CN114694392A - 一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法，包括：通过智能红绿灯路侧设备采集该路段距离路口预设范围内所有车辆的BSM信息；根据BSM信息，过滤无关车辆；过滤无关车辆后，计算该路段距离路口预设范围内即将通过红绿灯路口的车流量密度，按照车道将车流量密度划分为第一车道车流量ρ1和第二车道车流量ρ2；将ρ1，ρ2分别与车流量密度阈值pref比较，当ρ1≥ρref或者ρ2≥ρref时，判断对应车道路口为拥堵路口；当存在拥堵路口时，比较ρ1和ρ2大小，根据两条车道的车流量密度大小来增加车流量密度较大的道路的绿灯时长。本发明提高了车辆在交叉路口的通行效率，以及燃油效率也得到了提高，同时也保障了通行安全性。

Description

一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法

技术领域

本发明属于V2X技术领域，具体涉及一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法。

背景技术

V2I是指车载设备OBU与路侧基础设施(如红绿灯、交通摄像头、路侧单元等)进行通信，路侧基础设施也可以获取附近区域车辆的信息并发布各种实时信息。智能红绿灯可根据当前红绿灯路口的交通流状况智能地调整红绿灯时间间隔。

V2V是指通过车载终端进行车辆间的通信，车载终端可以实时周围车辆的车速、位置、行车情况等信息，车辆间也可以构成一个互动的平台，实时交换文字、图片和视频等信息。

现有方案为：车辆在接近红绿灯路口时，接收到红绿灯RSU传来的灯相位和时间信息，根据相位和时间算出一个合理的行车速度区间，使车辆可以不停车的通过红绿灯路口。

但现有技术存在以下问题：1、只是根据红绿灯的颜色和时间来推荐车辆加减速，但是具体的加速度值未给出，或者没有给出具体的计算方法，没有说明车辆应当运行在哪个速度范围或者加速度范围；2、只适用于单车与红绿灯之间的交互，如果车辆前方有车辆行驶过于缓慢，则所推荐的加速度或者速度将不再适用；3、没有考虑到路口拥堵的情况。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法，提高了车辆在交叉路口的通行效率，以及燃油效率也得到了提高，同时也保障了通行安全性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法，包括以下步骤：

通过智能红绿灯路侧设备采集该路段距离路口预设范围内所有车辆的BSM信息，BSM信息至少包括车辆的位置、速度、转向灯开启情况和航向角；

根据BSM信息，过滤无关车辆，无关车辆至少包括已经通过路口的车辆和右转车辆；

过滤无关车辆后，计算该路段距离路口预设范围内即将通过红绿灯路口的车流量密度，按照车道将车流量密度划分为第一车道车流量ρ1和第二车道车流量ρ2；

将ρ1，ρ2分别与车流量密度阈值pref比较，当ρ1≥ρref或者ρ2≥ρref时，判断对应车道路口为拥堵路口；当ρ1与ρ2均小于pref时，则判断该路段无拥堵路口，无需调整红绿灯时长；

当存在拥堵路口时，比较ρ1和ρ2大小，根据两条车道的车流量密度大小来增加车流量密度较大的道路的绿灯时长。

增加车流量密度较大的道路的绿灯时长的具体方法为：当ρ1≥ρ2时，ρ1对应车道方向上的绿灯时间增加ΔT＝K(ρ1-ρ2)；当ρ1<ρ2时，ρ2车道方向上的绿灯时间增加ΔT＝K(ρ2–ρ1)；其中K为增益系数。

还包括以下步骤：

在判断该路段存在拥堵路口后，智能红绿灯更新红绿灯时长信息并发送至该路段距离路口预设范围内即将通过红绿灯路口的车辆；

根据更新后的红绿灯时长信息计算得到推荐车速。

推荐车速的计算方法为：

智能红绿灯路侧设备筛选出各车道即将通过对应车道路口的第一辆车，默认第一辆车的速度先设定为预设的最大推荐车速，根据第一辆车距离路口的距离L1，计算第一辆车到达路口的时间T1；

