本发明涉及智能路侧统领域，特别是涉及部分布设的车路协同自动驾驶的系统。
背景技术：
自动驾驶汽车(例如，能感知其环境并且在没有人为操作或人为操作减少的情况下导航的车辆)正在开发中。目前，自动驾驶汽车正在进行实验测试，并未广泛用于商业用途。现有的自动驾驶汽车技术需要昂贵且复杂的车载系统，这严重阻碍了自动驾驶车辆的广泛实施和使用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供部分布设的车路协同自动驾驶的系统，以解决上述现有技术存在的问题，。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供部分布设的车路协同自动驾驶的系统，包括车路同自动驾驶cavh系统，所述cavh网络被配置为在系统实体之间提供协调控制的级别，向道路使用者提供定制信息和时效性的控制指令，以及操作和维护服务，所述cavh系统包括自动和非自动车辆的cavh系统和/或包括道路和部分道路的cavh系统，cavh网络根据布设范围包括部分布设的部分和/或非布设的部分，以及完全布设的部分；所述部分布设的部分包括系统部分覆盖范围的道路和/或具有部分cavh系统功能组件的布设。
优选地，所述cavh系统包括智能路侧iris系统，所述智能路侧iris系统包括不同等级的路侧单元rsu网络、交通控制单元tcu和交通控制中心tcc网络，用于在系统实体之间提供各种级别的协调控制，为各个道路使用者提供详细的定制信息和时效性的控制指令，以及操作和维护服务；所述rsu网络包括通信功能，环境感知功能，交通行为预测功能或车辆控制功能。
优选地，所述cavh系统被配置为提供感知功能、交通行为预测和管理功能、计划和决策功能以及车辆控制功能中的四个功能的任意组合，包括一个，或者若干，或者全部功能。
优选地，当系统配置为感知部分布设的rsu区域的交通环境，使用的数据是来自部分布设的rsu的数据和来自使用云和交通基础设施传送的其他系统组件的数据；
当系统被配置为感知和传送一个区域的交通环境数据，所述交通环境数据包括车辆、行人、道路几何形状、道路设计信息、道路路面状况、交通管制基础设施、交通控制设备、和/或动物。
优选地，所述cavh系统还包括一个或多个车载单元obu和车辆接口，交通运营中心toc和/或被配置为提供信息和计算服务云平台，用于管理包含自动化水平的车辆、非自动车辆和其他道路使用者的混合交通。
优选地，所述cavh系统还包括交通行为预测和管理功能，所述交通行为预测和管理功能被配置为基于由部分布设的rsu、车辆到车辆通信、和/或云收集的和或传送的信息、预测个人的人力驾驶的车辆轨迹、车辆排和/或混合排轨迹、车辆路线选择、交通路段上的交通流量、行人行为、一般交通环境、车辆交通组成、和/或车辆和基础设施通信连接；
优选地，所述cavh系统还包括规划和决策功能，所述规划和决策功能被配置为基于部分布设的rsu收集和/或传送的信息，进行规划和/或决定车辆和/或排的轨迹，车辆和/或排的路径选择，变速限制，匝道控制，车辆使用入口匝道和/或出口匝道，和/或交通信号配时。
优选地，所述cavh系统还包括所述全布设的交通网络、部分布设的交通网络、以及包括全布设、部分布设和/或无布设的子网络，所述无布设的部分与系统其他组成部分通信。
优选地，所述cavh系统还包括系统被配置为提供车辆控制功能，所述车辆控制功能被配置为提供控制指令以应对道路基础设施、人、车辆和/或动物和移动障碍物；所述车辆控制功能包括协调控制策略，所述协调控制策略包括全控制策略、部分控制策略和/或非控制策略；所述非控制策略包括系统的组件之间的信息通信。
优选地，所述cavh系统还包括安全基础设施和软件，所述安全基础设施和软件包括基于事件预测和风险指数估计的主动方法，用于交通事故发生之前；基于快速事件检测的主动方法，用于识别即将发生的事件并在危害发生之前部署；和/或被动方法，以减轻事故发生后的危害和损失。
本发明公开了以下技术效果：本发明在cavh系统实体之间提供各种级别的协调控制，为各个道路使用者提供详细的定制信息和时效性的控制指令，以及操作和维护服务，提高了资源效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明显示包含cavh系统组件的cavh系统和包含关键点的道路的实施例的示意图，其中101：交通控制中心/交通运营中心(tcc/toc)、交通控制单元(tcus)102收集数据、路侧单元(rsu)103、停车标志关键点104、交通信号关键点105、交通振荡关键点106、通行能力关键点107；
图2为本发明显示出与用于车辆协调控制的信息流有关的技术的实施例的框图，其中rsu201、tcc/tcu202、云或其他源203以及控制模块单元204；
图3为本发明的流程图；
图4为本发明显示出用于在空间和/或时间上同步传感器数据的框图，其中传感器401、同步模块402、控制模块403；
图5为本发明在交通信号关键点的一个实例示意图，其中车辆和rsu501、有限功能rsu502、被识别为具有关键运动的非cavh车辆503、被识别为具有关键运动的cavh车辆504、被识别为具有非关键运动的非cavh车辆505，被识别为具有非关键运动的cavh车辆506，和信号控制器507；
图6为本发明在停车标志关键点的一个实例示意图，其中rsu和车辆601之间的通信(比如无线通信)，有限功能rsu602，和车辆行驶轨迹603；
