一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法

1.本发明涉及一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，属于行人过街无障碍设施信号设置技术领域。


背景技术：

2.在优化出行环境、加强无障碍设施有效性建设的过程中，交叉口作为视障人士出行中的痛点，值得被关注。在如今大尺度交通的背景下，特别是当面对含有安全岛的大尺度交叉口时，视障人士往往难以及时获取当前信号灯的状况，缺乏确定的过街方案，这无疑增加了视障人士的过街难度，降低了其过街的安全性。目前，针对大尺度过街场景，国外往往采用按钮式的过街辅助设备、过街盲道以及语音辅助设备等设备。按钮式设备需要定期维护且对于视障人士不易找寻，语音辅助设备在无障碍领域缺乏针对性与应用性，无法有效辅助视障人士过街。
3.本技术通过移动设备与路侧感应设备的交互技术，在信息共享的基础上通过基础数据的计算，提供多方案的过街信息，实现视障人士过街语音辅助设备提示方法；同时基于计算结果，本技术根据当前信号相位信息与在视障人士过街基础数据确定过街方案并实时调整信号相位方案，利用语音辅助设备输出该方案下的信息；并且整个过程无需视障人士进行其他操作，仅通过设备之间的交互实现，保障其过街安全，简化其过街流程，提升交叉口过街效率。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明提出了一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，它基于信息交互技术采集的运动手环与路侧设备的基础信息；在此基础上，代入特定的方程计算得到对应的语音辅助设备设置方案；根据方案结果调整信号相位方案，辅助视障人士安全顺利地通过含安全岛；基于过街盲道、感应式设备与语音辅助设备，实现在大尺度交通背景下通过含安全岛交叉口的无障碍分段式过街。
5.技术方案：本发明提出了一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，该方法包括如下步骤：
6.步骤一，将传感器、信息处理器布设于交叉口路侧，语音辅助设备布设于交叉口路侧与过街安全岛，完成基本数据采集；
7.步骤二，基于传感器与手环的信息交互，计算基本参数，判断信号相位是否需要调整，基于不同场景确定信号相位调整方案；
8.步骤三，根据步骤二的计算结果确定语音辅助设备方案，完成输出；
9.步骤四，判断视障人士是否完成过街，若完成过街则语音辅助设备输出结束。
10.进一步的，所述步骤一中，布设基础设施的方法如下：
11.1)在交叉口两端安装传感器，基于无线技术接收视障人士所带运动手环采集的基础数据，获取当前交叉口信号相位方案信息；
12.2)在交叉口两端设置安装语音辅助设备，该设备的发声模式由信息处理器确定；
13.3)在交叉口两端设置信息处理器，该处理器基于交互技术进行基本参数的计算，判断信号相位是否需要调整，并基于不同场景确定信号相位调整方案；
14.4)视障人士佩戴支持蓝牙/无线传输模式的运动手环。
15.进一步的，所述步骤一中，获取基本数据包括：
16.1)传感器收集基础数据：信号灯配时方案g＝[g1,r1,g2,r2,...,gn,rn]，其中，g为1
×
n的矩阵，gi为i相位的绿灯时间，ri为i相位的红灯时间，1≤i≤n且gi∈g，ri∈g，系统设置该交叉口最大绿灯时间g
max
，最小绿灯时间g
min
，最小红灯时间r
min
，当前相位绿灯已持续的时间ts，路侧设备与过街方向交叉口起始位置垂直距离ws，交叉口起点至安全岛语音辅助设备距离w1，安全岛语音辅助设备至交叉口终点距离w2；
[0017]
2)运动手环收集视障人士通过交叉口平均步速v。
[0018]
进一步的，所述步骤二中，处理器基于传感器与手环的信息交互技术，计算如下基本参数，判断信号相位是否需要调整，基于不同场景确定信号相位调整方案，包括如下几个步骤：
[0019]
1)计算视障人士全过街时间：
[0020][0021]
2)计算视障人士至安全岛时间：
[0022][0023]
3)计算剩余绿灯时间，m为当前的相位
[0024]
tr＝g
m-ts，m∈n且0≤m≤n
[0025]
4)根据计算的参数结果确定是否调整方案，情况如下：
[0026]
情况一：若tc≤tr，该情况信号相位方案无需调整，行人无需等待，完成一次过街；
[0027]
