[发明专利]一种规避交叉口困境区的路面引导装置

权利要求书

1.一种规避交叉口困境区的路面引导装置，其特征在于：主控单元通过3UCPCI/PXI背板获取车辆的位置序列、速度序列、时间序列信息以及路面引导装置所在车道的相位信息，单片机控制器根据车辆运行信息、车道相位信息，评估车辆是否会陷入交叉口困境区，并向指示单元发送指示信息，具体工作步骤如下：

Step1：当检测单元检测到所在车道有车辆驶进交叉口时，单片机控制器提取车道相位信息，计算当前时刻距离相位绿灯结束时间为Δt；

Step2：单片机控制器计算被测车辆到达交叉口停车线所需的时间为：

$t_{AR}=\frac{L_{stop}+L\left(t\right)\·cos\mathrm{\θ}}{V\left(t\right)}$

其中：t_AR为当前时刻被测车辆到达交叉口停车线所需的时间；L_stop为路面引导装置距离交叉口停车线的距离；L(t)为当前时刻t检测到的被测车辆与路面引导装置的距离；V(t)为当前时刻t检测到的被测车辆的运行速度；θ为发射的脉冲激光与道路平面的夹角；

Step3：评估被测车辆到达交叉口停车线的时间是否在剩余相位绿灯时间范围内：

如果Δt≥t_AR，则被测车辆不会陷入交叉口困境区，单片机控制器不对指示单元发送任何指示信息；

如果Δt＜t_AR，则当前车辆将陷入交叉口困境区，单片机控制器进一步判断被测车辆驾驶员的驾驶操作行为：

${\mathrm{\α}}_i=\frac{V_{i+1}-V_i}{T_{i+1}-T_i}$

其中：α_i为第i次计算得到的被测车辆的制动加速度，1≤i＜n；

Step3.1：当被测车辆制动加速度序列α_i∈[-δ，δ]，1≤i＜n，则认为被测车辆均速行驶；

如果则单片机控制器向指示单元发送“加速通行”指示信息；

如果则单片机控制器向指示单元发送“减速停车”指示信息；

其中：δ为加速度临界表征值；ε为加速度制动舒适临界值；

Step3.2：当被测车辆制动加速度序列存在α_i＞0(1≤i＜n)且α_i+1-α_i≥0(1≤i＜n-1)，则认为被测车辆加速行驶；

如果则当前车辆能够安全通过交叉口，单片机控制器不对指示单元发送任何指示信息；

如果且α(t)＞ε，则单片机控制器向指示单元发送“减速停车”指示信息；

如果且α(t)≤ε，则单片机控制器向指示单元发送“加速通行”指示信息；

如果且α(t)≤ε，则单片机控制器向指示单元发送“减速停车”指示信息；

其中：α(t)为当前时刻t被测车辆的制动加速度；

Step3.3：当被测车辆制动加速度序列存在α_i＜0(1≤i＜n)且α_i+1-α_i≤0(1≤i＜n-1)，则认为被测车辆减速行驶；

如果且|α(t)|≤ε，则单片机控制器向指示单元发送“保持车速、通过路口”指示信息；

如果且|α(t)|≤ε，则当前车辆能够安全停车，单片机控制器向指示单元发送“安全停车”指示信息；

如果且|α(t)|＞ε，则单片机控制器向指示单元发送“减速停车”指示信息；

如果且|α(t)|＞ε，则单片机控制器向指示单元发送“保持车速、通过路口”指示信息；

Step4：当检测单元光敏三极管最后一次接收到被测车辆的脉冲激光反射波时，单片机控制器对被测车辆的区间运行速度、车辆长度进行估计：

$V=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i/(n-1)$

V_L＝V·(T_n-T₁)

V_O＝T_n-T₁

V_H＝T₁-T′_n

其中：V为被测车辆的区域运行速度；V_L为被测车辆的长度；V_O为被测车辆的检测占有时间；V_H为被测车辆与前车的车头时距；T′_n为被测车辆检测之前一辆车最后一次检测到脉冲激光反射波的时间；

将V_L与车辆分类标准进行对比，确定被测车辆的类型V_C；以一定的时间间隔统计上述车辆参数，可以获得车道流量、车道车型组成、车道车辆时间占有率、车道车辆车头时距、车道车辆平均速度；

Step5：单片机控制器通过3U CPCI/PXI背板将车道流量、车道车型组成、车道车辆时间占有率、车道车辆车头时距、车道车辆平均速度传送给通信单元，由通信单元传送给交叉口交通信号控制器。

2.根据权利要求1所述的一种规避交叉口困境区的路面引导装置，其特征在于：指示单元根据主控单元单片机控制器发送过来的指示信息，通过嵌入在指示单元中的LED指示灯，通过LED指示灯灯色和指示标志对驾驶员的驾驶操纵行为进行提示，具体工作步骤如下：

Step1：当指示单元没有接收到单片机控制器任何指示信息时，LED指示灯处于熄灭状态，不显示任何指示标志；

Step2：当指示单元接收到单片机控制器发送过来的“加速通行”指示信息时，LED指示灯亮绿灯，动画显示加速指示标志，提示驾驶员加速通行；

Step3：当指示单元接收到单片机控制器发送过来的“减速停车”指示信息时，LED指示灯亮红色，动画显示减速指示标志，提示驾驶员减速停车；

Step4：当指示单元接收到单片机控制器发送过来的“保持车速、通过路口”指示信息时，LED指示灯亮绿灯，动画显示通行“→”指示标志，提示驾驶员通过交叉口；

Step5：当指示单元接收到单片机控制器发送过来的“安全停车”指示信息时，LED指示灯亮红色，动画显示停车“←”指示标志，提示驾驶员制动停车。