CN109389846A - 一种固定线路车辆辅助控制方法及*** - Google Patents

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杨泗鹏
韩成见
闫振敏
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Abstract

本发明涉及一种固定线路车辆辅助控制方法及***，属于车辆智能驾驶技术领域。本发明融合了车辆定位信息和信号灯信息，通过车辆定位信息和行驶路线判断车辆当前位置是否小于第一距离设定值，若小于，则根据路口信号灯的状态、车速、车辆距路口的距离判断车辆能否通过路口，在车辆不能通过路口时，对车辆进行限速控制。本发明能够在距离信号灯路口较长距离时，提供实时准确的驾驶辅助信息，为驾驶员提供运行指示，避免车辆在经过路口造成急刹车或加速抢红灯的情况，提供驾驶安全。

Description

一种固定线路车辆辅助控制方法及***
技术领域
本发明涉及一种固定线路车辆辅助控制方法及***，属于车辆智能驾驶技术领域。
背景技术
随着BRT交通在城市交通运输中的使用，一种具有专用车道的交通运输方式逐渐兴起。专用车道的公交车行驶时受其他车辆的影响较小，运行路线固定，具有更高的载客效率，已成为继地铁后市民较为喜爱的交通选择，极大的提升了地面公共交通的快捷性和方便性。在智能汽车领域，车联网技术的发展极大的提升了汽车交通的智能化水平，精确的车辆定位***、交通信号灯***的实时通讯及云端后台处理的应用，与行驶中的车辆交互通讯，可准确预知距前方路口或站台的距离，也可提前掌握信号灯的情况和时间。这些信息能给车辆提供实时准确的驾驶辅助***功能，在技术层面对车辆的运行工况进行优化。
固定路线的车辆的运行状态主要受交通信号灯和站台的影响。在距离信号灯路口较长距离时，无论是红灯还是绿灯，无法准确的判断车行驶到路口的信号灯情况，容易造成急刹车，或者急加速抢红灯的情况，不利于交通安全。随着人们对城市交通的舒适性和运行效率越来越重视，通过路口信号灯、站台的时候不必要的刹车减速不仅会造成乘车体验差，还会造成很多不必要的能量损失，不利于减少车辆的能耗和节能环保的理念。
发明内容
本发明的目的是提供一种固定线路车辆辅助控制方法，以解决目前车辆在遇到信号灯路口时无法判断准确判断行驶到路口时信号灯的情况导致急刹车或抢红灯的问题；同时本发明还提供了一种固定线路车辆辅助控制***。
本发明为解决上述技术问题而提供一种固定线路车辆辅助控制方法，方法的方案一：该方法包括以下步骤：
1)实时采集车辆当前位置，根据车辆运行路线判断车辆当前位置距离路口的距离是否小于第一距离设定值，若小于，则判断路口信号灯的状态；
2)当路口信号灯为绿灯时，计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若大于该设定速度，则判断车辆不可通行，并发出限速控制指令；
3)当路口信号灯为红灯时，计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若不大于该速度，则判断车辆不可通行，并发出限速控制指令。
方法的方案二：在方法方案一的基础上，当信号灯为绿灯，且当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值不大于通过路口的设定速度时，判断当前车速是否小于通过路口的设定速度，若不小于，则判定可通行，并发出指令将当前车速降低至通过路口的设定速度；若当前车速小于通过路口的设定速度时，根据车辆当前车速和当前车速加速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口。
方法的方案三：在方法方案二的基础上，当信号灯为绿灯时，所述根据车辆当前车速和当前车速加速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口的过程为：
A.计算车辆当前位置距离路口的距离与车辆加速到设定速度度运行距离的差值；
B.计算当前信号灯剩余时间与车辆加速到设定速度的时间的差值；
C.将步骤A得到差值比上步骤B得到的差值，比较该比值与设定速度之间的关系，当比值小于设定速度时，判断车辆可通行，并发出加速至设定速度的控制指令；当比值不小于设定速度时，判断车辆不可通行，并发出限速控制指令。
方法的方案四：在方法方案一的基础上，当信号灯为红灯，且当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值大于通过路口的设定速度时，则判断当前的车速是否小于通过路口的设定速度，若不大于，则判定可通行，并将当前车速降低至通过路口的设定速度；若当前的车速大于通过路口的设定速度时，根据车辆当前车速和当前车速减速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口。
