车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统和方法
【专利摘要】本发明提供一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，包括引导设备和车载设备；车载设备包括车辆信息采集模块、车载端无线通信模块和信息显示模块；引导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括路侧端无线通信模块；智能分析模块，用于根据接收的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形成针对各车辆的引导信息。本发明通过车路协同技术，获取目标范围内车头时距和目标空档前后车辆运行状态，根据所得各车运行状态分析得出穿插通行方案，形成针对不同车辆的指引信息，再分别将指引信息返回对应的车载设备，引导车辆安全、快速地通过无信号控制交叉口，安全高效。
【专利说明】
车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统和方法
技术领域
[0001] 本发明属于智能交通安全控制领域，具体是车路协同环境下无信号交叉口车辆通 行引导系统和方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，机动车保有量迅速增加，交通 需求与道路设施之间矛盾日益尖锐，而平面交叉口作为城市路网的重要节点，是不同方向 车流发生冲突的集中区域。
[0003] 目前各城市通常采用交通信号控制的方式来控制交叉口通行，但是对于交通流量 较低的交叉口，通常并不需要安装交通信号灯。同时，受资金或其他条件制约，部分需要设 置信号灯的城市道路交叉口和公路交叉口也未设置信号灯。由于没有交通信号灯，无信号 控制交叉口普遍存在不按规定让行、抢行等现象，交通安全隐患较为突出，对通行效率也存 在不利影响。
[0004] 针对运一问题，对现有专利检索发现，专利《一种消解无信号交叉口两车交通冲突 的方法》（申请号：201110319331. 8)介绍了一种消解无信号交叉口两车交通冲突的方法， 提高了车辆的行驶安全性，但其中方法对车辆冲突的预测缺乏实时性，预测效果有限。而随 着车路协同技术的发展和推广，每台车辆都将安装智能车载设备，为解决无信号控制交叉 口通行安全问题提供了新的技术手段。
[0005] 车路协同技术已经成为当今国际交通领域的前沿技术和研究重点，主要发达国家 和地区都在积极推进相关技术的研究。车路协同是基于无线通信、传感探测等技术，通过车 车、车路信息交互与共享，实现车辆和基础设施之间的协同与配合，达到优化资源，提高道 路交通安全水平的目的，W实现更高效、安全的目标。
[0006] 由于交叉口处的车辆引导对实时性及准确性要求较高，研究一种信息处理量小、 可靠性高的控制方法对改善交叉口行车安全性及提高路口通行效率具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是：提供一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引 导系统和方法，引导车辆安全、快速地通过无信号控制交叉口。
[0008] 本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种车路协同环境下无信号交 叉口车辆通行引导系统，其特征在于：它包括引导设备和车载设备；其中
[0009] 车载设备包括：车辆信息采集模块，用于获取本车实时运行状态信息；车载端无 线通信模块，用于将车辆运行状态采集模块采集的车辆信息发送给引导设备，W及接收由 该引导设备发送的引导信息；信息显示模块，主要负责显示本车的实时引导信息；
[0010] 引导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括：路侧端无线通信模块，负责接 收交叉口各方向距离为N范围内车载设备的实时运行状态信息并传输至智能分析模块，W 及将智能分析模块计算的引导信息发送给对应的车载端无线通信模块；智能分析模块，用 于根据接收的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形 成针对各车辆的引导信息。
[0011] 按上述系统，将十字交叉口整体划分为若干个冲突区域，对每个冲突区域进行编 号；
[0012] 所述的智能分析模块包括：
[0013] 优先入口道选定模块，用于统计各方向上距离交叉口距离为Ni范围内所有车辆 数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上Ni范围内所有车辆数为S东、5南、Sa、S化，选取S 东+S E和S南+S*中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中Ni《N ;
[0014] 第一流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左 转车辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续S次作为主流向，若是，则选取其余两个入 口道作为优先入口道；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流 向一次持续时间为tl的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置 其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第立 优先级次流向；
[0015] 第二流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左 转车辆数之和时，判断该双向左转方向是否连续S次作为主流向，若是，则选取其余两个入 口道作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向 一次持续时间为tl的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置 其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第=优先级次流向；
[0016] 主流向冲突区域到达判断模块，用于在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在 前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域；
[0017] 冲突区域到达时间计算模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为是时， 计算主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第X个冲突区域 的时间W，估]，其中，备为车i和车i+1到达第X个冲突区域边缘的时间；X为任意一 个冲突区域；
[001引第一优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段[/,\每]巧到达第X个冲突 区域的第一优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加 速通过，若其正处于停止状态则延时启动；
