利用车载ADAS研判道路交叉口车道级排队长度的方法与流程

利用车载adas研判道路交叉口车道级排队长度的方法
技术领域
1.本发明涉及智能交通技术领域，具体地涉及利用车载adas研判道路交叉口车道级排队长度的方法。


背景技术：

2.随着机动车数量的不断增长和人们出行需求的增加，城市道路交通承担越来越大的负担，虽然城市道路交通网在不断完善，但道路交通拥堵问题也时常发生。尤其是城市道路平面交叉口，作为城市交通网络的重要节点，汇聚来自不同方向的交通流，其交通状况直接影响着区域路网的拥堵状态，如果交通管控措施不合理，会造成交叉口排队过长的现象。信号交叉口排队长度是影响出行时间的一个重要因素，也是评价交叉口效率和优化信号配时的重要依据，并为城市交通管控提供必要的数据支持，有助改善交通管理方法，提升交通服务水平。
3.当前对于道路交叉口车辆排队长度的策略方法都是采用的固定装置测量，这些装置包括但不限于线圈检测器、人工信息采集、视频检测装置；现有技术都必须在路侧布设大量线圈、雷达以及摄像头信息采集设备；
4.现有技术的缺陷如下：
5.1.由于需要在路侧安装大量固定检测设备，而固定检测设备无论是安装、购置还是养护的费用都非常高，从而导致现有技术的安装、使用、运营成本居高不下；
6.2.由于道路交叉口的地形限制，包括可能存在的树木、建筑对固定检测设备的安装方式的限制，从而导致在路侧安装检测设备其覆盖范围具有一定的局限性，尤其在交叉口拥堵严重的情况下，排队车辆可能超过检测区域，形成长队列，难以用固定位置的检测器或摄像头来估计排队长度，进一步降低了技术的可行性。


技术实现要素：

7.本发明针对上述问题，提供利用车载adas研判道路交叉口车道级排队长度的方法，其目的在于从根本上回避道路交叉口的地形限制，可以非常灵活的采集各个道路交叉口的各车道的排队长度；实现覆盖整个路网；极大降低成本。
8.为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
9.利用车载adas研判道路交叉口车道级排队长度的方法，包含以下步骤：
10.s100.按人工预设的采集频率，使用安装在adas车辆上的adas设备，持续采集adas本车信息；所述adas本车信息包含所述adas车辆经度数据、 adas车辆纬度数据、adas车辆车速数据和adas车辆航向角数据；
11.s200.收集以adas车辆为圆心、以人工预设的adas车辆覆盖距离为半径的圆内的所有道路交叉口的特征信息；所述特征信息包含道路交叉口中心点经度数据、道路交叉口中心点纬度数据、adas车辆驶入的分支道路的停车线中心点经度数据和adas车辆驶入的分支道路的停车线中心点纬度数据；
12.s300.根据所述adas本车信息和所述道路交叉口的特征信息，判定adas 车辆意图驶入的目标道路交叉口；
13.s400.判定adas车辆是否驶入了所述目标道路交叉口的人工预设的道路交叉口排队研判范围，并根据判定结果，做出如下操作：
14.如果adas车辆驶入了道路交叉口排队研判范围，则执行s500；否则，再次执行s200；
15.s500.持续采集所述目标道路交叉口的分支道路中的前方邻近车辆的前方邻近车辆信息；所述前方邻近车辆信息包含前方邻近车辆与adas车辆之间的相对位置数据和相对速度数据；所述相对位置数据包含相对纵向距离和相对横向距离；
16.然后，将adas车辆在同一时刻采集的所述前方邻近车辆信息和所述adas 本车信息打包为一个数据帧；然后将每个数据帧按采集时间的顺序依次排列，组成adas车辆的连续数据帧；
17.s600.按采集时间的顺序，依次计算得到每个数据帧内的前方邻近车辆的绝对位置变化数据和绝对速度数据；然后，根据所述前方邻近车辆的绝对位置变化数据和绝对速度数据，做出如下操作：
18.如果前方邻近车辆的绝对位置变化数据小于人工预设的绝对位置变化阈值，或前方邻近车辆的绝对速度数据小于人工预设的绝对速度阈值，则判定所述前方邻近车辆处于排队状态；然后执行s700；
19.s700.根据所述特征信息、所述adas本车信息、所述前方邻近车辆的绝对位置变化数据和绝对速度数据，逐一计算得到adas车辆驶入的分支道路的各条车道的排队长度；然后，将每条车道的排队长度打包，组成得到道路交叉口车道级排队长度集合；所述道路交叉口车道级排队长度集合即为本方法所得的最终结果。
