基于车路协同的交叉口车辆右转引导系统及其引导方法

摘要

本发明涉及一种基于车路协同的交叉口车辆右转引导系统及其引导方法，该引导系统包括路侧设备和监控中心及至少一个车载设备，当车辆进入路侧设备的交叉口通信范围时，车载主控模块根据本车的静态信息、车辆运行位置信息、车辆的行驶方向和车辆速度及本车所处的交叉口交通状态信息进行分析判断，若判断未来时间内会发生机动车和非机动车冲突或机动车与机动车冲突，则车载主控模块分析得出右转所需的安全车速至提示模块和车速控制模块，通过提示模块提示驾驶员右转所需的安全车速，同时车载主控模块会监控车辆是否按所给安全车速行驶，若监测到车辆未按安全车速行驶则车速控制模块自动控制车辆的速度。

说明书

技术领域

本发明属于智能交通系统中的车路协同与安全控制技术，涉及一种基于车 路协同的交叉口车辆右转引导系统及其引导方法。

背景技术

在城市大多数信号交叉口中没有设置专门的右转相位，右转车辆与相邻直 行车辆、过街行人、非机动车的干扰冲突现象十分常见，这严重影响了整个交 叉口的交通安全和通行效率。以往有研究提出设置专门右转相位来解决车辆右 转带来的安全隐患，但对于交通流量比较小的交叉口来说势必造成资源浪费。 随着电子信息和无线通信技术的迅速发展与应用，以车车、车路通信为基础的 “车路协同”系统Cooperative Vehicles Infrastructure System，以下简称CVIS)已 成为解决交通问题的有效手段，车路协同环境下，车车、车路进行信息交互， 大大提高行车安全系数，能有效避免各种碰撞事故，这使得道路交叉口交通冲 突的消除已成为可能，这也将彻底改变传统的交通管理与控制方式。

通过检索现有专利可知已有的专利主要是针对交叉口危险区域车辆右转时 对车辆、行人、非机动车等进行预警提示，而不能从根本上解决车辆右转的问 题。如中国专利申请第201410461619.2号公开了一种货车右转弯时预警系统， 其通过车载和路基设置，采用zigbee网络方式进行数据传输指令，从而实现警 示驾驶员与行人；中国专利申请第201320171998.8号公开了一种基于车路协同 的货车右转弯危险区域预警系统，其能够在行人、非机动车横穿道路时，向驶 入道路的车辆进行报警，从而避免事故发生。

目前公开的道路交叉口辅助车辆行驶安全的装置均为预警装置，装置功能 单一，不能从根本上避免交通事故的发生，难以实现真正意义上的行车安全。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种预防性强，无需改变交叉 信号配时方案，可提高行车安全的基于车路协同的交叉口车辆右转引导系统。

本发明的基于车路协同的交叉口车辆右转引导系统，包括路侧设备和监控 中心及至少一个车载设备；所述车载设备与路侧设备之间、车载设备与车载设 备、以及路侧设备与监控中心之间均通过无线通信网络进行信息传递；

所述每个车载设备包括车载主控模块和分别与所述车载主控模块信号连接 的车辆基本信息储存模块、GPS定位模块、行驶意图采集模块、车速采集模块、 车速控制模块和提示模块；所述车辆基本信息储存模块预先存储本车的静态信 息；GPS定位模块采集车辆运行位置信息；行驶意图采集模块实时获取车辆的 行驶方向；车速采集模块实时采集车辆速度；车速控制模块控制车辆速度；所 述提示模块提示驾驶员车辆右转所需的安全车速，提示模块包含车速信息显示 屏和语音播放模块；

所述路侧设备包括路侧主控模块、交叉口基本信息储存模块、信号状态采 集模块及非机动车与行人信息采集模块；交叉口基本信息储存模块预先存储路 况基本信息；所述信号状态采集模块获得信号灯状态和倒计时时间；非机动车 与行人信息采集模块采集非机动车、行人位置和速度信息；所述路侧主控模块 对信号灯状态和倒计时时间及非机动车、行人位置和速度信息进行分析以形成 交叉口交通状态信息；

