本發(fā)明涉及交通控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)終端顯示方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，由于道路上有很多交通信號(hào)燈沒有時(shí)間顯示，或因視線受阻或極端惡劣氣象等因素的影響，使得駕駛員不能正確的判斷通過路口的時(shí)間或需要等待信號(hào)燈的時(shí)間，從而影響了行車安全性，加重了道路交通通行壓力。雖然專利號(hào)為201410157544.9的專利實(shí)現(xiàn)了在車內(nèi)實(shí)時(shí)顯示信號(hào)燈信息，但其易受環(huán)境、車輛及駕駛員的影響造成交通燈信息無效或者駕駛員反應(yīng)時(shí)間過短等問題，導(dǎo)致系統(tǒng)使用效率低下，誤闖紅燈及交通事故率均不能得到很好的改善和控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決駕駛員不能正確的判斷通過路口時(shí)間或需要等待信號(hào)燈的時(shí)間，從而影響了行車安全性、加重了道路交通通行壓力等問題，本發(fā)明提出一種基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)終端顯示方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)終端顯示方法，其特征在于，所述信號(hào)燈狀態(tài)顯示方法包括以下步驟：

S1：車輛在進(jìn)入路側(cè)模塊覆蓋范圍內(nèi)的某一路口前接收路側(cè)模塊廣播的MAP消息與周期性的SPAT消息；

S2：安裝在車輛上的終端設(shè)備根據(jù)接收的SPAT消息將車道信息與MAP消息中的道路結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行匹配；

S3：終端設(shè)備匹配出每個(gè)車道對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈狀態(tài)信息并進(jìn)行實(shí)時(shí)展示；

S4：車輛在離開路口后停止接收路側(cè)模塊廣播的MAP消息與周期性的SPAT消息。

進(jìn)一步的，所述步驟S1具體包括：

1)車輛通過CAN總線、GPS模塊和安裝的傳感器，獲取車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)；

2)車輛通過當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與導(dǎo)航信息確定下一路口位置信息，計(jì)算當(dāng)前位置與下一路口的距離D1，當(dāng)D1達(dá)到第一閾值時(shí)，車輛開始接收設(shè)置在該路口的所述路側(cè)模塊廣播的MAP消息與SPAT消息；

3)接收廣播的行駛車輛查看自身的廣播消息列表，若存在此MAP消息則進(jìn)行丟棄，反之進(jìn)行存儲(chǔ)；

4)車輛接收所述路側(cè)模塊廣播的SPAT消息，若存在SPAT消息則進(jìn)行存儲(chǔ)及列表更新，反之進(jìn)行存儲(chǔ)。

所述步驟S2具體包括：

1)車輛接收所述路側(cè)模塊廣播的MAP消息，構(gòu)建局部路口地圖；

2)車輛接收所述路側(cè)模塊廣播的SPAT消息；

3)將MAP消息中的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息與SPAT消息中的車道集信息進(jìn)行匹配映射。

所述步驟S3具體包括：

1)處理MAP消息與SPAT消息后，確定每個(gè)車道對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈相位配時(shí)信息；

2)車輛根據(jù)自身所處車道編號(hào)，獲取同該車道屬于同組的其他車道及其信號(hào)燈狀態(tài)信息；

3)安裝在車輛上的所述終端設(shè)備里的信息顯示器將車輛所處車道及其同組車道的信號(hào)燈狀態(tài)信息進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)與路口信號(hào)機(jī)同步顯示功能。

所述步驟S4具體包括：

1)車輛通過CAN總線、GPS模塊和安裝的傳感器，獲取車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)；

2)車輛通過本車當(dāng)前位置與該路口位置信息，計(jì)算當(dāng)前位置與該路口的距離D2，當(dāng)D2達(dá)到第二閾值時(shí)，進(jìn)入步驟3)；

