基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置及其誘導方法
2023-06-04 08:16:01
專利名稱：基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置及其誘導方法
技術領域：
本發明涉及智能交通系統中的交通信號安全控制技術，尤其涉及一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置及其誘導方法。
背景技術：
隨著我國城市物質文明的高速發展，高速路主幹道和入口匝道的車流量平均水平有了較大上升，地面交通壓力有所增加。城市高速路主幹道和匝道的交叉路口是潛在的運動車輛衝突的地方，交通安全隱患相當大，是交通事故頻繁發生的地段，其存在的客觀原因一方面是路口附近的地理條件的限制，另一方面是道路設計的幾何布局的限制和交通設施條件的限制，從匝道駛向交叉路口預備匯入高速路主幹道的駕駛員無法看到高速路主幹道上高速運動的車輛，無法進行合理的車速控制，行車的心理壓力較大。目前國內一些較為有效的入口匝道信號的控制方法，僅僅給出的是以交通燈閃爍形式的限速信號，只能喚醒駕駛員控制車速的意識，而不能避免人為地主觀控制速度的失誤；並且，在匝道上行車， 雖然駕駛員在正常情況下都會有意識地控制車速，但是依然存在很大的自主行車匯入高速路主幹道的心理壓力。
發明內容
本發明的目的是為了解決目前國內高速路主幹道與匝道交叉路口處的交通信號控制的不足，提出一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置及其誘導方法，有效避免了車輛從匝道匯入高速路主幹道在交叉路口處發生交通衝突，消除或極大地降低駕駛員由匝道匯入高速路主幹道的行車心理壓力。一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置包括視頻檢測器組、匝道路側交通信息提示屏、匝道路側交通誘導帶、路基計算機模塊和無線路由器；所述的視頻檢測器組包括四個視頻檢測器，所述的路基計算機模塊包括微控制器、視頻採集卡和通信模塊；所述的視頻檢測器組布置在高速路主幹道的上遊右邊路側，所述的匝道路側交通信息提示屏布置在由匝道匯入高速路主幹道的交叉路口的右邊路側處，提示屏面向匝道，所述的匝道路側交通誘導帶由LED屏排列構成，布置在匝道左邊路側，所述的無線路由器布設在匝道路側， 且與匝道路側交通誘導帶處於同一側；各視頻檢測器都通過屏蔽雙絞線與路基計算機模塊連接，路基計算機模塊通過網線連接一個無線路由器，無線路由器之間通過網線連接；所述的匝道路側交通信息提示屏以及匝道路側交通誘導帶的每個LED屏都帶有一個無線控制卡。各視頻檢測器實時採集高速主幹道的檢測區域內車輛的視頻圖像並發送給路基計算機模塊，路基計算機模塊中的視頻採集卡對視頻數據進行模數轉換，得到數字格式的視頻數據，並將得到的視頻數據傳送給路基計算機模塊中的微控制器；微控制器實時處理收到的視頻數據，獲得運動車輛的實時速度和運動車輛距離匝道匯入高速路主幹道的交叉路口的實時距離，並根據獲得的實時速度和實時距離生成控制信號並傳送給路基計算機模塊中的通信模塊，通信模塊將控制信號發送給無線路由器，無線路由器通過無線傳輸方式將控制信號發送給匝道路側交通信息提示屏和匝道路側交通誘導帶，匝道路側交通信息提示屏根據控制信號實時顯示交叉路口上遊高速路主幹道檢測區域內所有運動車輛的動態位置以及在匝道上行車的限速值，匝道路側交通誘導帶的LED屏根據控制信號進行閃爍發光的模式轉換。一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置及其誘導方法，具體包括以下步驟步驟一、從匝道匯入高速路主幹道的交叉路口開始，在高速路主幹道的上遊右邊路側均勻布置四個視頻檢測器，四個視頻檢測器實時採集高速路主幹道的檢測區域內的車輛的視頻圖像，並將採集的視頻圖像傳送給路基計算機模塊；步驟二、路基計算機模塊中的視頻採集卡對收到的視頻圖像進行模數轉換，並將轉換得到的數字格式的視頻數據傳送給路基計算機模塊中的微控制器，微控制器實時處理收到的視頻數據，獲取獲得運動車輛的實時速度和運動車輛距離匝道匯入高速路主幹道的交叉路口的實時距離，並生成控制信號，路基計算機模塊中的通信模塊將生成的控制信號傳送給無線路由器；所述的控制信號包括信號a、以圖案動畫的形式實時顯示高速路主幹道檢測區域內的所有運動車輛相對匝道匯入高速路主幹道的交叉路口的動態位置的信號；信號b、 在匝道上行車的限速值Vlimit千米/小時；信號C、控制匝道路側交通誘導帶上距離匝道匯入高速路主幹道的交叉路口距離為々米的LED屏及其左右相鄰的兩個LED屏的閃爍發光模式轉換的信號，距離々由下面式子確定