图7为本发明在环岛关键点的一个实例示意图，其中cavh组件和网联车701之间的通信(比如无线通信)，网联车轨迹702，普通车辆轨迹703，rsu704。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-2，本发明提供部分布设的车路协同自动驾驶的系统，包括车路同自动驾驶cavh系统，所述车路同自动驾驶cavh系统包括自动和非自动车辆的cavh系统和/或包括道路和部分道路的cavh系统，cavh网络根据布设范围包括部分布设的部分和/或非布设的部分，以及完全布设的部分；所述部分布设的部分包括部分覆盖范围的道路和/或具有部分功能的cavh系统组件的布设。
进一步优化方案，所述cavh系统包括智能路侧iris系统，所述智能路侧iris系统包括不同等级的路侧单元rsu网络、交通控制单元tcu和交通控制中心tcc网络，所述cavh网络包括不同等级的rsu覆盖范围和功能和/或不同等级的tcu/tcc覆盖范围和功能用于在系统实体之间提供各种级别的协调控制，为各个道路使用者提供详细的定制信息和时效性的控制指令，以及操作和维护服务；并且其中cavh网络被配置为在系统实体之间提供各种级别的协调控制，为各个道路使用者提供详细的定制信息和时效性的控制指令，以及操作和维护服务。
进一步优化方案，所述rsu是“有限功能rsu”，包括更少组件，传感器，和/或“全功能”rsu模块的rsu。本发明提供了几种类型的有限功能rsu和几种类型的全功能rsu。若干级别的rsu，例如，从低到高，包括更少或更多的组件，传感器，模块，和/或功能。例如，rsu提供实时车辆环境感知和交通行为预测，并通过obu发送用于各个车辆的瞬时控制指令；rsu提供实时车辆环境感知和交通行为预测，但不通过obu发送用于各个车辆的瞬时控制指令；rsu不提供实时车辆环境感知和交通行为预测，但通过obu发送用于各个车辆的瞬时控制指令；rsu提供实时车辆环境感知但不提供交通行为预测；rsu不提供实时车辆环境感知但提供交通行为预测；rsu基于本文描述的有限数量的传感器，模块，和/或功能提供实时车辆环境感知；rsu基于本文描述的1，2，3，4，5，6，7，8，9或10个传感器，模块，和/或功能提供实时车辆环境感知。
全功能rsu或具有较高功能水平的rsu被放置在关键点处或附近以监视关键点，并从关键点收集数据，以及在关键点处管理车辆；有限功能rsu被放置在非关键点，能节省资源，有效使用功率和通信带宽，并降低cavh系统的安装成本。
所述rsu包括以下中的一个或多个：感知模块，被配置为测量驾驶环境的特性；通信模块，被配置为与车辆、tcu和云进行通信；数据处理模块，被配置为处理、融合和计算来自感知和/或通信模块的数据；接口模块，用于在数据处理模块和通信模块之间进行通信；自适应电源模块，用于根据本地电网的状况提供电能和调节电能。自适应电源模块被配置为提供备用冗余。通信模块使用有线或无线介质进行通信。
所述感知模块包括基于雷达的传感器和基于视觉的传感器中的一种或两种；所述基于视觉的传感器和所述基于雷达的传感器被配置为感知驾驶环境和车辆属性数据；基所述于雷达的传感器是激光雷达，微波雷达，超声雷达或毫米雷达；基于视觉的传感器是相机，红外相机，热相机或彩色相机。
所述感知模块还包括基于卫星的导航系统和/或惯性导航系统；所述基于卫星的导航系统被配置为从基于卫星的导航系统接收数据；所述惯性导航系统被配置为提供车辆位置数据。所述基于卫星的导航系统是差分全球定位系统(dgps)或北斗导航卫星系统(bds)系统或glonass全球导航卫星系统。所述惯性导航系统包括惯性参考单元。
所述感知模块还包括车辆识别设备。所述车辆识别设备被配置为从rfid组件、蓝牙组件、wi-fi(ieee802.11)组件或蜂窝网络无线电(例如，4g或5g蜂窝网络无线电)接收车辆识别数据。
所述系统还包括一个或多个车载单元(obu)和车辆接口，交通运营中心(toc)，和/或被配置为提供信息和计算服务云平台。该系统被配置为管理包含各种自动化水平的车辆、非自动车辆和其他道路使用者的混合交通。
进一步优化方案，所述cavh系统被配置为提供感知功能、交通行为预测和管理功能、计划和决策功能以及车辆控制功能。
系统提供了部分布设的rsu，其提供以下功能中的一个或多个，两个或更多，或三个或更多：通信功能，环境感知功能，交通行为预测功能或车辆控制功能。
当系统配置为感知包括所述部分布设的rsu的区域的交通环境，其使用的数据是来自部分布设的rsu的数据和来自使用云和交通基础设施传送的其他系统组件的数据。所述系统被配置为感知和传送一个区域的交通环境数据，所述交通环境数据包括车辆，行人，道路几何形状，道路设计信息，道路路面状况，交通管制基础设施，交通控制设备，和/或动物；所述交通控制基础设施包括安全屏障和/或道路标记；所述交通控制设备包括交通标志和/或交通信号。
所述cavh系统还包括交通行为预测和管理功能。交通行为预测和管理功能被配置为基于由部分布设的rsu、车辆到车辆通信、和/或云收集的和或传送的信息、预测个人的人力驾驶的车辆轨迹、车辆排和/或混合排轨迹、车辆路线选择、交通路段上的交通流量、行人行为、一般交通环境、车辆交通组成、和/或车辆和基础设施通信连接；所述一般交通环境包括描述天气、交通状况、交通危险、时间、和/或位置的数据。系统集成实时传感器数据、内插数据和预测的交通行为来提供部分或完整cavh功能。
进一步优化方案，所述cavh系统还包括规划和决策功能，所述规划和决策功能被配置为基于部分布设的rsu收集和/或传送到部分布设的rsu，进行规划和/或决定车辆和/或排的轨迹，车辆和/或排的路径选择，变速限制，匝道控制，车辆使用入口匝道和/或出口匝道，和/或交通信号配时。
tcc/tcu处理来自部分布设的rsu的信息、执行规划和决策功能以规划和/或决定车辆和/或排的轨迹、车辆和/或排的路径选择，变速限制、匝道控制、车辆使用入口匝道和/或出口匝道、和/或交通信号配时、以及将指令传送到tcu和/或车辆。