方法的方案五：在方法方案四的基础上，所述根据车辆当前车速和当前车速减速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口的过程为：
a.计算车辆当前位置距离路口的距离与车辆减速到设定速度度运行距离的差值；
b.计算当前信号灯剩余时间与车辆减速到设定速度的时间的差值；
c.将步骤a得到差值比上步骤b得到的差值，比较该比值与设定速度之间的关系，当比值大于设定速度时，判断车辆可通行，并发出减速至设定速度的控制指令；当比值不大于设定速度时，判断车辆不可通行，并发出限速控制指令。
方法的方案六：在方法方案三或五的基础上，该方法还包括车辆经过站台时的控制步骤，若车辆当前位置距离站台的距离小于第二距离设定值时，对车辆发出限速指令。
方法的方案七：在方法方案六的基础上，车辆不能通过路口需要限速时，限制车辆转速转矩输出。
本发明还提供了一种固定线路车辆辅助控制***，控制***方案一：该辅助控制***包括车辆定位装置、车载终端和后台服务器，车辆定位装置、车载终端均与后台服务器通信连接，所述后台服务器还设置有用于接收信号灯***的接口，以实时接收信号灯状态，
所述后台服务器用于根据车辆运行路线和车辆定位装置的定位信息判断车辆当前位置距离路口的距离是否小于第一距离设定值，若小于，则根据路口信号灯的状态进行控制；
当路口信号灯为绿灯时，后台服务器计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若大于该设定速度，则判断车辆不可通行，并向车载终端发出限速控制指令，若不大于该设定速度时，则根据当前车速进行判断；
当路口信号灯为红灯时，后台服务器计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若不大于该速度，则判断车辆不可通行，并向车载终端发出限速控制指令，若大于该设定速度时，则根据当前车速进行判断。
控制***方案二：在控制***方案一的基础上，当信号灯为绿灯，且当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值不大于通过路口的设定速度时，后台服务器判断当前车速是否小于通过路口的设定速度，若不小于，则判定可通行，并发出指令将当前车速降低至通过路口的设定速度；若当前车速小于通过路口的设定速度时，根据车辆当前车速和当前车速加速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口。
控制***方案三：在控制***方案二的基础上，所述根据车辆当前车速和当前车速加速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口的过程为：
A.计算车辆当前位置距离路口的距离与车辆加速到设定速度度运行距离的差值；
B.计算当前信号灯剩余时间与车辆加速到设定速度的时间的差值；
C.将步骤A得到差值比上步骤B得到的差值，比较该比值与设定速度之间的关系，当比值小于设定速度时，判断车辆可通行，并发出加速至设定速度的控制指令；当比值不小于设定速度时，判断车辆不可通行，并发出限速控制指令。
控制***方案四：在控制***方案一的基础上，当信号灯为红灯，且当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值大于通过路口的设定速度时，则判断当前的车速是否小于通过路口的设定速度，若不大于，则判定可通行，并将当前车速降低至通过路口的设定速度；若当前的车速大于通过路口的设定速度时，根据车辆当前车速和当前车速减速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口。
控制***方案五：在控制***方案四的基础上，所述根据车辆当前车速和当前车速减速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口的过程为：
a.计算车辆当前位置距离路口的距离与车辆减速到设定速度度运行距离的差值；
b.计算当前信号灯剩余时间与车辆减速到设定速度的时间的差值；
c.将步骤a得到差值比上步骤b得到的差值，比较该比值与设定速度之间的关系，当比值大于设定速度时，判断车辆可通行，并发出减速至设定速度的控制指令；当比值不大于设定速度时，判断车辆不可通行，并发出限速控制指令。
