一种基于车路协同的网联公交应用系统和方法与流程

1.本发明涉及车路协同技术领域，特别涉及一种基于车路协同的网联公交应用系统和方法。


背景技术：

2.高精地图定位技术为地图精度精确到厘米级别，数据维度体现在其包括了除道路信息之外的与交通相关的周围静态信息。高精度地图除了可以提供高精度的静态信息，如路网、路形、车道、poi、建筑、路标等，还包含动态的实时交通信息，通过对这两类信息进行融合，形成一个虚拟的全要素空间。
3.三维可视化建模技术可实现全要素3d化，通过高精地图把道路信息、交通事件信息、路侧交通设备信息、障碍物、交通参与物信息，完全重现到虚拟的三维空间。这些信息都有相对坐标和绝对坐标，可以提供物体的精准定位。并且根据历史数据进行建模分析，可预测及模拟交通拥堵情况。
4.惯导rtk为加装了惯导系统(惯导系统由陀螺仪+加速计两部分组成)的rtk，即rtk内置高精度imu(inertial measurement unit)惯导模块，采用卫星+惯导组合定位的方式解算，实现任意姿态测量，在60
°
倾角内保障2cm定位精度。
5.现有公交车行驶在高架下、隧道内等场景时，卫星的信号受到桥面或隧道的阻挡变弱，单独使用车载终端难以获取车辆的实时精确位置，无法实现车辆的高精定位功能；公交优先场景实现困难，同时车辆自身三维可视化监控及管理数据也受到严重影响，数据显示不准确。
6.因此，如何精准获取公交车辆实时位置，成为本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

7.鉴于上述问题，本发明提出了一种至少解决上述部分技术问题的基于车路协同的网联公交应用系统和方法，可有效实现车辆在高架桥下或隧道内的精准感知与定位，以及实现智能网联公交在交叉口的高效优先通行。
8.本发明实施例提供一种基于车路协同的网联公交应用系统，包括：设置于路侧设备的雷达和摄像头，以及装载于公交车辆车体上的高精度imu惯导，以及云端管控平台；
9.所述雷达和摄像头用于获取公交车辆的车辆位置数据；所述雷达包括：微波雷达和激光雷达；
10.所述高精度imu惯导用于获取公交车辆的惯导rtk定位信息；
11.所述云端管控平台分别用于接收所述车辆位置数据和惯导rtk定位信息，生成车身实时数据信息；并根据所述车身实时数据信息，生成车辆高精度定位数据；所述车身实时数据信息包括：车辆速度、车辆刹车状态和车辆转向角。
12.进一步地，所述云端管控平台还用于根据所述车辆高精度定位数据，匹配车路协同场景，进行路侧及车端数据计算和整合，提供数据分发服务。
13.进一步地，所述路侧设备用于向所述云端管控平台发送信号优先指令；
14.所述云端管控平台还用于接收所述信号优先指令，与交通信号控制子系统进行交互，控制交通信号相位变化，实现公交车交通信号优先场景。
15.进一步地，所述云端管控平台还根据所述车辆高精度定位数据，通过三维可视化模拟乘车人员上下车情况、车辆速度、路况信息、前方红绿灯信息、站点信息、道路安全信息、公交营运信息以及线路行车环境信息，实现数字孪生场景展示。
16.进一步地，还包括：车端显示屏，装载于公交车辆车体上；
17.所述车端显示屏用于展示数字孪生场景；所述数字孪生场景包括：乘车人员上下车情况、车辆速度、路况信息、前方红绿灯信息、站点信息、道路安全信息、公交营运信息以及线路行车环境信息。
18.进一步地，所述车端显示屏包括：司机展示屏和乘客展示屏。
19.本发明实施例还提供一种基于车路协同的网联公交应用方法，应用于如上述任一项所述的基于车路协同的网联公交应用系统，包括：
20.雷达和摄像头获取公交车辆的车辆位置数据；所述雷达包括：微波雷达和激光雷达；所述雷达和摄像头均设置于路侧设备；
21.高精度imu惯导获取公交车辆的惯导rtk定位信息；所述高精度imu惯导装载于公交车辆车体上；
22.云端管控平台接收所述车辆位置数据和惯导rtk定位信息，生成车身实时数据信息；并根据所述车身实时数据信息，生成车辆高精度定位数据；所述车身实时数据信息包括：车辆速度、车辆刹车状态和车辆转向角。
23.进一步地，还包括：
24.云端管控平台根据所述车辆高精度定位数据，匹配车路协同场景，进行路侧及车端数据计算和整合，提供数据分发服务。
25.进一步地，还包括：
26.路侧设备向所述云端管控平台发送信号优先指令；
