CN102034360B - 实现红绿灯自适应的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现红绿灯自适应的方法及装置，其方法包括：实时拍摄获取路口各方向预定范围内的车流信息；根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制。本发明通过在获得所在路口不同方向实时车流量信息的基础上，根据路口各通行方向的互斥关系以及根据互斥关系计算出的所有预设的通行匹配方式，对同条件下历史通行数据进行计算，获得路口通行最佳时间；并通过逐步迭代的方式，使得所在路口每个红绿灯转换周期均能提供一个合适的通行方案，降低了车辆平均等待时间，实现了对路口通行的最佳控制，达到了智能红绿灯自适应的效果，从而更加充分地利用了道路资源。

Description

实现红绿灯自适应的方法及装置

技术领域

本发明涉及交通信号控制领域，尤其涉及一种实现红绿灯自适应的方法及装置。

背景技术

在现有的红绿灯控制***中，对红绿灯的控制基本没有实现智能化，其红绿灯的转换顺序和转换时间等参数均是由人工固定设置，没有根据实时的路况进行主动适应。

目前，也有可以根据车流量自动调节控制参数的红绿灯***，比如申请号为200810112910.3的中国专利，该专利的目的是根据不同方向的交通流量变化以及整个区域的交通状况，自动进行红绿灯控制参数的调节，以提高路口的通行效率，实现全区域的交通优化。其***包括全域交通控制中心和若干与所述全域交通控制中心通信的路口控制***，路口控制***包含人工输入装置、强制开关装置、智能检测装置和远程通信模块等。该专利通过对路口实时视频图像的获取与分析，对各道路停驶车辆进行识别，计算出车辆停驶排队距离，再以此为依据通过预设的程序计算并发出修改红绿灯控制参数的指令，达到了红绿灯动态适应路况的目的。

但是，该专利技术有以下不足：虽然提供了若干红绿灯控制参数的调整原则，但是其主要解决了根据路口车辆停驶排队距离来设置红绿灯控制参数，因而无法对红绿灯控制提供一个相对比较精准的参数。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种实现红绿灯自适应的方法及装置，旨在提高红绿灯路口的通行效率。

为了达到上述目的，本发明提出一种实现红绿灯自适应的方法，包括：

实时拍摄获取路口各方向预定范围内的车流信息；所述车流信息包括车流数量以及车流方向；

根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制。

其中，所述根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制的步骤包括：

从红绿灯信息库中获取与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间，取平均值作为当前该方向上车辆通行时间；

根据各方向上的车辆通行时间以及各通行方向的互斥关系，为不互斥的车辆设定通行时间；

根据各设定通行时间，利用穷举计算法计算出所有预设的通行匹配方式中总时最短的通行匹配方式，作为当前通行匹配方式；

以所述各设定通行时间以及当前通行匹配方式对红绿灯进行控制。

其中，所述根据各方向上的车辆通行时间以及各通行方向的互斥关系，为不互斥的车辆设定通行时间的步骤包括：

选取不互斥的车辆的通行时间中最长的通行时间作为所述不互斥的车辆的设定通行时间。

优选地，所述根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制的步骤还包括：

当红绿灯信息库中不存在与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间时，取默认通行时间作为当前该方向上车辆通行时间。

优选地，所述以设定通行时间以及当前通行匹配方式对红绿灯进行控制的步骤之后还包括：

将当前红绿灯转换周期内各通行方向的信息存入红绿灯信息库中。

本发明还提出一种实现红绿灯自适应的装置，包括：

车流信息获取模块，用于实时拍摄获取路口各方向预定范围内的车流信息；所述车流信息包括车流数量以及车流方向；

红绿灯控制模块，用于根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制。

其中，所述红绿灯控制模块包括：

获取单元，用于从红绿灯信息库中获取与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间，取平均值作为当前该方向上车辆通行时间；

