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专利号: 2023105448244
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种针对乡村T型无信号交叉口的车辆安全引导系统的引导方法,所述引导系统包括控制模块(2)以及与控制模块(2)相连的视频检测模块(3)、雷达测距测速模块(4)和VMS速度引导显示牌(1);所述视频检测模块(3)和雷达测距测速模块(4)用以检测从次路进入交叉口车辆和行人情况,当检测到T型无信号交叉口的主路和次路同时有车辆行驶时激活引导系统,控制模块(2)根据雷达测距测速模块检测的车辆的速度和距离信息对主路车辆的引导速度进行计算,并给出具体的引导策略,所述引导策略通过VMS速度引导显示牌显示,给予主路车辆进行匀速、加速、减速或停车引导,其特征在于,所述引导方法包括以下步骤:步骤1、获取交叉口车辆和行人信息,若检测到交叉口有行人,则引导策略为“减速慢行”,若交叉口没有行人,则执行步骤2;

步骤2、计算主路车辆和次路车辆的最小会车时间差T,以及主路车和次路车到达交叉口的时间差TN,所述最小会车时间差是指主路车辆和次路车辆保持进入交叉口时的速度通过交叉口而不发生碰撞的最短时间;

步骤3、确定单车引导车速及引导策略:

步骤31、如果TN≥T,主路车辆引导车速Vg=V1,V1为主路车车速,即主路车辆以当前速度通过交叉口,则其引导策略为“匀速通过”;

步骤32、如果TN

(1)若 设主路车辆的加速度为a,其应满足如下两个条件:V1+aT2

式中,Vl为限制速度,T2为加速时间;S1为主路车距交叉口距离,S2为次路车距交叉口距离,V1为主路车车速,V2为次路车车速;t1为觉察显示牌时间,t2为认读时间,t3为决策时间,t4为响应操作时间;

由公式(3)可得: 令

由公式(4)可得: 令

①如果a1≤a2,此时的引导策略为“加速通过”,并取a1、a2的中间值作为主路车辆的加速度,由此得到主路车辆引导速度,其计算公式为:②如果a1>a2,表明此时车辆不能以低于当前道路的限制速度安全通过交叉口,则引导策略为“减速让行”,其引导速度计算如下:主路车辆的加速度应满足如下两个条件:

V1+aT2>0    (8)

由公式(7)可得: 令

由公式(8)可得: 令

取a'1、a'2的中间值作为主路车辆的加速度,由此得到主路车辆引导速度,其计算公式为:(2)若

设主路车辆的加速度为a',其应满足如下两个条件:

V1+a'T2>0       (11)

由公式(10)可得: 令

由公式(11)可得 令

①如果a”1≥a”2,此时的引导策略为“减速让行”,取a”1、a”2的中间值作为主路车辆的加速度,由此得到主路车辆引导速度,其计算公式为:②如果a”1

2.根据权利要求1所述的针对乡村T型无信号交叉口的车辆安全引导系统的引导方法,其特征在于:如果主路上有多辆车进入交叉口,此时需要计算前后两辆车的引导速度并确定对应的引导策略,具体如下:设由雷达测距测速模块得到的前车速度为 前车到交叉口的距离为 后车速度为后车到交叉口的距离为(1)根据步骤3的原理确定前车的引导速度 和后车的初始引导速度 及相应的引导策略;

(2)根据前后车的引导策略不同,得到以下情况:

①前车匀速通过,后车匀速通过;②前车匀速通过,后车加速通过;③前车匀速通过,后车减速让行通过;④前车匀速通过,后车停车让行通过;

⑤前车加速通过,后车匀速通过;⑥前车加速通过,后车加速通过;⑦前车加速通过,后车减速让行通过;⑧前车加速通过,后车停车让行通过;

⑨前车减速让行通过,后车匀速通过;⑩前车减速让行通过,后车加速通过; 前车减速让行通过,后车减速让行通过; 前车减速让行通过,后车停车让行通过;

前车停车让行通过,后车匀速通过; 前车停车让行通过,后车加速通过; 前车停车让行通过,后车减速通过; 前车停车让行通过,后车停车等待通过;

对于情况①、③、④、⑤、⑦、⑧、 和 的前后车的引导不会产生冲突,则其引导策略不变;