当车辆进入路侧设备的交叉口通信范围时，车载设备与路侧设备之间、车 载设备与车载设备之间进行信息交互，所述车载主控模块根据通过车辆基本信 息储存模块、GPS定位模块、行驶意图采集模块和车速采集模块采集到的本车 的静态信息、车辆运行位置信息、车辆的行驶方向和车辆速度及本车所处的交 叉口交通状态信息进行分析判断，若判断未来时间内会发生机动车和非机动车 冲突或机动车与机动车冲突，则车载主控模块分析得出右转所需的安全车速至 提示模块和车速控制模块，通过提示模块提示驾驶员右转所需的安全车速，同 时车载主控模块会监控车辆是否按所给安全车速行驶，若监测到车辆未按安全 车速行驶则车速控制模块自动控制车辆的速度。

进一步的，所述车载主控模块通过如下计算方法分析得出右转所需的安全 车速，包括如下几种情况：

(1)当右转车辆进口方向为绿灯时，且人行道上无行人通过时，右转车辆 右转所需的安全车速v_RG计算方法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RG}}\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RG}}\left(0\right)+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_{\mathrm{RG}}\left(0\right)t_{R1}+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\\ \frac{{{\mathrm{\pi S}}_R}^2}{4}=v_{\mathrm{RG}}\left(t_{R1}\right)·t_{\mathrm{RZ}}\\ t_{\mathrm{GS}}=t_{R1}+t_{\mathrm{RZ}}\end{array}\right)$

其中，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，L_R表示右转车辆进入交叉口区 域通信范围时距离停车线的位置,t_RZ表示右转车辆从开始右转到驶离交叉口人 行道的时间，t_GS表示右转车辆进口方向绿灯剩余时间，S_R表示右转车辆的右转 时的转弯半径，路侧设备会发送此信息给右转车辆车载设备,a(t)表示右转车辆 为达到安全车速需要的加速度；

(2)当右转车辆进口方向为绿灯且人行道上有非机动车和行人时，车辆右 转所需的安全车速v_RGY计算方法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RGY}}\left(t_{R1}\right)=v_R\left(0\right)+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_R\left(0\right)t_{R1}+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\\ \frac{{\mathrm{\pi S}}_R}{4}=v_{\mathrm{RGY}}\left(t_{R1}\right)·t_{\mathrm{RZ}}\\ t_{\mathrm{GX}}=t_{R1}+t_{\mathrm{RZ}}\end{array}\right)$

其中，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，v_R(0)表示右转车辆进入交叉口 区域通信范围时的初始速度，a(t)表示右转车辆为达到安全车速需要的加速度， L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时距离停车线的位置，S_R表示右转车 辆的右转时的转弯半径，路侧设备会发送此信息给右转车辆车载设备，t_RZ表示 右转车辆从开始右转到驶离交叉口人行道的时间，t_GX表示人行道最后一个行人 或非机动车通过人行道危险区域的时间，计算方法如下：若最后一个行人或非 机动车是靠近右转车辆，则若最后一个行人或非机动车是远离右转车 辆，则其中，S_GX表示人行道最后一个行人或非机动车距离人 行道终点的距离，v_GX表示行人或非机动车的速度，L_GX表示人行横道的长度；

(3)当右转车辆进口方向为红灯时，车辆右转所需的安全车速v_RRY计算方 法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RRY}}\left(t_{\mathrm{RX}}\right)=v_R\left(0\right)+{\int }_0^{t_{\mathrm{RX}}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_R\left(0\right)t_{\mathrm{RX}}+{\int }_0^{t_{\mathrm{RX}}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\end{array}\right)$

