CN107146423A - 一种交叉口进口车道车辆引导式信号控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交叉口进口车道的车辆引导式信号控制装置，包括：数据采集模块，用于实时采集车辆的位置和速度信息并传输至信息处理模块；信息处理模块，用于判断当黄灯启亮时车辆是否处于交叉口进口车道区间内，若车辆处于交叉口进口车道区间内，则启用信号控制模块；车速预警模块，用于接收信息处理模块的处理结果并显示相应的提示信息；信号控制模块，用于根据所述信息处理模块的处理结果，在绿灯将要结束时，适当延长绿灯时间使车辆在绿灯期间通过停止线，并在黄灯结束前驶离交叉路口。本发明还公开了一种交叉口进口车道的车辆引导式信号控制方法。本发明可以减少由于司机在交叉口进口车道由于对信号灯判断上失误的存在而发生的交通事故数。
Description
技术领域
本发明涉及交通控制领域，具体地说是一种交叉口进口车道车辆引导式信号控制装置及方法。
背景技术
在城市交通发展迅速加快我国城市化进程的同时，城市道路信号交叉***通安全问题也日益突出。道路信号交叉口是我国公路建设中必不可少的部分，同时也是事故多发地带。道路信号交叉口的安全问题已然引起我国政府的关注，也是亟待解决的问题。
进入信号交叉口进口车道区域的车辆如果由于判断能否通过交叉口失误而达到某一速度，则将无法在红灯信号启亮前通过交叉口也无法在停车线前安全停车，由此导致车辆紧急制动或闯红灯，进而可能引发车辆追尾、直角碰撞等交通事故。
图像识别和雷达测速是已发展较为成熟的技术，其设备更是具有足够的选择空间，利用图像识别和雷达测速的方式进行交叉口进口车道的车辆引导和信号控制，可以减少事故的发生，提升行车安全性。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点和不足，本发明提供一种交叉口进口车道车辆引导式信号控制装置及方法。
本发明采用如下技术方案实现：
一种交叉口进口车道的车辆引导式信号控制装置，包括：
数据采集模块，包括固定式视频检测仪和雷达传感器，用于实时采集车辆信息来确定车辆的位置和速度，并将所采集的车辆信息传输至信息处理模块；
信息处理模块，包括信息处理器和无线发射模块，用于对所述数据采集模块采集的车辆信息进行处理，判断当黄灯启亮时车辆是否处于交叉口进口车道区间内，若车辆处于交叉口进口车道区间内，则启用信号控制模块；
车速预警模块，包括无线接收装置和可变显示装置，设置在距交叉口进口车道区间之前的一定长度处，用于接收信息处理模块的处理结果并显示相应的提示信息；
信号控制模块，包括无线接收装置和连接信号灯的信号控制器，用于根据所述信息处理模块的处理结果，在绿灯将要结束时，适当延长绿灯时间使车辆在绿灯期间通过停止线，并在黄灯结束前驶离交叉路口。
进一步地，所述数据采集模块的固定式视频检测仪选用CCD摄像机，和雷达传感器一起通过龙门架安装在信号交叉口的进口车道上方。
进一步地，所述信息处理模块采用型号为TMS320C6748的处理器。
进一步地，所述信号控制器采用型号为AT89S52的单片机。
进一步地，所述可变显示装置的无线接收装置采用GPRS无线控制卡，所述可变显示装置采用LED显示屏。
应用所述装置的交叉口进口车道的车辆引导式信号控制方法，包括如下步骤：
S1、黄灯启亮前，通过固定式视频检测仪和雷达传感器实时采集车辆信息来确定车辆的位置和速度，并将所述车辆信息传输至信息处理模块；
S2、所述信息处理模块对车辆信息进行处理，判断当黄灯启亮时车辆是否处于交叉口进口车道区间内；
S3、若是，则启用信号控制模块，所述信号控制模块在绿灯将要结束时适当延长绿灯时间使车辆在绿灯期间通过停止线，并在黄灯结束前驶离交叉路口，同时可变显示装置显示“请通行”的绿色字样；若否，则可变显示装置显示“请减速”的红色字样，引导车辆减速并在停车线前停车。