3)車輛通過本車當(dāng)前位置確定本車所處的車道信息，根據(jù)MAP消息中的數(shù)據(jù)匹配所處車道的通行方向，進(jìn)而判斷自身行駛方向與車道通車方向是否一致，若是進(jìn)入步驟4)，若否重復(fù)步驟3)；

4)確定車道通車方向?qū)τ诮徊婵诘南鄬?duì)關(guān)系，若是出口則表示車輛駛出交叉口，進(jìn)入步驟5)；若是入口則表示車輛駛進(jìn)交叉口，重復(fù)步驟2)；

5)車輛停止接收所述路側(cè)模塊廣播的MAP消息與SPAT消息，并丟棄存儲(chǔ)的MAP消息與SPAT消息。

進(jìn)一步的，所述終端包括車載終端或手持終端或智能終端；所述第一閾值由天氣狀況、道路條件、能見度、駕駛員操作反應(yīng)時(shí)間、車輛速度等相關(guān)因素共同確定。

進(jìn)一步的，所述MAP消息指地圖信息，所述SPAT消息指包含信號(hào)燈相位配時(shí)的信息，所述相位配時(shí)信息包括每個(gè)車道對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈當(dāng)前狀態(tài)、下一狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換等待時(shí)間等。

進(jìn)一步的，所述MAP消息至少包括交叉口的地理位置信息，每個(gè)交叉口有唯一的標(biāo)識(shí)InteractionID，通過所述InteractionID可確定交叉口位置信息、交叉口內(nèi)部車道數(shù)、車道編號(hào)及相對(duì)于交叉口參考點(diǎn)的三維偏移值。

進(jìn)一步的，所述SPAT消息至少包括SPaTID、狀態(tài)值和優(yōu)先級(jí)情況，所述SPaTID用于指明所述InteractionID的唯一值，所述狀態(tài)值包含車道集對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈當(dāng)前狀態(tài)、信號(hào)燈下一狀態(tài)、信號(hào)燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換等待時(shí)間等，所述優(yōu)先級(jí)情況是為緊急車輛或合乘車輛提供優(yōu)先通行服務(wù)時(shí)下發(fā)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)指示信息。

進(jìn)一步的，所述車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)包括位置、速度、加速度、方向角、導(dǎo)航及轉(zhuǎn)彎指示燈等信息。

本發(fā)明提供的一種基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)終端顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括交通信號(hào)機(jī)、路側(cè)模塊、車路通信模塊及終端設(shè)備；所述交通信號(hào)機(jī)用于產(chǎn)生信號(hào)燈相位配時(shí)信息并傳送給路側(cè)模塊；所述路側(cè)模塊用于發(fā)布路口位置信息、局部MAP消息、實(shí)時(shí)SPAT消息；所述車路通信模塊用于終端設(shè)備與路側(cè)模塊之間的信息數(shù)據(jù)交互；所述終端設(shè)備用于獲取車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)、終端信息處理與展示。

進(jìn)一步的，所述路側(cè)模塊包括路側(cè)信息處理器和路側(cè)通信處理器，所述路側(cè)信息處理器用于將存儲(chǔ)的局部MAP數(shù)據(jù)和來自交通信號(hào)機(jī)的信號(hào)燈相位配時(shí)數(shù)據(jù)生成終端設(shè)備接收后可正確識(shí)別解析的格式信息；所述路側(cè)通信處理器用于接收來自交通信號(hào)機(jī)的信號(hào)燈相位配時(shí)信息，并發(fā)送局部MAP信息和實(shí)時(shí)SPAT信息。

進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)還能利用獲取的信號(hào)燈狀態(tài)信息判斷車輛是否有闖紅燈的可能性，并給予預(yù)警或自動(dòng)控制。