權利要求
1.一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置，其特徵在於，所述的誘導裝置包括視頻檢測器組、匝道路側交通信息提示屏、匝道路側交通誘導帶、路基計算機模塊和無線路由器；所述的視頻檢測器組包括四個視頻檢測器，所述的路基計算機模塊包括微控制器、視頻採集卡和通信模塊；所述的視頻檢測器組布置在高速路主幹道的上遊右邊路側，所述的匝道路側交通信息提示屏布置在由匝道匯入高速路主幹道的交叉路口的右邊路側處，提示屏面向匝道，所述的匝道路側交通誘導帶由LED屏排列構成，布置在匝道左邊路側，所述的無線路由器布設在匝道路側，且與匝道路側交通誘導帶處於同一側；各視頻檢測器都通過屏蔽雙絞線與路基計算機模塊連接，路基計算機模塊通過網線連接一個無線路由器，無線路由器之間通過網線連接；所述的匝道路側交通信息提示屏以及匝道路側交通誘導帶的每個LED屏都帶有一個無線控制卡；各視頻檢測器實時採集高速主幹道的檢測區域內車輛的視頻圖像，並傳送給路基計算機模塊；視頻採集卡將收到的視頻圖像進行模數轉換，並將轉換後得到的數字格式的視頻數據傳送給微控制器，微控制器實時處理收到的視頻數據，獲得運動車輛的實時速度和運動車輛距離匝道匯入高速路主幹道的交叉路口的實時距離，並根據獲得的實時速度和實時距離生成控制信號並傳送給通信模塊，通信模塊將控制信號發送給無線路由器，無線路由器通過無線傳輸方式將控制信號發送給匝道路側交通信息提示屏和匝道路側交通誘導帶， 匝道路側交通信息提示屏根據控制信號實時顯示交叉路口上遊高速路主幹道檢測區域內所有運動車輛的動態位置以及在匝道上行車的限速值，匝道路側交通誘導帶的LED屏根據控制信號進行閃爍發光的模式轉換。
2.根據權利要求1所述的一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置，其特徵在於，所述的四個視頻檢測器，從匝道匯入高速路主幹道的交叉路口開始每隔IOOm布置一個，將從匝道匯入高速路主幹道的交叉路口到高速路主幹道上遊400m處的區域範圍作為高速路主幹道的檢測區域，視頻檢測器以30幀每秒的幀速率採集視頻圖像。
3.根據權利要求1所述的一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置，其特徵在於，所述的微控制器，為MSP430F149單片機微控制器，其產生的控制信號包括信號a、以圖案動畫的形式實時顯示高速路主幹道檢測區域內的所有運動車輛相對匝道匯入高速路主幹道的交叉路口的動態位置的信號；信號b、在匝道上行車的限速值Vlimit千米/小時，Vlimit 取值範圍為40 60 ；信號C、控制匝道路側交通誘導帶上距離匝道匯入高速路主幹道的交叉路口距離為々米的LED屏及其左右相鄰的LED屏的閃爍發光模式轉換的信號，距離々由下面式子確定
4.根據權利要求1或3所述的一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置，其特徵在於，所述的匝道路側交通信息提示屏，是由10240個LED燈點組成的長256釐米、寬160 釐米的LED顯示屏，用鋼架懸空架設於距離地面6米高的地方。
5.根據權利要求1或3所述的一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置，其特徵在於，所述的路側交通信息提示屏，其上半部分界面根據控制信號中的信息a以圖案動畫的形式向匝道駕駛員實時顯示高速路主幹道檢測區域內所有運動車輛的動態位置，所顯示的圖案動畫由發出紅色光的LED燈的點陣構成，圖案動畫主體內容包括表示靜態的高速路主幹道檢測區域的車道和交叉路口的示意圖案，用以實時表示對應於高速路主幹道檢測區域內運動車輛位置的動態變化的點格圖案；下半部分界面根據控制信號中的信息b顯示行車信息限速Vlimitkm/h，所顯示的行車信息中的限速兩個字由發出紅色光的LED燈的點陣構成，所顯示的行車信息中Vlimitkm/h部分由發出黃色光的LED燈的點陣構成，行車信息的整體內容被由發出綠光的LED燈的點陣構成的流水矩形邊框所包圍。
