一种智慧道路行人过街控制方法及系统与流程

1.本发明属于智慧道路交通技术领域，更具体地，涉及一种智慧道路行人过街控制方法及系统。


背景技术：

2.随着新技术的应用，智慧城市建设不断的向前推进，智慧交通为智慧城市重要组成部分，道路智慧交通安全在保障人民生命安全发挥更大的作用。
3.道路交通参与者车辆和行人，其中行人处于危险的一方。目前设计的行人过街主要为人行斑马线、人行斑马线和红绿灯控制组合、志愿者引导或者其他过街警示系统，这种方式不能保障过街行人的绝对安全，智慧交通建设滞后，随着智慧交通的发展宜采用更加安全可靠的技术手段保障过街安全。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种智慧道路行人过街控制方法及系统，在保障通行效率的前提下，实现智慧交通行人过街的安全要求，提供更可靠、更加安全的控制方法。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种智慧道路行人过街控制方法，包括：
6.对于任一目标车道，若人行横道区域有行人通过，则获取目标车道停止线处目标车辆的第一速度；
7.在预设时间后，若停止线前的预设距离处检测到目标车辆，则获取目标车辆的第二速度；
8.由第一速度和第二速度之间的大小关系，以及第一速度的大小，查询人行过街风险分析知识库，推理获得目标车道的人行过街风险；
9.基于目标车道的人行过街风险确定风险应对措施。
10.在一些可选的实施方案中，所述人行过街风险分析知识库的确定如下：
11.根据车速对应的撞人风险进行分析，得到不同的第一速度和第二速度之间的大小关系，以及不同的第一速度大小下的风险分析表；
12.使用规则法表达风险分析表，生成事实库和规则库两部分，事实库为按照不同的第一速度和第二速度之间的大小关系、不同的第一速度大小划分并创建事实，规则库为组合已经创建的事实库中的事实建立的规则，将规则库中的前提事实与不同的第一速度和第二速度之间的大小关系、不同的第一速度大小的事实进行匹配。
13.在一些可选的实施方案中，所述推理获得目标车道的人行过街风险，包括：
14.将当前第一速度和第二速度之间的大小关系、及第一速度大小与事实库中的事实逐条进行匹配并生成事实；
15.将规则库中的规则前提与已生成的当前第一速度和第二速度之间的大小关系、及
第一速度大小事实进行匹配；
16.将每条规则的前提取出来，验证这些前提是否在人行过街风险分析知识库中，若都在人行过街风险分析知识库中，则匹配成功，否则，取下一条规则进行匹配；
17.将匹配成功的规则的结论输出获得目标车道的人行过街风险。
18.在一些可选的实施方案中，所述根据车速对应的撞人风险进行分析，得到不同的第一速度和第二速度之间的大小关系，以及第一速度的大小下的风险分析表，包括：
19.若第二速度大于等于第一速度，则表示目标车辆速度过快，撞人风险高；
20.若第二速度小于第一速度，且第一速度小于第一预设速度值，则表示目标车辆速度低，撞人风险低；
21.若第二速度小于第一速度，且第一速度大于等于第二预设速度值，则表示目标车辆速度过快，撞人风险高；
22.若第二速度小于第一速度，且第一速度大于等于第一预设速度值，而小于第二预设速度值，则表示目标车辆速度适中，若s《＝v0*t0/2，则撞人风险低，若s》v0*t0/2，则撞人风险高，其中，s为停止线距离人行斑马线的距离，v0为第一速度，t0为车辆刹车车速从v0降低到0的时间。
23.在一些可选的实施方案中，所述基于目标车道的人行过街风险确定风险应对措施，包括：
24.若目标车道的人行过街风险为撞人风险高，则启动目标车道前设置的电动升降式防撞桩，使得防撞桩抬起去除撞人风险，并在不存在未通过人员时，控制防撞桩落下。
25.按照本发明的另一方面，提供了一种智慧道路行人过街控制系统，包括：停止线处每个车道设置的一组地感线圈1，用于检测在停止线处的车辆；
26.停止线前预设距离处每个车道设置的一组地感线圈2，用于检测停止线前的预设距离处的车辆；
27.在停止线前第一预设距离处设置的监控杆件，杆件悬臂高度为预设高度，杆件上每个车道挂载一套测速设备，用于获取目标车道停止线处目标车辆的第一速度，以及在预设时间后，若停止线前的预设距离处检测到目标车辆，则获取目标车辆的第二速度；
28.在监控杆件上设置的红外热成像仪，用于检测人行横道区域是否有人通过；
29.控制中心，用于由第一速度和第二速度之间的大小关系，以及第一速度的大小，查询人行过街风险分析知识库，推理获得目标车道的人行过街风险，并基于目标车道的人行过街风险通过每个车道前设置的电动升降式防撞桩进行风险应对。