[001引第二优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间閒擇，瑜]内到达第X个冲突 区域的第二优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加 速通过，若其正处于停止状态则延时启动；
[0020] 第；优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间朗f,x，包]悄到达第X个冲 突区域的第=优先级次流向车辆时，且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间 距，当其到达第X个冲突区域时与所述的第=优先级次流向车辆到达第X个冲突区域的时 间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，那么引导该第=优先级次流向中的第一辆车， 若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；
[0021] 冲突区域到达时间计算补偿模块，用于当正在引导次流向车流时，被引导次流向 车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的 时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后 车不变，用于计算冲突区域到达时间；
[0022] 主流向车辆引导模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为否时，或者当 正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆 与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔小于或等于满足穿插需求的最小车头时 距T，引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车等待，每 隔t2更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权 持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到ti，重新选定优先入 口道。
[0023] 利用上述车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统实现的引导方法，其特 征在于：它包括W下步骤：
[0024] S1、统计各方向上距离交叉口距离为Ni范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四 个进口道方向上Ni范围内所有车辆数为S东、S南、S西、S化，选取S东+S西和S南+S*中较大者 对应的两个入口道作为优先入口道；其中Ni《N ;
[00巧]S2、当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该 双向直行方向是否连续S次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若 不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为ti的 优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向 左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第=优先级次流向；
[0026] S3、当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该 双向左转方向是否连续S次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道； 若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为ti的 优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双 向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第=优先级次流向；
[0027] S4、在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间 内到达冲突区域；若是则进行S5,若否则进行SlO ;
[0028] S5、计算主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第X 个冲突区域的时间レ；V,'+,]，其中f,T，培t为车i和车i+l到达第x个冲突区域边缘的时间； X为任意一个冲突区域；
[0029] S6、存在能在时间段悼，原]内到达第X个冲突区域的第一优先级次流向车辆时， 引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延 时启动；
[0030] S7、存在能在时间段[C，输]内到达第X个冲突区域的第二优先级次流向车辆时， 引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延 时启动；
[0031] S8、存在能在时间段包]内到达第X个冲突区域的第S优先级次流向车辆时， 且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当其到达第X个冲突区域时与所 述的第=优先级次流向车辆到达第X个冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车 头时距T，那么引导该第=优先级次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过， 若其正处于停止状态则延时启动；
[0032] S9、当正在引导次流向车流时，判断被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行 时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔是否大于满足穿插需 求的最小车头时距T，若是则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后车不变，用于计算冲 突区域到达时间；若否则进行SlO ;
[0033] S10、引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车 等待，每隔t2更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当 前优先权持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到ti，重新选 定优先入口道。