控制***方案六：在控制***方案三或五的基础上，所述的控制***还包括对车辆经过站台时进行控制，若车辆当前位置距离站台的距离小于第二距离设定值时，对车载终端发出限速指令。
控制***方案七：在控制***方案三或五的基础上，该控制***还包括语音提示设备，所述语音提示设备由车载终端控制连接，当整车控制器接收到限速指令或不能通行指令时，控制语音提示设备进行报警。
控制***方案八：在控制***方案三或五的基础上，该控制***还包括用于设置在方向盘上的震动器，所述震动器由车载终端控制连接，当驾驶员操作与整车控制器接收到的指令不一致时，车载终端控制震动器进行震动提醒。
控制***方案九：在控制***方案三或五的基础上，当车载终端接收到车辆不能通过路口需要限速时，车载终端限制车辆转速转矩输出。
本发明的有益效果是:本发明融合了车辆定位信息和信号灯信息，通过车辆定位信息和行驶路线判断车辆当前位置是否小于第一距离设定值，若小于，则根据路口信号灯的状态、车速、车辆距路口的距离判断车辆能否通过路口，在车辆不能通过路口时，对车辆进行限速控制。本发明能够在距离信号灯路口较长距离时，提供实时准确的驾驶辅助信息，为驾驶员提供运行指示，避免车辆在经过路口造成急刹车或加速抢红灯的情况，提供驾驶安全。
附图说明
图1是本发明固定线路车辆辅助控制***的工作原理示意图；
图2是本发明固定线路车辆辅助控制方法的流程图；
图3是本发明固定线路车辆辅助控制***的工作逻辑示意图；
图4是本发明固定线路车辆辅助控制方法具体实施流程图；
图5是本发明固定线路车辆辅助控制***的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
本发明的一种固定线路车辆辅助控制方法的实施例
本发明的固定线路车辆辅助控制方法针对的沿固定线路运行的车辆，例如公交车等，本发明借助车辆定位信号***和交通信号灯***，根据车辆的定位信号和信号灯信息判断车辆后续运行方式，并发出对应的控制指令，供车辆驾驶人员进行参考。如图2所示，首先根据车辆位置判断是否满足触发条件，这里触发条件指的是车辆离站台或者路口是否小于设定距离。如果满足触发条件，先根据车辆的运行路线，判断触发的辅助驾驶是站台还是路口。如果为站台，根据当前车速，与站台的距离，给车载终端发送限速指令和提示信息；如果为路口，根据前方信号灯的详细状态，当前车速，判断车辆是否能通过路口。且每一个小间隔周期(如0.5秒)的实时判断一次。
具体而言，本发明的辅助控制方法的流程如图4所示，具体步骤如下：
1.实时采集车辆的定位信息，根据车辆的运行路线和定位信息确定车辆距离下一路口的距离。
本实施例中的定位信号通过安装在车辆上的GPS定位装置获取；对于公交车而言，其车辆运行路线为固定路线，对于其他车辆，其运行路线可以是事先按照目的地规划好的路径。
2.将确定的车辆距离下一路口距离与第一距离设定值进行比较。
第一距离设定值可根据车辆本身的情况和路况来确定，本实施例中的第一设定值为200米，当车辆距离下一路口的距离大于200米时，车辆按照之前速度行驶；当车辆距离下一路口的距离小于200米时，获取信号灯的状态，根据信号灯的状态和车速判断车辆是否能通过路口。
定义当前车速V0，设定车辆通过路口的速度为VT，当前车速加速或减速到VT的时间为T1(考虑误差时间)，当前信号灯剩余时间为T，当前位置距离路口的距离为S。
3.若当前信号灯为绿灯，计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若大于该设定速度，则判断车辆不可通行，并发出限速控制指令，若不大于该设定速度时，则根据当前车速进行判断。过程如下：
1)计算S/T，若S/T＞VT，则判定不可通行，给车载终端发送限速指令，在距离站台大于第二距离设定值(50m)时，后台的控制指令将车辆的速度限制为VM(设定值)，低于50m时，后台发送限速指令，发送制动力矩，使车辆平稳停车；
2)若S/T≤VT，且V0≥VT，则判定可通行，发出指令将速度逐渐降低至VT；
3)若V0<VT，且则判定可通行，发出指令加速车速至VT通行；若V0<VT，且则判定不可通行，发出速度限制指令，在距离站台大于50m时，后台的控制指令将车辆的速度限制为VM(设定值)，低于50m时，后台发送限速指令，发送制动力矩，使车辆平稳停车。其中S1为车辆在T1时间内加速到VT运行的距离。S1的计算可以用平均时速计算，
4.若当前信号灯为红灯，计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若不大于该速度，则判断车辆不可通行，并发出限速控制指令，若大于该设定速度时，则根据当前车速进行判断。过程如下：
