CN110992713A - 一种交通信号车路协同数据构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交通信号车路协同数据构建方法，包括步骤如下：对路口及路侧单元进行全球唯一标识编码；建立路口行态与高精度地理信息的匹配关系；用虚拟信号灯来表示路口信号的通行权。本发明适用于不同复杂度的路口，通过方向编码这种容易理解的方法表示了进口道，同时又包含了进口道准确的位置信息，较好地解决了车路协同应用中进口道的表示问题。

Description

一种交通信号车路协同数据构建方法

技术领域

本发明涉及一种交通信号车路协同数据构建方法，属于智慧交通技术领域。

背景技术

交通信号控制***是城市智能交通***中最重要的子***之一，是公安交通管理部门对城市交通流进行协调和管控的重要手段。

近年来，随着人工智能及5G通信技术的逐渐成熟及应用，以自动驾驶和车路协同(V2X)为代表的新技术成为智能交通***研究和建设的新热点。提高路网及车辆的通行效率是车路协同应用的重要应用场景，对于缓解城市交通拥堵、节能减排具有十分重要的意义，也是智能交通***的重要功能之一。及时感知前方目标路口信号灯色状态及绿波引导车速是提高车辆通行效率非常有效的途径。

通过路侧单元(RSU，Road Side Unit)采集交通信号灯色状态(红、黄、绿及闪烁状态)、信号灯色剩余时间(倒计时)及绿波引导车速等信息，并打包成自定义的消息广播给周围车辆。车辆收到该信息后，结合当前车速、位置等信息，计算出建议行驶速度，并向车主进行提示，以提高车辆不停车通过交叉口的可能性，从而提高车辆的出行效率。

目前，已见到有部分实现类似“车内里信号灯”等实验性应用，这些应用一般都是特定厂家针对某个特定地区定制的特殊应用，主要存在以下几方面问题：

1.使用特定厂家的私有数据表示

现有应用在通知消息中一般包含交通信号控制方式、信号相位、信号阶段等数据字段，但由于我国还缺少清晰定义上述数据编码及语义的相关标准，这也是我国目前市场上不同厂家的交通信号控制***兼容性比较差的重要原因之一。同样的控制方式，在不同厂家的信号控制***中会采用不同的编码，即使采用相同的编码，在控制行为或语义上也有比较大的差异。

此种情况可能导致车辆行驶到不同的城市或区域，接收到不同格式的通知消息，由于语义的歧义导致相关消息无法真正得到有效应用，甚至产生误导而导致交通事故。

2.只支持一般机动车灯组的灯色状态(左转、直行、右转灯)提示

在许多复杂的交叉口，除了机动车信号灯、还会设置公交专用信号灯、非机动车灯、行人灯、车道灯或掉头信号灯等多种类型交通信号灯，通知消息应支持这种复杂应用，才具有广泛的适应性。

3.不支持构建广域漫游的交通信号协同服务

一般交通信号控制***都把城市路口划分成区域、子区等分组的方式进行协调控制，为区分不同路口，目前处于实验阶段的车路协同实验***一般在通知消息中使用了区域号、路口号等字段对路口进行区分，这也是一个内部编码***，并且一般也不包括路口位置信息(经纬度数据)，无法支持构建一个广域漫游的交通信号***服务***。

4.没有高精位置数据绑定

一般交通信号控制***在对路口形态、进口方位描述时，均使用文本约定方式，使用常规描述，如路口形态描述多为：十字路口、T型路口、Y型路口、五叉路口等；进口方位描述多为：北、东、南、西、东北、西北、东南、西南等。由于上述描述没有量化，使不能与高精清位置数据绑定的。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种交通信号车路协同数据表示方法，以解决现有技术中交通信号车路协同服务中遇到的上述问题。

为实现上述目的，本发明的一种交通信号车路协同数据构建方法，包括步骤如下：

1)对路口及路侧单元进行全球唯一标识编码；

2)建立路口行态与高精度地理信息的匹配关系；

3)用虚拟信号灯来表示路口信号的通行权。

进一步地，所述步骤1)具体包括：使用16字节全球唯一标识对路口、路侧单元进行编码。

建立负责交通信号机、路侧单元的相关注册管理机构，由其进行注册管理，目的是保证车路协同应用的交通信号机(或路口)、路侧单元具有经认证的唯一身份标识，从而避免了目前现有应用中通过区域号、路口号表示路口存在的问题。

进一步地，所述步骤2)具体包括：

21)确定路口中心点的经纬度；

22)确定路口中各进口道的方位角；

23)确定路口中各进口的经纬度。

对路口的进口道从正北方向开始按照1～32个方向进行编码；采用路口中心点经纬度坐标以及进口道中心分隔线与停车线交点的经纬度坐标的组合来表示一个进口道。

进一步地，所述步骤3)具体包括：用16进制数据描述信号灯的类型、灯色、灯色剩余时间及绿波通行信息。

进一步地，所述步骤3)具体还包含：标定路口信号通行权的发生时间。

进一步地，所述方法还包括步骤4)：对上述步骤1)-3)中的数据进行加密处理。

对上述步骤1)-3)中的数据通过认证令牌的方式进行信息的加密，可以为硬件形式的加密，也可以为软件形式的加密；以保证信息的安全性。

本发明的有益效果：

本发明的构建方法适用于不同复杂度的路口，通过方向编码这种容易理解的方法表示了进口道，同时又包含了进口道准确的位置信息，较好地解决了车路协同应用中进口道的表示问题。