20.优选地，所述adas设备包含摄像头和雷达传感器。
21.优选地，s300中根据所述adas本车信息和所述道路交叉口的特征信息，判定adas车辆意图驶入的目标道路交叉口，具体包含以下步骤：
22.s310.逐一计算adas车辆到以adas车辆为圆心、以人工预设的adas 车辆覆盖距离为半径的圆内的所有道路交叉口的道路交叉口中心点之间的距离；
23.s320.逐一计算adas车辆到以adas车辆为圆心、以人工预设的adas 车辆覆盖距离为半径的圆内的所有道路交叉口的道路交叉口中心点的方位角；然后逐一计算adas车辆的adas车辆航向角数据与每个道路交叉口中心点的方位角的差值；
24.s330.判定以adas车辆为圆心、以人工预设的adas车辆覆盖距离为半径的圆内的adas车辆到道路交叉口中心点之间的距离最短，且adas车辆到道路交叉口中心点的方位角与adas车辆航向角数据的差值最小的道路交叉口为所述目标道路交叉口。
25.优选地，s600中每个数据帧内的前方邻近车辆的绝对位置变化数据按下式表达：
26.sj＝s l
following-l
leading
27.其中：sj为前方邻近车辆的绝对位置变化数据；s为adas车辆的在前一个数据帧到当前的数据帧之间的行驶距离；l
following
为前一个数据帧中adas车辆与前方邻近车辆的距离；l
leading
为当前的数据帧中adas车辆与前方邻近车辆的距离。
28.优选地，s600中前方邻近车辆的绝对速度数据按下式计算：
29.vi＝v δv
30.其中：vi为前方邻近车辆的绝对速度数据；v为adas车辆车速数据；δv为前方邻近车辆与adas车辆之间的相对速度数据。
31.优选地，所述排队长度按下式计算：
32.l＝dis{o(l0,b0)，h(l1,b1)}-δl-m
33.其中：o(l0,b0)为目标道路交叉口的道路交叉口中心点的坐标；l0为所述目标道路交叉口的道路交叉口中心点的道路交叉口中心点经度数据；b0为所述目标道路交叉口的道路交叉口中心点的道路交叉口中心点纬度数据；h(l1,b1)为adas车辆的坐标；l1为adas车辆的adas车辆经度数据；b1为adas车辆的adas车辆纬度数据；dis{o(l0,b0)，h(l1,b1)}为目标道路交叉口的道路交叉口中心点到adas车辆的距离；δl为目标道路交叉口的道路交叉口中心点到adas 车辆驶入的分支道路的停车线中心点的距离；m为相对纵向距离。
34.本发明与现有技术对比，具有以下优点：
35.1.由于采用了通过adas车辆来采集道路交叉口各车道车辆排队长度，从而从根本上回避了道路交叉口的地形限制，打破了安装固定检测设备的各种限制，可以非常灵活的采集各个道路交叉口的各车道的排队长度；
36.2.由于adas设备安装在adas车辆上，随车辆运动，当adas车辆在路网中的车辆总量中达到一定的渗透率就可以采集到整个路网的车辆排队信息，从而实现覆盖整个路网；
37.3.由于车载adas设备的购置价格、安装成本以及维护成本都远低于固定检测设备，从而采用本发明的方法相对现有技术，成本极大降低。
附图说明
38.图1为本发明具体实施例的流程示意图；
39.图2为本发明具体实施例的一个道路交叉口的示意图。
具体实施方式
40.下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
41.如图1所示，利用车载adas研判道路交叉口车道级排队长度的方法，包含以下步骤：
42.s100.按人工预设的采集频率，使用安装在adas车辆上的adas设备，持续采集adas本车信息；adas本车信息包含adas车辆经度数据、adas车辆纬度数据、adas车辆车速数据和adas车辆航向角数据。
43.s200.收集以adas车辆为圆心、以人工预设的adas车辆覆盖距离为半径的圆内的所有道路交叉口的特征信息；特征信息包含道路交叉口中心点经度数据、道路交叉口中心点纬度数据、adas车辆驶入的分支道路的停车线中心点经度数据和adas车辆驶入的分支道路的停车线中心点纬度数据。
44.本具体实施例中，每个道路交叉口的特征信息都由人工逐一测得，然后到后台的中央处理单元中。
45.需要说明的是，道路交叉口的道路交叉口中心点，是这个道路交叉口上所有分支道路的中线所在直线的交点；这是因为根据交通道路的建设规范，每个经过正规建设设计过程的道路交叉口上所有分支道路的中线所在直线一定交于一点。