设定单元，根据各方向上的车辆通行时间以及各通行方向的互斥关系，为不互斥的车辆设定通行时间；

计算单元，用于根据各设定通行时间，利用穷举计算法计算出所有预设的通行匹配方式中总时最短的通行匹配方式，作为当前通行匹配方式；

控制单元，用于以所述各设定通行时间以及当前通行匹配方式对红绿灯进行控制。

其中，所述设定单元还用于选取不互斥的车辆的通行时间中最长的通行时间作为所述不互斥的车辆的设定通行时间。

优选地，所述获取单元还用于当红绿灯信息库中不存在与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间时，取默认通行时间作为当前该方向上车辆通行时间。

优选地，所述装置还包括：

存储模块，用于将当前红绿灯转换周期内各通行方向的信息存入红绿灯信息库中。

本发明提出的一种实现红绿灯自适应的方法及装置，通过将路口各通行方向的互斥关系、各方向默认通行时间以及根据互斥关系计算出的所有预设的通行匹配方式存入红绿灯信息库中，在获得所在路口不同方向实时车流量信息的基础上，对同条件下历史通行数据进行计算，获得路口通行最佳时间；并通过逐步迭代的方式，使得所在路口每个红绿灯转换周期均能提供一个合适的通行方案，降低了车辆平均等待时间，提高了红绿灯路口的通行效率，实现了对路口通行的最佳控制，达到了智能红绿灯自适应的效果，从而更加充分地利用了道路资源。

附图说明

图1是本发明实现红绿灯自适应的方法一实施例流程示意图；

图1a是一个十字路口的示例图；

图2是本发明实现红绿灯自适应的方法一实施例中根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制的流程示意图；

图3是本发明实现红绿灯自适应的装置一实施例结构示意图；

图4是本发明实现红绿灯自适应的装置一实施例中红绿灯控制模块的结构示意图。

为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。

具体实施方式

本发明实施例解决方案主要是通过将路口各通行方向的互斥关系、各方向默认通行时间以及根据互斥关系计算出的所有预设的通行匹配方式存入红绿灯信息库中，在获得所在路口不同方向实时车流量信息的基础上，对同条件下历史通行数据进行计算，获得路口通行最佳时间。

如图1所示，本发明一实施例提出一种实现红绿灯自适应的方法，包括：

步骤S101，实时拍摄获取路口各方向预定范围内的车流信息；

车流信息包括车流数量以及车流方向；

为了实现对路口红绿灯的合理控制，首先通过道路摄像机等实时拍摄路口各个方向的车流视频画面，拍摄的范围可以根据实际路况进行设定，如图1a所示，虚线范围为一个红绿灯转换周期内的车辆通行目标。

根据拍摄的车流视频画面进行图像分析，从中获取车流信息，包括：各方向的车辆数量、车辆通行使用的时间等。

步骤S102，根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制。

在本实施例中，设置有用于存储每次红绿灯转换周期的相关数据的红绿灯信息库，包括通行方向、通行车辆数量、车辆通行时间等，同时存储所在路口的公共数据，如各路口通行方向的互斥关系（如下表1所示）、各方向默认通行时间以及根据互斥关系计算出的所有预设的通行匹配方式（例如“E->W”可以与“E->S”同时通行，也可以与“W->E”同时通行等），以便于后期参考，提供一个逐步达到最优的依据。

E->W

E->S

S->N

S->W

W->E

W->N

N->S

N->E

E->W

Y

Y

Y

E->S

Y

Y

Y

S->N

Y

Y

Y

S->W

Y

Y

Y

W->E

Y

Y

Y

W->N

Y

Y

Y

N->S

Y

Y

Y

N->E

Y

Y

Y

表1

上表1表示一个十字路口各通行方向之间的互斥信息示例，各字母的含义为：E（东）、S（南）、W（西）、N（北）,“E->W”表示自东向西方向，表格中字母Y表示对应的两个方向可以同时通行；在本例中暂未考虑向右行驶的情况。

在初次使用车流信息进行红绿灯控制时，首先需将所在路口各通行方向互斥关系、各方向默认通行时间以及可能的各种通行匹配方式输入到红绿灯信息库中，当一个红绿灯转换周期结束时，还需将本周期内的各通行方向的信息（包括通行方向、目标通行车辆数、设定的通行时间、完成目标实际使用的通行时间或者设定的通行时间内实际通行的车辆数等）作为历史红绿灯信息存入红绿灯信息库中。

