CN112509343A - 基于车路协同的路侧式导行方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于车路协同的路侧式导行方法及系统，该方法步骤包括：S1.预先将目的路口进口道上的指定区域作为引导区域，并沿引导区域中道路的一侧或两侧布置引导指示单元；S2.当车辆到达引导区域时，获取当前车辆的车辆状态信息、当前目的路口进口道的路况信息以及目的路口处信号灯的状态信息；S3.根据获取到的信息，控制引导指示单元发出指示信息，以在若当前车辆到达目的路口时会存在排队车辆或当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线时，提前引导当前车辆停止或减速。本发明具有实现方法简单、实现成本以及复杂度低，且车辆行驶安全可靠性以及路口通信效率高等优点。

Description

基于车路协同的路侧式导行方法及系统

技术领域

本发明涉及，尤其涉及一种基于车路协同的路侧式导行方法及系统。

背景技术

在交叉路口的进道口会存在一段两难区，两难区即是指在黄灯期间车辆既不能在最高限速情况下通过交叉口停止线又不能将车辆安全地停在交叉口停止线内的区域，如图1所示。当车辆进入两难区时，无论驾驶员如何决策都不可避免地会出现闯红灯和急刹车现象，存在极大地安全隐患，也因此引起了广泛的关注。

针对缓解交叉口车辆进入两难区的问题，目前主要是采用以下几种方法：

1、设置绿灯闪烁时间的方法。该类方法即是通过在信号灯绿灯与红灯之间设置绿灯闪烁时间，提醒车辆驾驶员并提供额外通行时间让车辆能够顺利通过停止线。但是该类设置绿闪时间的方式，虽然能够有效提醒驾驶员，但是驾驶员通过自我感知并不能明确此时车辆与停止线的距离和剩余通行时间，从而不能判别车辆能否及时驶过停止线，因此驾驶员仍然不能据此做出正确有效的决策。同时，绿闪信号时长需要科学合理设置，而绿闪时长太短会导致车辆陷入两难区，使得安全性降低；绿闪时长太长又会导致驾驶困惑，驾驶者无法判断车辆应该继续前进还是停车等待，仍然会存在安全隐患。

2、绿灯倒计时显示的方法。该类方法是将绿灯信号的最后一段时间设置为倒计时显示，提醒车辆驾驶员还剩余多少时间将进入黄灯，以便于驾驶员据此提前做出停止或通行的决策。但是该类将绿灯信号的最后一段时间设置为倒计时显示的方式，虽然在提醒驾驶员的同时告知其剩余通行时间，但是驾驶员并不能够通过目测得到与停止线的距离，即不清楚顺利驶过停止线所需要的时间，因而也不能帮助驾驶员做出正确有效的决策，仍然存在安全隐。

3、延长绿灯时间的方法。该类方法是在车路协同环境下，当绿灯时间即将结束时，实时获取各车辆运行状态信息(如位置、速度)，并判断其是否会进入两难区，如有车辆进入两难区则适当延长绿灯时间，使其能够顺利地通过停止线。但是该类方式，会存在因为一小部分车辆甚至是一辆车即需要延长该相位的绿灯时间的情况，这会减少其他相位车辆的通行时间，从而影响整个交叉口的通行效率。与此同时，绿灯时间不可能无限延长，仍然不可避免会出现有车辆处于两难区的现象，即仍然不能很好的解决两难区的问题。

4、调整黄灯时间的方法。该类方法即在信号交叉口黄灯启亮时，经检测若有车辆已进入两难区，则在初始黄灯时间基础上，适当延长黄灯时间以确保两难区车辆安全通过交叉口。但是调整黄灯时间具有局限性，当道路车流量较大时，延长黄灯时间并不能使所有车辆避免两难区，且黄灯时间不宜过长，若黄灯时间过长，前后跟驶车辆容易因驾驶员对黄灯时间判断不同而发生追尾事故，与此同时，由于黄灯时间利用率较低，延长黄灯时间会影响交叉口通行效率，因此该类方法仍然无法真正解决两难区的问题。

5、车载预警方法。该类方法是通过在所有道路上铺设传感探测、无线通信等高新技术设备，车辆上设置车载单元和终端设备，使得车与车之间、以及车与路之间均能够实时相互通信，再基于无线通信、传感探测等技术获取所有车辆和道路信息，在有车辆不能安全通过交叉口时提示该车辆减速停车，但是要实现该类预警的成本较高且实现非常复杂，不仅需要设置大量的传感器、车载单元和终端设备等硬件设备，且需要依赖于复杂的控制、预警算法。

