路网道路交通信号的控制系统与方法与流程

1.本发明属于无线控制与道路交通技术领域，尤其涉及一种路网道路交通信号的控制系统与控制方法、控制设备与计算机可读存储介质。


背景技术：

2.近年来,随着全球经济的飞速发展和城市节奏的加快，传统的交通控制技术与方法已不能有效解决日益严重的交通问题，城市交通与经济发展的矛盾日趋尖锐，对城市交通控制技术提出了更高的要求。计算机技术、网络技术、信息技术和智能控制技术的日臻完善促进了城市交通控制技术的发展。道路交通信号控制伴随着现代工控技术的发展而发展，经历了从人工到自动的发展历程，如今大部分交通控制可采用智能交通系统。
3.智能交通系统中主要需要进行交通路口车辆信息检测完成数据采集传送回控制中心，通过数据分析处理直接控制交通信号。
4.然而，发明人发现，当前的智能交通系统需要在每个路口均布设大量的流量监控与控制装置，硬件使用成本较高；此外，当前的路口数据分析得出的流量监测结果较为粗略，无法在确保精度的同时降低能耗。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提出一种路网道路交通信号的控制系统与控制方法、控制设备与计算机可读存储介质。
6.在本发明的第一个方面，提出一种路网道路交通信号的控制系统，所述控制系统包括主控制装置和从控制装置。
7.其中，所述主控制装置和所述从控制装置均配置无线通信组件，所述主控制装置和所述从控制装置通过所述无线通信组件通信。
8.具体的，作为适合于本发明场景的第一个改进，所述主控制装置为可移动装置，所述从控制装置为固定装置。
9.因此，作为上述改进的第一个对应的技术手段，所述无线通信组件为 zigbee通信单元；所述主控制装置和所述从控制装置通过无线自组网通信。
10.由于所述主控制装置为可移动装置，因此，在本发明的技术方案中，基于无线自组网方式，可以使得主控制装置在移动过程中，可以自主的与从控制装置建立无线通信网络，这是本发明的亮点之一。
11.进一步的，在本发明的上述技术方案中，所述主控制装置至少为一个，所述从控制装置至少为两个；
12.每一个主控制装置和每至少两个从控制装置构成一个控制体；
13.每个所述从控制装置配置交通信号指示灯；
14.每个所述主控制装置配置流量监测组件，基于所述流量监测组件生成调控信号；
15.所述控制体内的主控制装置基于生成的调控信号控制同一控制体内的从控制装
置的交通信号指示灯的状态。
16.作为一个具体的应用方式，在当前路口布置所述控制体后，通过该控制体内的主控制装置开启所述流量监测组件，在第一预设时间段内，通过所述流量监测组件监测当前路口不同通行方向在不同时间段的交通流量；
17.基于所述不同通行方向的在不同时间段交通流量，生成各个不同通行方向对应的从控制装置的调控信号；
18.基于所述调控信号，调节所述不同通行方向对应的从控制装置的交通信号指示灯的状态；
19.在所述第一预设时间段之后，将所述控制体内的所述主控制装置移动到下一个路口。
20.可见，在本发明中，不同于现有技术，所述主控制装置为可移动的设备。在所述路网范围较小时，可以仅配置一个主控制装置，使其在所述路网范围内的不同目标路口移动，从而显著降低成本；当然，为了提高效率，可以配置多个有限的主控制装置，使其同时移动到多个目标路口。但是，可以理解的是，主控制装置的数量可以显著小于所述路网范围内目标路口的数量，因为一个主控制装置可以移动到多个目标路口。可见，相对于现有技术需要在每个路口都设置主控制器的做法，本发明的技术方案能够显著降低硬件使用成本。
21.作为更具体的实现方式，所述流量监测组件包括图像采集装置和激光雷达；所述图像采集装置还包括感光组件；
22.当所述感光组件探测到当前路口的光环境满足预定条件时，激活所述激光雷达，否则，关闭所述激光雷达。
23.通过上述方式，在必要条件下可以在确保识别精度的同时，降低硬件能耗。
24.基于所述图像采集装置获得的路口图像数据，执行目标检测，获得路口流量监测数据；
25.或者，基于所述图像采集装置获得的路口图像数据以及所述激光雷达获得的激光雷达探测数据，生成目标点云数据，对所述目标点云数据执行体素化后，确定目标流量数据。
26.作为更具体的实现方式，所述主控制装置配置边缘计算芯片，所述边缘计算芯片针对所述目标点云数据执行目标监测模型后确定所述目标流量数据。
27.具体的，所述目标检测模型获取同一个路口的第一通行方向的第一目标点云数据和第二通行方向的第二目标点云数据；
28.针对所述第一目标点云数据执行第一体素化操作后获得第一特征；
29.基于所述第一特征，针对所述第二目标点云执行第二体素化，基于第二体素化结果，确定所述第二通行方向的目标流量数据；