对于情况⑨、⑩、 和 的前车引导直接影响后车引导,后车采用前车相同引导策略;

对于情况②、⑥和 的前车引导速度直接影响到后车引导,重新计算后车引导速度以进行引导。

3.根据权利要求2所述的针对乡村T型无信号交叉口的车辆安全引导系统的引导方法,其特征在于:对于情况②、⑥和 的引导方式如下:(1)在情况②中,根据前车的引导速度 和后车的初始引导速度 计算两车在通过路口的时间中车头间距:如果Sd≥l,l表示安全距离,则前车的引导速度为 后车的引导速度为如果Sd

得到Vg的值并使 那么前车的引导策略为“匀速通过”,引导速度为 后车的引导策略为“加速通过”,引导速度为(2)在情况⑥中,根据前车的引导速度 后车的初始引导速度 计算两车在通过路口的这段时间中车头间距:如果S'd≥l,则前车的引导速度为 后车的最终引导速度为如果S'd

得到 的值并使 那么前车的引导策略为“加速通过”,引导速度为 后车的引导策略为“加速通过”,最终引导速度为(3)在情况 中,根据前车的引导速度 后车的初始引导速度 计算两车在通过路口的这段时间中车头间距S”d,S”d计算公式与公式(15)相同:如果S”d≥l,则前车的引导策略为“减速通过”,引导速度为 后车的引导策略为“减速通过”,最终引导速度为如果S”d

4.根据权利要求1所述的针对乡村T型无信号交叉口的车辆安全引导系统的引导方法,其特征在于:所述步骤1中,最小会车时间差T以及主路车和次路车到达交叉口的时间差TN的计算方式如下:若 则V=V1,否则V=V2;

式中,T为最小会车时间差,S1为主路车距交叉口距离,S2为次路车距交叉口距离,V1为主路车车速,V2为次路车车速,V为参考速度,l1为交叉口宽度,l2为主路车辆车长,l3为次路车辆车长,l4为安全车间距。

5.根据权利要求2所述的针对乡村T型无信号交叉口的车辆安全引导系统的引导方法,其特征在于:所述VMS速度引导显示牌的显示方式包括以下几种:(1)当交叉口主路和次路上无车辆行驶时,则VMS速度引导显示牌不点亮;

(2)当检测到次路无车辆通过交叉口时不做速度引导,仅显示限速标识;

(3)当主路车辆匀速通过交叉口时,显示“次路来车,匀速通过”的绿色字样;

(4)当引导主路车辆加速通过交叉口时,显示“次路来车,加速至Vg km/h通过”的绿色字样,并在显示屏上加以红色边框;

(5)当引导主路车辆减速通过交叉口时,显示“次路来车,减速至Vg km/h让行通过”的绿色字样,并在显示屏上加以红色边框;

(6)当引导主路车停车让行时,显示“次路来车,停车让行”的黄色字样,并在显示屏上加以红色边框;

(7)当对多辆车进行速度引导时,使用车辆对应的车牌号进行区分以同时提醒主路车辆;

(8)当有行人通过交叉口时,显示“交叉口有行人通过,减速慢行”的黄色字样。

6.根据权利要求1所述的针对乡村T型无信号交叉口的车辆安全引导系统的引导方法,其特征在于:所述控制模块包括引导车速计算模块和引导策略生成模块;

所述引导车速计算模块根据雷达测距测速模块检测到的主路车辆和次路车辆到交叉口的距离和对应的速度,结合最小会车时间对主路车辆的引导速度进行计算;

所述引导策略生成模块根据引导车速来判断主路车辆引导策略,包括匀速通过、加速通过、减速让行和停车让行。

7.根据权利要求1所述的针对乡村T型无信号交叉口的车辆安全引导系统的引导方法,其特征在于:所述VMS速度引导显示牌在不需要对道路车辆进行引导时显示当前道路的限速;在需要对道路上的车辆进行警示和车速引导时,显示控制模块运算得到的引导车速。

8.根据权利要求1所述的针对乡村T型无信号交叉口的车辆安全引导系统的引导方法,其特征在于:所述雷达测距测速模块(4)用以检测到的主路车辆和次路车辆车头距离交叉口的距离以及车辆的速度信息,所述视频检测模块(3)用以对车辆和行人进行检测,所检测的车辆信息包括当前车型的标准长度以及车牌号。