综上，现有技术中对于车辆进入交叉口的各类控制方式，要么无法真正解决进入两难区的问题，使得仍然会存在安全隐患，要么成本较高实现复杂，因此亟需提供一种路口导行方法，以解决路口处两难区的问题，提高车辆行驶安全可靠性以及路口的通信效率，同时减少实现成本以及复杂度。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、实现成本以及复杂度低且车辆行驶安全可靠性以及路口通信效率高的基于车路协同的路侧式导行方法及系统，能够解决车辆进入路口的“两难区”问题，提高车辆行驶安全可靠性以及路口通信效率。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于车路协同的路侧式导行方法，步骤包括：

S1.预先将目的路口进口道上的指定区域作为引导区域，并沿所述引导区域中道路的一侧或两侧布置引导指示单元；

S2.当车辆到达目的路口进口道上的所述引导区域时，获取当前车辆的车辆状态信息、当前目的路口进口道的路况信息以及目的路口处信号灯的信息；

S3.根据获取到的所述车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，控制所述引导指示单元发出指示信息，以在若当前车辆到达目的路口时会存在排队车辆或当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线时，提前引导当前车辆停止或减速。

进一步的，所述车辆状态信息包括车辆的速度、减速度、车辆与目的路口之间的距离中一种或多种，所述路况信息包括道路上的排队车辆数和/或车流量，所述信号灯的信息包括剩余绿灯时间、下一绿灯启亮时间、黄灯时间以及绿信比中一种或多种。

进一步的，所述步骤S3的步骤包括：

S31.是否有停车判断：根据获取的所述车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，判断当前车辆到达目的路口时是否会存在排队车辆，如果存在转入执行步骤S32，否则转入步骤S33；

S32.能否通过停止线判断：根据获取的所述车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，判断当前车辆能否在当前黄灯时间通过目的路口停止线，如果不可以转入步骤S33；

S33.引导指示单元控制：控制所述引导指示单元发出减速或停止的指示信息，以提前引导当前车辆前停止或减速。

进一步的，所述步骤S31中判断当前车辆到达目的路口时是否存在排队车辆的具体步骤包括：

S311.计算当前车辆从当前位置按当前速度行驶至路口停止线的时间段内需要消耗的第一车辆数N₁：

其中，T₁为车辆从当前位置处按当前速度行驶至路口停止线所需要的时间，D为当前车辆与路口停止线之间的距离，V为当前车辆的行驶速度，Q为当前目的路口进口道的平均交通流量，N为在当前时刻T₀时目的路口进口道存在的排队车辆数；

以及计算T₁时间段内理论能够消散的第二车辆数N_c：

N_c＝S×X_i×T_i

其中，S为路口的饱和流率；

S312.比较所述第一车辆数N₁与所述第二车辆数N_c的大小，如果判断到所述第一车辆数N₁>第二车辆数N_c，则判定当前车辆从当前位置按当前速度行驶至路口停止线时会存在排队车辆，否则判定不会存在排队车辆。

进一步的，所述步骤S32中判断当前车辆能否在当前黄灯时间通过目的路口停止线的步骤包括：

S321.计算按照当前车辆的行驶速度在黄灯时间可通过的第一距离L_p：

以及计算黄灯亮时当前车辆距路口停止线的第二距离D_y：

其中，T_yellow为黄灯时间，V为当前车辆的行驶速度，D为当前车辆与路口停止线之间的距离，T_green为绿灯剩余时间；

S322.比较所述第一距离L_p与所述第二距离D_y的大小，如果判断到D_y>L_p，则判定当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线，否则判定当前车辆能够在黄灯启亮时正常通过路口停止线。

进一步的，所述引导指示单元包括多个间隔布置的引导灯，形成路侧绿灯导行带，正常状态时所述引导灯均为绿灯，当车辆到达停止线时无车辆排队且车辆能够在黄灯时间通过路口停止线时各所述引导灯保持为绿灯，所述步骤S3中控制所述引导指示单元时，具体若当前车辆到达目的路口时会存在排队车辆或当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线，则在车辆行驶过程中依次控制距离车辆最近的引导灯变换为红灯以引导车辆减速或停止。