30.其中，所述第一通行方向和第二通行方向互为相反方向。
31.上述通过二次体素化的方式，基于第二次体素化的结果进行目标识别，有效的确保了目标识别精度，从而使得目标流量数据的确定更为准确。
32.在本发明的第二个方面，还提出一种路网道路交通信号的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
33.s701：在路网的各个预定路口位置布置从控制装置，所述从控制装置包含交通信
号指示灯；
34.s702：将主控制装置移动至目标路口，在第一预设时间段内，监测当前目标路口不同通行方向在不同时间段的交通流量；
35.s703：基于所述不同通行方向的在不同时间段交通流量，生成各个不同通行方向对应的从控制装置的调控信号；
36.s704：所述不同通行方向对应的从控制装置基于所述调控信号改变交通信号指示灯的状态；
37.s705：将下一个需要进行交通信号控制的路口作为目标路口，返回步骤 s702；
38.其中，所述主控制装置和所述从控制装置均配置zigbee通信单元，所述主控制装置和所述从控制装置通过无线自组网通信方式形成一个控制体。
39.作为上述方法的具体实现方式，所述主控制装置为交通监控无人机；
40.所述流量监测组件包括图像采集装置和激光雷达；
41.所述图像采集装置还包括感光组件；
42.当所述感光组件探测到当前路口的光环境满足预定条件时，激活所述激光雷达，否则，关闭所述激光雷达。
43.所述步骤s702具体包括：
44.所述主控制装置通过所述图像采集装置采集当前目标路口的第一通行方向和第二通行方向的图像数据；
45.基于所述第一通行方向和第二通行方向的图像数据，确定所述第一通行方向和第二通行方向对应的从控制装置的调控信号；
46.其中，所述第一通行方向和第二通行方向互为相反方向。
47.进一步的，所述步骤s702包括：
48.基于所述图像采集装置获得的路口图像数据，执行目标检测，获得目标流量数据；
49.或者，基于所述图像采集装置获得的路口图像数据以及所述激光雷达获得的激光雷达探测数据，生成目标点云数据，对所述目标点云数据执行体素化后，确定目标流量数据；
50.基于所述目标流量数据，确定所述各个不同通行方向对应的从控制装置的调控信号。
51.作为进一步的改进，所述步骤s702进一步包括：
52.获取同一个路口的第一通行方向的第一目标点云数据和第二通行方向的第二目标点云数据；
53.针对所述第二目标点云数据执行第一体素化操作后获得第一特征；
54.基于所述第一特征，针对所述第一目标点云执行第二体素化，基于第二体素化结果，确定所述第一通行方向的目标流量数据。
55.在本发明的第三个方面，提供一种控制设备，所述控制设备可以是数据处理装置，其包含控制器，所述控制器包含处理器和存储器，所述存储器存储有数据处理程序，通过处理器执行所述数据处理程序，用于实现前述的控制方法的步骤。
56.在本发明的第四个方面，本发明还提供一种计算机设备，其包含控制器、存储器，所述存储器存储有所述控制器可执行的机器可读指令，所述控制器用于执行所述存储器中
存储的机器可读指令，所述机器可读指令被所述控制器执行时，所述机器可读指令被所述控制器执行时执行前述控制方法的步骤。
57.在本发明的第五个方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被运行时执行上述第二方面的控制方法的步骤。
58.相对于现有技术，本发明的优先至少体现在：
59.(1)所述主控制装置为可移动的设备。在所述路网范围较小时，可以仅配置一个主控制装置，使其在所述路网范围内的不同目标路口移动，从而显著降低成本；
60.(2)为了提高效率即使配置多个有限的主控制装置，使其同时移动到多个目标路口，主控制装置的数量也显著小于所述路网范围内目标路口的数量，因为一个主控制装置可以移动到多个目标路口，依然能够降低硬件使用成本；
61.(3)感光组件探测到当前路口的光环境满足预定条件时，激活所述激光雷达，否则，关闭所述激光雷达。通过上述方式，在必要条件下可以在确保识别精度的同时，降低硬件能耗。
62.(4)通过二次体素化的方式，基于第二次体素化的结果进行目标识别，有效的确保了目标识别精度，从而使得目标流量数据的确定更为准确。
63.本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
64.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
65.图1是本发明一个实施例的一种路网道路交通信号的控制系统的结构示意图；