进一步地，所述交叉口进口车道区间的车辆安全通过距离是某车辆能够在红灯启亮前通过停车线时与停车线之间的最远距离，具体公式为：
x1＝v0ty-a-b
式中：v0——黄灯信号启亮时的车辆速度(m/s)；
ty——黄灯信号时长(s)；
a——信号交叉口宽度(m)；
b——车辆长度(m)。
进一步地，所述交叉口进口车道区间的长度是某车辆能够在停车线前安全停车时(制动加速度小于车辆最大制动加速度)与停车线之间的最近距离，具体公式为：
x2＝v0δ+v0 2/2amax
式中：v0——黄灯信号启亮时的车辆速度(m/s)；
δ——驾驶员反应时间(s)；
amax——车辆最大制动加速度(m/s2)。
进一步地，所述车速预警模块中的可变显示装置位置位于交叉口进口车道起始位置前x3处，具体公式为：
x3＝v0·δ
式中：v0——车辆在检测时的速度(m/s)；δ——驾驶员反应时间(s)。
进一步地，所述信号控制模块的绿灯延长时间具体公式为：
若同时有几辆车处于交叉口进口车道区间内时，则将各车辆需要的绿灯延长时间最大值作为实际绿灯延长时间，即：
Δt＝max(Δt1,Δt2,…Δtk)
式中：
v0——车辆在检测时的速度(m/s)；
——信号交叉口宽度(m)；
s——距停车线的距离(m)；
ty——黄灯信号时长(s)。
相比现有技术，本发明的有益效果包括：本发明对即将进入交叉口进口车道区的车辆，通过车速引导***，让驾驶员能及时、准确、果断采取适当的决策，告知司机应当加速通过交叉口或减速停车；对已经进入交叉口进口车道区间的车辆，通过绿灯延时***，使车辆安全通过交叉路口。本发明可以提高驾驶员驾驶舒适度，减少焦躁情绪，减少由于司机在交叉口进口车道由于对信号灯判断上失误的存在而发生的交通事故数。
附图说明
图1是本发明实施例的结构连接示意图。
图2是本发明实施例中各个部分的安装示意图。
图3是本发明实施例的信号控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图,对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
如图1和图2所示，一种交叉口进口车道车辆引导式信号控制装置，包括数据采集模块、信息处理模块、车速预警模块和信号控制模块。
所述数据采集模块包括用于采集待检测单元车辆群视频和车速的固定式视频检测仪和雷达传感器，所述数据采集模块的固定式视频检测仪选用CCD摄像机，和雷达传感器一起通过龙门架安装在信号交叉口的进口车道上方。
所述信息处理模块包括信息处理器和无线发射模块，对所述数据采集模块采集的车辆信息进行处理，判断当黄灯启亮时车辆是否处于交叉口进口车道区间内，若车辆处于交叉口进口车道区间内，则启用信号控制模块；另外，通过信息处理器对数据的处理控制车辆预警模块显示相应的提示信息，从而对即将进入交叉口进口车道的车辆的通行进行预警，减少因驾驶员未把握好进入交叉口进口车道的速度而引发的交通事故，提升城市信号交叉口行驶安全性。
所述车速预警模块包括无线接收装置和可变显示装置、供电装置，设置在距交叉口进口车道区间之前的一定长度处，用于接收信息处理模块的处理结果并显示相应的提示信息
所述无线发射模块、固定视频检测仪及雷达传感器分别与信息处理器连接，所述信息处理器将对数据处理结果发送到无线发射模块，无线接收模块接收数据处理结果，然后通过可变显示模块实时显示。
本实施例中，所述固定视频检测仪采用CCD摄像机，具体采用LSC-C500Tpro智能交通摄像机，像素尺寸4.4μm×4.4μm，像素500万，拥有20倍光学变焦，能自动切换宽动态和可在光线不足的使用环境中获得降噪，支持全高清品质的图像输出,输出数字信号与信息处理器连接。