进一步的，所述依次控制距离车辆最近的引导灯变换为红灯的具体步骤包括：

S331.寻找目的引导灯i使得满足{(L_s+D_l)-D_i}是最小正值，其中L_s为安全停车距离，D_l为每条车道的预计排队长度且D_l＝n×len，len为标准车辆的长度，n为每条车道可能的停车数且n＝(N₁-N_C)÷m，N₁为当前车辆从当前位置按当前速度行驶至路口停止线的时间段内需要消耗的第一车辆数，N_c为T₁时间段内理论能够消散的第二车辆数，m为路口进口道车道数；

S332.计算当前车辆从当前时刻T₀行驶到目的引导灯i需要的时间T₂，控制目的引导灯i在时间T₂后变为红灯，并保持红灯到当前进口道再次放行；

S333.在每个时间间隔

后，控制下一引导灯变为红灯，并保持红灯到当前进口道再次放行，其中d为引导灯间的距离，V为当前车辆的行驶速度。

一种基于车路协同的路侧式导行系统，包括：

引导指示单元，沿引导区域中道路的一侧或两侧布置，所述引导区域为目的路口进口道上的指定区域；

车载单元，用于获取当前车辆的车辆状态信息，发送给路侧控制单元；

信息采集单元，用于获取路口进口道的路况信息以及信号灯的信息，发送给路侧控制单元；

路侧控制单元，用于接收所述车载单元发送的车辆状态信息、所述信息采集单元发送的路况信息以及信号灯的信息，当车辆到达目的路口进口道上的所述引导区域时，根据接收到的所述车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，控制所述引导指示单元发出指示信息，以在若当前车辆到达目的路口时会存在排队车辆或当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线时，提前引导当前车辆停止或减速。

进一步的，所述引导指示单元具体包括多个指示灯，各所述指示灯按照指定间距间隔布置。

进一步的，所述信息采集单元包括用于采集图像信息的图像采集设备、用于检测道路车流量的检测器以及用于采集信号灯信息的采集设备。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过在路口进口道上布置引导指示单元，在车辆进入引导区域时，根据车辆状态信息、当前路口进口道的路况信息以及信号灯的信息，控制引导指示单元发出指示信息，在车辆到达目的路口时会存在排队车辆或车辆不能在黄灯时间通过路口停止线时，能够提前引导车辆停止或减速，防止驾驶员进入两难区，提高交叉口通行的安全性。且与传统的延长绿灯时间、调整黄灯时间等方式相比，无需改变路口信号灯的配时方案，因而不会影响整个交叉口的通行效率，能够在有效解决两难区问题的基础上，确保交叉口的通行效率。

2、本发明通过设置路侧式外侧的引导指示单元来实现预警，在车辆进入引导区域后通过车路之间的信息交互进行判断及引导指示控制，相比于传统的车载预警方式，无需达到车车、车路互联互通即可实现车辆预警，能够大大减少实现成本以及实现复杂程度。

3、本发明进一步引导指示单元采用在中央分隔带和机非分隔带上设置引导灯带形成绿灯导行带，通过控制引导灯灯色的变化提醒车辆驾驶员是正常行驶还是减速停止，基于引导灯带的方式，便于驾驶员快速、清晰地获取到引导信息，且安装成本低、可实施性强。

附图说明

图1是两难区的原理示意图。

图2是本实施例基于车路协同的路侧式导行方法的实现流程示意图。

图3是本发明具体实施例中采用的基于绿灯导行带的导行系统结构示意图。

图4是本发明具体实施例中导行系统的结构原理示意图。

图5是本发明具体应用实施例中实现基于车路协同的路侧式导行的详细步骤流程示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图2所示，本实施例基于车路协同的路侧式导行方法的步骤包括：

S1.预先将目的路口进口道上的指定区域作为引导区域，并沿引导区域中道路的一侧或两侧布置引导指示单元；

S2.当车辆到达目的路口进口道上的引导区域时，获取当前车辆的车辆状态信息、当前目的路口进口道的路况信息以及目的路口处信号灯的信息；

S3.根据获取到的车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，控制引导指示单元发出指示信息，以在若当前车辆到达目的路口时会存在排队车辆或当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线时，提前引导当前车辆停止或减速。

本实施例通过在路口进口道上的引导区域布置引导指示单元，在车辆进入引导区域时，根据车辆状态信息、当前路口进口道的路况信息以及信号灯的信息，控制引导指示单元来发出指示信息来引导车辆驾驶员到底是减速停车还是继续通行，其中在车辆到达目的路口时会存在排队车辆或车辆不能在黄灯时间通过路口停止线时，能够提前引导车辆停止或减速，可以引导帮助驾驶员在交叉口做出科学合理的决策判断，防止驾驶员进入两难区，有效避免由于驾驶员的个人判断失误而导致的交通安全事故，提高交叉口通行的安全性。且与传统的延长绿灯时间、调整黄灯时间方式相比，无需改变路口信号灯的配时方案，因而不会因为增加绿灯时间及黄灯时间等而影响整个交叉口的通行效率，在有效解决两难区问题的基础上，还能够确保交叉口的通行效率。