66.图2是图1所述控制系统中的主控制装置的内部示意图；
67.图3是图2所述主控制装置的一个具体实施例的外观示意图；
68.图4是图1所述控制系统中的从控制装置的布局示意图；
69.图5是本发明一个实施例的一种路网道路交通信号的控制系统的实际场景布局示意图；
70.图6是本发明一个实施例的一种路网道路交通信号的控制方法的流程示意图；
71.图7是本发明一个实施例的一种数据处理装置的示意图；
72.图8是本发明一个实施例的一种计算机设备的示意图。
具体实施方式
73.下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
74.参见图1，本发明一个实施例的一种路网道路交通信号的控制系统的结构示意图。
75.在图1中，所述控制系统包括主控制装置和从控制装置，所述主控制装置和所述从控制装置均配置无线通信组件，所述主控制装置和所述从控制装置通过所述无线通信组件通信。
76.所述主控制装置至少为一个，所述从控制装置至少为两个。每一个主控制装置和每至少两个从控制装置构成一个控制体。
77.作为示意性的例子，参见图1。根据场景的不同，一个主控制装置可以配置不同数量的从控制装置。
78.在双向通行控制的路口，一个主控制装置配置两个从控制装置；而在四向通行的交叉路口，一个主控制装置配置四个从控制装置。
79.可理解，这里的“配置”在本发明中应当理解为“控制”，即如果一个控制体由“一个主控制装置和两个从控制装置”组成，则此时由主控制装置“控制”该控制体内两个从控制装置的状态。如果一个控制体由“一个主控制装置和四个从控制装置”组成，则此时由主控制装置“控制”该控制体内四个从控制装置的状态。
80.需要说明的是，在本发明中，这里的控制体组合是动态的，而不是静态的，因为一个控制体中的“主控制装置”可移动，并且可以为多个“控制体”所复用，从而降低硬件成本。
81.具体的，参见图2。图2是图1所述控制系统中的主控制装置的内部示意图。
82.在图2中，示出所述无线通信组件为zigbee通信单元。
83.所述主控制装置和所述从控制装置通过无线自组网通信；所述主控制装置为可移动装置，所述从控制装置为固定装置。
84.值得指出的是，正是由于在本发明的场景中，所述主控制装置可移动，因此，必须要采用可实现无线自组网形式的通信方式，而不是其他方式，例如蓝牙、nfc等方式。
85.参见图2，所述主控制装置1包括zigbee通信单元11、图像采集装置12、激光雷达组件13、感光组件14、边缘计算芯片15以及目标检测模型16。
86.在当前路口布置所述控制体后，通过该控制体内的主控制装置1开启所述流量监测组件，在第一预设时间段内，通过所述流量监测组件监测当前路口不同通行方向在不同时间段的交通流量；
87.基于所述不同通行方向的在不同时间段交通流量，生成各个不同通行方向对应的从控制装置的调控信号；
88.基于所述调控信号，调节所述不同通行方向对应的从控制装置的交通信号指示灯的状态；
89.在所述第一预设时间段之后，将所述控制体内的所述主控制装置移动到下一个路口。
90.在图2基础上，进一步参见图3。图3是图2所述主控制装置的一个具体实施例的外观示意图。
91.在图2和图3中，相同的附图标记表示相同的部件。
92.图3示出，所述主控制装置为交通监控无人机，其同样包括zigbee通信单元11、图像采集装置12、激光雷达组件13、感光组件14、边缘计算芯片15 以及目标检测模型(图3中未示出)。
93.具体的，交通监控无人机的流量监测组件包括图像采集装置12和激光雷达组件13；
94.当所述感光组件14探测到当前路口的光环境满足预定条件时，激活所述激光雷达组件13，否则，关闭所述激光雷达组件13；
95.基于所述图像采集装置12获得的路口图像数据，执行目标检测，获得路口流量监测数据；
96.或者，基于所述图像采集装置12获得的路口图像数据以及所述激光雷达组件13获得的激光雷达探测数据，生成目标点云数据，对所述目标点云数据执行体素化后，确定目标流量数据。
97.图4是图1所述控制系统中的从控制装置的布局示意图。
98.图4中，存在两个不同方向的从控制装置，交通监控无人机基于两个不同方向的监测流量，生成各个不同通行方向对应的从控制装置的调控信号。
99.参见图4，每个所述从控制装置配置交通信号指示灯；每个所述主控制装置例如可以是交通监控无人机，配置流量监测组件，基于所述流量监测组件生成调控信号；所述交通监控无人机基于生成的调控信号控制同一控制体内的从控制装置的交通信号指示灯的状态，然后将所述交通监控无人机移动到下一个目标路口。
100.在本发明中，通过两种方式获得目标流量数据：