本发明通过虚拟信号灯的方式表示通行权，使得无论任何车辆接收到对应信息，都能准备理解当前路口中各进口道的通行权，从而指导车辆的通行行为。

附图说明

图1为本发明方法的原理图。

图2为进口方向定义图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

本发明中使用16字节全球唯一标识对路口、路侧单元进行编码；建立负责交通信号机、路侧单元的相关注册管理机构，进行注册管理；目标是保证车路协同应用的交通信号机(或路口)、路侧单元具有经认证的唯一身份标识，从而避免了目前现有应用中通过区域号、路口号表示路口存在的问题。所述的相关注册管理机构可以为各国交通信号行业主管部门(公安部)、公路行业主管部门(交通部)，也可由授权的第三方注册管理机构进行注册管理。

车辆都是从路口的进车道驶入路口的，进口道编码在车路协同应用中就非常重要。为兼顾路口进口道编码的易于理解与编码的准确性，本发明采用了方向编码与高精度地理信息相结合的编码方式。首先对路口进口道从正北方向开始按照1～32个方向进行编码，尽量兼顾方向编码的区分度。为准确表示一个进口道方向，采用路口中心点经纬度坐标以及进口道中心分隔线与停车线交点的经纬度坐标的组合来表示一个进口。

通过虚拟灯色(红、黄、绿及对应闪灯)、灯色剩余时间等虚拟信号灯色表示路口通行权，并且带有灯色倒计时实时提示、绿波通行速度提示等信息，使得无论任何车辆接收到对应信息，都能准备理解当前路口各个进口的通行权，从而指导车辆的通行行为。

下例中详细描述数据构建方法的实施方式，主要包括RSU设备信息、路口信息、信号灯方位信息、信号灯类型信息、信号灯灯色信息、绿波推送等信息的表示。

交通信号车路协同数据构建方法构成包括：RSU设备ID、设备位置经纬度、认证令牌、报文时间戳、路口经纬度、路口ID、路口进口数量及进口信号灯组描述信息；其中，进口的单独描述信息包括：进口方向、灯组数量、各灯组的单独描述信息；各灯组的单独描述信息包括灯组类型、灯组状态、状态剩余时间、灯组方向绿波引导车速、预留字节，如图1所示。

建立相关注册管理机构，设立全球(全国)统一的路侧单元注册服务器，任何联入车联网的路侧设备都必须到注册中心得到16字节的唯一标识ID，任何联入车联网的路口都必须到注册中心得到16字节的唯一标识ID，以实现广域车联网应用支持。

采用IEEE 754格式64位双精度浮点数表示RSU设备安装位置的经纬度数据。

采用IEEE 754格式64位双精度浮点数表示路口中心位置的经纬度数据。

以路口中心为原点从正北方向开始，沿顺时针方向，每隔11.25度，从1～32顺序连续编号，则每个进口以路口中心点为原点、正北方向为0度，顺时针旋转的的方位角为(n-1)×11.25度；如图2所示。

以正十字路口为例：4个进口方向分别为：方向1、方向9、方向17、方向25，则方向1对应的方位角为(1-1)×11.25＝0度，方位角为以路口中心为圆点，正北方向为0度，顺时针旋转夹角。同理方向9的方位角为(9-1)×11.25＝90度；方向17的方位角为(9-1)×11.25＝180度；方向25的方位角为(25-1)×11.25＝270度。

通过进口停车线与车道中心分割线交叉点的经纬度来确定进口经纬度。

用16进制数据描述信号灯的类型、灯色、灯色剩余时间及绿波通行信息。其中，灯组的类型表示方式参见表1，如下：

表1

示例中，交通信号车路协同数据构建方法的数据格式参见表2所示：

表2

尽管以上本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (7)

1.一种交通信号车路协同数据构建方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)对路口及路侧单元进行全球唯一标识编码；

2)建立路口行态与高精度地理信息的匹配关系；

3)用虚拟信号灯来表示路口信号的通行权。

2.根据权利要求1所述的交通信号车路协同数据构建方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：使用16字节全球唯一标识对路口、路侧单元进行编码。

3.根据权利要求1所述的交通信号车路协同数据构建方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：

21)确定路口中心点的经纬度；

22)确定路口中各进口道的方位角；

23)确定路口中各进口的经纬度。

4.根据权利要求3所述的交通信号车路协同数据构建方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：对路口的进口道从正北方向开始按照1～32个方向进行编码；采用路口中心点经纬度坐标以及进口道中心分隔线与停车线交点的经纬度坐标的组合来表示一个进口道。

5.根据权利要求1所述的交通信号车路协同数据构建方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：用16进制数据描述信号灯的类型、灯色、灯色剩余时间及绿波通行信息。

6.根据权利要求5所述的交通信号车路协同数据构建方法，其特征在于，所述步骤3)具体还包含：标定路口信号通行权的发生时间。

7.根据权利要求1所述的交通信号车路协同数据构建方法，其特征在于，所述方法还包括步骤4)：对上述步骤1)-3)中的数据进行加密处理。

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