30.在一些可选的实施方案中，所述人行过街风险分析知识库的确定如下：
31.根据车速对应的撞人风险进行分析，得到不同的第一速度和第二速度之间的大小关系，以及不同的第一速度大小下的风险分析表；
32.使用规则法表达风险分析表，生成事实库和规则库两部分，事实库为按照不同的第一速度和第二速度之间的大小关系、不同的第一速度大小划分并创建事实，规则库为组合已经创建的事实库中的事实建立的规则，将规则库中的前提事实与不同的第一速度和第二速度之间的大小关系、不同的第一速度大小的事实进行匹配。
33.在一些可选的实施方案中，所述推理获得目标车道的人行过街风险，包括：
34.将当前第一速度和第二速度之间的大小关系、及第一速度大小与事实库中的事实
逐条进行匹配并生成事实；
35.将规则库中的规则前提与已生成的当前第一速度和第二速度之间的大小关系、及第一速度大小事实进行匹配；
36.将每条规则的前提取出来，验证这些前提是否在人行过街风险分析知识库中，若都在人行过街风险分析知识库中，则匹配成功，否则，取下一条规则进行匹配；
37.将匹配成功的规则的结论输出获得目标车道的人行过街风险。
38.在一些可选的实施方案中，所述根据车速对应的撞人风险进行分析，得到不同的第一速度和第二速度之间的大小关系，以及第一速度的大小下的风险分析表，包括：
39.若第二速度大于等于第一速度，则表示目标车辆速度过快，撞人风险高；
40.若第二速度小于第一速度，且第一速度小于第一预设速度值，则表示目标车辆速度低，撞人风险低；
41.若第二速度小于第一速度，且第一速度大于等于第二预设速度值，则表示目标车辆速度过快，撞人风险高；
42.若第二速度小于第一速度，且第一速度大于等于第一预设速度值，而小于第二预设速度值，则表示目标车辆速度适中，若s《＝v0*t0/2，则撞人风险低，若s》v0*t0/2，则撞人风险高，其中，s为停止线距离人行斑马线的距离，v0为第一速度，t0为车辆刹车车速从v0降低到0的时间。
43.在一些可选的实施方案中，所述基于目标车道的人行过街风险通过每个车道前设置的电动升降式防撞桩进行风险应对，包括：
44.若目标车道的人行过街风险为撞人风险高，则启动目标车道前设置的电动升降式防撞桩，使得防撞桩抬起去除撞人风险，并在不存在未通过人员时，控制防撞桩落下。
45.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
46.通过本发明的上述技术方案，在保障通行效率的前提下，实现智慧交通行人过街的安全要求，提供更可靠、更加安全的控制方法。在该应用领域具有一定的推广应用价值。
附图说明
47.图1是本发明实施例提供的一种人行过街控制程序流程示意图；
48.图2是本发明实施例提供的一种人行过街安全分析流程示意图；
49.图3是本发明实施例提供的一种人行过街风险分析系统专家系统原理图；
50.图4是本发明实施例提供的一种智慧人行过街系统平面示意图。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
52.在本发明实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。
53.实施例一
54.如图1所示是本发明实施例提供的一种人行过街控制程序流程示意图，在图1所示的方法中包括以下步骤：以a目标车道为例：
55.a车道人行过街控制程序流程：
56.第一步：红外热成像仪启动检测，检测人行横道区域是否有行人通过，若无，则跳至第六步；
57.第二步：若人行横道区域有行人通过，即进行人行过街安全风险分析；
58.第三步：若人行过街安全分析，有撞人风险(即fxa＝true)，则启动防撞桩控制设施，防撞桩抬起去除撞人风险；
59.第四步：红外热成像仪检测是否还有未通过人员，若有，返回第三步；
60.第五步：红外热成像仪检测无行人，防撞桩落下(fxa＝false)；
61.第六步：结束，返回第一步。
62.其中，b～f车道按照a车道控制流程一致，实现a～f车道的智慧人行过街控制。
63.在本发明实施例中，如图2所示，对于第二步中的人行过街安全风险分析可以通过以下方式实现，以a目标车道为例：
64.a车道人行过街安全分析程序流程：
65.第一步：停止线处地磁线圈1检测到目标车辆a，触发车速检测设备检测目标车辆a的第一速度va，使v0＝va，若未检测到目标车辆a，跳至第四步；