101.(1)基于所述图像采集装置获得的路口图像数据，执行目标检测，获得路口流量监测数据，此时，不需要开启激光雷达；
102.(2)基于所述图像采集装置获得的路口图像数据以及所述激光雷达获得的激光雷达探测数据，生成目标点云数据，对所述目标点云数据执行体素化后，确定目标流量数据；此时，是在开启激光雷达的情况下。
103.在第二种情况下，所述交通监控无人机配置边缘计算芯片，所述边缘计算芯片针对所述目标点云数据执行目标监测模型后确定所述目标流量数据。
104.更具体的，作为进一步的优选，所述目标检测模型获取同一个路口的第一通行方向的第一目标点云数据和第二通行方向的第二目标点云数据；针对所述第一目标点云数据执行第一体素化操作后获得第一特征；基于所述第一特征，针对所述第二目标点云执行第二体素化，基于第二体素化结果，确定所述第二通行方向的目标流量数据；其中，所述第一通行方向和第二通行方向互为相反方向。
105.体素化(voxelization)是将物体的几何形式表示转换成最接近该物体的体素表示形式，产生体数据集，其不仅包含模型的表面信息，而且能描述模型的内部属性。
106.显然，此时，由于产生了雷达点云数据，本发明可以充分利用不同方向的目标点云数据执行精确的目标识别，例如车辆或者人流识别，从而确定目标流量数据。并且，值得指出的是，本发明是在获得两个不同方向的目标点云数据的基础上进行的，并非只考虑一个方向。
107.具体的，在获取同一个路口的第一通行方向的第一目标点云数据和第二通行方向的第二目标点云数据之后，分别针对第一通信方向和第二通行方向直行不同的体素化：
108.第一通行方向：针对所述第二目标点云数据执行第一体素化操作后获得第一特征；基于所述第一特征，针对所述第一目标点云执行第二体素化，基于第二体素化结果，确定所述第一通行方向的目标流量数据。
109.第二通行方向：针对所述第一目标点云数据执行第一体素化操作后获得第一特征；基于所述第一特征，针对所述第二目标点云执行第二体素化，基于第二体素化结果，确定所述第二通行方向的目标流量数据。
110.上述体素化后的第一特征，可以是体素化视角、每一个体素化单位的维度大小、包含的目标点数目等，本发明对此不做具体限制，只要能为第二次体素化提供参考指标即可。
111.获得不同通行方向的目标流量数据之后，确定所述第一通行方向和第二通行方向对应的从控制装置的调控信号。
112.以图4为例，所述第一通行方向和第二通行方向互为相反方向，例如，在双向通行的路口，第一通行方向为由南向北，第二通行方向为由北向南。
113.当然，如前所述，本发明在双向通行控制的路口，一个主控制装置配置两个从控制装置；而在四向通行的交叉路口，一个主控制装置配置四个从控制装置。
114.对于后者的场景，可以参见图5。
115.图5的四个方向的调控信号的生成，可以参见前述图4的两个方向，实现原理类似，本领域技术人员可以简单的基于图4的实施例推出，限于篇幅，在此不再赘述。
116.基于图1
‑
图5的硬件结构或者实现原理，参见图6，示出本发明一个实施例的一种路网道路交通信号的控制方法的流程示意图。
117.在图6中，所述方法包括步骤s1
‑
s5，各个步骤具体实现如下：
118.s1：在路网的各个预定路口位置布置从控制装置，所述从控制装置包含交通信号指示灯；
119.s2：将主控制装置移动至目标路口，在第一预设时间段内，监测当前目标路口不同通行方向在不同时间段的交通流量；
120.s3：基于所述不同通行方向的在不同时间段交通流量，生成各个不同通行方向对应的从控制装置的调控信号；
121.s4：所述不同通行方向对应的从控制装置基于所述调控信号改变交通信号指示灯的状态；
122.s5：将下一个需要进行交通信号控制的路口作为目标路口，返回步骤s2；
123.其中，所述主控制装置和所述从控制装置均配置zigbee通信单元，所述主控制装置和所述从控制装置通过无线自组网通信方式形成一个控制体。
124.所述主控制装置包括图像采集装置；
125.所述步骤s702具体包括：
126.所述主控制装置通过所述图像采集装置采集当前目标路口的第一通行方向和第二通行方向的图像数据；
127.基于所述第一通行方向和第二通行方向的图像数据，确定所述第一通行方向和第二通行方向对应的从控制装置的调控信号；
128.其中，所述第一通行方向和第二通行方向互为相反方向。
129.所述主控制装置包括图像采集装置和激光雷达；
130.所述图像采集装置还包括感光组件；
131.当所述感光组件探测到当前路口的光环境满足预定条件时，激活所述激光雷达，否则，关闭所述激光雷达；
132.基于所述图像采集装置获得的路口图像数据，执行目标检测，获得目标流量数据；