其中，v_R(0)表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时的初始速度，a(t)表示 右转车辆为达到安全车速需要的加速度，L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信 范围时距离停车线的位置，t_RX表示相邻方向人行道最后一个行人或非机动车通 过人行道危险区域的时间，计算方法如下：若最后一个行人或非机动车是靠近 右转车辆，则若最后一个行人或非机动车是远离右转车辆，则 其中，S_RX表示人行道最后一个行人或非机动车距离人行道终 点的距离，v_RX表示行人或非机动车的速度，L_RX表示人行横道的长度；

(4)当消除了机非冲突、人车冲突后，车辆右转所需的安全车速v_R计算方 法分为如下两种情况：

若右转车辆先于直行车辆到达交叉口，则目标方程为：

$\min L_{\mathrm{RZ}}=\min (L_R+v_{\mathrm{RRX}}{t}_{R1}-{\int }_0^{t_{R1}+t_{R2}}{v}_Z\left(t\right)\mathrm{dt}-l_R)$

其约束条件为：

$s.t.\left(\begin{array}{c}{a}_R\left(t_0\right)=a_R\left(t_{R1}\right)=0\\ v_R\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RRX}}\\ v_R\left(t_0\right)=v_R\left(0\right)\\ v_Z\left(t_0\right)=v_Z\left(0\right)\\ 0\le v\le v_{\max }\\ a_{\min }\le a\le a_{\max }\end{array}\right)$

其中，L_RZ表示右转车辆和直行车辆合流之后的安全车距，L_R表示右转车辆 进入交叉口区域通信范围时距离停车线的位置，v_RRX表示右转车辆先于直行车辆 驶离交叉口时所需的安全车速，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，t_R2表示右 转车辆从开始右转到两车合流完成需要的时间，v_Z表示直行车辆的速度，l_R表示 右转车辆的车身长度，a_R表示右转车辆的加速度，v_R表示右转车辆的速度，t₀表 示两车进行无线通信连接的初始时刻，v_max表示车辆行驶所能允许的最大车速， a_max和a_min表示车辆行驶所能允许的最大加速度和最小加速度；

若右转车辆后于直行车辆到达交叉口，则有

$\min L_{\mathrm{RZ}}=\min ({\int }_0^{t_{R1}+t_{R2}}{v}_Z\left(t\right)\mathrm{dt}-L_R-v_{\mathrm{RRH}}{t}_{R1}-l_Z)$

其约束条件为：

$s.t.\left(\begin{array}{c}{a}_R\left(t_0\right)=a_R\left(t_{R1}\right)=0\\ v_R\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RRH}}\\ v_R\left(t_0\right)=v_R\left(0\right)\\ v_Z\left(t_0\right)=v_Z\left(0\right)\\ 0\le v\le v_{\max }\\ a_{\min }\le a\le a_{\max }\end{array}\right)$

其中，L_RZ表示右转车辆和直行车辆合流之后的安全车距，t_R1表示右转车辆 到达停车线的时间，t_R2表示右转车辆从开始右转到两车合流完成需要的时间，v_Z表示直行车辆的速度，L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时距离停车线 的位置，l_Z表示直行车辆的车身长度，a_R表示右转车辆的加速度，v_R表示右转车 辆的速度，v_RRH表示右转车辆后于直行车辆驶离交叉口时所需的安全车速，t₀表 示两车进行无线通信连接的初始时刻，v_max表示车辆行驶所能允许的最大车速， a_max和a_min表示车辆行驶所能允许的最大加速度和最小加速度。

进一步的，所述车载设备还包括与所述车载主控模块信号连接的车载无线 通信模块，所述路侧设备还包括与所述路侧主控模块信号连接的路侧无线通信 模块，所述车载无线通信模块、路侧无线通信模块分别通过无线通信网络进行 信息传递，所述每个车载设备通过自车的车载无线通信模块将自车位置和运动 信息发送给其他车辆的车载设备的车载无线通信模块。