本發(fā)明提出的基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)終端顯示方法及系統(tǒng)取得的有益效果為：利用車-路協(xié)同技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈狀態(tài)在終端設(shè)備上進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，方便了駕駛員判斷通車時(shí)間和排隊(duì)時(shí)間，提升了道路交通安全性，降低了道路交通壓力，且不易受環(huán)境、車輛及駕駛員的影響，系統(tǒng)使用效率高；還能給予紅燈預(yù)警或自動(dòng)控制，從而保障路口行車安全性，避免了誤闖紅燈違章的行為。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)終端顯示示意圖。

圖2為本發(fā)明基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)終端顯示系統(tǒng)示意圖。

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)車載顯示系統(tǒng)示意圖。

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例中同組車道及信號(hào)燈顯示車道分配示意圖。

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)車載顯示方法實(shí)施步驟圖。

圖6為本發(fā)明一實(shí)施例中基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)車載顯示邏輯流程圖。

圖中：10-終端設(shè)備，101-車載模塊，11-車輛狀態(tài)檢測器，12-信息處理器10，13-信息顯示器，14-通信處理器10，20-路側(cè)模塊，21-路側(cè)信息處理器,22-路側(cè)通信處理器，30-車路通信模塊，40-交通信號(hào)機(jī)，41-L1交通信號(hào)機(jī)，42-L2交通信號(hào)機(jī)，43-L3交通信號(hào)機(jī)，44-L4交通信號(hào)機(jī)。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

具體實(shí)施方式

參閱圖1-6，本實(shí)施例中的基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)終端顯示系統(tǒng)包括交通信號(hào)機(jī)40、路側(cè)模塊20、車路通信模塊30及終端設(shè)備10；本實(shí)施例中的終端設(shè)備10為車載模塊101，交通信號(hào)機(jī)40用于產(chǎn)生信號(hào)燈相位配時(shí)信息并傳送給路側(cè)模塊20；路側(cè)模塊20用于發(fā)布路口位置信息、局部MAP消息、實(shí)時(shí)SPAT消息，包括路側(cè)信息處理器21和路側(cè)通信處理器22，路側(cè)信息處理器21用于將存儲(chǔ)的局部MAP數(shù)據(jù)和來自交通信號(hào)機(jī)的信號(hào)燈相位配時(shí)數(shù)據(jù)生成車載模塊101接收后可正確識(shí)別解析的格式信息；路側(cè)通信處理器22用于接收來自交通信號(hào)機(jī)的信號(hào)燈相位配時(shí)信息，并發(fā)送局部MAP信息和實(shí)時(shí)SPAT信息；車路通信模塊30用于車載模塊101與路側(cè)模塊20之間的信息數(shù)據(jù)交互。

車載模塊101用于獲取車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)、車載信息處理與展示，車載模塊101包括車輛狀態(tài)檢測器11、信息處理器12、信息顯示器13、通信處理器14，其中車輛狀態(tài)檢測器11檢測用于檢測車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，信息處理器12用于處理MAP消息、SPAT消息、距離計(jì)算及指令信息發(fā)送等，信息顯示器13用于根據(jù)指令進(jìn)行信號(hào)燈狀態(tài)顯示，通信處理器14用于接收來自路側(cè)模塊發(fā)送的局部MAP消息和SPAT消息。

請(qǐng)參閱圖5，本實(shí)施例中的基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)車載顯示方法包括以下步驟：

S1：車輛在進(jìn)入路側(cè)模塊20覆蓋范圍內(nèi)的一個(gè)路口前接收路側(cè)模塊20廣播的MAP消息與周期性的SPAT消息；

S2：安裝在車輛上的車載模塊101根據(jù)接收的SPAT消息將車道信息與MAP消息中的道路結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行匹配；

S3：車載模塊101判斷每個(gè)車道對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈狀態(tài)信息并進(jìn)行實(shí)時(shí)展示；

