CN109448408A - 一种红绿灯处车辆行驶状态优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红绿灯处车辆行驶状态优化方法，如果本车前L米处没有红绿灯，则根据当前路况与交通流对本车未来状态进行估计；如果有且为绿灯，则根据本车与路口的距离、当前车速以及绿灯时长对本车未来状态进行估计；如果为红灯且本车与路口之间不存在其它车辆，则根据本车与路口的距离与红灯时长对本车未来状态进行估计；如果有且本车匀速行驶至前一车辆的时间小于红灯时长，则通过车联网系统调取前m辆车辆行驶信息并进行相关性分析得到本车未来状态信息；如果有且本车匀速行驶至前一车辆的时间大于红灯时长，则根据当前交通流量确定本车未来行驶状态。本发明对车辆在红绿灯处的各种情况进行了具体分析，实时对车辆未来状态进行估计。

Description

一种红绿灯处车辆行驶状态优化方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体涉及一种红绿灯处车辆行驶状态优化方法。

背景技术

随着我国人口的增加、经济的发展和城市化率的提高，交通流量有了飞速的增长。为了增加道路的安全性以及使车辆有序行驶，交通路口红绿灯是必要的设置。但是红绿灯的设置会导致驾驶员行驶在道路上时，经常需要根据红绿灯状态来改变驾驶状态，这样不但增加了车辆通过红绿灯的时间和油耗，同时可能带来驾驶员烦躁和交通拥挤等不良现象。

目前，当车辆行驶至红绿灯一定距离时驾驶员只能根据当前车流量、有无意外事故、红绿灯时长等，凭借自己的驾驶习惯与驾驶经验进行车辆行驶状态的调整。与此同时，当驾驶员进行反复调整时的频繁制动会增加整车的能量消耗。此外，车辆在行驶过程中，交通流量、红绿灯时长等都在不断发生变化，如果不能提前预测到车辆未来行驶状态，凭借驾驶员的个人操作容易造成调整不及时、道路拥堵、交通路口停车堵塞等情况。因此为使车辆在红绿灯处能够尽量保持畅行以及降低能耗，提出通过提示车辆红绿灯状态等信息，使其有预见性地调整车辆未来行驶状态来解决此问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红绿灯处车辆行驶状态优化方法，旨在满足整车能量损失最小的目标下，使车辆在红绿灯处可以获得较好的行驶状态，实现本发明的技术方案如下：

一种红绿灯处车辆行驶状态优化方法，包括如下步骤：

步骤1)，判断本车前L米处是否有红绿灯，如果没有红绿灯则根据当前路况与交通流信息对本车未来状态进行估计；如果有，则执行步骤2)；

步骤2)，判断当前红绿灯是否为绿灯，如果为绿灯，则根据本车与路口的距离S、本车当前车速v_t以及绿灯时长t₁对本车未来状态进行估计；如果为红灯，则执行步骤3)；

步骤3)，判断本车与红灯之间是否存在其它车辆，如果没有则根据本车与路口的距离S、本车当前的速度v_t以及红灯时长t₂对本车未来状态进行估计；如果有，则执行步骤4)；

步骤4)，判断本车匀速行驶至前一车辆的时间是否小于红灯时长，如果是则剔除不相关车辆，并根据本车与红绿灯之间的车辆数据、本车与路口的距离S获取本车未来的速度与加速度；如果本车匀速行驶至前一车辆的时间远大于红灯时长，则本车保持当前车速匀速行驶；如果本车匀速行驶至前一车辆的时间略大于红灯时长，剔除不相关车辆，再根据本车与红绿灯之间的车辆数据、本车与红绿灯的距离S以及红灯时长t₂来得到本车未来的速度与加速度。