[0034] 本发明的有益效果为：通过车路协同技术所提供的车/车、车/路实时通讯技术手 段，获取目标范围内车头时距和目标空档前后车辆运行状态，在没有信号灯的情况下，根据 所得各车运行状态分析得出穿插通行方案，形成针对不同车辆的指引信息，再分别将指引 信息返回对应的车载设备，形成面向各车的实时信息指引，引导车辆安全、快速地通过无信 号控制交叉口，安全高效。
【附图说明】
[0035] 图1为无信号控制交叉口监控区域及冲突区域布局示意图。
[0036] 图2为主流向为双向直行时第一优先级次流向车辆行驶示意图。
[0037] 图3为主流向为双向直行时第二优先级次流向车辆行驶示意图。
[0038] 图4为主流向为双向直行时第=优先级次流向车辆行驶示意图。
[0039] 图5为主流向为双向左转时第一优先级次流向车辆行驶示意图。
[0040] 图6为主流向为双向左转时第二优先级次流向车辆行驶示意图。
[0041] 图7为主流向为双向左转时第=优先级次流向车辆行驶示意图。
[0042] 图8为系统工作流程图。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
[0044] 本发明提供一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，包括引导设备 和车载设备；其中车载设备包括：车辆信息采集模块，用于获取本车实时运行状态信息；车 载端无线通信模块，用于将车辆运行状态采集模块采集的车辆信息发送给引导设备，W及 接收由该引导设备发送的引导信息；信息显示模块，主要负责显示本车的实时引导信息。引 导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括：路侧端无线通信模块，负责接收交叉口各 方向距离为N范围内车载设备的实时运行状态信息并传输至智能分析模块，W及将智能分 析模块计算的引导信息发送给对应的车载端无线通信模块；智能分析模块，用于根据接收 的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形成针对各车 辆的引导信息。
[0045] 将十字交叉口整体划分为若干个冲突区域，对每个冲突区域进行编号。本实施例 中，将十字交叉口分为8个冲突区域，如图1所示。
[0046] 所述的智能分析模块包括：
[0047] 优先入口道选定模块，用于统计各方向上距离交叉口距离为Ni范围内所有车辆 数，分别记东、南、西、北四个进口道方向上Ni范围内所有车辆数为S东、5南、Sa、S化，选取S 东+S E和S南+S*中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中Ni《N ;
[0048] 第一流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左 转车辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续S次作为主流向，若是，则选取其余两个入 口道作为优先入口道；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流 向一次持续时间为ti的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置 其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第立 优先级次流向；
[0049] 第二流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左 转车辆数之和时，判断该双向左转方向是否连续S次作为主流向，若是，则选取其余两个入 口道作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向 一次持续时间为ti的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置 其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第=优先级次流向；
[0050] 主流向冲突区域到达判断模块，用于在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在 前后两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域；
[0051] 冲突区域到达时间计算模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为是时， 计算主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第X个冲突区域 的时间UV。，其中《，馬为车i和车i+1到达第X个冲突区域边缘的时间；X为任意一 个冲突区域；
[005引第一优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间閒包]内到达第X个冲突 区域的第一优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加 速通过，若其正处于停止状态则延时启动；
[005引第二优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间閒皆，這,]内到达第X个冲突 区域的第二优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加 速通过，若其正处于停止状态则延时启动；
[0054] 第；优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段[(乂1]内到达第X个冲 突区域的第=优先级次流向车辆时，且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间 距，当其到达第X个冲突区域时与所述的第=优先级次流向车辆到达第X个冲突区域的时 间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，那么引导该第=优先级次流向中的第一辆车， 若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动；
[0055] 冲突区域到达时间计算补偿模块，用于当正在引导次流向车流时，被引导次流向 车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的 时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后 车不变，用于计算冲突区域到达时间；
[0056] 主流向车辆引导模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为否时，或者当 正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆 与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔小于或等于满足穿插需求的最小车头时 距T，引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车等待，每 隔t2更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先 权持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到tl，重新选定优先 入口道。