且本实施例基于路侧式外侧的引导装置来实现预警，在车辆进入引导区域后通过车路之间的信息交互开始预警判断及控制引导指示，相比于传统的车载预警方式，仅需在路口进口道的一定区域布置引导指示单元，同时无需达到车车、车路互联互通，仅需要车辆向路侧传递信息，能够大大减少实现成本以及实现复杂程度。

本实施例中，车辆状态信息包括车辆的速度、减速度、车辆与目的路口之间的距离等，路况信息包括道路上的排队车辆数、车流量等，信号灯的信息包括剩余绿灯时间、下一绿灯启亮时间、黄灯时间以及绿信比等，还可以包括信号灯配时状况等信息。

本实施例中，引导指示单元具体包括间隔布置的多个引导灯，即为由多个间隔布置的引导灯形成路侧绿灯导行带，正常状态时引导灯均为绿色，通过控制引导灯红绿灯色的变化来引导车辆在进入两难区前减速或停车，具体当车辆到达停止线时无车辆排队且车辆能够在黄灯时间通过路口停止线时各引导灯保持为绿灯，若当前车辆到达目的路口时会存在排队车辆或当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线，则在车辆行驶过程中依次控制距离车辆最近的引导灯变换为红灯以引导车辆减速或停止。引导灯具体可设置在中央分隔带和机非分隔带上，通过采用在中央分隔带和机非分隔带上设置引导灯带的方式，能够方便驾驶员快速、清晰地获取到引导信息，且安装成本低，可实施性强。引导灯具体可采用LED发光模组等发光器件。引导区域具体即为安装有引导灯的灯带区，可取进入两难区域前的指定长度区域。

在具体应用实施例中，从距离停止线50米处每隔5米在中央分隔带和机非分隔带上分别对称设置引导灯，组成路侧绿灯导行带，引导灯可控制变换为红色和绿色两种颜色，引导灯显示为绿色代表车辆能够保持现有速度正常通行，而当引导灯显示为红色时代表车辆需要减速停车。当无法正常驶过停止线的车辆行驶到安全停车距离时，控制车辆前方最近的引导灯显示红灯，警示驾驶员需要减速停车，后续的引导灯则根据车速确定时间间隔依次转为红灯。

本实施例中，具体预先在路口处设置路侧控制单元，步骤S2中当车辆到达引导区域时，具体即灯带区，车辆向路侧控制单元发送自身状态信息，包括车速、减速度、与停止线距离等信息；由路侧控制单元获取当前车辆的车辆状态信息、当前目的路口进口道的路况信息以及目的路口处信号灯的信息，控制引导指示单元，其中若当前车辆到达目的路口时会存在排队车辆或当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线时，控制引导指示单元发出对应的提示信息，以提前引导当前车辆停止或减速。

如图1所示，当黄灯亮时，车辆据停车线距离D_y处于最大安全停车距离D_S与黄灯时间车辆可以通过的距离L_p之间时，即车辆处于两难区中，既不能正常驶离也不能安全停车，存在较大的安全隐患。本实施例通过在车辆还未进入两难区时就给予信号灯引导，使得能通过车辆指示车辆正常通过，不能通过的车辆指示车辆减速停车，从而避免产生车辆会进入两难区的问题。

本实施例中，步骤S3的步骤包括：

S31.是否有停车判断：根据获取的车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，判断当前车辆到达目的路口时是否会存在排队车辆，如果存在转入执行步骤S32，否则转入步骤S33；

S32.能否通过停止线判断：根据获取的车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，判断当前车辆能否在当前黄灯时间(即黄灯启动时)通过目的路口停止线，如果不可以转入步骤S33；

S33.引导指示单元控制：控制引导指示单元发出减速或停止的指示信息，以提前引导当前车辆前停止或减速。

本实施例通过依据车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，分别判断车辆到达目的路口时是否会存在排队车辆，以及判断车辆能否在当前黄灯时间通过目的路口停止线，如果判断到会存在排队车辆或车辆不能在黄灯时间安全通过路口停止线，控制引导指示单元发出指示信息，可以在车辆进入两难区前提前发出预警，引导车辆及时减速或停车而避免产生车辆会进入两难区的问题。