进一步的，所述车载设备还包括连接至车辆上的接口单元。

进一步的，所述提示模块包括车速信息显示屏和/或语音播放模块，其中所 述车速信息显示屏与车载主控模块信号连接以显示车辆右转所需的安全车速， 所述语音播放模块与车载主控模块信号连接以播放车辆右转所需的安全车速。

进一步的，所述静态信息包括车辆的型号、尺寸大小、车主信息，所述路 况基本信息包括交叉口几何形状、几何尺寸、道路渠化、信号配时方案。

进一步的，所述车速控制模块控制驱动车辆的制动踏板。

进一步的，所述非机动车与行人信息采集模块包括非机动车与行人视频检 测器和非机动车与行人识别模块，所述非机动车与行人视频检测器对非机动车 道和人行道进行实时监控以得到监控视频，并将获得的监控视频发送至非机动 车与行人识别模块，且由所述非机动车与行人识别模块对监控视频进行运动目 标识别，以获得非机动车、行人位置和速度信息。

本发明还提供了一种基于车路协同的交叉口车辆右转引导系统的引导方法， 所述引导系统包括安装在交叉路口的路侧设备和搭载在机动车上的车载设备， 所述引导方法包括如下步骤：

步骤一、右转车辆的车载设备实时采集自身车辆的位置和运动信息，当进 入交叉口通信区域时，即刻接收路侧设备和其他右转车辆车载设备发送的信号 灯状态、非机动车、行人和其他车辆的信息；

步骤二、根据步骤一中右转车辆的车载设备采集的信号灯状态、非机动车、 行人和其他车辆的信息，该右转车辆的车载设备判断右转车辆进口方向信号灯 状态和人行道非机动车、行人运动状态，若为绿灯，则执行步骤三，若为红灯， 则执行步骤五；

步骤三、若为绿灯且人行道上没有运动目标存在，则右转车辆的车载设备 根据绿灯剩余时间计算出车辆右转所需的安全车速v_RG，在绿灯结束时右转车辆 按照安全车速v_RG驶离交叉口，否则执行步骤四；

步骤四、若为绿灯且人行道上有非机动车和行人，则右转车辆的车载设备 根据人行道上的非机动车和行人的运动状态计算出车辆右转所需的安全车速 v_RGY，在确保行人安全通过交叉口的条件下右转车辆快速通过驶离交叉口；

步骤五、根据步骤一中右转车辆的车载设备采集的信号灯状态、非机动车、 行人和其他车辆的信息，右转车辆的车载设备判断右转车辆进口方向为红灯且 人行道上有机动车和行人通过，则右转车辆的车载设备根据人行道上的非机动 车和行人的运动状态计算出车辆右转所需的安全车速v_RRY,若该车载设备监测到 车辆未按安全车速v_RRY行驶，则转步骤八执行；

步骤六、右转车辆的车载设备判断右转车辆进口方向为红灯且人行道上无 机动车和行人通过，但会与相邻方向的直行车辆发生合流冲突，若检测到右转 车辆会先于直行车辆到达冲突区域，则右转车辆的车载设备会根据直行车辆的 运动状态计算出车辆右转所需的安全车速v_RRX,若该车载设备监测到车辆未按安 全车速v_RRX行驶，则转步骤八执行；

步骤七、若检测到右转车辆会后于直行车辆到达冲突区域，则右转车辆的 车载设备会根据直行车辆的运动状态计算出车辆右转所需的安全车速v_RRH,若该 车载设备检测到车辆未按安全车速v_RRH行驶，则转步骤八执行；