[0057] 利用上述车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统实现的引导方法，它包 括W下步骤：
[005引 S1、统计各方向上距离交叉口距离为Ni范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四 个进口道方向上Ni范围内所有车辆数为S东、S南、S西、S化，选取S东+S西和S南+S*中较大者 对应的两个入口道作为优先入口道；其中Ni《N ;
[0059] S2、当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该 双向直行方向是否连续S次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道； 若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为ti 的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双 向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第=优先级次流向；如图 2-图4所示；
[0060] S3、当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该 双向左转方向是否连续S次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若 不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为ti的优 先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向 直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第=优先级次流向；如图5-图7所示；
[0061] S4、在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间 内到达冲突区域；若是则进行S5,若否则进行SlO ;
[0062] S5、计算主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第X 个冲突区域的时间[^；姑]，其中《，窃为车i和车i+1到达第X个冲突区域边缘的时间；x 为任意一个冲突区域；
[0063] S6、存在能在时间段[C，枯]内到达第X个冲突区域的第一优先级次流向车辆时， 引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延 时启动；
[0064] S7、存在能在时间段[皆，妓1]内到达第X个冲突区域的第二优先级次流向车辆时， 引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延 时启动；
[0065] S8、存在能在时间段包]内到达第X个冲突区域的第S优先级次流向车辆时， 且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当其到达第X个冲突区域时与所 述的第=优先级次流向车辆到达第X个冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车 头时距T，那么引导该第=优先级次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过， 若其正处于停止状态则延时启动；
[0066] S9、当正在引导次流向车流时，判断被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行 时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔是否大于满足穿插需 求的最小车头时距T，若是则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后车不变，用于计算冲 突区域到达时间；若否则进行SlO ;
[0067] S10、引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车 等待，每隔t2更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当 前优先权持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到ti，重新选 定优先入口道。
[0068] 在本实施例中，监测各方向上距离交叉口 N = 300m范围内的车辆，引导方法如图 8所示，具体步骤如下：
[006引 A.监测统计各方向上距离交叉口 Ni= IOOm范围内所有车辆数，分别记东、南、西、 北四个进口道方向上IOOm范围内所有车辆数为S东、Ss、Sgg、S化，选取S东+Sgg和Ss +S化中 较大者对应的两个入口道作为优先入口道，执行B ;
[0070] B.判断优先入口道中的双向直行车辆数之和是否大于双向左转车辆数之和，若大 于，执行C，若小于，执行D ;
[0071] C.判断该双向直行方向是否连续S次作为主流向，若是，则选取另一对入口道作 为优先入口道，返回B ;若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主 流向一次持续时间为20s的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向， 设置其余两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、双向直行车流为第=优先级次流 向，执行E ;
[0072] 化判断该双向左转方向是否连续=次作为主流向，若是，选取另一对入口道作为 优先入口道，返回B ;若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向 一次持续时间为20s的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设 置其余两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第=优先级次流向， 执行E ;
[0073] E.判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内能够到达冲突区域， 且驶至对应冲突区域时车头时距大于T，若存在，执行F ;若不存在，执行N ;
[0074] 记主流向上前车为i，后车为i + 1，
若存在，执 行F ;若不存在，执行N，其中ti, W为主流向上前车与后车之间的车头时距，T为满足穿插需 求的最小车头时距，T通常取值为4s，Si为前车i距离交叉口内对应冲突区域的距离，S W 为后车i+1距离交叉口内对应冲突区域的距离，Vi为前车i的当前车速，V W为后车i+1的 当前车速；