27.云端管控平台接收所述信号优先指令，与交通信号控制子系统进行交互，控制交通信号相位变化，实现公交车交通信号优先场景。
28.进一步地，还包括：
29.云端管控平台根据所述车辆高精度定位数据，通过三维可视化模拟乘车人员上下车情况、车辆速度、路况信息、前方红绿灯信息、站点信息、道路安全信息、公交营运信息以及线路行车环境信息，实现数字孪生场景展示。
30.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
31.本发明实施例提供的一种基于车路协同的网联公交应用系统，包括：设置于路侧设备的雷达和摄像头，以及装载于公交车辆车体上的高精度imu惯导，以及云端管控平台；其中，雷达和摄像头用于获取公交车辆的车辆位置数据；雷达包括：微波雷达和激光雷达；高精度imu惯导用于获取公交车辆的惯导rtk定位信息；云端管控平台分别用于接收车辆位置数据和惯导rtk定位信息，生成车身实时数据信息；并根据车身实时数据信息，生成车辆高精度定位数据；车身实时数据信息包括：车辆速度、车辆刹车状态和车辆转向角。可实现不受物理遮挡、天气影响，更精确的对网联公交车进行监测与管控。
32.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
33.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
34.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
35.图1为本发明实施例提供的基于车路协同的网联公交应用系统的结构框图；
36.图2为本发明实施例提供的基于车路协同的网联公交应用系统的数据流程图。
具体实施方式
37.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
38.本发明实施例提供一种基于车路协同的网联公交应用系统，参照图1所示，包括：设置于路侧设备的雷达和摄像头，以及装载于公交车辆车体上的高精度imu惯导，以及云端管控平台；
39.雷达和摄像头用于获取公交车辆的车辆位置数据；雷达包括：微波雷达和激光雷达；
40.高精度imu惯导用于获取公交车辆的惯导rtk定位信息；
41.云端管控平台分别用于接收车辆位置数据和惯导rtk定位信息，生成车身实时数据信息；并根据车身实时数据信息，生成车辆高精度定位数据；车身实时数据信息包括：车辆速度、车辆刹车状态和车辆转向角。
42.本实施例提供的基于车路协同的网联公交应用系统，通过路侧的感知设备融合车端惯导-rtk差分技术可实现不受物理遮挡、天气影响，更精确的对网联公交车进行管控，借助智能路口的信息发布能力和车载单元的通讯能力，实现车-车、车-路之间的信息交互；联动交通信号控制子系统，在一定的时间段内，基于不对路口整体通行造成较大影响的前提下，实现公交车辆优先通行。通过道路信息发布、交通出行诱导、事件预测预警、行驶安全辅助信息推送等功能，实现路网均衡畅通，可有效提高交通安全系数。
43.具体包括，可一并参照图2所示：
44.(1)当网联公交车经过高架桥下交叉路口或隧道内时，通过采集前端路侧设备微波/激光雷达、视频获取车辆位置数据；采集车端惯导rtk定位、速度、刹车状态、转向角等车身数据；
45.(2)融合路侧车辆位置数据和惯导rtk数据，生成高精度定位数据；
46.(3)匹配车路协同场景，进行路侧及车端数据计算和整合，提供数据分发服务；
47.(4)与交通信号控制子系统进行交互，控制信号相位变化，实现公交车信号优先场景；
48.(5)通过三维可视化技术进行模拟乘车人员上下车情况、车速、路况信息、前方红绿灯信息、站点信息、道路安全信息、公交营运信息以及线路行车环境等方面信息，实现数字孪生场景展示在车端显示屏；将融合数据在高精地图上进行全要素展示；
49.(6)利用回传云平台的信息，车辆云端管控后台可以使管理者对车况信息、路况信息、车辆实时位置、载客信息、危险事件、车辆调度、车辆收益、安全性能等进行直接监控和管理。实现车辆云端管控车况信息、路况信息、车辆实时位置、载客信息、危险事件、车辆调度、车辆收益、安全性能等。