进一步优化方案，所述cavh系统还包括所述全布设的交通网络、部分布设的交通网络、以及包括全布设、部分布设和/或无布设的子网络，所述无布设的部分与系统其他组成部分通信(例如，向其他部分发送信息和从其他部分接收信息)。
当系统被配置为管理交通并为交通环境中的车辆提供车辆指令，该交通环境包括混合交通和非交通单元，比如人为驾驶车辆，自动驾驶车，网联车，步行单元，非机动车，智能网联车和障碍物。
当系统被配置为提供车辆控制。所述车辆控制功能被配置为提供控制指令以应对道路基础设施、人、车辆和/或动物和移动障碍物；所述道路基础设施是交通标志，iris组件，交通信号或交通控制设备；所述人是行人或是车辆用户；所述车辆是自动驾驶车，网联车，智能网联车，人为驾驶车辆或非机动车。所述车辆控制功能包括协调控制策略，其包括全控制策略，部分控制策略和/或非控制策略；所述非控制策略包括系统的组件之间的信息通信(例如，传递信息)。
进一步优化方案，车辆控制功能被配置为接收描述cavh配置的信息和传感器的信息；所述描述cavh配置的信息包括描述rsu位置和/或rsu功能的信息；所述传感器信息包括来自rsu的感知到的静态对象信息和/或感知到的动态对象信息，包括实时交通信息和/或事故或特殊事件信息。描述cavh配置的信息包括控制层面、车辆控制功能被配置为从rsu、tcc/tcu和/或云接收包括决策者指令和/或推荐的信息。
进一步优化方案，所述cavh系统包括一个或多个关键点，所述关键点是静态关键点或动态关键点。关键点被识别为具有高的历史碰撞频率的道路的区域或点，交通控制信号，交通控制标志，交通拥堵，关键道路几何形状(例如，曲线，坡道，盲点)，汇流点，进出口匝道，收费站或交通环岛)，交通振荡和/或实时交通事件(例如，持续的交通事故)。所述关键点装备有一个或多个iris组件以提供对关键点的部分或完全控制，所述关键点被识别为对于交通控制和管理具有高优先级的道路的区域或点。
所述关键点(例如，来自不同方向的车辆可能发生冲突的道路区域)拥有更多的传感器部署(例如，增加rsu和/或rsu的数目)。车辆在关键点的冲突地点因时间和/或地点而异。具体而言，车辆冲突的位置和时间是车辆运动、交通信号控制和/或交叉口设计和交叉口信号变化的函数。因此，这些因素将决定在信号交叉口安装的传感装置(如rsu)的类型和数量。
进一步优化方案，车辆控制功能提供对路段或道路网络上的交通流量或密度的宏观控制，包括确定车辆路径。车辆控制功能还提供车辆排的中观控制。车辆控制功能还提供对单车的微观控制，包括车辆的纵向控制和横向控制，所述纵向控制包括控制车辆跟驰和/或避免碰撞，横向控制包括控制车辆并道，变道，分流和/或转向。在微观层面(例如，为纵向运动(车辆跟驰，加速和减速，停止和靠边)和横向运动(保持车道，换道))提供交通感知和控制，在中观层面(例如，为道路走廊和路段提供交通感知和控制(例如，特殊事件早期通知，事件预测，交织区合并和分离，排分离和整合，变速限制预测和反应，分段行程时间预测，和/或分段交通流量预测))，以及在宏观层面(例如，为道路网络提供交通感知和控制(例如，潜在的拥堵预测，潜在的事件预测，网络交通需求预测，网络状态预测，和/或网络行程时间预测)。关键点可以通过在微观，中观和/或宏观层面工作的组件来识别。
所述rsu系统部署在道路基础设施附近的固定位置处(例如，靠近关键点，靠近非关键点)。所述rsu部署在关键点处，例如，在高速公路路边，高速公路上的坡道，高速公路匝道，互通式立交，桥梁，隧道，收费站或在关键点上的无人机上。所述rsu还可以部署在移动组件上，例如在交通拥堵地点、在交通事故现场、在高速公路建设现场，或在极端天气的地方，rsu部署在无人机上或在关键位置(例如，动态关键点)的无人驾驶飞行器(uav)上。rsu根据道路几何形状，重型车辆尺寸，重型车辆动力学，重型车辆密度和/或重型车辆盲区来定位。所述rsu还可以安装在吊架上(例如安装有高速公路标志或信号的架空组件)或使用单个悬臂或双悬臂支撑件安装rsu。
单个rsu(例如，全功能rsu或有限功能rsu)向车辆提供定制的交通信息和控制指令和/或接收由车辆提供的信息；部分有限功能rsu与车辆进行信息通信，但不向车辆提供控制指令；部分有限功能rsu向车辆提供控制指令但不与车辆进行信息通信。
进一步优化方案，所述cavh系统还包括安全基础设施和软件，以最小化和/或消除碰撞频率和严重性。所述安全基础设施和软件包括基于事件预测和风险指数估计的主动方法，用于交通事故发生之前；基于快速事件检测的主动方法，用于识别即将发生的事件并在危害发生之前部署；和/或被动方法，以减轻事故发生后的危害和损失。
所述部分布设的cavh系统。所述部分布设的cavh系统具备的iris组件包括：具有不同功能的iris组件；具有不同的硬件和/或软件配置的iris组件；全配置的iris，其提供通信功能、环境感知功能、交通行为预测功能和车辆控制功能。
所述部分布设的cavh系统具备的rsu包括：提供通信功能的部分配置的rsu；提供环境感知功能的部分布设的rsu；提供交通行为预测功能的部分布设的rsu；提供车辆控制功能的部分布设的rsu；提供以下功能其中两项的rsu：通信功能，环境感知功能，交通行为预测功能和车辆控制功能；提供以下功能其中三项的rsu：通信功能、环境感知功能、交通行为预测功能和车辆控制功能。
所述部分布设的cavh系统包括tcc/tcu，其被配置为进行决策，全局优化流量和/或控制流量。在一些实施例中，系统包括tcc/tcu，其被配置为进行决策、全局优化流量、控制流量三项工作中的任意一项或两项。
所述tcc网络可以被配置为提供交通运行优化、数据处理和数据存档。tcc网络包括人工操作界面，tcc网络是基于tcc网络覆盖的地理区域的宏观tcc、区域tcc或走廊tcc。tcu网络还可以被配置为基于预先安装的算法自动提供实时车辆控制和数据处理。tcu网络包括基于tcu网络覆盖的地理区域的分段tcu和/或点tcu。