进一步，所述交通流量信息是由道路流量监测节点来收集并存储到监控中心，通过无线通讯网络传递到本车中；所述当前路况是由GPS系统获取并传递到本车中。

进一步，所述步骤2)中，当绿灯时长t₁大于S/v_t，本车保持匀速行驶；当绿灯时长t₁小于S/v_t，则以整车能量消耗最小为原则根据具体路况及交通流信息确定本车未来行驶状态。

进一步，所述步骤3)是否存在其它车辆通过V2R车-路通讯系统和V2V车-车通讯系统判断，根据本车与路口的距离S、本车当前的速度v_t以及红灯时长t₂对本车未来状态进行估计，具体为：当S/v_t小于红灯时长t₂，则本车保持匀速行驶；当S/v_t大于红灯时长t₂，则在行驶过程中本车根据能量消耗最小为原则进行轻微制动。

进一步，所述本车前L米处是否有红绿灯及红灯时长是通过车联网通讯系统中V2I车-基础设备通讯系统获取的。

进一步，所述步骤4)中，剔除不相关车辆的具体过程为：车联网系统调取前m辆车辆在本车当前位置的速度与加速度，并与本车当前速度与加速度进行相关性分析。

进一步，所述步骤4)中，本车匀速行驶至前一车辆的时间是通过V2R车-路通讯系统与GPS导航系统进行判断。

进一步，所述步骤4)中，本车匀速行驶至前一车辆的时间小于红灯时长，本车未来的速度与加速度为：v_t+1＝f(λ_iv_i,S)、a_t+1＝g(λ_ia_i,S)，其中v_t+1表示本车未来速度，a_t+1表示本车未来加速度，λ_i为第i辆相关车辆的相关系数，v_i为第i辆相关车辆的速度，a_i为第i辆相关车辆的加速度，S为本车与路口的距离。

进一步，所述步骤4)中，本车匀速行驶至前一车辆的时间略大于红灯时长，获得本车未来的速度与加速度为：其中x表示本车与前一辆车的距离，v_t表示当前时刻本车的速度，t₂表示红灯时长。

本发明的有益效果为：

本发明对车辆在有无红绿灯以及车辆与红绿灯具有一定距离时的各种情况进行了具体分析，以整车能量消耗最小为原则，确定了在各种情况下车辆未来行驶的优化状态。当本车匀速行驶至前一车辆的时间小于红灯时长时，采用车联网通讯系统调用前m辆车位于本车当前位置的速度与加速度数据来预测本车未来行驶状态，可以有效保证预测本车未来行驶数据的实时性。同时采用的相关性分析，可以有效剔除不相关车辆的信息，例如不同类型的车对本车的影响，来减小对本车未来行驶数据预测的误差。

附图说明

图1为本发明实施例的具体流程图；

图2为本发明实施例的硬件示意图；

图3为本发明实施例在红灯处的具体示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1所示为本发明实施例的红绿灯处车辆行驶状态优化方法的具体流程图，具体过程为：

步骤1)，根据车联网通讯系统的中V2I车-基础设备通讯系统，判断本车前L米处是否有红绿灯，如果没有红绿灯则根据当前路况与获得的交通流量信息对本车未来状态进行估计；如果有，则执行步骤2)；道路流量监测节点用来收集交通流量信息并存储到监控中心，通过无线通讯网络传递到本车中；当前路况是由GPS系统获取并传递到本车中。

步骤2)，V2I车-基础设备通讯系统判断当前红绿灯是否为绿灯，当红绿灯显示为绿灯时且S/v_t小于绿灯时长t₁，则本车保持匀速行驶；当红绿灯显示为绿灯时但S/v_t大于绿灯时长t₁，则以整车能量消耗最小为原则(电动汽车能耗最小，燃油汽车油耗最小)根据具体路况(包括拥堵、缓行及畅通)及交通流信息(通过道路流量检测节点获取)确定本车未来行驶状态；道路流量监测节点用来收集交通流量信息并存储到监控中心，通过无线通讯网络传递到本车中；当前路况是由GPS系统获取并传递到本车中；如果为红灯，则执行步骤3)。

