基于V2X技术的路口动态公交优先反馈控制和前向碰撞预警的松耦合模型制造技术

本发明专利技术涉及智能交通技术领域，方案为一种基于V2X技术的路口动态公交优先反馈控制和前向碰撞预警的松耦合模型，该模型包括动态公交优先控制算法和前向碰撞算法，动态公交优先控制算法包括了基于Kalman滤波的行程时间预测、公交优先初步引导方案、动态信号控制模块以及车速引导模块，前向碰撞预警(FCW)算法对道路上行驶的主车进行预警，协助驾驶员避免追尾的发生或者是尽可能降低追尾所造成的危害，本发明专利技术提出的一种基于V2X的前向碰撞和公交优先动态反馈控制耦合方法，不仅实现了公交优先通行，同时实时检测公交车与前方车辆是否存在追尾危险，给予驾驶员一定的预警提示，有广泛的社会效益和实用价值。社会效益和实用价值。社会效益和实用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于V2X技术的路口动态公交优先反馈控制和前向碰撞预警的松耦合模型


[0001]本专利技术主要涉及智能交通
，具体为一种基于V2X技术的路口动态公交优先反馈控制和前向碰撞预警的松耦合模型。

技术介绍

[0002]随着国家经济快速稳定的发展，全国各个城市的城市化进程也在快速推进，并且我国居民的生活水平也得到了显著提高。同时机动车的快速增长也带来了很多问题，例如交通拥堵、交通事故、交通延误等事件都随之增加，城市道路中交叉口路口是车辆汇集的地方，车辆较多，并且车辆的加减速频繁，是交通事故的高发地段，同时由于存在不规范的驾驶行为，较容易发生碰撞危险。所以公交车在路口不仅需要考虑通行效率的问题，更需要考虑公交车的安全问题。
[0003]V2X(Vehicle to Everything)技术是新一代的车联网技术，借助车与车(V2V)、车与基础设施(V2I)、车与人(V2P)、车与外部网络(V2N)的高速稳定的无线通信，及时感知车辆周边的环境状况，且360
°
无差别感知，同时不易受到道路环境和天气变化等因素的影响。它是以交通系统下的车辆为中心，以无线通信信道共享车辆之间的信息，扩大了车辆的感知范围，V2X技术能够有效避免高达80％的交通事故的发生。可见，V2X通信技术具有提高道路运输系统安全性和效率的巨大潜力。
[0004]基于此，本专利技术设计了一种基于V2X技术的路口动态公交优先反馈控制和前向碰撞预警的松耦合模型，在兼顾公交车优先通行的前提下，同时实时检测公交车与前方车辆是否存在追尾危险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供了一种基于V2X技术的路口动态公交优先反馈控制和前向碰撞预警的松耦合模型，该模型在兼顾公交车优先通行的前提下，同时实时检测公交车与前方车辆是否存在追尾危险，给予驾驶员一定预警提示。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于V2X技术的路口动态公交优先反馈控制和前向碰撞预警的松耦合模型，该模型包括动态公交优先控制算法和前向碰撞算法。动态公交优先控制算法包括了基于Kalman滤波的行程时间预测、公交优先初步引导方案、动态信号控制模块以及车速引导模块。前向碰撞预警(FCW)算法对道路上行驶的主车进行预警，协助驾驶员避免追尾的发生或者是尽可能降低追尾所造成的危害。
[0007]本专利技术中的初步引导方案：根据Kalman行程时间的预测结果，结合当前红绿灯执行的信号配时方案，确定公交车到达交叉口时，公交优先相位的状态，同时考虑到公交车安全性、舒适性等问题以及路口排队车辆消散时间等因素，确定公交车的基本车速引导方案和信号控制方案。
[0008]本专利技术中动态反馈控制模块主要包括了动态车速引导、动态公交优先控制模块两
个部分，两者通过V2X通信建立反馈控制的桥梁。动态反馈控制方法用于减少公交优先控制对于行程时间预测精度的依赖度，提高控制方法的抗干扰能力。
[0009]动态车速引导模块：车速引导是一个闭环控制系统，其运行在OBU平台上。车速引导模块根据信号机下发的控制信息中的车速引导方式，进行车速引导方案的执行，同时根据公交车距离交叉口的距离、红绿灯的剩余时间以及下发的车速引导方案，实时更新车辆的引导车速，保证公交车尽可能在不干扰信号控制的前提下通过交叉口；同时通过WiFi将车速引导信息发送到车载显示屏，在车载显示屏中进行显示。
[0010]动态公交优先控制模块：动态公交优先控制模块，根据初步引导方案以及公交车的实时信息，进行红灯早断、绿灯延长以及相位插入等操作，同时下发信号控制信息。最后，公交车通过交叉口会发送公交车通过信息给路口信号机，当路口车联网信号机接收到公交车发送的通过信息时，即判定公交优先方案结束。