所述tcc网络还包括：宏观tcc，其被配置为处理来自区域tcc的信息并向区域tcc提供控制目标；区域tcc，其被配置为处理来自走廊tcc的信息，并为走廊tcc提供控制目标；走廊tcc，其被配置为处理来自宏观和分段tcu的信息，并提供控制目标以分割tcu。
tcu网络包括：分段tcu，被配置为处理来自走廊和/或点toc的信息，并提供控制目标以指向tcu；点tcu，其被配置为处理来自分段tcu和rsu的信息，并向rsu提供基于车辆的控制指令。
tcc网络还包括一个或多个tcc，包括以下模块：连接和数据交换模块，传输和网络模块，服务管理模块，提供tcc网络的管理和控制的应用模块。所述连接和数据交换模块，其被配置为在tcc之间提供数据连接和交换，所述连接和数据交换模块包括提供数据校正，数据格式转换，防火墙，加密和解密方法的软件组件；所述传输和网络模块，其被配置为提供用于tcc之间的数据交换的通信方法，所述传输和网络模块包括提供云平台内的不同传输网络之间的访问功能和数据转换的软件组件；所述服务管理模块，其被配置为提供数据存储，数据搜索，数据分析，信息安全，隐私保护和网络管理功能；所述提供tcc网络的管理和控制的应用模块，所述应用模块被配置为管理车辆和道路的协同控制，系统监控，紧急服务以及人和设备交互。
所述tcu网络还包括一个或多个tcu，包括以下模块：传感器和控制模块，传输和网络模块，服务管理模块，应用模块。所述传感器和控制模块，其被配置为提供rsu，雷达，相机，rfid和/或v2i(车辆到基础设施)设备的感知和控制功能，包括dsrc，gps，4g，5g和/或wifi无线电；所述传输和网络模块，其被配置为提供用于自动车辆和rsu之间的数据交换的通信网络功能；所述服务管理模块，其被配置为提供数据存储，数据搜索，数据分析，信息安全，隐私保护和网络管理；所述应用模块，其被配置为提供rsu的管理和控制方法，rsu的管理和控制方法包括车辆和道路的本地协同控制，系统监视和紧急服务。所述服务管理模块为应用模块提供数据分析。
进一步优化方案，所述toc包括交互接口，所述交互接口提供对所述tcc网络和数据交换的控制。所述交互接口包括信息共享接口和车辆控制接口。所述信息共享接口包括：共享和获取流量数据的接口，共享和获取交通事件的接口，从共享移动系统中共享和获取乘客需求模式的接口，根据所述车辆操作和控制系统给出的指令动态调整价格的接口，允许特殊机构(例如车辆管理办公室或警察)删除，更改和共享信息的接口，和/或允许特殊机构(例如，车辆管理办公室或警察)识别道路上关键点位置的接口。所述车辆控制接口包括：允许所述车辆操作和控制系统承担车辆控制的接口，允许车辆与其他车辆形成排的接口，和/或允许特殊机构(例如，车辆管理办公室或警察)控制车辆的接口。所述交通数据包括车辆密度，车辆速度和/或车辆轨迹。交通数据由车辆操作和控制系统和/或其他共享移动系统提供。所述交通事件包括极端条件，重大事故和/或自然灾害。所述关键点被识别为交通事件的位置。当由所述车辆操作和控制系统和/或其他共享移动系统警告时，接口允许车辆操作和控制系统在发生交通事件，极端天气或路面故障时承担车辆的控制。接口允许车辆与行驶在相同的专用和/或相同的非专用车道中的其他车辆形成排。
进一步优化方案，当系统被配置为在时间或空间上的同步数据。系统被配置为同步传感器内部和之间的数据的时间戳和对齐位置，在时间和空间上同步来自计算和通信模块的数据，并协调通过obu通信发送给车辆的控制命令。
所述obu包括：通信模块，数据收集模块，车辆控制模块。所述通信模块，其被配置为与rsu通信，或与另一个obu通信。所述数据收集模块，其被配置为从外部车辆传感器和内部车辆传感器收集数据，并监控车辆状态和驾驶员状态。所述车辆控制模块，其被配置为执行用于驾驶任务的控制指令；驾驶任务包括车辆跟驰和/或车道变换；控制指令从rsu接收。
所述obu被配置为使用从rsu接收的数据来控制车辆，所述rsu接收的数据包括：车辆控制指令，行驶路径和交通信息，和/或服务信息；所述车辆控制指令包括纵向加速度，横向加速度和/或车辆定向；所述行驶路径和交通信息包括交通状况，事件位置，交叉口位置，入口位置和/或出口位置；所述服务数据包括加油站的位置和/或兴趣点的位置。
所述obu还被配置为将数据发送到rsu，发送到所述rsu的数据包括：驾驶员输入数据，驾驶员状态数据，车辆状态数据，和/或货物状态数据；驾驶员输入数据包括行程的起点，行程的终点，期望行程时间，服务请求和/或危险材料的等级；驾驶员状态数据包括驾驶员行为，疲劳程度和/或驾驶员分心；车辆状态数据包括车辆id，车辆类型和/或由数据收集模块收集的数据；货物状态数据包括材料类型，材料重量，材料高度和/或材料尺寸。
所述obu还被配置为收集数据，包括：车辆发动机状态，车速，货物状态，车辆检测到的周围物体，和/或驾驶员状态。所述obu还可以被配置为承担车辆的控制，例如在自动驾驶系统发生故障时承担车辆的控制，当车辆状态和/或交通状态阻止自动驾驶系统驾驶所述车辆时承担车辆的控制，车辆状态和/或交通状态是恶劣天气状态，交通事件，系统故障和/或通信故障时承担车辆的控制。
进一步优化方案，本系统还提供了使用此处描述的一个或多个方面的任何系统用于管理交通控制的方法。这些方法包括系统中个别参与者(例如，驾驶员、公共或私人地段、区域或国家交通协调员、政府机构等)所进行的程序，以及一个或多个参与者相互协调或独立工作的集体活动。