66.第二步：若预设时间(如本发明实施例中的5s)内，停止线前预设距离(如本发明实施例中的1m)处地磁线圈2检测到目标车辆a，则触发车速检测设备检测目标车辆a的第二速度va，使v1＝va；若预设时间即5s内未检测到目标车辆a，则v1＝0，跳至第三步；
67.第三步：进行人行过街安全分析；
68.第四步：结束，返回第一步。
69.其中，b～f车道人行过街安全分析程序按照a车道控制流程一致，实现a～f车道的安全分析。
70.在本发明实施例中，可以通过人行过街风险分析系统专家系统进行推理得到人行过街安全分析：
71.人行过街风险分析系统专家系统原理如图3所示，图3中，x表示专家系统人机接口的输入包括a车道(b～f车道)停止线处的第一车速v0、停止线前1m处的第二车速v1以及对知识库的管理输入；y表示专家系统输出，此处指此车道的人行过街风险判定fxa(b车道～f车道为fxb～fxf)；人行过街风险分析系统人机接口指人行过街风险分析系统电脑；知识管理是对知识库知识增、删、改等知识维护；知识库是人行过街风险分析决策专家的决策知识和经验知识汇集；推理机是一组程序，它针对不同的车速、车速变化去处理知识库，并将推理结果反馈给人行过街风险分析系统人机接口。
72.在本发明实施例中，可以通过以下方式创建人行过街风险分析知识库：
73.(1)知识收集
74.人行过街风险分析风险值的专家知识从平时车速对应撞人风险分析，列出不同条件下的风险分析表，如表1所示。
75.表1人行过街风险分析表
[0076][0077]
(2)知识表达
[0078]
使用规则法表达风险分析表，其标准的程序架构为“若-则”(if-then)，即评估一个情况，若状况为真，则采取行动。根据表1中的专家知识经规则法知识表达后生成事实库和规则库两部分。
[0079]
1)生成事实库
[0080]
按照停止线处的第一车速v0、停止线前1m处的第二车速v1划分并创建事实，控制要求提高则细化事实、控制要求降低则粗化事实。现按照表1中的信息划分事实，建立的事实库如表2所示，包含“事实1”，......，“事实c”等事实。
[0081]
表2事实库
[0082]
序号事实序号事实事实1v0《10km/h事实av1《v0事实210km/h《＝v0《60km/h事实bv1＝v0事实3v0》＝60km/h事实cv1》v0
[0083]
2)生成规则库
[0084]
组合已经创建的事实库中的事实建立规则库，如表3所示，包含“规则1a”、......、“规则3c”等事实。其中，规则“规则2a”就表达了“若v0为10km/h《＝v0《60km/h and v1＝v0；则车道a人行过街风险fxa＝true(风险高)”的专家知识。(以a车道为例)
[0085]
表3规则库
[0086]
序号规则规则1aif事实1and事实a；then fxa＝false规则1bif事实1and事实b；then fxa＝true规则1cif事实1and事实c；then fxa＝true规则2aif事实2and事实a；then fxa＝true/false规则2bif事实2and事实b；then fxa＝true规则2cif事实2and事实c；then fxa＝true规则3aif事实3and事实a；then fxa＝true规则3bif事实3and事实b；then fxa＝true规则3cif事实3and事实c；then fxa＝true
[0087]
(3)人行过街风险知识推理
[0088]
人行过街风险专家系统通过推理机进行知识推理，获取所有车道人行过街风险值。
[0089]
1)推理方法
[0090]
人行过街风险值专家系统推理机采用正向推理的方法，它针对用户输入的v0、v1，
t0等已知条件，去处理系统知识库中的事实和规则。其推理原理是：
[0091]
若事实m为真，且有一规则“tf m then n”存在，则n为真。
[0092]
因此，如果用户输入的已知条件满足事实库中的事实1和事实a，且规则库有规则“if事实1and事实a；then fxa＝true”存在；则可得该车道人行过街风险值fxa＝true。
[0093]
推理机的工作过程如下(以a车道为例)：
[0094]
1)将用户输入的已知条件与事实库中的事实逐条进行匹配并生成事实。
[0095]
2)规则库中的规则前提与已生成的v0、v1事实进行匹配；将每条规则的《前提》取出来，验证这些前提是否在库中，若都在，则匹配成功；不然的话，则取下一条规则进行匹配。
[0096]
3)把匹配成功的规则的《结论》输出获得车道的人行过街风险值fxa。
[0097]
按照以上步骤，推理出所有车道中的人行过街风险值(fxa～fxf)。