本实施例中，步骤S31中判断当前车辆到达目的路口时是否存在排队车辆的具体步骤包括：

S311.计算当前车辆从当前位置按当前速度行驶至路口停止线的时间段内需要消耗的第一车辆数N₁：

其中，T₁为车辆从当前位置处按当前速度行驶至路口停止线所需要的时间，D为当前车辆与路口停止线之间的距离，V为当前车辆的行驶速度，Q为当前目的路口进口道的平均交通流量，N为在当前时刻T₀时目的路口进口道存在的排队车辆数；

以及计算T₁时间段内理论能够消散的第二车辆数N_c：

N_c＝S×X_i×T_i (3)

其中，S为路口的饱和流率；

S312.比较第一车辆数N₁与第二车辆数N_c的大小，如果判断到第一车辆数N₁>第二车辆数N_c，则判定当前车辆从当前位置按当前速度行驶至路口停止线时会存在排队车辆，否则判定不会存在排队车辆。

上述路口的饱和流率S可取为

其中h为饱和车头时距，具体可通过采集排队的第四辆车至队尾各车辆绿灯期间连续通过停止线的车头时距，连续观测多个(如15个)周期取平均值作为饱和车头时距h，进而得到饱和流率。

本实施例步骤S32中判断当前车辆能否在当前黄灯时间通过目的路口停止线的具体步骤包括：

S321.计算按照当前车辆的行驶速度在黄灯时间可通过的第一距离L_p：

以及计算黄灯亮时当前车辆距路口停止线的第二距离D_y：

其中，T_yellow为黄灯时间，V为当前车辆的行驶速度，D为当前车辆与路口停止线之间的距离，T_green为绿灯时间；

S322.比较第一距离L_p与第二距离D_y的大小，如果判断到D_y>L_p，则判定当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线，否则判定当前车辆能够在黄灯启亮时正常通过路口停止线。

本实施例中具体根据路侧信息及获得的车辆信息判断当车辆到达停止线时是否存在车辆排队、判断车辆能否在黄灯时间顺利通过停止线，如果有排队或是车辆不能在黄灯时间顺利通过停止线，则控制合适的引导灯在指定时间转为红色，后面的引导灯依次转为红色并保持红色状态至信号灯再次转为绿灯时；如果没有排队或是在黄灯时间可以通过停止线，则保持引导灯为绿色。

本实施例中，上述依次控制距离车辆最近的引导灯变换为红灯的具体步骤包括：

S331.寻找目的引导灯i使得满足{(L_s+D_l)-D_i}是最小正值，其中L_s为安全停车距离，D_l为每条车道的预计排队长度且D_l＝n×len，len为标准车辆的长度，n为每条车道可能的停车数且n＝(N₁-N_C)÷m，N₁为当前车辆从当前位置按当前速度行驶至路口停止线的时间段内需要消耗的第一车辆数，N_c为T₁时间段内理论能够消散的第二车辆数，m为路口进口道车道数；

S332.计算当前车辆从当前时刻T₀行驶到目的引导灯i需要的时间T₂，控制目的引导灯i在时间T₂后变为红灯，并保持红灯到当前进口道再次放行；

S333.在每个时间间隔

后，控制下一引导灯变为红灯，并保持红灯到当前进口道再次放行，其中d为引导灯间的距离，V为当前车辆的行驶速度。

上述具体安全停车距离L_s具体可按下式计算得到：

其中，V_lim为交叉口最高限速，A_s为车辆常用减速度，T_r为驾驶员的平均反映时间。

上述时间T₂具体可按下式计算得到：

本实施例通过判断交叉口是否有排队车辆从而调整安全停车距离L_s，在防止车辆进入两难区的同时，能够充分考虑排队车辆的因素，能够进一步降低车辆行驶的安全隐患，确保路口行车安全。

为实现上述方法，本实施例还包括基于车路协同的路侧式导行系统，该系统包括：

引导指示单元，沿引导区域中道路的一侧或两侧布置，引导区域为目的路口进口道上的指定区域；

车载单元，用于获取当前车辆的车辆状态信息，发送给路侧控制单元；

信息采集单元，用于获取路口进口道的路况信息以及信号灯的信息，发送给路侧控制单元；

路侧控制单元，用于接收车载单元发送的车辆状态信息、信息采集单元发送的路况信息以及信号灯的信息，当车辆到达目的路口进口道上的引导区域时，根据接收到的车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，控制引导指示单元发出指示信息，以在若当前车辆到达目的路口时会存在排队车辆或当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线时，提前引导当前车辆停止或减速。