进一步优化方案，本系统还提供了高速公路上行驶车辆的交通管理控制方法和系统(例如，混合交通)，收集信息的方法和系统(例如，通过cavh系统rsu传感器和/或通过车辆传感器)。高速公路rsu技术被用于收集和传感在高速公路区段范围内上层iris服务器(例如，tcu/tcc)，以及区域交通信号系统中交流的信息和数据。此外，高速公路rsu包括传感设备并通过它获取数据。例如，在一些实施例中，rsu传感设备可获取高速公路上的混合交通流的道路状况和/或组成(例如，车辆的数量和类型，包括车辆的分布，以及自主的，非自主的，拥挤的，排队等状态)。该技术提供的方法包括预测和/或管理运输行为(例如，预测交通模式和车辆轨迹)，做出对高速公路上的车辆进行交通管理和车辆控制的策略指令和决策，以及选择用于预测和做出决策的算法模型。在一些实施例中，根据高速公路上收集的聚合的和/或综合的信息(例如，历史数据，由cavh系统提供的实时数据，包括由rsu提供的数据，由车辆，上层iris服务器(例如，tcu/tcc)提供的数据)，将技术应用于预测、决策评估、选择算法和/或模型，并为高速公路部分范围内的车辆提供交通管理和/或车辆控制指令(例如，针对交通场景优化)。在一些实施例中，系统以及方法包括控制和/或分配与高速公路有关的信息。所述用于控制和/或分配与高速公路有关的信息的技术包括将控制消息(例如，从tcu/tcc)发送到配置成遵循自动化命令的车辆(例如，包括有obu的车辆)；具有v2i能力的其他车辆可以接收高速公路部分的相关交通信息(例如，实时交通信息)和/或驾驶指令。方法应用了中观(例如，排队控制和组织)和用于单个车辆的微观水平控制(例如，转向，制动和/或加速指令，和/或要遵循的经度和纬度参数)技术。
进一步优化方案，本发明还提供了在停车标志或让行标志交叉点处的交通管理(例如，混合交通)和控制车辆的方法与系统。该技术提供的方法包括从停车标志或交叉路口让路标志处(例如，通过rsu附近的停车标志或交叉路口让路标志)收集信息(例如，通过rsu传感器和/或通过车辆传感器等cavh传感器)。
进一步优化方案，本发明还提供配置成在停车标志或让行标志交叉口处(例如，通过rsu附近的停车标志或交叉路口让路标志)收集信息(例如，通过rsu传感器和/或通过车辆传感器等cavh传感器)。此外，交叉口rsu包括传感设备并通过传感设备获取数据。所述信息收集技术被用于在停止标志或交叉点让行标志处利用rsu收集来自与交叉口，与上层iris服务器(例如，tcu/tcc)范围内的车辆通信的信息和数据，例如：区域交通信号系统产生的数据，通过rsu附近的停车标志或交叉路口让路标志处收集的数据，使用rsu传感器从车辆上收集的数据。在一些实施例中，该技术提供包括预测和/或管理运输行为(例如，预测交通模式和车辆轨迹)，对交通管理以及车辆控制策略和指令做出决策，并选出用于预测和做出决策的算法和模型用来在停车标志或让路标志的交叉口，管理交通流量。在一些实施例中，用于信号交叉口预测和决策的技术评估收集的聚合的和/或集成的信息，选择算法和/或模型并为停车标志或让行标志交叉口范围内的车辆提供交通管理和/或车辆控制指令(如针对交通情况优化)；所述信息包括历史数据、cavh系统提供的实时数据(如rsu提供的数据、车辆提供的数据、上层iris服务器(如tcu/tcc)提供的数据)。在一些实施例中，系统及方法包括控制和/或分配与停车标志或让行标志交叉口有关的信息。所述控制和/或分配与停车标志或让行标志交叉口有关的信息的技术包括向配置为遵循自动化指令的车辆发送控制信息(例如，包括obu的车辆)。具有v2i能力的车辆可接收相关的交通信息和/或驾驶指令。方法应用了中观(例如，车辆运动和组织，排队控制，协调交通运动与行人在停车标志或让行标志交叉处穿过道路的运动)和用于单个车辆的微观水平控制(例如，转向，制动和/或加速指令，和/或要遵循的经度和纬度参数)。
进一步优化方案，本发明还提供了在环形交叉口处管理交通和控制车辆(例如，进入，离开和/或在环形交叉路口内行驶)的方法和系统。例如，该技术提供了在环形交叉口处管理混合交通和控制车辆的方法和系统。该技术提供了在环岛处收集信息的方法及对应的系统设施(例如，通过cavh传感器(例如，通过rsu传感器和/或通过车辆传感器))。信号交叉口的信息收集和感知技术包括环形交叉口rsu(例如，多个环形交叉口rsu)，该rsu收集环形交叉口、上层iris服务器(例如，tcu/tcc)的信息和数据。)与车辆通信的信息和数据，并感知环形交叉口附近的区域(例如，通过rsu传感器或车载传感器)。因此，环形交叉口rsu包括传感装置并通过传感装置获取数据。该技术提供包括在环形交叉路口进行预测和/或管理交通行为(例如，预测交通模式和车辆轨迹)，对交通管理和车辆控制策略和指令做出决策以及选择算法和模型的方法。该技术提供配置了在环形交叉路口进行预测和/或管理交通行为(例如，预测交通模式和车辆轨迹)，对交通管理和车辆控制策略和指令做出决策以及选择算法和模型的方法。环岛预测和决策技术评估收集(例如，聚合的和/或集成的)的信息(例如，历史数据，由cavh系统提供的实时数据(例如，由rsu提供的数据，由车辆，由上层iris服务器(例如，tcu/tcc)提供的数据)，选择算法和/或模型，并为环岛上的车辆提供交通管理和/或车辆控制指令(例如，针对交通场景优化)。该方法包括控制和/或分配与信号交叉口有关的信息。系统被配置为控制和/或分配与环岛有关的信息。所述用于控制和/或分配与环岛有关的信息技术包括将控制信息发送到被配置为遵循自动化命令的车辆(例如，包括obu的车辆)。在一些实施例中，具有v2i能力的其他车辆接收相关的交通信息和/或驾驶指令。在一些实施例中实现了车辆的中观(例如，排队控制和组织，环岛交通与交通信号的协调)和微观水平控制(例如，转向，制动和/或加速指令，和/或要遵循的经度和纬度参数))。
