一種路側(cè)向車輛傳送交叉口信號燈信息的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及車路協(xié)同技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種路側(cè)向車輛傳輸交叉口 ?目號燈?目息的編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，交叉路口都安裝有實體信號燈，由司機(jī)通過肉眼觀察信號燈狀態(tài)。這種方法有諸多缺陷。首先，可能會出現(xiàn)駕駛?cè)艘暰€受阻的情況，使其無法觀察到信號燈狀態(tài)；其次，有自動駕駛功能或其他自主行為的車輛無法獲得信號燈信息。
[0003]將信號燈信息通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)給汽車有助于提高交叉口通行的安全性和效率，是車車/車路協(xié)同技術(shù)實現(xiàn)的基礎(chǔ)。
[0004]目前用于車路無線通信的標(biāo)準(zhǔn)主要為(IEEE)802.llp，其規(guī)定的物理層數(shù)據(jù)包最大大小為1400字節(jié)，這其中還包含大約400字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)安全負(fù)載，這樣留給車路通信的數(shù)據(jù)最大大小約為1000字節(jié)。而交叉口的RSU(Road Site Unit)通常向車輛傳送三種數(shù)據(jù):路口位置(交叉口經(jīng)瑋度)、GID(路口幾何形狀)、SPAT(信號燈相位與時間)。當(dāng)前其它車路通信協(xié)議SPAT部分?jǐn)?shù)據(jù)長度均超過50字節(jié)，致使需要縮短GID的數(shù)據(jù)長度，導(dǎo)致車輛獲取交叉口幾何形狀信息不足。所以，要在保障信號燈信息完整的前提下，盡量減少SPAT數(shù)據(jù)所占長度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對基于車路無線通信有效獲取信號燈狀態(tài)的問題，提出了一種RSU向汽車傳輸信號燈信息的通信協(xié)議，在保證汽車可以獲得完整信息的前提下，大大縮短了 SPAT數(shù)據(jù)所占的長度。
[0006]本發(fā)明提供的交叉口路側(cè)設(shè)備向車輛傳送交通信號燈信息的方法，通過路側(cè)設(shè)備封裝信號燈信息并向路口所有車輛廣播，汽車接收并解析自己所對應(yīng)的信息。所采用的技術(shù)方案分為如下步驟:
[0007]步驟1，交叉口 RSU將信號燈信息根據(jù)本發(fā)明制定的通信協(xié)議封裝到一個數(shù)據(jù)包中。這個協(xié)議所包含的內(nèi)容為當(dāng)前交叉口的經(jīng)瑋度及每個方向左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)調(diào)頭的紅綠燈狀態(tài)、剩余時間及該路口的方向角。
[0008]步驟2，RSU 通過 DSRC (Dedicated Short Range Communicat1n,專用短程通訊)或其他無線設(shè)備將根據(jù)協(xié)議封裝的數(shù)據(jù)包通過UDP廣播發(fā)送給通信范圍內(nèi)的所有車輛。
[0009]步驟3，車輛接收數(shù)據(jù)包，根據(jù)協(xié)議解析數(shù)據(jù)包，將自己的行駛方向和協(xié)議中的方向進(jìn)行匹配，從而得出自車對應(yīng)的信號燈信息，這樣交叉口通信范圍內(nèi)的車輛就感知到了交通信號燈的狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點是，首先使車輛獲得了交叉口的信號燈信息，車載的應(yīng)用程序可以進(jìn)一步根據(jù)此信息開發(fā)擴(kuò)展應(yīng)用；其次，協(xié)議封裝的數(shù)據(jù)所占長度較小，長度為38.5字節(jié)，使得一個數(shù)據(jù)包中留給其他數(shù)據(jù)的長度增加。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1是含五個進(jìn)道口的交叉口車路通信示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明定義的協(xié)議中的方向角判定示意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明制定的車路通信協(xié)議示意圖；
[0014]圖4是本發(fā)明制定的車路通信協(xié)議內(nèi)容圖；
【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0016]圖1顯示的是一個有五個進(jìn)道口的交叉路口，每個進(jìn)道口都有直行左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)和調(diào)頭的信號燈。交叉口的RSU安裝有DSRC發(fā)送設(shè)備或W1-Fi無線路由器，其信號覆蓋整個交叉口，信號半徑不低于100米。汽車上裝有DSRC接收設(shè)備或其他無線網(wǎng)卡用于接收數(shù)據(jù)。路口將自己的經(jīng)瑋度信息發(fā)送給車輛，汽車根據(jù)經(jīng)瑋度信息判斷自己車輛目前屬于哪個路口的控制范圍內(nèi)。每個路口都有一個方向，在這個路口內(nèi)車輛的行駛方向也與這個方向相同。
[0017]圖2顯示的是本發(fā)明制定的車路通信協(xié)議中道路方向角判定圖。汽車要獲得自己所對應(yīng)紅綠燈信息就需要判斷自己在哪個路口，這就需要根據(jù)汽車行駛的方向角來確定，如果用原始的角度表示方法來表示，則汽車方向角通常占有8個字節(jié)，這會占用大量空間，所以本協(xié)議將汽車方向角劃分為幾個方向范圍，這樣就大大縮短了方向角數(shù)據(jù)所占的長度。如圖所示，將所有方向分為12個范圍，編號0-11。定義正北方向為0°，順時針方向為角度增加方向。汽車根據(jù)自己的行駛方向判斷屬于哪個區(qū)域，確定自己的編號。
