[发明专利]一种四相位信号交叉口的流向冲突判别和配时优化方法

权利要求书

1.一种四相位信号交叉口的流向冲突判别和配时优化方法，其特征在于，是按如下步骤进行：

步骤一：对四相位信号交叉口的航拍视频中每一帧图像上的交叉口区域进行栅格化处理，得到每一帧图像上的若干个边长为w的栅格，其中，所述交叉口区域是指交叉口四条停车线的延长线与交叉口边缘线的相交区域，所述四相位交叉口是指相位1为南北方向直行相位、相位2为南北方向左转相位、相位3为东西方向直行相位、相位4为东西方向左转相位的十字形交叉口；

步骤二：利用Yolo算法与deepsort算法对航拍视频中所有车辆进行识别与轨迹跟踪，得到所有车辆的轨迹数据，所述轨迹数据包括：各个车辆的识别框、由识别框的几何中心连接而成的轨迹长度、车辆流向以及车速；

步骤三：根据各个车辆的识别框，计算第j帧图像上每辆车占据不同栅格的面积，从而得到所有帧上车辆占据各个栅格的面积，将所有帧上任意第n辆车持续多帧占据某个栅格i的面积与w²之比均大于等于比例阈值q的时间记为t_n；

根据车辆流向，将持续多帧占据某个栅格i的第n辆车的行驶方向记为n_x,y，其中，x表示车辆进口道的方向，且x属于{E,W,S,N}，分别表示东、西、南、北，y表示车辆的行驶转向，且y属于{H,L,R}，分别表示直行、左转、右转；

若行驶方向n_x,y为北进口道右转n_N,R、东进口道右转n_E,R、西进口道右转n_W,R、南进口道右转n_S,R，则执行步骤3.1；否则，执行步骤3.2；

步骤3.1：若t_n大于第一冲突阈值则表示第n辆车在栅格i发生冲突，且冲突类型为右转车辆与慢性交通的冲突，否则，表示第n辆车在栅格i不发生冲突，并结束流程；其中，v_b为所设定的右转车辆平均车速；

步骤3.2：若t_n大于第二冲突阈值则表示第n辆车在栅格i发生冲突，且冲突类型为直行车与左转车的冲突；否则，表示第n辆车在栅格i不发生冲突，并结束流程；其中，v_o为所设定的左转车辆平均车速，且t_ot_b；

步骤四：获取栅格i上所有发生冲突的车辆数，并统计同一行驶方向上冲突车辆的数量X_x,y，若进口道方向的直行车辆数X_x,Hh，则表示栅格i为车辆进口道的方向上的直行车辆冲突常发性区域，若进口道方向的左转车辆数X_x,Ll，则表示栅格i为车辆进口道的方向上的左转车辆冲突常发性区域，若进口道方向的右转车辆数X_x,R＞r，则表示栅格i为车辆进口道的方向上的右转车辆与慢行交通冲突常发性区域，其中，h、l、r分别为直行车辆、左转车辆和右转车辆的冲突发生次数下限值；

步骤五：以相位1是绿灯开始至相位1的红灯结束为一个信号周期，在第k个信号周期下对交叉口区域中对相位1切换至相位2的过程中直行车辆与左转车辆的冲突常发性区域进行信号配时优化：

步骤5.1：利用式(3)计算相位1切换至相位2过程中南、北直行车辆驶离交叉口所需要的清空时间

式(3)中，为第k个信号周期下相位1的车道停车线分别与自身方向的直行冲突区域的几何中心距离的平均值，为第k个信号周期下南、北向直行尾车车辆长度的平均值，为第k个信号周期下南、北向直行尾车分别通过自身方向车道停车线的速度平均值；

步骤5.2：利用式(4)计算第k个信号周期下相位2的南、北向左转车辆从停车线驶至冲突区域几何中心的进入时间

式(4)中，为第k个信号周期下的南、北向左转头车启动损失时间的平均值，为第k个信号周期下的南、北向左转头车启动加速度的平均值，为第k个信号周期下的南、北向左转头车由停车线分别与自身方向左转冲突区域几何中心距离的平均值；

步骤5.3：利用式(5)计算第k个信号周期下车辆间的安全间隔时间

式(5)中，为第k个信号周期下所设交叉口车辆间的安全距离；

步骤5.4：利用式(6)计算第k个信号周期下相位1切换至相位2后调整的绿灯间隔时间

步骤5.5：计算所有信号周期下相位1切换至相位2后调整的绿灯间隔时间并取平均值作为相位1切换至相位2的最优绿灯间隔时间t_1,2，用最优绿灯间隔时间t_1,2更新相位1切换至相位2的原有绿灯间隔时间；

步骤5.6：按照步骤5.1至步骤5.5的过程计算其余相位间切换后调整的绿灯间隔时间并更新原有绿灯间隔时间；

步骤六：增设右转专用相位，使得各流向进入交叉口的右转机动车与左转机动车共用一个相位，即左转信号灯绿灯放行，各方向进口道右转车辆均能通行，从而实现对交叉口内右转车辆冲突常发性区域进的优化以消除冲突。