步骤3)，V2R车-路通讯系统和V2V车-车通讯系统判断本车与红灯之间是否存在其它车辆，当本车与红绿灯之间不存在其它车辆且S/v_t小于红灯时长t₂，则本车保持匀速行驶；当本车与红绿灯之间不存在其它车辆但S/v_t大于红灯时长t₂，则在行驶过程中本车根据能量消耗最小为原则进行轻微制动，并根据本车与路口的距离S以及红灯时长t₂对本车未来状态进行预估；如果有其它车辆存在，则执行步骤4)。

步骤4)，V2R车-路通讯系统与GPS导航系统判断本车匀速行驶至前一车辆的时间是否小于红灯时长t₂，如果是则通过车联网系统调取前m辆车辆在本车当前位置的速度与加速度历史信息，并通过V2V车-车通讯系统传递给本车，与本车当前速度与加速度信息进行相关性分析，剔除不相关车辆的信息并获得各相关车辆的相关性系数，从而得出本车未来的速度v_t+1＝f(λ_iv_i,S)与加速度a_t+1＝g(λ_ia_i,S)；如果否，当本车匀速行驶至前一车辆的时间大于红灯时长(在红灯时长的基础上延长5s，取驾驶员制动的反应时间为1s，正常平均制动减速度为3-4m/s²，而实际制动减速度一般为1.5-2.5m/s²，取制动减速度为2m/s²；拥堵路段时速一般低于20km/h，以20km/h进行计算，从驾驶员反应到速度为零，大概花了3.78s，缓行路段时速一般为20-30km/h，以30km/h进行计算，从驾驶员反应到速度为零，大概花了5.17s；畅行路段时速一般大于30km/h，以50km/h进行计算，从驾驶员反应到速度为零，大概花了7.95s；而驾驶员在行驶至红绿灯处时，理应提前减速，保持速度低于40km/h，故取5秒)，则本车保持当前车速匀速行驶；当本车匀速行驶至前一车辆的时间略大于红灯时长(在红灯时长的基础上延长1-5s)，则需要通过车联网系统调取前m辆车辆在本车当前位置的速度与加速度历史信息并通过V2V车-车通讯系统传递给本车，并与本车当前速度与加速度信息进行相关性分析，剔除不相关车辆的信息并获得各相关车辆的相关性系数，并根据本车与路口的距离S、本车与红灯之间相关车辆的历史行驶信息、本车当前车速v_t以及红灯时长t₂来得到本车未来的速度与加速度λ_i为第i辆相关车辆的相关系数，v_i为第i辆相关车辆的速度，a_i为第i辆相关车辆的加速度，S为本车与路口的距离，x表示本车与前一辆车的距离，v_t表示当前时刻本车的速度，t₂表示红绿灯时长。

如图2所示为本发明实施例的硬件示意图，车联网通讯系统中的V2I车-基础设备通讯系统可以判断本车前L米处是否有红绿灯以及红绿灯的时长，V2V车-车通讯系统可以使本车与前m辆车进行通讯以及信息交互，V2R车-路通讯系统与GPS导航系统可以确定本车与前m辆车的当前位置和历史位置信息，设置的道路流量检测节点可以全覆盖地获得交通流量信息并传递到监控中心，通过无线通讯网络传递给车辆。车联网通讯系统将采集得到信息传递给整车控制器VCU，VCU对数据进行分析处理之后发出控制指令，传递给车载导航系统，当驾驶员确认执行指令则执行红绿灯处车辆行驶状态优化方法。

如图3所示为本发明实施例在红灯处的具体示意图，该图具体表示本车前L米处有红绿灯且为红灯的情况，L表示本车与红绿灯的距离，S表示本车与路口的距离，x表示本车与前一辆车的距离。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种红绿灯处车辆行驶状态优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，判断本车前L米处是否有红绿灯，如果没有红绿灯则根据当前路况与交通流信息对本车未来状态进行估计；如果有，则执行步骤2)；