根据T1判断该时刻智能红绿灯是否为绿灯，若为绿灯，则第一辆车的推荐速度为预设的最大推荐车速；若为红灯，则计算第一辆车当前距离下一次绿灯的时间T2，给出第一辆车的推荐车速为L1/T2。

对于第一辆车之后的跟随车辆将第一辆车的推荐车速作为推荐车速。

当本路段为丁字路口路段时，直行车道红绿灯路口两侧车流量分别为ρ(1,1)和ρ(1,2)，ρ1＝【ρ(1,1)+ρ(1,2)】/2，转弯车道车流量为ρ2；

当本路段为十字路口路段时，一直行车道红绿灯路口两侧车流量分别为ρ(1,1)和ρ(1,2)，ρ1＝ρ(1,1)+ρ(1,2)，另一直行车道红绿灯路口两侧车流量分别为ρ(2,1)和ρ(2,2)，ρ2＝ρ(2,1)+ρ(2,2)。

智能红绿灯更新红绿灯时长信息后，通过广播将该信息发送至该路段距离路口预设范围内即将通过红绿灯路口的车辆。

最大推荐车速为30km/h。

预设范围为500m。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明利用V2X技术，根据车流量来智能控制红绿灯的时间间隔，并且将更新后的红绿灯时间通过V2X反馈至车辆，并且给出该车辆高效通过红绿灯路口的推荐速度，提高了车辆在交叉路口的通行效率，以及燃油效率也得到了提高，同时也保障了通行安全性。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图；

图2为本发明实施例的应用场景示例图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1和图2所示，场景实现描述：

1、智能红绿灯RSU接收路口附近所有车辆的BSM信息，包含位置、速度、转向灯、航向角等；

2、智能红绿灯RSU根据车辆BSM信息，过滤掉不受红绿灯影响的车辆(如右转车辆、已经通过红绿灯的车辆等)；

3、智能红绿灯RSU计算在距离路口一定的范围内(如500m)，每个路段即将通过红绿灯路口的车流量密度ρ(1,1)、ρ(1,2)、ρ(2,1)、ρ(2,2)；

4、令ρ1＝ρ(1,1)+ρ(1,2)，ρ2＝ρ(2,1)+ρ(2,2)，分别代表路口两条路线的车流量密度；

5、根据车流量密度判断该红绿灯路口是否为拥堵路口，当ρ1≥ρref或者ρ2≥ρref时，该路口为拥堵的交通路口；

6、当判定该交通路口为拥堵路口时，比较ρ1与ρ2的大小，依据两条车道的车流量密度大小来增加车流量密度较大的道路的绿灯时长，具体如下：

当ρ1≥ρ2时，ρ1车道方向上的绿灯时间增加ΔT＝K(ρ1-ρ2)；

当ρ1<ρ2时，ρ2车道方向上的绿灯时间增加ΔT＝K(ρ2–ρ1)；

其中K为增益系数；

7、智能红绿灯更新其红绿灯时间信息，并广播给附近车辆，附近车辆根据更新后的红绿灯时间信息来计算一个推荐车速，使其能够不停车地通过红绿灯路口，具体如下；

8、智能红绿灯首先筛选出每条道路即将通过红绿灯路口的头车(第一辆车)；

9、一般通过十字路口的车速不超过30km/h，首先设头车的推荐车速为30km/h(由于判断为拥堵路口，头车一般距红绿灯路口较近，则排除了先加速再减速的情况)，根据头车距红绿灯的距离L1，计算出该车到达路口的时间T1；

10、智能红绿灯根据T1时间，判断该时刻红绿灯是否为绿灯，如为绿灯，则该车的推荐速度就是30km/h；若为红灯，先得到初始时刻距离下一次绿灯的时间T2，则该车在初始时刻的推荐速度为L1/T2(该值必小于30km/h)；

11、对于头车之后的跟随车辆，先不对跟随车辆进行具体车速的推荐，只提示为“跟车行驶”，则从第二辆车开始，接收头车通过V2V广播发送的头车推荐车速V头，然后由驾驶员根据头车推荐车速来进行跟车行驶；