根据步骤S101获取的路口各车流方向和各车流方向上的车辆数量，从红绿灯数据库中查找历史红绿灯信息，从中获取在同等条件下的历史记录，比如相同车流方向上相同车辆数量的实际通行时间即历史车辆通行时间，并将各历史车辆通行时间取平均值设为该条件下当前车辆完成通行所需的最佳通行时间。若红绿灯数据库中已记录同等条件下各历史车辆通行时间的当前最佳通行时间，则无需计算，直接获取该当前最佳通行时间。

如果是首次进行红绿灯控制或者当红绿灯信息库中不存在与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间时，取默认通行时间作为当前该方向上车辆完成通行所需的最佳通行时间。

得到各方向通行需要的时间后，根据各通行方向之间的互斥关系，用穷举法计算得到本周期中总时间最短的一种通行匹配方式，例如：若“E->W”需要50秒,“W->E”需要30秒,“E->S”需要40秒，则选择“E->W”与“E->S”同时通行，同时设定各通行方向的通行时间，例如当“E->W”与“E->S”同时通行时，设定通行时间为两者所需时间较大者，即将“E->W”所需要的时间50秒作为两个方向同时通行的共同设定通行时间。

然后，根据所有设定通行时间，并利用穷举计算法计算出所有预设的通行匹配方式中总时最短的通行匹配方式，作为当前通行匹配方式；并以各设定通行时间以及当前通行匹配方式作为红绿灯参数对红绿灯进行控制。

当本周期控制结束后，还需将本周期内各通行方向的信息存入红绿灯信息库中。以作为下次对红绿灯参数进行控制的参考依据，由此逐步迭代，使得所在路口的每个红绿灯转换周期均能提供一个合适的通行方案，降低车辆平均等待时间，实现对路口通行的最佳控制，达到了智能红绿灯自适应的效果，从而更加充分地利用道路资源。

如图2所示，步骤S102包括：

步骤S1021，从红绿灯信息库中获取与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间，取平均值作为当前该方向上车辆通行时间；

当红绿灯信息库中不存在与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间时，取默认通行时间作为当前该方向上车辆通行时间。

步骤S1022，根据各方向上的车辆通行时间以及各通行方向的互斥关系，为不互斥的车辆设定通行时间；

其中，不互斥的车辆是指方向不同但可同时通行的车辆。选取不互斥的车辆的通行时间中最长的通行时间作为不互斥的车辆的设定通行时间。

步骤S1023，根据各设定通行时间，利用穷举计算法计算出所有预设的通行匹配方式中总时最短的通行匹配方式，作为当前通行匹配方式；

步骤S1024，以各设定通行时间以及当前通行匹配方式对红绿灯进行控制。

步骤S1025，将当前红绿灯转换周期内各通行方向的信息存入红绿灯信息库中。

其中，当前红绿灯转换周期内各通行方向的信息包括：通行方向、目标通行车辆数、设定的通行时间、是否完成目标，如果是，还需记录完成目标实际使用的通行时间；如果否，还需记录设定通行时间内实际完成通行的车辆数，例如“E->W，目标通行车辆数15，设定通行时间为50秒，设定通行时间内已完成目标，完成目标实际所用时间为45秒”，写入到红绿灯信息库中，同时搜索同条件下(“E->W，完成通行15辆车”)的历史记录，得到对应记录中实际所用通行时间，取平均值设为该条件下通行的当前最佳通行时间。以便下次查询红绿灯信息库时参考使用。

本实施例在获得所在路口不同方向实时车流量信息的基础上，对同条件下历史通行数据进行计算，获得路口通行最佳时间，并逐步完善，实现了对路口通行的最佳控制。

如图3所示，本发明一实施例提出一种实现红绿灯自适应的装置，包括：车流信息获取模块301以及红绿灯控制模块302，其中：

车流信息获取模块301，用于实时拍摄获取路口各方向预定范围内的车流信息；所述车流信息包括车流数量以及车流方向；

为了实现对路口红绿灯的合理控制，首先通过车流信息获取模块301中摄像机等实时拍摄路口各个方向的车流视频画面，拍摄的范围可以根据实际路况进行设定，如图1a所示，虚线范围为一个红绿灯转换周期内的车辆通行目标。