6.根據權利要求1或3所述的一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置，其特徵在於，所述的匝道路側交通誘導帶，其包括k個LED屏，A= I +1，L為一個無量綱的數值且L > 5Vlimit，所述的匝道路側交通誘導帶的LED屏閃爍發光的模式有兩種模式一、當高速路主幹道的檢測區域內沒有運動車輛，每一個LED屏為以頻率為3HZ閃爍發出綠色光的發光狀態；模式二、當高速路主幹道的檢測區域內有運動車輛，則距離匝道匯入高速路主幹道的交叉路口為々米的LED屏以及其左右相鄰的兩個LED屏，立即同步地由模式一切換到以頻率5HZ閃爍發出紅色光的發光狀態，剩餘LED屏保持以頻率3HZ閃爍發出綠色光的發光狀態，i = 1，2，3…η，η為自然數，i表示高速路主幹道上距離匝道匯入高速路主幹道的交叉路口的第i輛運動車輛。
7.根據權利要求5所述的一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置，其特徵在於，所述的LED屏，從匝道匯入高速路主幹道的交叉路口開始，每隔3米排列設置在匝道左邊路側上，每一個LED屏是由256個LED燈點組成的長64釐米和寬16釐米的長方形點陣的燈屏，用豎直鋼架架設在路側防護欄上方，距離地面高度1. 5米處，且位於從匝道匯入高速路主幹道的交叉路口到相距該交叉路口 L米處的這一段匝道的檢測區域內。
8.應用權利要求1所述的一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置的誘導方法， 其特徵在於，具體包括以下步驟步驟一、從匝道匯入高速路主幹道的交叉路口開始，均勻排列布置在高速路主幹道的上遊右邊路側的四個視頻檢測器，實時採集高速路主幹道的檢測區域內的車輛的視頻圖像，並將採集的視頻圖像傳送給路基計算機模塊；步驟二、路基計算機模塊中的視頻採集卡對收到的視頻圖像進行模數轉換，並將轉換得到的數字格式的視頻數據傳送給路基計算機模塊中的微控制器，微控制器實時處理收到的視頻數據，獲得運動車輛的實時速度和運動車輛距離匝道匯入高速路主幹道的交叉路口的實時距離，並生成控制信號，路基計算機模塊中的通信模塊將生成的控制信號傳送給無線路由器；所述的控制信號包括信號a、以圖案動畫的形式實時顯示高速路主幹道檢測區域內的所有運動車輛相對匝道匯入高速路主幹道的交叉路口的動態位置的信號；信號b、在匝道上行車的限速值Vlimit千米/小時；信號C、控制匝道路側交通誘導帶上距離匝道匯入高速路主幹道的交叉路口距離為々米的LED屏及其左右相鄰的兩個LED屏的閃爍發光模式轉換的信號，距離々由下面式子確定
9.根據權利要求8所述的一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導方法，其特徵在於，步驟一中所述的視頻檢測器，布置的間隔距離為100米，將從匝道匯入高速路主幹道的交叉路口到高速路主幹道上遊400m處的區域範圍作為高速路主幹道的檢測區域。
10.根據權利要求8所述的一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導方法，其特徵在於，步驟二中所述的在匝道上行車的限速值Vlimit取值範圍為40 60。
全文摘要
本發明是一種基於車路協同的交叉口車輛合流誘導裝置及其誘導方法。所述裝置包括視頻檢測器組、路基計算機模塊、無線路由器、匝道路側交通信息提示屏和交通誘導帶，視頻檢測器組將實時採集的高速主幹道上的車輛的視頻數據發送給路基計算機模塊，路基計算機模塊處理視頻數據生成控制信號，控制信號通過無線路由器發送給匝道路側交通信息提示屏交通誘導帶分別進行顯示以及LED燈的模式轉換。所述誘導方法，通過處理高速主幹道上車輛的交通視頻流，得到運動車輛的實時速度和實時距離，並生成控制信號，控制信號通過交通信息提示屏進行顯示並控制交通誘導帶的LED燈進行模式轉換。本發明可有效避免在匝道和高速路主幹道的交叉路口處發生交通事故。
文檔編號G08G1/08GK102157072SQ20111007733
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者餘貴珍, 周建山, 李嶽光, 段續庭, 王雲鵬, 田大新, 韓奕, 韓旭, 魯光泉 申請人:北京航空航天大學