50.车端显示屏主要展示智能网联车辆特别是公交车在车路协同场景的整体展示情况，应包含计算单元、通讯单元、感知设备、监控设备、人机交互、定位设备等设备，组成一体化终端设备系统；显示屏包括司机展示屏和乘客展示屏，通过可视化形式实现公交车智能化和网联化的车辆监管、乘客服务、辅助驾驶、公交优先、信息广播、人机交互、车辆定位等功能。
51.通过5g、人工智能等新技术带来公交出行服务的全新体验，基于出行即服务(maas)的出行理念，以提升出行服务体验为宗旨，依托高精度亚米级定位、5g实时低延迟传输、高清视频实景拼接等高新技术，从车、路、云等维度全面升级公交系统，结合公交出行方便乘客的服务宗旨，从乘客关注的亟需改善的站台到站预报、车厢拥挤预报维度实现技术更新与功能跨越，打造快捷化、舒适化、便利化、人性化的出行服务，满足不同人群、不同场景的出行需求。
52.公交车在经过多交叉口联动场景下，车端通过路侧设备向信控平台发送信号优先指令，信号机协同干预的模式，直接参与信号优先决策控制，形成车路云协同信号优先。
53.在乘客屏上展示公交车在道路上的行驶状况，特别是经过高架桥下、隧道内过程中相关的数据，包括乘车人员上下车数据、车速、路况信息、前方红绿灯信息，站点信息、道路安全信息、公交营运信息以及线路行车环境等方面的数据，将行车信息运用三维可视化技术展示到乘客屏幕上，增加了乘客乘车的体验感。
54.基于5g/mec技术，视频采集设备进行数据交互，实现对5g公交车的实时监测和管控。通过5g网络对使车辆与云端管控平台服务器进行数据传输。车辆定时发送实时定位、原车信息、路况危险事件、车辆任务信息、自动驾驶状态等信息传输到后台。车辆云端管控后台可以使管理者对车况信息、路况信息、车辆实时位置、载客信息、危险事件、车辆调度、车辆收益、安全性能等进行直接监控和管理，使整个车辆更稳定、安全、高效地运行。
55.本实施例，通过路侧的感知设备融合车端惯导-rtk差分技术实现智能网联公交的超空间安全防护，辅助车辆在高架桥下或隧道内的感知与定位，起到盲区预警、障碍物预警、交叉口碰撞预警等作用，在车载司机显示屏上展示路口各类交通参与者精细化建模(包含主车、远车、行人、自行车和紧急车辆的三维模型)及提醒信息，提醒车辆和安全员采取措施以防止事故发生，实现高精度定位，大幅度提升智能网联公交的运行安全。
56.通过信号系统和边缘计算设备(mec)结合先进的路侧感知和网联设备，建立车与路协同信号优先决策交互机制，在标准化的智能网联v2i场景之外，进一步实现了智能网联公交车面向路口优先场景的深度互联，实现智能网联公交在交叉口的高效优先通行；同时在车端显示屏上显示优先信息。
57.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种基于车路协同的网联公交应用方
法，由于该方法所解决问题的原理与前述基于车路协同的网联公交应用系统相似，因此该方法的实施可以参见前述系统的实施，重复之处不再赘述。
58.本发明实施例还提供了一种基于车路协同的网联公交应用方法，包括：
59.雷达和摄像头获取公交车辆的车辆位置数据；雷达包括：微波雷达和激光雷达；雷达和摄像头均设置于路侧设备；
60.高精度imu惯导获取公交车辆的惯导rtk定位信息；高精度imu惯导装载于公交车辆车体上；
61.云端管控平台接收车辆位置数据和惯导rtk定位信息，生成车身实时数据信息；并根据车身实时数据信息，生成车辆高精度定位数据；车身实时数据信息包括：车辆速度、车辆刹车状态和车辆转向角。
62.具体地，还包括：
63.云端管控平台根据车辆高精度定位数据，匹配车路协同场景，进行路侧及车端数据计算和整合，提供数据分发服务。
64.具体地，还包括：
65.路侧设备向云端管控平台发送信号优先指令；
66.云端管控平台接收信号优先指令，与交通信号控制子系统进行交互，控制交通信号相位变化，实现公交车交通信号优先场景。
67.具体地，还包括：
68.云端管控平台根据车辆高精度定位数据，通过三维可视化模拟乘车人员上下车情况、车辆速度、路况信息、前方红绿灯信息、站点信息、道路安全信息、公交营运信息以及线路行车环境信息，实现数字孪生场景展示。
69.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。