情况二：若td≤tr《tc，该情况信号相位方案需要调整，行人需先过街至安全岛后，至下一绿灯时间后再完成二次过街；
[0028]
情况三：若td》tr，该情况信号相位方案需要调整，行人需先在交叉口等待，至下一最大绿灯时间后再完成一次过街。
[0029]
进一步的，确定信号相位调整方案：
[0030]
情况一：若tc≤tr，无需调整信号相位方案；
[0031]
情况二：若td≤tr《tc，调整相位方案为[g
max
,r
min
,g
max
]，将m相位绿灯时间gm延长为g
max
，r
min
为最小红灯时间，m+1相位原本绿灯时间g
m+1
延长为g
max
；
[0032]
情况三：若td》tr，调整相位方案为若tr≥g
min
，则m相位绿灯时间gm缩短为g
min
，r
min
为最小红灯时间，m+1相位原本绿灯时间g
m+1
延长为g
max
；若tr《g
min
，则当前相位绿灯时间gm不变，r
min
为最小红灯时间，m+1相位原本绿灯时间g
m+1
延长为g
max
。
[0033]
进一步的，所述步骤三中，根据步骤二的计算结果确定语音辅助设备输出方案如下：
[0034]
情况一：告知的视障人士无需等待，完成一次过街，剩余绿灯时间tr；
[0035]
情况二：告知等待过街的视障人士需先过街至安全岛后，至下个绿灯周期再二次过街，当前相位剩余绿灯时间tr，下一相位绿灯时间g
m+1
；
[0036]
情况三：告知等待过街的视障人士需等待至下一最大绿灯时间后再完成一次过街，当前相位剩余绿灯时间tr，下一相位绿灯时间g
m+1
。
[0037]
进一步的，所述步骤四中，判断视障人士是否完成过街，若完成过街，则语音辅助设备输出结束，交叉口过街方向结束端传感器接收运动手环信号，完成过街全过程，语音输出结束。
[0038]
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：
[0039]
本专利建立了一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，基于感应式设备与运动手环的信息交互技术，实现多场景下的视障人士过街信号相位实时方案调整，有效保障了视障人士过街安全性，极大提高了大尺度交叉口的过街效率，有利于完善无障碍服务体系，推动我国公共服务均等化的无障碍出行环境的构建。
附图说明
[0040]
图1为本发明的流程图；
[0041]
图2为实施例中的铺设有过街盲道、含安全岛的交叉口及设备布设示意图。
具体实施方式
[0042]
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
[0043]
本发明提出一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0044]
参见图1，本发明包括以下步骤：
[0045]
步骤一，系统铺设过街盲道，传感器、信息处理器布设于交叉口路侧，语音辅助设备布设于交叉口路侧与过街安全岛，完成基本数据采集；基础设施包括：可接收运动手环数据的传感器、语音辅助设备、信息处理器；基本数据包括：信号相位方案、交叉口的集合参数、过街视障人士的平均步速；布设设备的位置参见图2，获取的基本数据如表1所示。
[0046]
1)在交叉口两端安装传感器，基于无线技术接收视障人士所带运动手环采集的基础数据，获取当前交叉口信号相位方案信息；
[0047]
2)在交叉口两端与过街安全岛设置安装语音辅助设备，该设备的发声模式由信息处理器确定；
[0048]
3)在交叉口两端设置信息处理器，该处理器基于交互技术进行基本参数的计算，判断信号相位是否需要调整并基于不同场景确定信号相位调整方案；
[0049]
4)视障人士需佩戴支持蓝牙/无线传输模式的运动手环。
[0050]
所述步骤一中获取基本数据包括：
[0051]
1)传感器收集基础数据：信号灯配时方案g＝[g1,r1,g2,r2,...,gn,rn]，其中，g为1
×
n的矩阵，gi为i相位的绿灯时间，ri为i相位的红灯时间，1≤i≤n且gi∈g，ri∈g。系统设
置该交叉口最大绿灯时间g
max
，最小绿灯时间g
min
，最小红灯时间r
min
，当前相位绿灯已持续的时间ts，路侧设备与过街方向交叉口起始位置垂直距离ws,交叉口起点至安全岛语音辅助设备距离w1，安全岛语音辅助设备至交叉口终点距离w2；
[0052]
2)运动手环收集视障人士通过交叉口数据：平均步速v。
[0053]
表1方案获取基本数据示例
[0054][0055]