进一步优化方案，本发明还提供了用于在道路系统上管理交通和控制车辆的系统和方法。特别是，该技术提供了用于管理各种道路类型上的交通和控制车辆的系统、系统组件和方法，用于包括各种不同道路类型的道路系统(例如，用于管理在各种道路类型之间移动的交通和控制车辆)。例如，该技术的实施例涉及在具有一系列交通量(例如，高交通量、低交通量、中等交通量、可变交通量)的道路上管理和控制车辆、一系列车辆和交通参与者(例如，自动驾驶车、非自动驾驶车、行人、载重车辆、排车辆、自行车等)、不同的道路结构(例如交叉口、曲线、直线部分、上坡道、下坡道、环形道等)、不同的交通控制部件(例如，交通信号、停车标志、特殊交通车道等)。对于有关键点的道路和没有关键点的道路。该技术包括为不同类型的道路提供不同类型的rsu(例如，包括不同类型和/或不同数量的传感器)。例如，在一些实施例中，构成关键点的道路区域包括具有较高功能水平的rsu(例如，提供交通控制和信息服务的rsu，包括更多传感器的rsu等)，提供更多的监测、更多的数据收集、更多的信息提供和对交通的更多控制；包括关键点的道路区域包括由cavh系统提供更多覆盖的增加数量的rsu；不包括关键点的道路区域包括功能较低的rsu和/或数量减少的rsu，例如，用于保存资源和/或将资源分配给构成关键点的区域或需要更多的交通管理和车辆控制的区域。
进一步优化方案，本发明还提供了在特定场景中管理交通和控制车辆的方法和系统。例如，该技术提供在信号交叉口管理交通(例如具有多种不同自动化级别的车辆、非自动驾驶车辆和其他道路用户的混合交通)和控制车辆的方法和系统；该技术提供包括通过cavh传感器(例如，rsu传感器和/或车辆传感器)在信号交叉口收集信息的方法；该技术提供配置为通过cavh传感器(例如，rsu传感器和/或车辆传感器)在信号交叉口收集信息的系统；在信号交叉口进行信息收集和传感的技术包括交叉口rsu，其从与交叉口范围内的车辆、上层iris服务器(例如tcu/tcc)和区域交通信号系统通信中收集信息和数据。此外，所述交叉口rsu包括感测装置，并通过所述感测装置获取数据。该技术提供了包括预测和/或管理交通行为(例如，预测交通模式和车辆轨迹)、就交通管理和车辆控制策略和指令做出决策、以及选择用于预测的算法和模型以及在信号交叉口做出决策的方法。该技术提供被配置为预测和/或管理交通行为(例如，预测交通模式和车辆轨迹)、就交通管理和车辆控制策略和指令做出决策以及在信号交叉口选择用于预测和决策的算法和模型的系统。在信号交叉口进行预测和决策的技术评估收集(例如聚合和/或集成)的信息(例如历史数据、cavh系统提供的实时数据(例如rsu提供的数据、车辆提供的数据、上层iris服务器(例如tcu/tcc)提供的数据))、选择算法和/或模型，并为信号交叉口范围内的车辆提供交通管理和/或车辆控制指令(例如，交通场景优化)。方法包括控制和/或分发与信号化交叉口有关的信息。系统被配置为控制和/或分发与信号交叉口相关的信息，用于控制和/或分发与信号交叉口相关的信息的技术包括向配置为遵循自动化命令的车辆(例如，包含obu的车辆)发送控制消息。具有v2i功能的其他车辆接收相关的交通信息和/或驾驶指令。系统实现了宏观(例如排控制和组织、协调信号交叉口的交通)和微观水平控制(例如，转向、制动和/或加速指令，和/或跟随的经度和纬度参数)。
如图1所示，本发明提供了包括tcc/toc101，tcu102和rsu103的cavh系统，以提供对关键点的控制。对于每个关键点，rsu103从环境收集静态和/或动态数据并将数据发送到tcu102。tcu102聚合数据并将数据(和/或融合(例如，集成)数据)发送到tcc/toc101。基于所收集的数据，tcc/toc101在宏观控制层面进行决策并向tcu102发送信息和/或控制指令。在接收到控制指令之后，tcu102生成中观控制策略并将它们发送到rsu103。根据策略，rsu103控制不同关键点的车辆。对于停车标志关键点104，rsu103计算主要道路上的车辆间隙，而次要道路上的车辆可以通过该间隙。对于交通信号关键点105，rsu103调整车辆速度以维持和/或控制道路的通行能力。对于交通振荡关键点106，rsu103控制车辆排的速度以减少交通饱和度。对于通行能力关键点107，rsu103重新为次要道路上的车辆规划路径以维持主要道路的高交通量。
如图2所示，本发明提供了包括配置为管理信息流以协调控制车辆的组件。rsu201向控制模块204提供位置信息和功能要求，以及感知到的静态物体信息和感知到的动态物体信息。例如，来自传感器的数据，描述和/或识别环境中的移动物体(例如，动态对象)和环境中的非移动物体(例如静态对象)。tcc/tcu202向控制模块204传送实时交通信息、事故和特殊事件信息、决策者的指示和建议以及控制级别，以促进控制的过程。控制模块204还接收来自云端和其他来源203的信息，用于计算控制策略和/或提供控制指令。
如图3所示，本发明提供了包括被配置为识别道路系统中的关键点的组件。例如，实施例提供的系统根据道路上位置的信息和/或传感器数据，确定该位置是否满足静态关键点的标准(例如，历史碰撞数据、交通标志、交通信号、道路配置等)。如果该位置满足静态关键点的条件，则该位置被识别为关键点。如果该位置不满足静态关键点的标准，则系统对该位置信息和/或传感器数据进行比较，以确定该位置是否满足动态关键点(交通振荡、实时交通事件等)的标准。如果该位置满足动态关键点的条件，则该位置被识别为关键点。如果该位置不满足动态关键点的条件，则该位置将被识别为一个非关键点。
如图4所示，本发明提供了包括配置为同步传感器数据的组件。同步模块402从传感器401接收传感器数据，并及时同步这些数据和/或根据位置同步这些数据(例如，空间同步)。将同步数据提供给控制模块403，用于控制系统中的车辆。在一些实施例中，传感器频率有助于及时的同步传感器数据。