所述雷达传感器可以测量车辆实时速度，其应用原理为多普勒效应，当雷达所发射的高频信号照射在其作用范围内的移动目标反射时，它的频率值改变，利用发送与接收信号的频率差，通过公式计算出物体运动的速度，这种多普勒频移正比于移动目标的速度。选用杭州来莱科技有限公司生产的HT3000测速雷达，该雷达传感器测速准确度为±1km/h，测速范围为5-240km/h，满足高速路测速要求，通过RS232协议与信息处理器通讯。
所述信息处理器选用TMS320C6748信息处理器，该处理器是德州仪器推出浮点功能的全新高性能处理器，是业界功耗最低的浮点数字信号处理器(DSP)，可充分满足高能效、连通性设计对高集成度外设、更低热量耗散以及更长电池使用寿命的需求。具有RS232串口和USB接口，支持SPI、IIC总线等，获取CMOS传感器和雷达传感器数据，处理后通过GPRS网络发送出去。
所述可变显示模块包括GPRS无线控制卡和LED屏，所述GPRS无线控制卡接收信息处理器的信息，并驱动LED显示屏，显示相应信息。
实施例二
如图3所示，一种交叉口进口车道车辆引导式信号控制方法，包括如下步骤：
S1、黄灯启亮前，通过固定式视频检测仪和雷达传感器实时采集车辆信息来确定车辆的位置和速度，并将所述车辆信息传输至信息处理模块；
S2、所述信息处理模块对车辆信息进行处理，判断当黄灯启亮时车辆是否处于交叉口进口车道区间内；
S3、若是，则启用信号控制模块，所述信号控制模块在绿灯将要结束时适当延长绿灯时间使车辆在绿灯期间通过停止线，并在黄灯结束前驶离交叉路口，同时可变显示装置显示“请通行”的绿色字样；若否，则可变显示装置显示“请减速”的红色字样，引导车辆减速并在停车线前停车。
具体而言，所述交叉口进口车道区间的车辆安全通过距离是某车辆能够在红灯启亮前通过停车线时与停车线之间的最远距离(假定进口车道车辆不允许加速驶入交叉口)为：
x1＝v0ty-a-b
式中：v0——黄灯信号启亮时的车辆速度(m/s)；
ty——黄灯信号时长(s)；
a——信号交叉口宽度(m)；
b——车辆长度(m)。
具体而言，所述交叉口进口车道区间的长度是某车辆能够在停车线前安全停车时(制动加速度小于车辆最大制动加速度)与停车线之间的最近距离为：
x2＝v0δ+v0 2/2amax
式中：v0——黄灯信号启亮时的车辆速度(m/s)；
δ——驾驶员反应时间(s)；
amax——车辆最大制动加速度(m/s2)。
适用于x2大于x1的情况，即若车辆与停车线之间的距离小于x2大于x1，则车辆无法通过制动在停车线之前停下，也无法维持原速度通过停车线。
所述车速预警模块中的可变显示装置位置位于交叉口进口车道起始位置前x3处：
x3＝v1·δ；
式中：v1——车辆在检测时的速度(m/s)；
δ——驾驶员反应时间(s)。
所述信号控制模块的绿灯延长时间为：
若同时有几辆车处于交叉口进口车道区间内，则将各车辆需要的绿灯延长时间最大值作为实际绿灯延长时间，即：
Δt＝max(Δt1,Δt2,…Δtk)，
式中：v1——车辆在检测时的速度(m/s)；
——信号交叉口宽度(m)；
s——距停车线的距离(m)；
ty——黄灯信号时长(s)。
上述实施例结合主动预防与被动防护，构建了一种基于提前引导和交叉口进口车道内保护的***，对即将进入交叉口进口车道区的车辆，通过车速引导***，让驾驶员能及时、准确、果断采取适当的决策，告知司机应当加速通过交叉口或减速停车；对已经进入交叉口进口车道区间的车辆，通过绿灯延时***，使车辆安全通过交叉路口。通过该方法可以提高驾驶员驾驶舒适度，减少焦躁情绪，减少由于司机在交叉口进口车道由于对信号灯判断上失误的存在而发生的交通事故数。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种交叉口进口车道的车辆引导式信号控制装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，包括固定式视频检测仪和雷达传感器，用于实时采集车辆信息来确定车辆的位置和速度，并将所采集的车辆信息传输至信息处理模块；