S4：車輛在離開路口后停止接收路側(cè)模塊20廣播的MAP消息與周期性的SPAT消息。

需要說明的是，在默認(rèn)下SPAT消息僅包含交叉口各車道信號(hào)燈狀態(tài)信息，在可選情形下，需要增加人行道或相關(guān)事件信息時(shí)需添加開銷；SPAT消息屬于周期性廣播消息，但每個(gè)消息內(nèi)容包含的信息是可變的。

請(qǐng)參閱圖6，S1具體包括：

1)S12:車輛通過CAN總線、GPS模塊和安裝的傳感器，獲取車輛自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)包括位置、速度、加速度、方向角、導(dǎo)航及轉(zhuǎn)彎指示燈等。

2)S13：車輛通過當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與導(dǎo)航信息確定下一路口位置信息；

S14：計(jì)算當(dāng)前位置與下一路口的距離D1，距離根據(jù)兩點(diǎn)的GPS數(shù)據(jù)來計(jì)算，計(jì)算方法為：已知A、B兩點(diǎn)的GPS分別為(lng1，lat1)、(lng2，lat2)，距離計(jì)算結(jié)果的單位為米。式中L₁＝lat1*π/180，L₂＝lat2*π/180，a＝L₁-L₂，b＝lng1*π/180-lng2*π/180。

S15：當(dāng)距離D1達(dá)到第一閾值，進(jìn)行步驟S16：車輛開始接收該路口設(shè)置的路側(cè)模塊20廣播的MAP消息與SPAT消息，第一閾值由天氣狀況、道路條件、能見度、駕駛員操作反應(yīng)時(shí)間、車輛速度等相關(guān)因素共同確定，避免因閾值過大或過小而造成交通燈信息無效或者駕駛員反應(yīng)時(shí)間過短等問題，提高了本系統(tǒng)的使用效率；

3)接收廣播的行駛車輛查看自身的廣播消息列表，若存在此MAP消息則進(jìn)行丟棄，反之進(jìn)行存儲(chǔ)；

4)車輛接收路側(cè)模塊20廣播的SPAT消息，若存在SPAT消息則進(jìn)行存儲(chǔ)及列表更新，反之進(jìn)行存儲(chǔ)。

S2具體包括：

1)車輛接收路側(cè)模塊20廣播的MAP消息，構(gòu)建局部路口地圖；該消息至少包括交叉口的地理位置信息，每個(gè)交叉口有唯一的標(biāo)識(shí)InteractionID，通過每個(gè)InteractionID可確定交叉口位置信息、交叉口內(nèi)部車道數(shù)、車道編號(hào)及相對(duì)于交叉口參考點(diǎn)(GPS已知)的三維偏移值。

2)車輛接收路側(cè)模塊20廣播的SPAT消息；該消息至少包括SpaTID、狀態(tài)值和優(yōu)先級(jí)情況，SpaTID用于指明上述InteractionID的唯一值，狀態(tài)值包含車道集對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈當(dāng)前狀態(tài)、信號(hào)燈下一狀態(tài)、信號(hào)燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換等待時(shí)間等，優(yōu)先級(jí)情況是為緊急車輛或的士、客車、公交車輛等合乘車輛提供優(yōu)先通行服務(wù)時(shí)下發(fā)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)指示信息。

3)將MAP消息中的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息與SPAT消息中的車道集信息進(jìn)行匹配映射，MAP消息中的InteractionID具有全局唯一性，SPAT消息中的車道編號(hào)是局部數(shù)據(jù)，結(jié)合InteractionID與局部車道編號(hào)數(shù)據(jù)將地圖數(shù)據(jù)與SPAT數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，形成映射關(guān)系。

S3包括：

1)S31：處理MAP消息與SPAT消息后，確定每個(gè)車道對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈相位配時(shí)信息；包括每個(gè)車道對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈當(dāng)前狀態(tài)、下一狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換等待時(shí)間等。