如图5所示，本发明提供了用于管理包括交叉口的交通信号的系统和方法。在一些实施例中，系统包括在信号交叉口处具有允许左转相位的有限功能rsu502。在每个信号阶段，通过交叉口的车辆之间都存在潜在的冲突点。例如，车辆左转和迎面而来的直行车辆通过交叉口(图5，阴影轨迹)在这一阶段将有一个冲突点。在一些实施例中，有限功能rsu502与信号控制器507协调，以预先识别交点处的冲突点。当第一辆车503和第二辆车504以临界移动接近交叉口时，rsu502与这些车辆进行通信(例如，通过无线通信501)，并向车辆提供信息和控制指令，以安全有效地引导车辆通过交叉口。例如，在一些实施例中，系统向接近具有临界运动的交叉口的非cavh车辆(例如，车辆503)发送启动时间，并向接近具有临界运动的交叉口的cavh车辆(例如，车辆504)发送控制策略。同时，有限功能rsu将不与具有非关键运动的车辆(例如车辆505和506)通信和/或向接近交叉口的车辆提供指示，以保留用于向具有关键运动的交叉口的车辆提供指令的资源。
如图6所示，本发明提供了用于管理包括有停车标志的交叉口(例如，4路停车标志交叉口)的交通的系统和方法。在一些实施例中，系统包括在4路停车标志交叉口处的有限功能rsu602。车辆轨迹603在停车标志交叉口引起冲突点。有限功能rsu602识别停车标志交叉口中的冲突点。然后，rsu与附近的车辆通信(例如，通过无线通信601)，并向附近的车辆提供信息和/或控制指令，以引导车辆通过有停车标志交叉口。
如图7所示，本发明提供了用于在环形交叉路口处管理交通的系统和方法。车辆接近和离开环形交叉路口的车辆轨迹(例如车辆702和703)，有可能造成环形交叉路口内的冲突点。一个或多个rsu704位于环形交叉路口的冲突点附近。rsu704识别和感知冲突点附近的区域。然后，rsu将有关冲突区域的信息发送到附近的网联车辆(例如，通过无线通信701)，并帮助那些网联的车辆通过环形交叉路口。
在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有明确规定，否则以下术语采用本文明确相关的含义。这里使用的短语“在一个实施例中”不一定是指相同的实施例，尽管它可以。此外，这里使用的短语“在另一个实施例中”不一定是指不同的实施例，尽管它可以。因此，如下所述，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以容易地组合本发明的各种实施例。
这里使用的“支持”一词，指的是为cavh系统的一个或多个组件提供支持和/或支持cavh系统的一个或多个其他组件。例如，在cavh系统的组件和/或级别之间交换信息和/或数据，在cavh系统的组件和/或级别之间发送和/或接收指令，以及/或cavh系统中提供信息交换、数据传输、消息传递和/或警报等功能的组件和/或级别之间的其他交互。
在此使用的术语“完全布设的”是指cavh系统或cavh系统的一部分，包括所有iris系统组件和所有iris系统功能(例如：所有感知功能、交通行为预测和管理功能、规划和决策功能以及车辆控制功能)。
在这里使用的术语“部分布设的”是指cavh系统或cavh系统的一部分，包括部分iris系统组件和/或部分iris系统功能(例如，一些，但不是全部，感知功能，运输行为预测和管理功能，规划和决策功能，以及车辆控制功能)，而不是全部iris系统组件和/或全部iris系统功能。
在这里使用的术语“非布设的”一词是指道路系统或道路系统的一部分(例如，道路系统或部分与完全布设的和/或部分布设的cavh系统或cavh系统的一部分对接的部分)，该部分不包括iris系统组件，也不包括(例如，不服务于)iris系统功能。在一些实施例中，“非布设的”系统提供通信和信息交换。
在这里使用的术语“完全控制”是指cavh系统的控制功能或控制策略，其中所有车辆都具有自动驾驶功能，并被配置为以协作方式接收和执行控制命令，其中所有基础设施组件(例如交通信号、可变限速标志等)，配置为在必要时以协作方式进行控制。
在这里使用的术语“部分控制”是指cavh系统的控制功能或控制策略，其中所有或部分车辆被配置成以非合作和/或合作的方式接收控制命令和执行控制命令；和/或其中所有或部分基础设施组件被配置成以非合作和/或合作的方式控制。
在这里使用的术语“非控制”一词是指cavh系统的控制功能或控制策略，其中没有任何车辆被配置为被控制，并且其中没有任何基础设施部件被配置为被控制。在一些实施例中，非控制策略包括通信和信息交换。
在这里使用的术语“iris系统组件”是obu、rsu、tcc、tcu、tcc/tcu、toc和/或cavh云组件的一个或多个的统称。
如本文所使用的，术语“关键点”是指某一道路上的某点或区域，其被识别为适合于部分实施的车路协同驾驶系统或完全实施的车路协同驾驶系统的位置。在一些实施例中，关键点被归类为“静态关键点”，在另一些实施例中，关键点被归类为“动态关键点”。本文所使用的，“静态关键点”是指某一道路上的点(例如，区域或地点)，它是通常基于恒定或变化非常缓慢的道路和/或交通状况的关键点(例如，超过一天，一周或一个月的时间长度)或仅是计划的重建基础设施。本文所使用的，“动态关键点”是指某一道路上的点(例如，区域或地点)，它的识别是基于道路条件随时间(例如，可预测地或不可预测地)的改变(例如，开启道路状况的关键点。一小时，一天，一周或一个月的时间尺度。)。关键点的确定是基于历史事故数据，交通标志，交通信号，交通容量，另外道路几何形状的关键点是典型的静态关键点。基于交通振荡关键点，实时流量管理或实时流量事件的关键点是典型的动态关键点。