信息处理模块，包括信息处理器和无线发射模块，用于对所述数据采集模块采集的车辆信息进行处理，判断当黄灯启亮时车辆是否处于交叉口进口车道区间内，若车辆处于交叉口进口车道区间内，则启用信号控制模块；
车速预警模块，包括无线接收装置和可变显示装置，设置在距交叉口进口车道区间之前的一定长度处，用于接收信息处理模块的处理结果并显示相应的提示信息；
信号控制模块，包括无线接收装置和连接信号灯的信号控制器，用于根据所述信息处理模块的处理结果，在绿灯将要结束时，适当延长绿灯时间使车辆在绿灯期间通过停止线，并在黄灯结束前驶离交叉路口。
2.根据权利要求1所述的一种交叉口进口车道的车辆引导式信号控制装置，其特征在于，所述数据采集模块的固定式视频检测仪选用CCD摄像机，和雷达传感器一起通过龙门架安装在信号交叉口的进口车道上方。
3.根据权利要求1所述的一种交叉口进口车道的车辆引导式信号控制装置，其特征在于，所述信息处理模块采用型号为TMS320C6748的处理器。
4.根据权利要求1所述的一种交叉口进口车道的车辆引导式信号控制装置，其特征在于，所述信号控制器采用型号为AT89S52的单片机。
5.根据权利要求1所述的一种交叉口进口车道的车辆引导式信号控制装置，其特征在于，所述可变显示装置的无线接收装置采用GPRS无线控制卡，所述可变显示装置采用LED显示屏。
6.应用权利要求1-5中任一项所述装置的交叉口进口车道的车辆引导式信号控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、黄灯启亮前，通过固定式视频检测仪和雷达传感器实时采集车辆信息来确定车辆的位置和速度，并将所述车辆信息传输至信息处理模块；
S2、所述信息处理模块对车辆信息进行处理，判断当黄灯启亮时车辆是否处于交叉口进口车道区间内；
S3、若是，则启用信号控制模块，所述信号控制模块在绿灯将要结束时适当延长绿灯时间使车辆在绿灯期间通过停止线，并在黄灯结束前驶离交叉路口，同时可变显示装置显示“请通行”的绿色字样；若否，则可变显示装置显示“请减速”的红色字样，引导车辆减速并在停车线前停车。
7.根据权利要求6所述的交叉口进口车道的车辆引导式信号控制方法，其特征在于，所述交叉口进口车道区间的车辆安全通过距离是某车辆能够在红灯启亮前通过停车线时与停车线之间的最远距离，具体公式为：
x1＝v0ty-a-b
式中：v0——黄灯信号启亮时的车辆速度(m/s)；
ty——黄灯信号时长(s)；
a——信号交叉口宽度(m)；
b——车辆长度(m)。
8.根据权利要求6所述的交叉口进口车道的车辆引导式信号控制方法，其特征在于，所述交叉口进口车道区间的长度是某车辆能够在停车线前安全停车时与停车线之间的最近距离为：
x2＝v0δ+v0 2/2amax
式中：v0——黄灯信号启亮时的车辆速度(m/s)；
δ——驾驶员反应时间(s)；
amax——车辆最大制动加速度(m/s2)。
9.根据权利要求6所述的交叉口进口车道的车辆引导式信号控制方法，其特征在于，所述车速预警模块中的可变显示装置位置位于交叉口进口车道起始位置前x3处：
x3＝v1·δ
式中：v1——车辆在检测时的速度(m/s)；δ——驾驶员反应时间(s)。
10.根据权利要求6所述的交叉口进口车道的车辆引导式信号控制方法，其特征在于，所述信号控制模块的绿灯延长时间为：
若同时有几辆车处于交叉口进口车道区间内时，则将各车辆需的绿灯延长时间最大值作为实际绿灯延长时间，即：
Δt＝max(Δt1,Δt2,…Δtk)，
式中：
v1——车辆在检测时的速度(m/s)；
——信号交叉口宽度(m)；
s——距停车线的距离(m)；
ty——黄灯信号时长(s)。
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