133.或者，基于所述图像采集装置获得的路口图像数据以及所述激光雷达获得的激光雷达探测数据，生成目标点云数据，对所述目标点云数据执行体素化后，确定目标流量数
据；
134.所述步骤s702包括：
135.基于所述目标流量数据，确定所述各个不同通行方向对应的从控制装置的调控信号。
136.所述步骤s702进一步包括：
137.获取同一个路口的第一通行方向的第一目标点云数据和第二通行方向的第二目标点云数据；
138.针对所述第二目标点云数据执行第一体素化操作后获得第一特征；
139.基于所述第一特征，针对所述第一目标点云执行第二体素化，基于第二体素化结果，确定所述第一通行方向的目标流量数据。
140.或者，
141.针对所述第一目标点云数据执行第一体素化操作后获得第一特征；
142.基于所述第一特征，针对所述第二目标点云执行第二体素化，基于第二体素化结果，确定所述第二通行方向的目标流量数据。
143.基于所述目标流量数据，确定所述各个不同通行方向对应的从控制装置的调控信号。
144.图6示出了实现本发明所述方法的数据处理装置，该装置可以是一种控制设备，所述控制设备包含控制器，并且包含处理器和存储器以及总线，所述存储器存储有数据处理程序，通过处理器执行所述数据处理程序，用于实现图5 所述的控制方法的步骤。
145.图7所示为本公开实施例提供的计算机设备结构示意图，包括控制器910 和存储器920。所述存储器920存储有控制器910可执行的机器可读指令，控制器910用于执行存储器920中存储的机器可读指令。所述机器可读指令被控制器910执行时，控制器910执行前述步骤s1
‑
s6或者s11
‑
s16。
146.上述存储器920包括内存921和外部存储器922；这里的内存921也称内存储器，用于暂时存放控制器910中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器 922交换的数据，控制器910通过内存921与外部存储器922进行数据交换。
147.本公开实施例提供的计算机设备可以包括手机等智能终端，或者也可以是具有摄像头并可以进行图像处理的其他设备、服务器等，这里并不限制。
148.本公开实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品承载有程序代码，所述程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中所述的数据处理方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
149.其中，上述计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包 (software development kit，sdk)等等。
150.可见，在本发明中，使用可移动的设备作为主控制装置，在所述路网范围较小时，可以仅配置一个主控制装置，使其在所述路网范围内的不同目标路口移动，从而显著降低成本；为了提高效率也可配置多个有限的主控制装置，使其同时移动到多个目标路口，但是主控制装置的数量也显著小于所述路网范围内目标路口的数量，因为一个主控制装置可以
移动到多个目标路口，依然能够降低硬件使用成本；感光组件探测到当前路口的光环境满足预定条件时，激活所述激光雷达，否则，关闭所述激光雷达。通过上述方式，在必要条件下可以在确保识别精度的同时，降低硬件能耗。通过二次体素化的方式，基于第二次体素化的结果进行目标识别，有效的确保了目标识别精度，从而使得目标流量数据的确定更为准确。
151.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
152.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
153.另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
154.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本公开的具体实施方式，用以说明本公开的技术方案，而非对其限制，本公开的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
155.本发明未特别明确的部分模块结构，以现有技术记载的内容为准。本发明在前述背景技术部分提及的现有技术可作为本发明的一部分，用于理解部分技术特征或者参数的含义。本发明的保护范围以权利要求实际记载的内容为准。