70.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种基于车路协同的网联公交应用系统，其特征在于，包括：设置于路侧设备的雷达和摄像头，以及装载于公交车辆车体上的高精度imu惯导，以及云端管控平台；所述雷达和摄像头用于获取公交车辆的车辆位置数据；所述雷达包括：微波雷达和激光雷达；所述高精度imu惯导用于获取公交车辆的惯导rtk定位信息；所述云端管控平台分别用于接收所述车辆位置数据和惯导rtk定位信息，生成车身实时数据信息；并根据所述车身实时数据信息，生成车辆高精度定位数据；所述车身实时数据信息包括：车辆速度、车辆刹车状态和车辆转向角。2.如权利要求1所述的一种基于车路协同的网联公交应用系统，其特征在于，所述云端管控平台还用于根据所述车辆高精度定位数据，匹配车路协同场景，进行路侧及车端数据计算和整合，提供数据分发服务。3.如权利要求1所述的一种基于车路协同的网联公交应用系统，其特征在于，所述路侧设备用于向所述云端管控平台发送信号优先指令；所述云端管控平台还用于接收所述信号优先指令，与交通信号控制子系统进行交互，控制交通信号相位变化，实现公交车交通信号优先场景。4.如权利要求1所述的一种基于车路协同的网联公交应用系统，其特征在于，所述云端管控平台还根据所述车辆高精度定位数据，通过三维可视化模拟乘车人员上下车情况、车辆速度、路况信息、前方红绿灯信息、站点信息、道路安全信息、公交营运信息以及线路行车环境信息，实现数字孪生场景展示。5.如权利要求4所述的一种基于车路协同的网联公交应用系统，其特征在于，还包括：车端显示屏，装载于公交车辆车体上；所述车端显示屏用于展示数字孪生场景；所述数字孪生场景包括：乘车人员上下车情况、车辆速度、路况信息、前方红绿灯信息、站点信息、道路安全信息、公交营运信息以及线路行车环境信息。6.如权利要求5所述的一种基于车路协同的网联公交应用系统，其特征在于，所述车端显示屏包括：司机展示屏和乘客展示屏。7.一种基于车路协同的网联公交应用方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一项所述的基于车路协同的网联公交应用系统，包括：雷达和摄像头获取公交车辆的车辆位置数据；所述雷达包括：微波雷达和激光雷达；所述雷达和摄像头均设置于路侧设备；高精度imu惯导获取公交车辆的惯导rtk定位信息；所述高精度imu惯导装载于公交车辆车体上；云端管控平台接收所述车辆位置数据和惯导rtk定位信息，生成车身实时数据信息；并根据所述车身实时数据信息，生成车辆高精度定位数据；所述车身实时数据信息包括：车辆速度、车辆刹车状态和车辆转向角。8.如权利要求7所述的一种基于车路协同的网联公交应用方法，其特征在于，还包括：云端管控平台根据所述车辆高精度定位数据，匹配车路协同场景，进行路侧及车端数据计算和整合，提供数据分发服务。9.如权利要求7所述的一种基于车路协同的网联公交应用方法，其特征在于，还包括：
路侧设备向所述云端管控平台发送信号优先指令；云端管控平台接收所述信号优先指令，与交通信号控制子系统进行交互，控制交通信号相位变化，实现公交车交通信号优先场景。10.如权利要求7所述的一种基于车路协同的网联公交应用方法，其特征在于，还包括：云端管控平台根据所述车辆高精度定位数据，通过三维可视化模拟乘车人员上下车情况、车辆速度、路况信息、前方红绿灯信息、站点信息、道路安全信息、公交营运信息以及线路行车环境信息，实现数字孪生场景展示。

技术总结
本发明公开了一种基于车路协同的网联公交应用系统和方法，系统包括：设置于路侧设备的雷达和摄像头，以及装载于公交车辆车体上的高精度IMU惯导，以及云端管控平台；其中，雷达和摄像头用于获取公交车辆的车辆位置数据；雷达包括：微波雷达和激光雷达；高精度IMU惯导用于获取公交车辆的惯导RTK定位信息；云端管控平台分别用于接收车辆位置数据和惯导RTK定位信息，生成车身实时数据信息；并根据车身实时数据信息，生成车辆高精度定位数据；车身实时数据信息包括：车辆速度、车辆刹车状态和车辆转向角。可实现不受物理遮挡、天气影响，更精确的对网联公交车进行监测与管控。的对网联公交车进行监测与管控。的对网联公交车进行监测与管控。


技术研发人员：李鹏 佘红艳 杨硕 张奕 王松浩 欧阳波涛 唐琳 王月红 罗平 马攀科 郭永顺
受保护的技术使用者：柳州市东科智慧城市投资开发有限公司
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/7/3