[0011]本专利技术中的松耦合模型，其中的碰撞预警模型和公交优先控制模型独立工作。公交优先控制按照公交优先动态反馈控制进行公交车的优先控制和车速引导。碰撞预警模型则独立执行，根据公交车和前方车辆的位置关系，以及两车的状态关系，按照预警算法进行判断，如果出发碰撞预警，则立刻打断公交车的当前优先控制状态，进入碰撞预警模式。进行信息的提示，必要时能够干预公交车的车速。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的一种基于V2X的前向碰撞和公交优先动态反馈控制耦合方法，不仅实现了公交优先通行，同时实时检测公交车与前方车辆是否存在追尾危险。给予驾驶员一定的预警提示。有广泛的社会效益和实用价值。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述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专利技术的一些实施例，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。
[0014]图1为本公交优先系统框图；
[0015]图2(a)～(f)为公交到达时间示意图；
[0016]图3(a)、(b)和(c)为公交到达分类图；
[0017]图4(a)和(b)公交到达时刻分布图；
[0018]图5为动态公交优先时间控制方式流程图；
[0019]图6为动态公交优先相位插入控制方式流程图；
[0020]图7为公交优先闭环控制系统；
[0021]图8(a)、(b)和(c)为车速引导分布图；
[0022]图9为FCW场景示意图；
[0023]图10为FCW碰撞预警流程图；
[0024]图11为行驶方向象限图；
[0025]图12为两车相对位置关系示意图；
[0026]图13为松耦合模型示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]该专利技术的公交优先动态反馈控制系统如图1所示，公交优先动态控制方法根据每隔50m的距离执行一次，而追尾碰撞预警模型每10ms执行一次。当不存在预警信息时公交优先动态控制方法独立工作，而当预警发起时速度公交优先动态控制方法中止工作，并进行相应的预警提醒，由驾驶员自行操作跟随前方车辆行驶。
[0029]本专利技术中的动态公交优先控制算法包括了基于Kalman滤波的行程时间预测、公交优先初步引导方案、动态信号控制模块以及车速引导模块；
[0030]本专利技术中的动态反馈控制模块主要包括了动态车速引导、动态公交优先控制模块两个部分，两者通过V2X通信建立反馈控制的桥梁。
[0031]V2X通信桥梁：公交车通过V2X通信接口实时发送车辆的动态信息(位置、速度等信息)到车联网信号机，以及接收车联网信号机下发的公交优先控制信息，其包括了信号配时信息以及车速引导信息。同时车联网信号机通过V2X通信接口实时广播路口信号机的配时方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于V2X技术的路口动态公交优先反馈控制和前向碰撞预警的松耦合模型，其特征在于，该松耦合模型包括动态公交优先控制算法和前向碰撞算法；所述动态公交优先控制算法包括基于Kalman滤波的行程时间预测、公交优先初步引导方案、动态信号控制模块以及车速引导模块；基于Kalman行程时间预测模块：在公交优先控制被激活之后，Kalman行程时间预测模块开始工作，该模块根据车联网信号机接收到的公交车优先请求信息，采用了经典卡尔曼滤波算法，预测公交车到达交叉口的行程时间；公交优先初步引导方案：根据Kalman行程时间的预测结果，结合当前红绿灯执行的信号配时方案，确定公交车到达交叉口时，公交优先相位的状态，同时考虑到公交车安全性、舒适性等问题以及路口排队车辆消散时间等因素，确定公交车的基本车速引导方案和信号控制方案；所述动态反馈控制模块包括动态车速引导模块以及动态公交优先控制模块，两者通过V2X通信建立反馈控制的桥梁，动态反馈控制模块用于减少公交优先控制对于行程时间预测精度的依赖度，提高控制方法的抗干扰能力；所述前向碰撞预警算法对道路上行驶的主车进行预警，协助驾驶员避免追尾的发生或者是尽可能降低追尾所造成的危害。2.根据权利要求1所述的基于V2X技术的路口动态公交优先反馈控制和前向碰撞预警的松耦合模型，其特征在于：所述松耦合模型中的碰撞预警模型和公交优先控制模型独立工作；公交优先控制模型按照公交优先动态反馈控制进行公交车的优先控制和车速引导；碰撞预警模型则独立执行，根据公交车和前方车辆的位置关系，以及两车的状态关系，按照预警算法进行判断，如果出发碰撞预警，则立刻打断公交车的当前优先控制状态，进入碰撞预警模式；进行信息的提示，必要时能够...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小陆，方英歌，王磊，王兵，唐得志，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：