本实施例中，信息采集单元包括用于采集图像信息的图像采集设备、用于检测道路车流量的检测器以及用于采集信号灯信息的采集设备等。

本实施例路侧控制单元具体与上述引导控制步骤S3对应，具有相同的实现原理以及技术效果，在此不再一一赘述，具体路侧控制单元可采用能够实现上述步骤S3功能的通信设备RSU。

在具体应用实施例中，如图3所示，当车辆到达灯带区时，车辆向路侧控制单元4发送自身状态(包括车速，减速度，与停止线距离)，路侧控制单元4根据路侧信息及获得的车辆信息判断当车辆到达停止线时是否存在车辆排队、判断车辆能否在黄灯时间顺利通过停止线，如果有排队或是车辆不能在黄灯时间顺利通过停止线，则控制合适引导灯在指定时间转为红色，后面的引导灯依次转为红色并保持红色状态至信号灯再次转为绿灯时；如果没有排队或是在黄灯时间可以通过停止线，则保持引导灯为绿色。

如图3、4所示，本实施例具体在中央分隔带和机非分隔带上设置引导灯带作为引导指示单元，在路口布置路侧通信设备RSU作为路侧控制单元4，在交叉口安装广角摄像头以用于获取T₀时刻存在车辆数N，在进口道上游设置检测器(具体如磁传感器等)对道路流量Q进行检测，以及在车辆上设置车载单元OBU并与安装在路侧的RSU进行通讯以传输车辆状态信息，通过路侧通信设备RSU获得由车辆车载单元OBU发送的信息，传送至路侧控制单元，并结合路侧由摄像头、检测器、信号灯中获取的信息进行边缘计算，按照上述判断步骤进行相应的判断(判断车辆到达目的路口时是否会存在排队车辆或车辆是否能在黄灯时间通过路口停止线)后向路侧引导灯发送对应的变色指令。信号灯具体向路侧控制中心发送剩余绿灯时间T_green、绿信比X_i、下一绿灯启亮时间、黄灯时间等。

本实施例车载单元OBU与路侧的RSU具体采用5G技术进行交互，通过应用5G技术完成车载单元OBU与路侧通信设备RSU之间的交互，可以使得数据传输具有速度快且低延迟，进一步提高导行效率。

以下以在具体应用实施例中采用本发明上述方法实现路口车辆导行为例，对本发明方法进行进一步说明，其中采用的系统结构如图4所示。

本实施例涉及的相关参数具体包括：驾驶员的平均反映时间为T_r，车辆常用减速度为A_s，标准小汽车长度len，交叉口最高限速为V_lim，交叉口黄灯时间为T_yellow，车辆向路测控制单元传送信息的时间为T₀，T₀时进口道排队车辆数为N，T₀时车速为V，T₀时绿灯剩余时间为T_green，T₀时车辆距停止线距离D，所设置的引导灯为i(从停止线起i＝1,2，3……)，引导灯i距离停止线距离D_i；引导灯间的距离为d，交叉口进口道车道数为m，交叉口预计停车数为n，交叉口上游流量为Q，交叉口信号灯绿信比为X_i，进口道饱和流率为S，从检测器以V速度行驶到停止线所需时间为