[007引 F.计算主流向上每个大于T的车头时距，到达各冲突区域的时间化\坑]，其中 ，估为车i和车i+1到达第X个冲突区域边缘的时间，X为任意一个冲突区域的编号，执 行G ;
[007引 G.判断是否存在能在时间則f,x，包]内到达冲突区域X的第一优先级次流向车辆， 即判断是否存在次流向车辆使得％ 6於，铅]成立，其中为次流向上车辆到达冲突区域X 的时间，当车辆在行驶中时
当车辆停在停止线时取4s (即T)，V&为次流向车辆 当前速度，S&为该次流向车辆当前位置至对应冲突区域X的距离，该处X为第一优先级次 流向上车辆与主流向发生冲突的区域编号，若存在，执行H ;若不存在，执行I ;
[0077] H.引导被选中次流向中的第一辆车通过交叉口，判断该车行驶状态，若该车正在 行驶，则得出引导信息：引导该车W加速度a变速至VgiS,然后W该速度匀速行驶，于时间段 二1 ]内穿过第X个冲突区域，通过交叉口，执行M ;若该车停在停止线，则得出引导信息： 引导该车于<-2时刻起步，3s后进入第X个冲突区域，在时间段[CCu]内穿过空档，通过 交叉口，执行M ;
[0078] 其 4
a = ±lm/s2，S 当前为被 引导车辆当前位置距离第X个冲突区域的距离，乂^^为被引导车辆当前时刻的车速，X为被 选中车辆通过交叉口时与主流向发生冲突的区域编号；
[007引I.判断是否存在能巧释，包]时间段内到达冲突区域X的第二优先级次流向车辆， 即判断是否存在次流向车辆使得％ E辟，C,]成立，其中为次流向上车辆到达冲突区域X 的时间，当车辆在行驶中日；
当车辆停在停止线时取4s (即T)，V&为次流向车 辆当前速度，S&为该次流向车辆当前位置至对应第X个冲突区域的距离，该处X为第二优 先级次流向上车辆与主流向发生冲突的区域编号，若存在，执行H ;若不存在，执行J ;
[0080] J.判断是否存在能在K，备]时间段内到达第X个冲突区域的第；优先级次流向 车辆，即判断是否存在次流向车辆使得％€陵，镇]成立，其中为次流向上车辆到达第X 个冲突区域的时间，当车辆在行驶中巧
当车辆停在停止线时取4s (即T)，V& 为次流向车辆当前速度，S&为该次流向车辆当前位置至对应第X个冲突区域的距离，该处X 为第=优先级次流向与主流向冲突的第一个区域编号，若存在执行K ;若不存在，执行N ;
[0081] K.主流向中的另一方向车流中是否存在相邻两车的车头间距，当其到达对应冲突 区域时与J中选中的穿行空档重叠时间大于T，若存在，执行L ;若不存在，执行N ;
[0082] 记针对距离交叉口最近的第=优先级次流向车辆，其近端主流向上的前车为i，后 车为i+1，远端主流向上的前车为j，后车为j+1，餐、宿i分别为车i、车i+1到达第X个冲突 区域的时间，f,''、分别为车j、车j+1到达第y个冲突区域的时间，X为第S优先级次流向 与主流向冲突的第一个区域编号，y为第=优先级次流向与主流向冲突的最后一个区域编 号，又，7￡{1，2,3,4,5,6,7，到，判断是否存在《:，媛,，?;''';4使
成立，若存在，执行I ;若不存在，执行N ;
[0083] L指引该第=优先级次流向的第一辆车通过交叉口，判断该车行驶状态，若该车 正在行驶，则得出引导方案：引导该车W加速度a变速至VgiS，然后W该速度匀速行驶，于时 间段队刊。&至防内连续穿过第X个冲突区域和第y个冲突区域，通过交叉口，执 行M ;若该车停在停止线，则得出引导信息：引导该车于-2起步时刻，3s后进入第X个冲 突区域，在时间段悼，辑1]内穿过空档，通过交叉口，执行M ;
[0084] 其 4
a = ±lm/s2, 5^^为被引导车辆距离冲突区域的距离，v^^为被引导车辆当前时刻的车速，第x 个冲突区域为第=优先级次流向与主流向冲突的第一个冲突区域，第y个冲突区域为第= 优先级次流向与主流向冲突的后一个冲突区域；
[0085] M.分析被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该车辆与主流向下一辆 车到达对应冲突区域的时间间隔是否大于T，若大于，记被引导车辆为前车，后车不变，执行 F ;若不大于，执行N ;
[008引 N.引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，执行0;
[0087] 0.次流向车流减速慢行至停车线停车等待，该过程中每隔2s更新一次监测区域 内各车辆运行状态，执行P ;
[0088] P.当前主流向优先通行权持续时间是否达到20s，若达到20s，执行A ;若未到达 20s，执行E。
[0089] W上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术 人员能够了解本发明的内容并据W实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所W，凡依 据本发明所掲示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，其特征在于：它包括引导设 备和车载设备；其中 车载设备包括：车辆信息采集模块，用于获取本车实时运行状态信息；车载端无线通 信模块，用于将车辆运行状态采集模块采集的车辆信息发送给引导设备，以及接收由该引 导设备发送的引导信息；信息显示模块，主要负责显示本车的实时引导信息； 引导设备设置在道路十字交叉口附近的路侧，包括：路侧端无线通信模块，负责接收交 叉口各方向距离为N范围内车载设备的实时运行状态信息并传输至智能分析模块，以及将 智能分析模块计算的引导信息发送给对应的车载端无线通信模块；智能分析模块，用于根 据接收的实时运行状态信息分析得到各车辆能够快捷安全通过交叉口的行驶方案，形成针 对各车辆的引导信息。2. 根据权利要求1所述的车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统，其特征在 于：将十字交叉口整体划分为若干个冲突区域，对每个冲突区域进行编号； 所述的智能分析模块包括： 优先入口道选定模块，用于统计各方向上距离交叉口距离为K范围内所有车辆数，分 别记东、南、西、北四个进口道方向上K范围内所有车辆数为S东、S南、S西、S北，选取S东+S西 和Ss +SA中较大者对应的两个入口道作为优先入口道；其中N# N ; 第一流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车 辆数之和时，判断该双向直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道 作为优先入口道；若不是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一 次持续时间为h的优先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余 两个入口道的双向左转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第三优先 级次流向； 第二流向顺序确定模块，用于当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车 辆数之和时，判断该双向左转方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道 作为优先入口道；若不是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次 持续时间为h的优先通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余 两个入口道的双向直行车流为第二优先级次流向、双向左转为第三优先级次流向； 主流向冲突区域到达判断模块，用于在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后 两车在当前优先权持续时间内到达冲突区域； 冲突区域到达时间计算模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为是时，计算 主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第X个冲突区域的时 间[K+1]，其中?