12、与此同时每辆车通过自车与红绿灯的距离L2，以及自车的当前实际车速V实，计算自车到达红绿灯的时间T3；

13、智能红绿灯根据T3时间，判断自车到达红绿灯时是否为绿灯，若为绿灯，则推荐车速为当前车速(说明与头车同一队列通过红绿灯)，若为红灯，则等待再下一次绿灯(换另外一个头车)，根据再下一次红绿灯时间和车与红绿灯的距离来推荐车速，按照以上方法依次循环。

本发明利用V2X技术，根据车流量来智能控制红绿灯的时间间隔，并且将更新后的红绿灯时间通过V2X反馈至车辆，并且给出该车辆高效通过红绿灯路口的推荐速度，提高了车辆在交叉路口的通行效率，以及燃油效率也得到了提高，同时也保障了通行安全性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过智能红绿灯路侧设备采集该路段距离路口预设范围内所有车辆的BSM信息，BSM信息至少包括车辆的位置、速度、转向灯开启情况和航向角；

根据BSM信息，过滤无关车辆，无关车辆至少包括已经通过路口的车辆和右转车辆；

过滤无关车辆后，计算该路段距离路口预设范围内即将通过红绿灯路口的车流量密度，按照车道将车流量密度划分为第一车道车流量ρ1和第二车道车流量ρ2；

将ρ1，ρ2分别与车流量密度阈值pref比较，当ρ1≥ρref或者ρ2≥ρref时，判断对应车道路口为拥堵路口；当ρ1与ρ2均小于pref时，则判断该路段无拥堵路口，无需调整红绿灯时长；

当存在拥堵路口时，比较ρ1和ρ2大小，根据两条车道的车流量密度大小来增加车流量密度较大的道路的绿灯时长。

2.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法，其特征在于，增加车流量密度较大的道路的绿灯时长的具体方法为：当ρ1≥ρ2时，ρ1对应车道方向上的绿灯时间增加ΔT＝K(ρ1-ρ2)；当ρ1<ρ2时，ρ2车道方向上的绿灯时间增加ΔT＝K(ρ2–ρ1)；其中K为增益系数。

3.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在判断该路段存在拥堵路口后，智能红绿灯更新红绿灯时长信息并发送至该路段距离路口预设范围内即将通过红绿灯路口的车辆；

根据更新后的红绿灯时长信息计算得到推荐车速。

4.根据权利要求3所述的一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效同行方法，其特征在于，推荐车速的计算方法为：

智能红绿灯路侧设备筛选出各车道即将通过对应车道路口的第一辆车，默认第一辆车的速度先设定为预设的最大推荐车速，根据第一辆车距离路口的距离L1，计算第一辆车到达路口的时间T1；

根据T1判断该时刻智能红绿灯是否为绿灯，若为绿灯，则第一辆车的推荐速度为预设的最大推荐车速；若为红灯，则计算第一辆车当前距离下一次绿灯的时间T2，给出第一辆车的推荐车速为L1/T2。

5.根据权利要求4所述的一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法，其特征在于，对于第一辆车之后的跟随车辆将第一辆车的推荐车速作为推荐车速。

6.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法，其特征在于，当本路段为丁字路口路段时，直行车道红绿灯路口两侧车流量分别为ρ(1,1)和ρ(1,2)，ρ1＝【ρ(1,1)+ρ(1,2)】/2，转弯车道车流量为ρ2；

当本路段为十字路口路段时，一直行车道红绿灯路口两侧车流量分别为ρ(1,1)和ρ(1,2)，ρ1＝ρ(1,1)+ρ(1,2)，另一直行车道红绿灯路口两侧车流量分别为ρ(2,1)和ρ(2,2)，ρ2＝ρ(2,1)+ρ(2,2)。

7.根据权利要求3所述的一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法，其特征在于，智能红绿灯更新红绿灯时长信息后，通过广播将该信息发送至该路段距离路口预设范围内即将通过红绿灯路口的车辆。

8.根据权利要求4所述的一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法，其特征在于，最大推荐车速为30km/h。

9.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的智能红绿灯路口高效通行方法，其特征在于，预设范围为500m。

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