根据拍摄的车流视频画面进行图像分析，从中获取车流信息，包括：各方向的车辆数量、车辆通行使用的时间等。

红绿灯控制模块302，用于根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制。

在本实施例中，设置有用于存储每次红绿灯转换周期的相关数据的红绿灯信息库，包括通行方向、通行车辆数量、车辆通行时间等，同时存储所在路口的公共数据，如各路口通行方向的互斥关系（如下表1所示）、各方向默认通行时间以及根据互斥关系计算出的所有预设的通行匹配方式（例如“E->W”可以与“E->S”同时通行，也可以与“W->E”同时通行等），以便于后期参考，提供一个逐步达到最优的依据。

E->W

E->S

S->N

S->W

W->E

W->N

N->S

N->E

E->W

Y

Y

Y

E->S

Y

Y

Y

S->N

Y

Y

Y

S->W

Y

Y

Y

W->E

Y

Y

Y

W->N

Y

Y

Y

N->S

Y

Y

Y

N->E

Y

Y

Y

表1

上表1表示一个十字路口各通行方向之间的互斥信息示例，各字母的含义为：E（东）、S（南）、W（西）、N（北）,“E->W”表示自东向西方向，表格中字母Y表示对应的两个方向可以同时通行；在本例中暂未考虑向右行驶的情况。

在初次使用车流信息进行红绿灯控制时，首先需将所在路口各通行方向互斥关系、各方向默认通行时间以及可能的各种通行匹配方式输入到红绿灯信息库中，当一个红绿灯转换周期结束时，还需将本周期内的各通行方向的信息（包括通行方向、目标通行车辆数、设定的通行时间、完成目标实际使用的通行时间或者设定的通行时间内实际通行的车辆数等）作为历史红绿灯信息存入红绿灯信息库中。

红绿灯控制模块302根据车流信息获取模块301获取的路口各车流方向和各车流方向上的车辆数量，从红绿灯数据库中查找历史红绿灯信息，从中获取在同等条件下的历史记录，比如相同车流方向上相同车辆数量的实际通行时间即历史车辆通行时间，并将各历史车辆通行时间取平均值设为该条件下当前车辆完成通行所需的最佳通行时间。若红绿灯数据库中已记录同等条件下各历史车辆通行时间的当前最佳通行时间，则无需计算，直接获取该当前最佳通行时间。

如果是首次进行红绿灯控制或者当红绿灯信息库中不存在与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间时，取默认通行时间作为当前该方向上车辆完成通行所需的最佳通行时间。

得到各方向通行需要的时间后，根据各通行方向之间的互斥关系，用穷举法计算得到本周期中总时间最短的一种通行匹配方式，例如：若“E->W”需要50秒,“W->E”需要30秒,“E->S”需要40秒，则选择“E->W”与“E->S”同时通行，同时设定各通行方向的通行时间，例如当“E->W”与“E->S”同时通行时，设定通行时间为两者所需时间较大者，即将“E->W”所需要的时间50秒作为两个方向同时通行的共同设定通行时间。

然后，根据所有设定通行时间，并利用穷举计算法计算出所有预设的通行匹配方式中总时最短的通行匹配方式，作为当前通行匹配方式；并以各设定通行时间以及当前通行匹配方式作为红绿灯参数对红绿灯进行控制。

当本周期控制结束后，还需将本周期内各通行方向的信息存入红绿灯信息库中。以作为下次对红绿灯参数进行控制的参考依据，由此逐步迭代，使得所在路口的每个红绿灯转换周期均能提供一个合适的通行方案，降低车辆平均等待时间，实现对路口通行的最佳控制，达到了智能红绿灯自适应的效果，从而更加充分地利用道路资源。

如图4所示，红绿灯控制模块302包括：获取单元3021、设定单元3022、计算单元3023、控制单元3024以及存储模块3025，其中：

获取单元3021，用于从红绿灯信息库中获取与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间，取平均值作为当前该方向上车辆通通行时间；