(a)若S/T≤VT，则判定不可通行，发出速度限制指令，在距离站台大于50m时，后台的控制指令将车辆的速度限制为VM(设定值)，低于50m时，后台发送限速指令，发送制动力矩，使车辆平稳停车；
(b)若S/T＞VT，若V0≤VT，判定可以通行，发出指令控制车辆以速度VT通行；
若V0＞VT，且则判定可以通行，发出指令，使车辆速度减速至VT通行；
若V0＞VT，且则判定为不通行，发出速度限制指令，在距离站台大于50m时，后台的控制指令将车辆的速度限制为VM(设定值)，低于50m时，后台发送限速指令，发送制动力矩，使车辆平稳停车。其中S1为车辆在T1时间内减速到VT运行的距离。S1的计算可以用平均时速计算，
车载终端接收后台的上述指令，并将指令信息通过CAN总线传给车辆整车控制器，如图3所示，整车控制器解码定位距离信息并进行地址分配，将信息传递给车载显示设备，实时显示车辆距离站台或者路口的距离。当需要减速提醒或者建议速度提醒，或车辆能否通行或者不能通行提醒时，整车控制器会将车载终端接收的后台信息分配地址传递给语音提示设备，发出对应的语音提示。当司机的操作与后台的判断相悖，后台判定有危险时，会给整车控制器发送指令，整车控制器传递给方向盘震动器，进行必要的震动提醒。
当后台判断车辆不能通过路口时，需要限速时，后台发送的速度限制指令会经整车控制器传递给驱动控制器，驱动控制器会进行转速转矩输出限制，达到输出功率限制的需求，限制车辆的最高车速。
本发明一种固定线路车辆辅助控制***的实施例
本实施例中的固定线路车辆辅助控制***如图1所示，包括车辆定位装置、车载终端和后台服务器，车辆定位装置、车载终端均与后台服务器通信连接，车载终端与整车控制器连接。车辆定位装置用于实时监控车辆的运行位置，可采用GPS定位方式获取；车载终端用于获取车辆的运行信息，包括速度等。后台服务器还设置有用于接收信号灯***的接口，以实时采集信号灯状态，交通信号灯***具有将交通信号灯的数据实时的采集并传输给后台的功能，采集数据为信号灯的详细状态(如果为绿灯，绿灯时间还能持续多少秒，若为红灯的情况，则还有多少秒转变为绿灯，之后绿灯持续多少秒)；车载终端无线接收后台服务器发送的指令，最终通过车内控制***实现对车辆驾驶人提供运行指示，控制车辆行驶状态的功能。
工作流程如图5所示，后台服务器根据车辆运行路线和车辆定位装置的定位信息判断车辆当前位置距离路口的距离是否小于第一距离设定值，若小于，则根据路口信号灯的状态进行控制；当路口信号灯为绿灯时，后台服务器计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若大于该设定速度，则判断车辆不可通行，并向车载终端发出限速控制指令，若不大于该设定速度时，则根据当前车速进行判断；当路口信号灯为红灯时，后台服务器计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若不大于该速度，则判断车辆不可通行，并向车载终端发出限速控制指令，若大于该设定速度时，则根据当前车速进行判断。
具体的控制逻辑已在方法的实施例中进行了详细说明，这里不再赘述。

Claims (10)

1.一种固定线路车辆辅助控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
1)实时采集车辆当前位置，根据车辆运行路线判断车辆当前位置距离路口的距离是否小于第一距离设定值，若小于，则判断路口信号灯的状态；
2)当路口信号灯为绿灯时，计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若大于该设定速度，则判断车辆不可通行，并发出限速控制指令；
3)当路口信号灯为红灯时，计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若不大于该速度，则判断车辆不可通行，并发出限速控制指令。
2.根据权利要求1所述的固定线路车辆辅助控制方法，其特征在于，当信号灯为绿灯，且当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值不大于通过路口的设定速度时，判断当前车速是否小于通过路口的设定速度，若不小于，则判定可通行，并发出提示信息将当前车速降低至通过路口的设定速度；若当前车速小于通过路口的设定速度时，根据车辆当前车速和当前车速加速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口。
3.根据权利要求2所述的固定线路车辆辅助控制方法，其特征在于，当信号灯为绿灯时，所述根据车辆当前车速和当前车速加速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口的过程为：