[0018]協(xié)議的形式如圖3，協(xié)議前3個字節(jié)存儲的是發(fā)送協(xié)議的UTC時間，精確到秒。實際表示的時間范圍為0:00:00-23:59:59，存儲的時間范圍為0-86339。之后的8個字節(jié)為交叉口經(jīng)瑋度數(shù)據(jù)，其中前4個字節(jié)為經(jīng)度，后4個字節(jié)為瑋度，分別用單精度浮點數(shù)表示，誤差最大為10米，可以區(qū)分兩個交叉口的位置。之后27.5個字節(jié)為SPAT信息。本協(xié)議按交叉口最多為5個進(jìn)道口設(shè)計，每個進(jìn)道口包含要左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)和調(diào)頭的信號燈，所以協(xié)議分為5塊，每塊包含一個進(jìn)道口的信號燈信息。在每一個塊中，最前面4bits表示路口的方向，后面跟著該路口直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、調(diào)頭信號燈信息各lObits，其中2bits信號燈狀態(tài)(紅綠黃)，8bits該狀態(tài)剩余時間。每個塊占5.5字節(jié)(44bits)，協(xié)議總長度為38.5字
Τ ο
[0019]圖4為協(xié)議具體的內(nèi)容。
[0020]在現(xiàn)實中各交叉口往往不滿足包含五進(jìn)道口且都允許左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)調(diào)頭的情況，主要分為如下幾種形式；
[0021](1)進(jìn)道口不足5個:當(dāng)有4個進(jìn)道口時將第一塊的行駛方向賦值為15，就表示該塊的數(shù)據(jù)無效。同理，對于含有三個進(jìn)道口的交叉口來說，將前兩塊的行駛方向賦值為15。
[0022](2)例如一些路口汽車可以隨意右轉(zhuǎn)，則右轉(zhuǎn)信號燈狀態(tài)賦值2(綠燈)，剩余時間賦值255，表示沒有剩余時間，一直為綠燈。
[0023](3)禁止左轉(zhuǎn)或直行或右轉(zhuǎn)或調(diào)頭:信號燈狀態(tài)(紅綠黃)賦值為3，表示這個方向禁止通行。
[0024]RSU根據(jù)路口情況將各個方向所對應(yīng)的紅綠燈信息封裝到相應(yīng)的塊中，在每個發(fā)送周期通過UDP廣播的形式向通信范圍內(nèi)所有車輛發(fā)送數(shù)據(jù)。汽車接收到UDP廣播包后，解析包中的數(shù)據(jù)，取得與自己行駛方向一致的塊中的數(shù)據(jù)。這樣汽車就獲得了交叉口的信號燈信息。
【主權(quán)項】
1.一種交叉口路向車傳送信號燈狀態(tài)的方法，路側(cè)單元將信號燈信息根據(jù)協(xié)議封裝，并廣播給通信范圍內(nèi)的所有車輛，其特征是:協(xié)議總長度為38.5字節(jié)，其中包括3字節(jié)時間戳、8字節(jié)的交叉口經(jīng)瑋度信息和27.5字節(jié)的SPAT (信號燈相位與時間)協(xié)議，SPAT協(xié)議分為五個大塊，每個塊包含一個路口左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)調(diào)頭的紅綠燈信息，每塊占5.5個字節(jié)，即協(xié)議可以包含最多五個路口的信號燈信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路向車傳送信號燈狀態(tài)的方法，其特征是:協(xié)議中每一塊對應(yīng)一個路口的信息，依次為: (1)路口方向，用4bits表示，劃分為12個方向范圍，當(dāng)4位都賦值為1時表示本塊數(shù)據(jù)無效。當(dāng)有四個路口時，使第一塊數(shù)據(jù)無效。當(dāng)有三個路口時，時第一和第二塊數(shù)據(jù)無效。 (2)直行左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)的信號燈狀態(tài)，信號燈顏色占2bits(紅綠黃)，信號燈剩余時間占Sbits。當(dāng)不允許直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)或調(diào)頭時，相應(yīng)的信號燈顏色賦值11，表示沒有相應(yīng)的信號燈。當(dāng)信號燈顏色恒定不變時，信號燈剩余時間賦值為11111111。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路向車傳送信號燈狀態(tài)的方法，其特征是:路口方向以正北為0度，劃分為12個方向范圍，每個方向范圍為30度，第0個方向的范圍為345度-15度，第2個方向范圍為15度-45度，以此類推。
【專利摘要】一種路側(cè)向車輛傳送交叉口信號燈信息的方法。交叉路口將每個路口的信號燈信息根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的協(xié)議進(jìn)行封裝，并廣播給通信范圍內(nèi)的所有車輛。汽車接收到數(shù)據(jù)包，根據(jù)協(xié)議解析包，就得到了相應(yīng)的信號燈信息。本發(fā)明在保證汽車準(zhǔn)確獲得信號燈信息的基礎(chǔ)上大大減少了通信所占數(shù)據(jù)的長度，協(xié)議總長度為15字節(jié)。如此，一個數(shù)據(jù)包就可以包含更多的數(shù)據(jù)，就可以增加車路通信的信息量。
【IPC分類】G08G1/0962
【公開號】CN105280003
【申請?zhí)枴緾N201510632047
【發(fā)明人】魯光泉, 田凇, 王云鵬, 鹿應(yīng)榮, 陳鵬, 丁川
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月29日