[0098]
如图4所示，本发明实施例提供的在路中人行过街处在人行过街处设置的一套控制系统，斑马线前距离s处设置停止线：
[0099]
(1)检测车辆：在停止线处每个车道设置一组地感线圈1，检测在停止线处车辆，停止线前1m处每个车道设置一组地感线圈2，检测车辆停止线前1m处的车辆。
[0100]
(2)检测车速：在停止线前面第一预设距离(如本发明实施例中的15～20m)处设置一处监控杆件，杆件悬臂高度为预设高度(如本发明实施例中的6.5m)，杆件上每个车道挂载一套测速设备。
[0101]
(3)检测人：在监控杆件上设置红外热成像仪，检测斑马线上是否有人通过。
[0102]
(4)在每个车道前设置一处电动升降式防撞桩。
[0103]
(5)控制中心集中控制，智能分析，实现人行过街的智能控制。
[0104]
检测人行斑马线是否有人，通过测量车速的变化，控制中心智能分析是否启动升降式防撞桩，保障行人通行安全。
[0105]
人行过街风险分析系统，主要分析方法：基于车辆速度和速度变化的分析：
[0106]
(1)车辆速度过快，风险高；
[0107]
(2)车辆速度低，风险低；
[0108]
(3)车辆速度适中，若到了过街处加速，风险高。若到了过街处减速，判定减速是否能在斑马线之前减速到0，预判风险，若一定时间到斑马线速度不能降低到0，则有撞行人的风险，风险高；若一定时间速度能降低到0，则无撞行人的风险，风险低。具体如下：
[0109]
s《＝v0*t0/2,风险低；
[0110]
s》v0*t0/2,风险高。
[0111]
其中s为停止线距离人行斑马线的距离，v0为车辆经过停止线的速度，t0为根据经验车辆刹车车速从v0降低到0的时间。
[0112]
需要指出，根据实施的需要，可将本技术中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
[0113]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种智慧道路行人过街控制方法，其特征在于，包括：对于任一目标车道，若人行横道区域有行人通过，则获取目标车道停止线处目标车辆的第一速度；在预设时间后，若停止线前的预设距离处检测到目标车辆，则获取目标车辆的第二速度；由第一速度和第二速度之间的大小关系，以及第一速度的大小，查询人行过街风险分析知识库，推理获得目标车道的人行过街风险；基于目标车道的人行过街风险确定风险应对措施。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人行过街风险分析知识库的确定如下：根据车速对应的撞人风险进行分析，得到不同的第一速度和第二速度之间的大小关系，以及不同的第一速度大小下的风险分析表；使用规则法表达风险分析表，生成事实库和规则库两部分，事实库为按照不同的第一速度和第二速度之间的大小关系、不同的第一速度大小划分并创建事实，规则库为组合已经创建的事实库中的事实建立的规则，将规则库中的前提事实与不同的第一速度和第二速度之间的大小关系、不同的第一速度大小的事实进行匹配。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述推理获得目标车道的人行过街风险，包括：将当前第一速度和第二速度之间的大小关系、及第一速度大小与事实库中的事实逐条进行匹配并生成事实；将规则库中的规则前提与已生成的当前第一速度和第二速度之间的大小关系、及第一速度大小事实进行匹配；将每条规则的前提取出来，验证这些前提是否在人行过街风险分析知识库中，若都在人行过街风险分析知识库中，则匹配成功，否则，取下一条规则进行匹配；将匹配成功的规则的结论输出获得目标车道的人行过街风险。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据车速对应的撞人风险进行分析，得到不同的第一速度和第二速度之间的大小关系，以及第一速度的大小下的风险分析表，包括：若第二速度大于等于第一速度，则表示目标车辆速度过快，撞人风险高；若第二速度小于第一速度，且第一速度小于第一预设速度值，则表示目标车辆速度低，撞人风险低；若第二速度小于第一速度，且第一速度大于等于第二预设速度值，则表示目标车辆速度过快，撞人风险高；若第二速度小于第一速度，且第一速度大于等于第一预设速度值，而小于第二预设速度值，则表示目标车辆速度适中，若s<＝v0*t0/2，则撞人风险低，若s>v0*t0/2，则撞人风险高，其中，s为停止线距离人行斑马线的距离，v0为第一速度，t0为车辆刹车车速从v0降低到0的时间。5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述基于目标车道的人行过街风险确定风险应对措施，包括：