使用例如历史事故数据(例如，前20％(例如，前15-25％(例如，前15,16,…,22)来识别关键点。23,24或25％))道路系统中最常见的碰撞点被确定为关键点)，交通标志(例如，在检测到某些交通标志(例如，容易发生事故的区域)的地方被识别为关键点)，交通容量(例如，前20％(例如，前15-25％(例如，前15,16,…,24或25％))最高交通容量区域被确定为关键点)，道路几何形状(例如，具有关键道路几何形状的道路(如，弯道，盲点，丘陵，交叉点(例如，信号交叉口，停车标志交叉口，让行标志交叉口)，环形交叉口)被识别为关键点)，交通震荡(例如，具有显着交通震荡的点被识别为关键点)，实时交通管理(例如，具有潜在交通管理的点被识别为关键点)，和/或实时交通事故(例如，具有交通事故(例如，事故，碰撞，拥堵，建筑或维护，天气相关事件等)或车辆故障的点被识别为关键点)。
如本文所使用的，术语“数据同步”是指识别来自一个或多个传感器的数据，所述传感器是在同一时间，基本相同的时间和/或有效地同时(“在时间上同步”)或在相同位置收集的。基本上相同的位置，和/或实际上相同的位置(“在空间中同步”)
如本文所用，术语“人为驾驶车辆”是指由人控制的车辆。
如这里所使用的，术语“自动驾驶车”或“av”指的自动驾驶车辆，例如，在任何自动化水平(例如，如sae国际标准j3016(2014)所定义)。
这里所使用的，术语“网联车”或“cv”指的是通过通信网络连接的车辆，例如，任何通信级别的配置(例如，v2v，v2i或i2v)。
如本文所用，术语“步行单元”是指任何可移动的生物，例如人类行人或动物。
本文中，术语“非机动车辆”是指生物驱动的车辆，例如自行车，三轮车，踏板车，马车，手推车，人力车，滑板等。
本文所使用的，术语“智能网联车”或“cav”是指任何具有自动化水平(例如，如sae国际标准j3016(2014)所定义)和通信(例如，v2v，v2i或i2v)的车辆。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
1.部分布设的车路协同自动驾驶系统，其特征在于，包括车路同自动驾驶cavh系统，所述cavh网络被配置为在系统实体之间提供协调控制的级别，向道路使用者提供定制信息和时效性的控制指令，以及操作和维护服务，所述cavh系统包括自动和非自动车辆的cavh系统和/或包括道路和部分道路的cavh系统，cavh网络根据布设范围包括部分布设的部分和/或非布设的部分，以及完全布设的部分；所述部分布设的部分包括部分覆盖范围的道路和/或具有部分功能的cavh系统组件的布设。
2.根据权利要求1所述的部分布设的车路协同自动驾驶系统，其特征在于：所述cavh系统包括智能路侧iris系统，所述智能路侧iris系统包括不同等级的路侧单元rsu网络、交通控制单元tcu和交通控制中心tcc网络，用于在系统实体之间提供各种级别的协调控制，为各个道路使用者提供详细的定制信息和时效性的控制指令，以及操作和维护服务；所述rsu网络包括通信功能，环境感知功能，交通行为预测功能或车辆控制功能。
3.根据权利要求1所述的部分布设的车路协同自动驾驶系统，其特征在于：所述cavh系统被配置为提供感知功能、交通行为预测和管理功能、计划和决策功能以及车辆控制功能中的四个功能的任意组合，包括一个，或者若干，或者全部功能。
4.根据权利要求1所述的部分布设的车路协同自动驾驶系统，其特征在于：当系统配置为感知部分布设的rsu区域的交通环境，使用的数据是来自部分布设的rsu的数据和来自使用云和交通基础设施传送的其他系统组件的数据；
当系统被配置为感知和传送一个区域的交通环境数据，所述交通环境数据包括车辆、行人、道路几何形状、道路设计信息、道路路面状况、交通管制基础设施、交通控制设备、和/或动物。
5.根据权利要求1所述的部分布设的车路协同自动驾驶系统，其特征在于：所述cavh系统还包括一个或多个车载单元obu和车辆接口，交通运营中心toc和/或被配置为提供信息和计算服务云平台，用于管理包含自动化水平的车辆、非自动车辆和其他道路使用者的混合交通。
6.根据权利要求1所述的部分布设的车路协同自动驾驶系统，其特征在于：所述cavh系统还包括交通行为预测和管理功能，所述交通行为预测和管理功能被配置为基于由部分布设的rsu、车辆到车辆通信、和/或云收集的和或传送的信息、预测个人的人力驾驶的车辆轨迹、车辆排和/或混合排轨迹、车辆路线选择、交通路段上的交通流量、行人行为、一般交通环境、车辆交通组成、和/或车辆和基础设施通信连接。
7.根据权利要求1所述的部分布设的车路协同自动驾驶系统，其特征在于：所述cavh系统还包括规划和决策功能，所述规划和决策功能被配置为基于部分布设的rsu收集和/或传送的信息，进行规划和/或决定车辆和/或排的轨迹，车辆和/或排的路径选择，变速限制，匝道控制，车辆使用入口匝道和/或出口匝道，和/或交通信号配时。
8.根据权利要求1所述的部分布设的车路协同自动驾驶系统，其特征在于：所述cavh系统还包括所述全布设的交通网络、部分布设的交通网络、以及包括全布设、部分布设和/或无布设的子网络，所述无布设的部分与系统其他组成部分通信。
9.根据权利要求1所述的部分布设的车路协同自动驾驶系统，其特征在于：所述cavh系统还包括系统被配置为提供车辆控制功能，所述车辆控制功能被配置为提供控制指令以应对道路基础设施、人、车辆和/或动物和移动障碍物；所述车辆控制功能包括协调控制策略，所述协调控制策略包括全控制策略、部分控制策略和/或非控制策略；所述非控制策略包括系统的组件之间的信息通信。
10.根据权利要求1所述的部分布设的车路协同自动驾驶系统，其特征在于：所述cavh系统还包括安全基础设施和软件，所述安全基础设施和软件包括基于事件预测和风险指数估计的主动方法，用于交通事故发生之前；基于快速事件检测的主动方法，用于识别即将发生的事件并在危害发生之前部署；和/或被动方法，以减轻事故发生后的危害和损失。
技术总结