駕駛員駕駛舒適度，減少焦躁情緒，減少由于司機(jī)在交叉口進(jìn)口車道由于對(duì)信號(hào)燈判斷上失誤的存在而發(fā)生的交通事故數(shù)。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。