若目标车道的人行过街风险为撞人风险高，则启动目标车道前设置的电动升降式防撞桩，使得防撞桩抬起去除撞人风险，并在不存在未通过人员时，控制防撞桩落下。6.一种智慧道路行人过街控制系统，其特征在于，包括：停止线处每个车道设置的一组地感线圈1，用于检测在停止线处的车辆；停止线前预设距离处每个车道设置的一组地感线圈2，用于检测停止线前的预设距离处的车辆；在停止线前第一预设距离处设置的监控杆件，杆件悬臂高度为预设高度，杆件上每个车道挂载一套测速设备，用于获取目标车道停止线处目标车辆的第一速度，以及在预设时间后，若停止线前的预设距离处检测到目标车辆，则获取目标车辆的第二速度；在监控杆件上设置的红外热成像仪，用于检测人行横道区域是否有人通过；控制中心，用于由第一速度和第二速度之间的大小关系，以及第一速度的大小，查询人行过街风险分析知识库，推理获得目标车道的人行过街风险，并基于目标车道的人行过街风险通过每个车道前设置的电动升降式防撞桩进行风险应对。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述人行过街风险分析知识库的确定如下：根据车速对应的撞人风险进行分析，得到不同的第一速度和第二速度之间的大小关系，以及不同的第一速度大小下的风险分析表；使用规则法表达风险分析表，生成事实库和规则库两部分，事实库为按照不同的第一速度和第二速度之间的大小关系、不同的第一速度大小划分并创建事实，规则库为组合已经创建的事实库中的事实建立的规则，将规则库中的前提事实与不同的第一速度和第二速度之间的大小关系、不同的第一速度大小的事实进行匹配。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述推理获得目标车道的人行过街风险，包括：将当前第一速度和第二速度之间的大小关系、及第一速度大小与事实库中的事实逐条进行匹配并生成事实；将规则库中的规则前提与已生成的当前第一速度和第二速度之间的大小关系、及第一速度大小事实进行匹配；将每条规则的前提取出来，验证这些前提是否在人行过街风险分析知识库中，若都在人行过街风险分析知识库中，则匹配成功，否则，取下一条规则进行匹配；将匹配成功的规则的结论输出获得目标车道的人行过街风险。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述根据车速对应的撞人风险进行分析，得到不同的第一速度和第二速度之间的大小关系，以及第一速度的大小下的风险分析表，包括：若第二速度大于等于第一速度，则表示目标车辆速度过快，撞人风险高；若第二速度小于第一速度，且第一速度小于第一预设速度值，则表示目标车辆速度低，撞人风险低；若第二速度小于第一速度，且第一速度大于等于第二预设速度值，则表示目标车辆速度过快，撞人风险高；若第二速度小于第一速度，且第一速度大于等于第一预设速度值，而小于第二预设速
度值，则表示目标车辆速度适中，若s<＝v0*t0/2，则撞人风险低，若s>v0*t0/2，则撞人风险高，其中，s为停止线距离人行斑马线的距离，v0为第一速度，t0为车辆刹车车速从v0降低到0的时间。10.根据权利要求6至9任一项所述的系统，其特征在于，所述基于目标车道的人行过街风险通过每个车道前设置的电动升降式防撞桩进行风险应对，包括：若目标车道的人行过街风险为撞人风险高，则启动目标车道前设置的电动升降式防撞桩，使得防撞桩抬起去除撞人风险，并在不存在未通过人员时，控制防撞桩落下。

技术总结
本发明公开了一种智慧道路行人过街控制方法及系统，属于智慧道路交通技术领域，红外热成像仪启动检测，检测人行横道区域是否有行人通过，若无，则结束；若人行横道区域有行人通过，即进行人行过街安全风险分析；若人行过街安全分析，有撞人风险，则启动防撞桩控制设施，防撞桩抬起去除撞人风险；红外热成像仪检测是否还有未通过人员，若有，则进行撞人风险分析；红外热成像仪检测无行人，防撞桩落下。通过本发明在保障通行效率的前提下，实现智慧交通行人过街的安全要求，提供更可靠、更加安全的控制方法。制方法。制方法。


技术研发人员：程国怀 李瑞华 申凯 张楠 赵昊裔 常杰锋
受保护的技术使用者：中冶南方工程技术有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/7/6