，·为车i和车i+Ι到达第X个冲突区域边缘的时间；X为任意一个冲 突区域； 第一优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段[?+1 ]内到达第X个冲突区域 的第一优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通 过，若其正处于停止状态则延时启动； 第二优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段]内到达第X个冲突区域 的第二优先级次流向车辆时，引导该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通 过，若其正处于停止状态则延时启动； 第三优先级次流向车辆引导模块，用于存在能在时间段[€,匕]内到达第X个冲突区域 的第三优先级次流向车辆时，且主流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当 其到达第X个冲突区域时与所述的第三优先级次流向车辆到达第X个冲突区域的时间间隔 大于满足穿插需求的最小车头时距T，那么引导该第三优先级次流向中的第一辆车，若其正 处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启动； 冲突区域到达时间计算补偿模块，用于当正在引导次流向车流时，被引导次流向车辆 利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间 间隔大于满足穿插需求的最小车头时距T，则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后车不 变，用于计算冲突区域到达时间； 主流向车辆引导模块，用于在主流向冲突区域到达判断模块判断为否时，或者当正在 引导次流向车流时，被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻，该被引导车辆与主 流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔小于或等于满足穿插需求的最小车头时距T， 引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车等待，每隔t 2 更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续 时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到^，重新选定优先入口道。3.利用权利要求2所述的车路协同环境下无信号交叉口车辆通行引导系统实现的引 导方法，其特征在于：它包括以下步骤： s 1、统计各方向上距离交叉口距离为&范围内所有车辆数，分别记东、南、西、北四个进 口道方向上K范围内所有车辆数为S$、Ss、SH、SA，选取％+Sg^PS s+SA中较大者对应 的两个入口道作为优先入口道；其中N ; 52、 当优先入口道中的双向直行车辆数之和大于双向左转车辆数之和时，判断该双向 直行方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不 是，设置该优先入口道中的双向直行车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为^的优 先通行权，优先入口道双向左转车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向左 转为第二优先级次流向、其余两个入口道的双向直行车流为第三优先级次流向； 53、 当优先入口道中的双向直行车辆数之和小于双向左转车辆数之和时，判断该双向 左转方向是否连续三次作为主流向，若是，则选取其余两个入口道作为优先入口道；若不 是，设置优先入口道中的双向左转车流作为主流向，给予主流向一次持续时间为^的优先 通行权，优先入口道的双向直行车流为第一优先级次流向，设置其余两个入口道的双向直 行车流为第二优先级次流向、双向左转为第三优先级次流向； 54、 在流向顺序确定后，判断主流向中是否存在前后两车在当前优先权持续时间内到 达冲突区域；若是则进行S5,若否则进行S10 ; 55、 计算主流向上每个大于满足穿插需求的最小车头时距T的车头时距，到达第X个冲 突区域的时间[?+1]，其中<，C为车i和车i+Ι到达第X个冲突区域边缘的时间；X为 任意一个冲突区域； 56、 存在能在时间段[?U内到达第X个冲突区域的第一优先级次流向车辆时，引导 该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启 动； 57、 存在能在时间段内到达第x个冲突区域的第二优先级次流向车辆时，引导 该次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其正处于停止状态则延时启 动； 58、 存在能在时间段内到达第X个冲突区域的第三优先级次流向车辆时，且主 流向中的另一方向车流中存在相邻两车的车头间距，当其到达第X个冲突区域时与所述的 第三优先级次流向车辆到达第X个冲突区域的时间间隔大于满足穿插需求的最小车头时 距T，那么引导该第三优先级次流向中的第一辆车，若其正处于行驶状态则加速通过，若其 正处于停止状态则延时启动； 59、 当正在引导次流向车流时，判断被引导次流向车辆利用主流向车流间隙通行时刻， 该被引导车辆与主流向下一辆车到达对应冲突区域的时间间隔是否大于满足穿插需求的 最小车头时距T，若是则记被引导车辆为主流向车辆中的前车，后车不变，用于计算冲突区 域到达时间；若否则进行S10; S10、引导主流向车辆安全快速地通过交叉口，次流向车流减速慢行至停车线停车等 待，每隔、更新一次监测区域内各车辆运行状态，判断主流向中是否存在前后两车在当前 优先权持续时间内到达冲突区域，直至当前主流向优先通行权持续时间达到h，重新选定 优先入口道。
【文档编号】G08G1/0967GK105957376SQ201510549687
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年8月31日
【发明人】张存保, 常骐运, 严新平, 王勇刚
【申请人】武汉理工大学