步骤2)，判断当前红绿灯是否为绿灯，如果为绿灯，则根据本车与路口的距离S、本车当前车速v_t以及绿灯时长t₁对本车未来状态进行估计；如果为红灯，则执行步骤3)；

步骤3)，判断本车与红灯之间是否存在其它车辆，如果没有则根据本车与路口的距离S、本车当前的速度v_t以及红灯时长t₂对本车未来状态进行估计；如果有，则执行步骤4)；

步骤4)，判断本车匀速行驶至前一车辆的时间是否小于红灯时长，如果是则剔除不相关车辆，并根据本车与红绿灯之间的车辆数据、本车与路口的距离S获取本车未来的速度与加速度；如果本车匀速行驶至前一车辆的时间大于红灯时长，则本车保持当前车速匀速行驶；如果本车匀速行驶至前一车辆的时间略大于红灯时长，剔除不相关车辆，再根据本车与红绿灯之间的车辆数据、本车与红绿灯的距离S以及红灯时长t₂来得到本车未来的速度与加速度。

2.根据权利要求1所述的红绿灯处车辆行驶状态优化方法，其特征在于，所述交通流量信息由道路流量监测节点来收集并存储到监控中心，通过无线通讯网络传递到本车中；所述当前路况由GPS系统获取并传递到本车中。

3.根据权利要求1所述的红绿灯处车辆行驶状态优化方法，其特征在于，所述步骤2)中，当绿灯时长t₁大于S/v_t，本车保持匀速行驶；当绿灯时长t₁小于S/v_t，则以整车能量消耗最小为原则根据具体路况及交通流信息确定本车未来行驶状态。

4.根据权利要求1所述的红绿灯处车辆行驶状态优化方法，其特征在于，所述步骤3)是否存在其它车辆通过V2R车-路通讯系统和V2V车-车通讯系统判断，根据本车与路口的距离S、本车当前的速度v_t以及红灯时长t₂对本车未来状态进行估计，具体为：当S/v_t小于红灯时长t₂，则本车保持匀速行驶；当S/v_t大于红灯时长t₂，则在行驶过程中本车根据能量消耗最小为原则进行轻微制动。

5.根据权利要求1所述的红绿灯处车辆行驶状态优化方法，其特征在于，所述本车前L米处是否有红绿灯及红灯时长是通过车联网通讯系统中V2I车-基础设备通讯系统获取的。

6.根据权利要求1所述的红绿灯处车辆行驶状态优化方法，其特征在于，所述步骤4)中，剔除不相关车辆的具体过程为：车联网系统调取前m辆车辆在本车当前位置的速度与加速度，并与本车当前速度与加速度进行相关性分析。

7.根据权利要求1所述的红绿灯处车辆行驶状态优化方法，其特征在于，所述步骤4)中，本车匀速行驶至前一车辆的时间通过V2R车-路通讯系统与GPS导航系统进行判断。

8.根据权利要求1所述的红绿灯处车辆行驶状态优化方法，其特征在于，所述步骤4)中，本车匀速行驶至前一车辆的时间小于红灯时长，本车未来的速度与加速度为：v_t+1＝f(λ_iv_i,S)、a_t+1＝g(λ_ia_i,S)，其中v_t+1表示本车未来速度，a_t+1表示本车未来加速度，λ_i为第i辆相关车辆的相关系数，v_i为第i辆相关车辆的速度，a_i为第i辆相关车辆的加速度，S为本车与路口的距离。

9.根据权利要求1或8所述的红绿灯处车辆行驶状态优化方法，其特征在于，所述步骤4)中，本车匀速行驶至前一车辆的时间略大于红灯时长，获得本车未来的速度与加速度为：

其中x表示本车与前一辆车的距离，v_t表示当前时刻本车的速度，t₂表示红灯时长。