黄灯时间车辆可以通过的距离为

最大安全停车距离为

黄灯亮时车辆距停止线的距离为

当车速为V时通过每个引导灯的时间为t，交叉口预计消散车辆数

交叉口消散能力N_c＝S×X_i×T_i。上述变量中，时间变量单位为s，速度变量单位为km/h，距离变量单位为m。

如图5所示，本发明具体应用实施例中实现基于车路协同的路侧式导行的详细步骤为：

步骤1：预先在中央分隔带和机非分隔带上设置引导灯带，形成绿灯导行带，并在路口布置路侧控制设备RSU、摄像头、检测器等，如图3所示。

步骤2：判断停止线处是否存在停车，包括：

1)车辆上车载单元OBU通过RSU将车辆的行驶速度V、与停止线距离D，减速度A_S传输给路侧控制设备RSU；

2)通过摄像头获得车辆在T₀时进口道现有排队车辆数N，以及通过摄像头获取该进口道的平均交通流量Q；

3)计算交叉口饱和流率S、车辆从D处按当前速度行驶至停止线所需要的时间T₁，该时间段T₁内可能需要消散的车辆数N₁以及该时间段内理论上能消散的车辆数N_c；

4)比较N₁与N_c大小，当N₁>N_c时，判断当车辆达到交叉口处时有排队车辆；反之没有排队车辆；

5)如果有排队，则计算每个车道预计排队长度D_l；

步骤3：判断车辆能否安全通过停止线，包括：

1)计算当前行驶速度V下，黄灯时间T_yellow可通过的距离L_p，以及黄灯亮时车辆距停止线的距离D_y；

2)比较D_y与L_p大小，以判断车辆能否在黄灯启亮时安全通过停止线，当D_y>L_p时，车辆不能正常通过；反之车辆能够正常通过

步骤4：引导灯灯色控制，包括：

a)当车辆到达停止线时有排队车辆存在时：

1)计算每条车道可能的停车数n，每条车道的停车长度D_l以及安全停车距离Ls；

2)找到一个目的引导灯i，使得目的引导灯i距停止线距离Di，满足{(L_s+D_l)-D_i}是最小正值；

3)计算从T₀到目的引导灯i的时间T₂，则第i个引导灯在T₂后变为红灯，并保持红灯到该进口道再次放行；

4)在每个时间间隔t下一引导灯变为红灯，并保持红灯到该进口道再次放行；

b)当车辆到达停止线时无车辆排队且车辆不能够在黄灯时间通过停止线：

1)此时D_l为0，计算安全停车距离Ls，找到一个目的引导灯i，使得引导灯i距停止线距离D_i，{(L_s+D_l)-D_i}是最小正值；

2)计算从T₀到引导灯i的时间T₂，则第i个引导灯在T₂后变为红灯，并保持红灯到该进口道再次放行；

3)在每个时间间隔t后，下一引导灯变为红灯，并保持红灯到该进口道再次放行。

c)当车辆到达停止线时无车辆排队且车辆能够在黄灯时间通过停止线：

引导灯保持为绿灯不变，直至有车辆不能正常通过时转变为红灯。

引导指示单元除采用上述由引导灯组成的灯带以外，可以理解的是，还可以根据实际需求采用其他的可提供指示信息的指示设备，如显示器等，或者在布置引导灯的基础上进一步增设显示器等信息显示设备，以使得驾驶员能够获取更多的提示信息。

本发明可适用于两相位信号控制的交叉口中，以确保合理引导车辆前行，也可以根据实际需求应用于其他类型路口中以实现车辆导行，本发明还可以适用于绿波协调控制道路中以向车辆驾驶员提供信息提醒，进一步的本发明还可以结合车载预警方式，在车辆中配合使用车载模块以进一步提高预警效果。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种基于车路协同的路侧式导行方法，其特征在于，步骤包括：

S1.预先将目的路口进口道上的指定区域作为引导区域，并沿所述引导区域中道路的一侧或两侧布置引导指示单元；

S2.当车辆到达目的路口进口道上的所述引导区域时，获取当前车辆的车辆状态信息、当前目的路口进口道的路况信息以及目的路口处信号灯的信息；

S3.根据获取到的所述车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，控制所述引导指示单元发出指示信息，以在若当前车辆到达目的路口时会存在排队车辆或当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线时，提前引导当前车辆停止或减速。

2.根据权利要求1所述的基于车路协同的路侧式导行方法，其特征在于：所述车辆状态信息包括车辆的速度、减速度、车辆与目的路口之间的距离中一种或多种，所述路况信息包括道路上的排队车辆数和/或车流量，所述信号灯的信息包括剩余绿灯时间、下一绿灯启亮时间、黄灯时间以及绿信比中一种或多种。

3.根据权利要求1所述的基于车路协同的路侧式导行方法，其特征在于，所述步骤S3的步骤包括：

S31.是否有停车判断：根据获取的所述车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，判断当前车辆到达目的路口时是否会存在排队车辆，如果存在转入执行步骤S32，否则转入步骤S33；

S32.能否通过停止线判断：根据获取的所述车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，判断当前车辆能否在当前黄灯时间通过目的路口停止线，如果不可以转入步骤S33；