46.需要进一步说明的是，由于老城区、不规范道路设计原因，道路交叉口的道路交叉口中心点也有可能无法通过上述方式获得；这种情况下，则由工作人员在道路交叉口中指定一点作为道路交叉口的道路交叉口中心点，一般情况下指定的点可以但不限于道路交叉口的几何中心。
47.如图2所示，具体来说，对于一个具有n个分支的信号控制的道路交叉口，采集道路交叉口的道路交叉口中心点o处的经纬度信息l0、b0；分支道路的中点 ai的经纬度信息li、bi；其中i表示分支道路的编号，1≤i≤n；每个分支道路都唯一对应一个停车线，因此有多少个分支道路就有多少条停车线；利用这两个点的坐标，用几何方法即可计算出两点间的距离δl。
48.s300.根据adas本车信息和道路交叉口的特征信息，判定adas车辆意图驶入的目标道路交叉口。
49.本具体实施例中，s300具体包含以下步骤：
50.s310.逐一计算adas车辆到以adas车辆为圆心、以人工预设的adas 车辆覆盖距离为半径的圆内的所有道路交叉口的道路交叉口中心点之间的距离。
51.s320.逐一计算adas车辆到以adas车辆为圆心、以人工预设的adas 车辆覆盖距离为半径的圆内的所有道路交叉口的道路交叉口中心点的方位角；然后逐一计算adas车辆的adas车辆航向角数据与每个道路交叉口中心点的方位角的差值。
52.s330.判定以adas车辆为圆心、以人工预设的adas车辆覆盖距离为半径的圆内的adas车辆到道路交叉口中心点之间的距离最短，且adas车辆到道路交叉口中心点的方位角与adas车辆航向角数据的差值最小的道路交叉口为目标道路交叉口。
53.s400.判定adas车辆是否驶入了目标道路交叉口的人工预设的道路交叉口排队研判范围，并根据判定结果，做出如下操作：
54.如果adas车辆驶入了道路交叉口排队研判范围，则执行s500；否则，再次执行s200。
55.s500.持续采集目标道路交叉口的分支道路中的前方邻近车辆的前方邻近车辆信息；前方邻近车辆信息包含前方邻近车辆与adas车辆之间的相对位置数据和相对速度数据；相对位置数据包含相对纵向距离和相对横向距离。
56.然后，将adas车辆在同一时刻采集的前方邻近车辆信息和adas本车信息打包为一个数据帧；然后将每个数据帧按采集时间的顺序依次排列，组成 adas车辆的连续数据帧。
57.本具体实施例中，adas设备包含摄像头和雷达传感器。adas设备实时感知前方邻近车辆信息和adas本车信息，并将信息上传到中央处理单元中；而中央处理单元则利用采集到的前方邻近车辆信息、adas本车信息和道路交叉口的特征信息来完成各项计算、判定工作。
58.s600.按采集时间的顺序，依次计算得到每个数据帧内的前方邻近车辆的绝对位置变化数据和绝对速度数据；然后，根据前方邻近车辆的绝对位置变化数据和绝对速度数据，做出如下操作：
59.如果前方邻近车辆的绝对位置变化数据小于人工预设的绝对位置变化阈值，或前方邻近车辆的绝对速度数据小于人工预设的绝对速度阈值，则判定前方邻近车辆处于排队状态；然后执行s700。
60.本具体实施例中，每个数据帧内的前方邻近车辆的绝对位置变化数据按式(1)表达：
61.sj＝s l
following-l
leading
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
62.其中：sj为前方邻近车辆的绝对位置变化数据；s为adas车辆的在前一个数据帧到当前的数据帧之间的行驶距离；l
following
为前一个数据帧中adas车辆与前方邻近车辆的距离；l
leading
为当前的数据帧中adas车辆与前方邻近车辆的距离。
63.本具体实施例中，前方邻近车辆的绝对速度数据按式(2)计算：
64.vk＝v δv
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
65.其中：vk为前方邻近车辆的绝对速度数据；v为adas车辆车速数据；δv为前方邻近车辆与adas车辆之间的相对速度数据。
66.s700.根据特征信息、adas本车信息、前方邻近车辆的绝对位置变化数据和绝对速度数据，逐一计算得到adas车辆驶入的分支道路的各条车道的排队长度。