2)車輛根據(jù)自身所處車道編號(hào)，獲取同該車道屬于同組的其他車道及其信號(hào)燈狀態(tài)信息；

3)S32：在本實(shí)施例中，安裝在車輛上的車載模塊101里的信息顯示器13將車輛所處車道及其同組車道的信號(hào)燈狀態(tài)信息進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)與路口信號(hào)機(jī)同步顯示功能。

參見圖4，為本實(shí)施例中同組車道及信號(hào)燈顯示車道分配情況：首先對(duì)車道進(jìn)行編號(hào)，以路口位置為參考點(diǎn)，以正北作為標(biāo)準(zhǔn)方向，逆時(shí)針依次對(duì)車道進(jìn)行排序編號(hào)，1車道和2車道展示L2信號(hào)燈42的狀態(tài)，5車道和6車道展示L3信號(hào)燈43的狀態(tài)，9車道和10車道展示L4信號(hào)燈44的狀態(tài)，13車道和14車道展示L1信號(hào)燈41的狀態(tài)，其次，若不同車道對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈狀態(tài)是一樣的，則設(shè)定信號(hào)燈狀態(tài)一致的車道編號(hào)集合為同一車道集并在車內(nèi)展示相應(yīng)的信號(hào)燈狀態(tài)。本實(shí)施例中的系統(tǒng)利用獲取的信號(hào)燈狀態(tài)信息判斷車輛是否有闖紅燈的可能性，若可能闖紅燈立即給予駕駛員紅燈預(yù)警，如果駕駛員在收到紅燈預(yù)警后由于走神等原因而沒有及時(shí)采取剎車減速停車操作時(shí)，本發(fā)明提供的系統(tǒng)立即采取自動(dòng)控制功能，從而保障路口行車安全性，避免了闖紅燈違章的行為。

S4包括：

1)車輛通過CAN總線、GPS模塊和安裝的傳感器，獲取車輛自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)包括位置、速度、加速度、方向角、導(dǎo)航及轉(zhuǎn)彎指示燈等。

2)S41：車輛通過本車當(dāng)前位置與該路口位置信息，計(jì)算當(dāng)前位置與該路口的距離D2，距離D2的計(jì)算方法同S1中的步驟2)；執(zhí)行步驟S42：當(dāng)D2達(dá)到第二閾值時(shí)，進(jìn)入步驟3)；

3)S43：車輛通過本車當(dāng)前位置確定本車所處的車道信息，接著執(zhí)行步驟S44：根據(jù)MAP消息中的數(shù)據(jù)匹配所處車道的通行方向，進(jìn)而判斷自身行駛方向與車道通車方向是否一致，若是進(jìn)入步驟4)，若否重復(fù)步驟3)；

4)S45：確定車道通車方向?qū)τ诮徊婵诘南鄬?duì)關(guān)系，若是出口則表示車輛駛出交叉口，進(jìn)入步驟5)；若是入口則表示車輛駛進(jìn)交叉口，重復(fù)步驟2),即：判斷車輛是否駛出交叉口；

5)S46：車輛停止接收路側(cè)模塊20廣播的MAP消息與SPAT消息，并丟棄存儲(chǔ)的MAP消息與SPAT消息。

注意，S4中的步驟3)不考慮逆行的情況。

顯然，本發(fā)明提出的基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)燈狀態(tài)終端顯示方法及系統(tǒng)，利用車-路協(xié)同技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈狀態(tài)在終端設(shè)備上進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，即使前方大型車輛阻擋或極端惡劣氣象等因素影響，車輛駕駛員仍能正確的判斷通過路口時(shí)間或需等待信號(hào)燈的時(shí)間，方便了駕駛員判斷通車時(shí)間和排隊(duì)時(shí)間，提升了道路交通安全性，降低了道路交通壓力，且不易受環(huán)境、車輛及駕駛員的影響，系統(tǒng)使用效率高；還能給予紅燈預(yù)警或自動(dòng)控制，從而保障路口行車安全性，避免了誤闖紅燈違章的行為。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。