当红绿灯信息库中不存在与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间时，取默认通行时间作为当前该方向上车辆通行时间。

设定单元3022，根据各方向上的车辆通行时间以及各通行方向的互斥关系，为不互斥的车辆设定通行时间；

选取不互斥的车辆的通行时间中最长的通行时间作为所述不互斥的车辆的设定通行时间。

计算单元3023，用于根据各设定通行时间，利用穷举计算法计算出所有预设的通行匹配方式中总时最短的通行匹配方式，作为当前通行匹配方式；

控制单元3024，用于以各设定通行时间以及当前通行匹配方式对红绿灯进行控制。

存储模块3025，用于将当前红绿灯转换周期内各通行方向的信息存入红绿灯信息库中。

本发明实施例实现红绿灯自适应的方法及装置，通过将路口各通行方向的互斥关系、各方向默认通行时间以及根据互斥关系计算出的所有预设的通行匹配方式存入红绿灯信息库中，在获得所在路口不同方向实时车流量信息的基础上，对同条件下历史通行数据进行计算，获得路口通行最佳时间；并通过逐步迭代的方式，使得所在路口每个红绿灯转换周期均能提供一个合适的通行方案，降低了车辆平均等待时间，实现了对路口通行的最佳控制，从而更加充分地利用了道路资源，达到了智能红绿灯自适应的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种实现红绿灯自适应的方法，其特征在于，包括： 

实时拍摄获取路口各方向预定范围内的车流信息；所述车流信息包括车流数量以及车流方向； 

根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制 ；

其中，所述根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制的步骤包括： 

从红绿灯信息库中获取与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间，取平均值作为当前该方向上车辆通行时间； 

根据各方向上的车辆通行时间以及各通行方向的互斥关系，为不互斥的车辆设定通行时间； 

根据各设定通行时间，利用穷举计算法计算出所有预设的通行匹配方式中总时最短的通行匹配方式，作为当前通行匹配方式； 

以所述各设定通行时间以及当前通行匹配方式对红绿灯进行控制 ；

其中，所述根据各方向上的车辆通行时间以及各通行方向的互斥关系，为不互斥的车辆设定通行时间的步骤包括： 

选取不互斥的车辆的通行时间中最长的通行时间作为所述不互斥的车辆的设定通行时间。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制的步骤还包括： 

当红绿灯信息库中不存在与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间时，取默认通行时间作为当前该方向上车辆通行时间。 

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以设定通行时间以及当前通行匹配方式对红绿灯进行控制的步骤之后还包括： 

将当前红绿灯转换周期内各通行方向的信息存入红绿灯信息库中。 

4.一种实现红绿灯自适应的装置，其特征在于，包括： 

车流信息获取模块，用于实时拍摄获取路口各方向预定范围内的车流信息；所述车流信息包括车流数量以及车流方向； 

红绿灯控制模块，用于根据车流信息、存储在红绿灯信息库中的历史红绿灯信息以及预设的通行匹配方式，在红绿灯转换周期内对红绿灯进行控制 ；

其中，所述红绿灯控制模块包括： 

获取单元，用于从红绿灯信息库中获取与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间，取平均值作为当前该方向上车辆通行时间； 

设定单元，根据各方向上的车辆通行时间以及各通行方向的互斥关系，为不互斥的车辆设定通行时间； 

计算单元，用于根据各设定通行时间，利用穷举计算法计算出所有预设的通行匹配方式中总时最短的通行匹配方式，作为当前通行匹配方式； 

控制单元，用于以所述各设定通行时间以及当前通行匹配方式对红绿灯进行控制 ；

其中，所述设定单元还用于选取不互斥的车辆的通行时间中最长的通行时间作为所述不互斥的车辆的设定通行时间。 

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述获取单元还用于当红绿灯信息库中不存在与当前同一方向上车辆数量对应的历史车辆通行时间时，取默认通行时间作为当前该方向上车辆通行时间。 

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 

存储模块，用于将当前红绿灯转换周期内各通行方向的信息存入红绿灯信息库中。 

Images