67.本具体实施例中，排队长度按式(3)计算：
68.l＝dis{o(l0,b0)，h(l1,b1)}-δl-m
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
69.其中：o(l0,b0)为目标道路交叉口的道路交叉口中心点的坐标；l0为目标道路交叉口的道路交叉口中心点的道路交叉口中心点经度数据；b0为目标道路交叉口的道路交叉口中心点的道路交叉口中心点纬度数据；h(l1,b1)为adas车辆的坐标；l1为adas车辆的adas车辆经度数据；b1为adas车辆的adas车辆纬度数据；dis{o(l0,b0)，h(l1,b1)}为目标道路交叉口的道路交叉口中心点到 adas车辆的距离；δl为目标道路交叉口的道路交叉口中心点到adas车辆驶入的分支道路的停车线中心点的距离；m为相对纵向距离。
70.需要说明的是，利用相对横向距离n，则可以使用但不限于三角函数的方法，逐条计算每条车道的排队长度。
71.然后，将每条车道的排队长度打包，组成得到道路交叉口车道级排队长度集合；道路交叉口车道级排队长度集合即为本方法所得的最终结果。
72.所有的道路交叉口车道级排队长度集合实时上传至数据库。
73.需要说明的是，采用本发明方法时，adas车辆为多辆，且越多越好，因为每辆adas车辆都在实时反馈其驶入的道路交叉口的排队情况；从概率角度来看，每辆adas车辆都是做无序运动，当给予足够的时间前提下，可以认为这些adas车辆在路网中是均匀分布的；这样，当adas车辆足够多时，综合所有adas车辆反馈的道路交叉口的排队情况，就可以获得整个路网的排队信息；另一方面，adas车辆越多，则反馈的道路交叉口的排队情况就越精确贴近实际的道路交叉口的排队情况。
74.为了验证本发明的有效性，发明人于2019年10月17下午17:00左右，在湖北省武汉市友谊大道与铁机路交叉口附近进行实地测试，同时采用4辆adas 车辆开展上路实测，获取试验数据如表1所示：
75.表1.友谊大道与铁机路实测数据
[0076][0077]
此时友谊大道方向信号控制处于红灯状态，发生车辆排队现象，铁机路正常通行，未发生排队现象。
[0078]
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
[0079]
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本技术公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
[0080]
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或”是要表示“非排它性的或者”。
[0081]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0082]
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的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，均应认为属于本发明的保护范围。
[0083]
在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公
开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。
[0084]
用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。
[0085]
在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
[0086]
应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。
[0087]
此外，在构成部件时，尽管没有其明确的描述，但可以理解必然包括一定的误差区域。
[0088]
在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在... 下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。