步骤二，处理器基于传感器与手环的信息交互技术，计算基本参数，判断信号相位是否需要调整，基于不同场景确定信号相位调整方案。基本参数计算如表2所示。
[0056]
所述步骤二中处理器基于传感器与手环的信息交互技术，计算如下基本参数，判断信号相位是否需要调整，基于不同场景确定信号相位调整方案。包括如下几个步骤：
[0057]
1)计算视障人士全过街时间：
[0058][0059]
2)计算视障人士至安全岛时间：
[0060][0061]
3)计算剩余绿灯时间，m为当前的相位
[0062]
tr＝g
m-ts,m∈n且0≤m≤n
[0063]
4)判断是否需要调整信号相位方案，若需要调整则进入下一步；若不需要调整，则完成步骤二
[0064]
情况一：若tc≤tr，该情况信号相位方案无需调整，行人无需等待，完成一次过街；
[0065]
情况二：若td≤tr《tc，该情况信号相位方案需要调整，行人需先过街至安全岛后，至下一绿灯时间后再完成二次过街；
[0066]
情况三：若td》tr，该情况信号相位方案需要调整，行人需先在交叉口等待，至下一最大绿灯时间后再完成一次过街。
[0067]
确定信号相位调整方案：
[0068]
情况一：若tc≤tr，无需调整信号相位方案；
[0069]
情况二：若td≤tr《tc，调整相位方案为[g
max
,r
min
,g
max
]，将m相位绿灯时间gm延长为g
max
，r
min
为最小红灯时间，m+1相位原本绿灯时间g
m+1
延长为g
max
；
[0070]
情况三：若td》tr，调整相位方案为若tr≥g
min
，则m相位绿灯时间gm缩短为g
min
，r
min
为最小红灯时间，m+1相位原本绿灯时间g
m+1
延长为g
max
；若tr《g
min
，则当前相位绿灯时间gm不变，r
min
为最小红灯时间，m+1相位原本绿灯时间g
m+1
延长为g
max
。
[0071]
表2基本参数计算示例
[0072][0073]
根据计算结果，td》tr，当前相位剩余时间无法抵达安全岛，故需先行等待至下一信号周期完成一次过街，此时相位方案需调整。由于tr《g
min
，则当前相位gm不变，延长m+1相位绿灯时间g
m+1
＝25至g
max
＝50s。
[0074]
所述步骤三中根据步骤二的计算结果确定语音辅助设备输出方案包括如下几个步骤：
[0075]
情况一：告知的视障人士无需等待，完成一次过街，剩余绿灯时间tr；
[0076]
情况二：告知等待过街的视障人士需先过街至安全岛后，至下个绿灯周期再二次过街，当前相位剩余绿灯时间tr，下一相位绿灯时间g
m+1
；
[0077]
情况三：告知等待过街的视障人士需等待至下一最大绿灯时间后再完成一次过街，当前相位剩余绿灯时间tr，下一相位绿灯时间g
m+1
。
[0078]
实例中语音输出方案为情况三中tr《g
min
的情况，即告知等待过街的视障人士需先行等待至下一信号周期完成一次过街，需等待tr＝8s，下一相位绿灯时间g
max
＝50s。
[0079]
所述步骤四中，判断视障人士是否完成过街，若完成过街，则语音辅助设备输出结束包括如下步骤：交叉口过街方向结束端传感器接收到运动手环信号，完成过街全过程，语音输出结束。

技术特征：
1.一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，将传感器、信息处理器布设于交叉口路侧，语音辅助设备布设于交叉口路侧与过街安全岛，完成基本数据采集；步骤二，基于传感器与手环的信息交互，计算基本参数，判断信号相位是否需要调整，基于不同场景确定信号相位调整方案；步骤三，根据步骤二的计算结果确定语音辅助设备方案，完成输出；步骤四，判断视障人士是否完成过街，若完成过街，则语音辅助设备输出结束。2.根据权利要求1所述的一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，其特征在于，所述步骤一中，布设基础设施的方法如下：1)在交叉口两端安装传感器，基于无线技术接收视障人士所带运动手环采集的基础数据，获取当前交叉口信号相位方案信息；2)在交叉口两端设置安装语音辅助设备，该设备的发声模式由信息处理器确定；3)在交叉口两端设置信息处理器，该处理器基于交互技术进行基本参数的计算，判断信号相位是否需要调整，并基于不同场景确定信号相位调整方案；4)视障人士佩戴支持蓝牙/无线传输模式的运动手环。3.根据权利要求1或2所述的一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，其特征在于，所述步骤一中，获取基本数据包括：1)传感器收集基础数据：信号灯配时方案g＝[g1,r1,g2,r2,...,g