A.计算车辆当前位置距离路口的距离与车辆加速到设定速度度运行距离的差值；
B.计算当前信号灯剩余时间与车辆加速到设定速度的时间的差值；
C.将步骤A得到差值比上步骤B得到的差值，比较该比值与设定速度之间的关系，当比值小于设定速度时，判断车辆可通行，并发出加速至设定速度的控制指令；当比值不小于设定速度时，判断车辆不可通行，并发出限速控制指令。
4.根据权利要求1所述的固定线路车辆辅助控制方法，其特征在于，当信号灯为红灯，且当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值大于通过路口的设定速度时，则判断当前的车速是否小于通过路口的设定速度，若不大于，则判定可通行，并将当前车速降低至通过路口的设定速度；若当前的车速大于通过路口的设定速度时，根据车辆当前车速和当前车速减速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口。
5.根据权利要求4所述的固定线路车辆辅助控制方法，其特征在于，所述根据车辆当前车速和当前车速减速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口的过程为：
a.计算车辆当前位置距离路口的距离与车辆减速到设定速度度运行距离的差值；
b.计算当前信号灯剩余时间与车辆减速到设定速度的时间的差值；
c.将步骤a得到差值比上步骤b得到的差值，比较该比值与设定速度之间的关系，当比值大于设定速度时，判断车辆可通行，并发出减速至设定速度的控制指令；当比值不大于设定速度时，判断车辆不可通行，并发出限速控制指令。
6.根据权利要求3或5所述的固定线路车辆辅助控制方法，其特征在于，该方法还包括车辆经过站台时的控制步骤，若车辆当前位置距离站台的距离小于第二距离设定值时，对车辆发出限速指令。
7.一种固定线路车辆辅助控制***，其特征在于，该辅助控制***包括车辆定位装置、车载终端和后台服务器，车辆定位装置、车载终端均与后台服务器通信连接，所述后台服务器还设置有用于接收信号灯***的接口，以实时接收信号灯状态，
所述后台服务器用于根据车辆运行路线和车辆定位装置的定位信息判断车辆当前位置距离路口的距离是否小于第一距离设定值，若小于，则判断路口信号灯的状态；
当路口信号灯为绿灯时，后台服务器计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若大于该设定速度，则判断车辆不可通行，并向车载终端发出限速控制指令；
当路口信号灯为红灯时，后台服务器计算车辆当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值，将该比值与通过路口的设定速度比较，若不大于该速度，则判断车辆不可通行，并向车载终端发出限速控制指令。
8.根据权利要求7所述的固定线路车辆辅助控制***，其特征在于，当信号灯为绿灯，且当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值不大于通过路口的设定速度时，后台服务器判断当前车速是否小于通过路口的设定速度，若不小于，则判定可通行，并发出指令将当前车速降低至通过路口的设定速度；若当前车速小于通过路口的设定速度时，根据车辆当前车速和当前车速加速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口。
9.根据权利要求8所述的固定线路车辆辅助控制***，其特征在于，所述根据车辆当前车速和当前车速加速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口的过程为：
A.计算车辆当前位置距离路口的距离与车辆加速到设定速度度运行距离的差值；
B.计算当前信号灯剩余时间与车辆加速到设定速度的时间的差值；
C.将步骤A得到差值比上步骤B得到的差值，比较该比值与设定速度之间的关系，当比值小于设定速度时，判断车辆可通行，并发出加速至设定速度的控制指令；当比值不小于设定速度时，判断车辆不可通行，并发出限速控制指令。
10.根据权利要求7所述的固定线路车辆辅助控制***，其特征在于，当信号灯为红灯，且当前位置距离路口的距离与当前信号灯剩余时间的比值大于通过路口的设定速度时，则判断当前的车速是否小于通过路口的设定速度，若不大于，则判定可通行，并将当前车速降低至通过路口的设定速度；若当前的车速大于通过路口的设定速度时，根据车辆当前车速和当前车速减速到设定速度的时间判断车辆能否通过路口。
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