S33.引导指示单元控制：控制所述引导指示单元发出减速或停止的指示信息，以提前引导当前车辆前停止或减速。

4.根据权利要求3所述的基于车路协同的路侧式导行方法，其特征在于，所述步骤S31中判断当前车辆到达目的路口时是否存在排队车辆的具体步骤包括：

S311.计算当前车辆从当前位置按当前速度行驶至路口停止线的时间段内需要消耗的第一车辆数N₁：

其中，T₁为车辆从当前位置处按当前速度行驶至路口停止线所需要的时间，D为当前车辆与路口停止线之间的距离，V为当前车辆的行驶速度，Q为当前目的路口进口道的平均交通流量，N为在当前时刻T₀时目的路口进口道存在的排队车辆数；

以及计算T₁时间段内理论能够消散的第二车辆数N_c：

N_c＝S×X_i×T_i

其中，S为路口的饱和流率；

S312.比较所述第一车辆数N₁与所述第二车辆数N_c的大小，如果判断到所述第一车辆数N₁>第二车辆数N_c，则判定当前车辆从当前位置按当前速度行驶至路口停止线时会存在排队车辆，否则判定不会存在排队车辆。

5.根据权利要求3所述的基于车路协同的路侧式导行方法，其特征在于，所述步骤S32中判断当前车辆能否在当前黄灯时间通过目的路口停止线的步骤包括：

S321.计算按照当前车辆的行驶速度在黄灯时间可通过的第一距离L_p：

以及计算黄灯亮时当前车辆距路口停止线的第二距离D_y：

其中，T_yellow为黄灯时间，V为当前车辆的行驶速度，D为当前车辆与路口停止线之间的距离，T_green为绿灯剩余时间；

S322.比较所述第一距离L_p与所述第二距离D_y的大小，如果判断到D_y>L_p，则判定当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线，否则判定当前车辆能够在黄灯启亮时正常通过路口停止线。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于车路协同的路侧式导行方法，其特征在于，所述引导指示单元包括多个间隔布置的引导灯，形成路侧绿灯导行带，正常状态时各所述引导灯均为绿灯，当车辆到达停止线时无车辆排队且车辆能够在黄灯时间通过路口停止线时各所述引导灯保持为绿灯，所述步骤S3中控制所述引导指示单元时，具体若当前车辆到达目的路口时会存在排队车辆或当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线，则在车辆行驶过程中依次控制距离车辆最近的引导灯变换为红灯以引导车辆减速或停止。

7.根据权利要求6所述的基于车路协同的路侧式导行方法，其特征在于，所述依次控制距离车辆最近的引导灯变换为红灯的具体步骤包括：

S331.寻找目的引导灯i使得满足{(L_s+D_l)-D_i}是最小正值，其中L_s为安全停车距离，D_l为每条车道的预计排队长度且D_l＝n×len，len为标准车辆的长度，n为每条车道可能的停车数且n＝(N₁-N_C)÷m，N₁为当前车辆从当前位置按当前速度行驶至路口停止线的时间段内需要消耗的第一车辆数，N_c为T₁时间段内理论能够消散的第二车辆数，m为路口进口道车道数；

S332.计算当前车辆从当前时刻T₀行驶到目的引导灯i需要的时间T₂，控制目的引导灯i在时间T₂后变为红灯，并保持红灯到当前进口道再次放行；

S333.在每个时间间隔

后，控制下一引导灯变为红灯，并保持红灯到当前进口道再次放行，其中d为引导灯间的距离，V为当前车辆的行驶速度。

8.一种基于车路协同的路侧式导行系统，其特征在于，包括：

引导指示单元，沿引导区域中道路的一侧或两侧布置，所述引导区域为目的路口进口道上的指定区域；

车载单元，用于获取当前车辆的车辆状态信息，发送给路侧控制单元；

信息采集单元，用于获取路口进口道的路况信息以及信号灯的信息，发送给路侧控制单元；

路侧控制单元，用于接收所述车载单元发送的车辆状态信息、所述信息采集单元发送的路况信息以及信号灯的信息，当车辆到达目的路口进口道上的所述引导区域时，根据接收到的所述车辆状态信息、路况信息以及信号灯的信息，控制所述引导指示单元发出指示信息，以在若当前车辆到达目的路口时会存在排队车辆或当前车辆不能在黄灯时间通过路口停止线时，提前引导当前车辆停止或减速。

9.根据权利要求8所述的基于车路协同的路侧式导行系统，其特征在于：所述引导指示单元具体包括多个指示灯，各所述指示灯按照指定间距间隔布置。

10.根据权利要求8或9所述的基于车路协同的路侧式导行系统，其特征在于：所述信息采集单元包括用于采集图像信息的图像采集设备、用于检测道路车流量的检测器以及用于采集信号灯信息的采集设备。

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