n
,r
n
]，其中，g为1
×
n的矩阵，g
i
为i相位的绿灯时间，r
i
为i相位的红灯时间，1≤i≤n且g
i
∈g，r
i
∈g，系统设置该交叉口最大绿灯时间g
max
，最小绿灯时间g
min
，最小红灯时间r
min
，当前相位绿灯已持续的时间t
s
，路侧设备与过街方向交叉口起始位置垂直距离w
s
，交叉口起点至安全岛语音辅助设备距离w1，安全岛语音辅助设备至交叉口终点距离w2，n为相位的总个数；2)运动手环收集视障人士通过交叉口平均步速v。4.根据权利要求2所述的一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，其特征在于：所述步骤二中，处理器基于传感器与手环的信息交互技术，计算如下基本参数，判断信号相位是否需要调整，基于不同场景确定信号相位调整方案，包括如下几个步骤：1)计算视障人士全过街时间：2)计算视障人士至安全岛时间：3)计算剩余绿灯时间，m为当前的相位t
r
＝g
m-t
s
，m∈n且0≤m≤n4)根据计算的参数结果确定是否调整方案，情况如下：情况一：若t
c
≤t
r
，该情况信号相位方案无需调整，行人无需等待，完成一次过街；情况二：若t
d
≤t
r
＜t
c
，该情况信号相位方案需要调整，行人需先过街至安全岛后，至下一绿灯时间后再完成二次过街；情况三：若t
d
>t
r
，该情况信号相位方案需要调整，行人需先在交叉口等待，至下一最大
绿灯时间后再完成一次过街。5.根据权利要求4所述的一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，其特征在于，确定信号相位调整方案：情况一：若t
c
≤t
r
，无需调整信号相位方案；情况二：若t
d
≤t
r
＜t
c
，调整相位方案为[g
max
，r
min
，g
max
]，将m相位绿灯时间g
m
延长为g
max
，r
min
为最小红灯时间，m+1相位原本绿灯时间g
m+1
延长为g
max
；情况三：若t
d
>t
r
，调整相位方案为若t
r
≥g
min
，则m相位绿灯时间g
m
缩短为g
min
，r
min
为最小红灯时间，m+1相位原本绿灯时间g
m+1
延长为g
max
；若t
r
＜g
min
，则当前相位绿灯时间g
m
不变，r
min
为最小红灯时间，m+1相位原本绿灯时间g
m+1
延长为g
max
。6.根据权利要求5所述的一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，其特征在于，所述步骤三中，根据步骤二的计算结果确定语音辅助设备输出方案如下：情况一：告知的视障人士无需等待，完成一次过街，剩余绿灯时间t
r
；情况二：告知等待过街的视障人士需先过街至安全岛后，至下个绿灯周期再二次过街，当前相位剩余绿灯时间t
r
，下一相位绿灯时间g
m+1
；情况三：告知等待过街的视障人士需等待至下一最大绿灯时间后再完成一次过街，当前相位剩余绿灯时间t
r
，下一相位绿灯时间g
m+1
。7.根据权利要求1所述的一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，其特征在于：所述步骤四中，判断视障人士是否完成过街，若完成过街，则语音辅助设备输出结束，交叉口过街方向结束端传感器接收运动手环信号，完成过街全过程，语音输出结束。

技术总结
本发明公开了一种面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法。该方法包括：首先，完成基础设施布设与数据采集工作；其次，基于传感器与手环的交互技术，处理器进行基本参数的计算，判断信号相位是否需要调整并确定信号相位调整方案；然后，确定语音辅助设备信号输出方案；最后，判断视障人士是否完成过街，若完成过街则语音辅助设备信号输出结束。本发明所提出的面向视障人群分段式过街的交叉口信号控制方法，通过信号相位的动态调整，在符合交通要求的前提下兼顾视障人士过街安全性与交叉口效率，为优化出行环境、加强城市交通无障碍设施有效性建设提供了一种方案。设施有效性建设提供了一种方案。设施有效性建设提供了一种方案。


技术研发人员：马永锋 赵昕 陈淑燕 莫少婕 郭兆岩 陆建 胡晓健
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/6/28