步骤八、判读车辆是否按安全车速行驶，则该车载设备强行控制该车辆的 制动踏板使其达到安全车速；

步骤九、判断车辆是否驶离交叉口，若没有，则转步骤一执行，否则，结 束本次车辆右转引导。

进一步的，在所述步骤三中，所述安全车速v_RG计算方法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RG}}\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RG}}\left(0\right)+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_{\mathrm{RG}}\left(0\right)t_{R1}+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\\ \frac{{{\mathrm{\pi S}}_R}^2}{4}=v_{\mathrm{RG}}\left(t_{R1}\right)·t_{\mathrm{RZ}}\\ t_{\mathrm{GS}}=t_{R1}+t_{\mathrm{RZ}}\end{array}\right)$

其中，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，L_R表示右转车辆进入交叉口区 域通信范围时距离停车线的位置，t_RZ表示右转车辆从开始右转到驶离交叉口人 行道的时间，t_GS表示右转车辆进口方向绿灯剩余时间，S_R表示右转车辆的右转 时的转弯半径，路侧设备会发送此信息给右转车辆车载设备，a(t)表示右转车辆 为达到安全车速需要的加速度；

在所述步骤四中，所述安全车速v_RGY计算方法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RGY}}\left(t_{R1}\right)=v_R\left(0\right)+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_R\left(0\right)t_{R1}+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\\ \frac{{\mathrm{\pi S}}_R}{4}=v_{\mathrm{RGY}}\left(t_{R1}\right)·t_{\mathrm{RZ}}\\ t_{\mathrm{GX}}=t_{R1}+t_{\mathrm{RZ}}\end{array}\right)$

其中，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，v_R(0)表示右转车辆进入交叉口 区域通信范围时的初始速度，a(t)表示右转车辆为达到安全车速需要的加速度， L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时距离停车线的位置，S_R表示右转车 辆的右转时的转弯半径，路侧设备会发送此信息给右转车辆车载设备，t_RZ表示 右转车辆从开始右转到驶离交叉口人行道的时间，t_GX表示人行道最后一个行人 或非机动车通过人行道危险区域的时间，计算方法如下：若最后一个行人或非 机动车是靠近右转车辆，则若最后一个行人或非机动车是远离右转车 辆，则其中，S_GX表示人行道最后一个行人或非机动车距离人 行道终点的距离，v_GX表示行人或非机动车的速度，L_GX表示人行横道的长度；

在所述步骤五中，所述安全车速v_RRY计算方法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RRY}}\left(t_{\mathrm{RX}}\right)=v_R\left(0\right)+{\int }_0^{t_{\mathrm{RX}}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_R\left(0\right)t_{\mathrm{RX}}+{\int }_0^{t_{\mathrm{RX}}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\end{array}\right)$

其中，v_R(0)表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时的初始速度，a(t)表示 右转车辆为达到安全车速需要的加速度，L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信 范围时距离停车线的位置，t_RX表示相邻方向人行道最后一个行人或非机动车通 过人行道危险区域的时间，计算方法如下：若最后一个行人或非机动车是靠近 右转车辆，则若最后一个行人或非机动车是远离右转车辆，则 其中，S_RX表示人行道最后一个行人或非机动车距离人行道终 点的距离，v_RX表示行人或非机动车的速度，L_RX表示人行横道的长度；

在所述步骤六中，所述安全车速v_RRX计算方法如下：若右转车辆先于直行车 辆到达交叉口，则目标方程为：

$\min L_{\mathrm{RZ}}=\min (L_R+v_{\mathrm{RRX}}{t}_{R1}-{\int }_0^{t_{R1}+t_{R2}}{v}_Z\left(t\right)\mathrm{dt}-l_R)$

其约束条件为：

$s.t.\left(\begin{array}{c}{a}_R\left(t_0\right)=a_R\left(t_{R1}\right)=0\\ v_R\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RRX}}\\ v_R\left(t_0\right)=v_R\left(0\right)\\ v_Z\left(t_0\right)=v_Z\left(0\right)\\ 0\le v\le v_{\max }\\ a_{\min }\le a\le a_{\max }\end{array}\right)$

其中，L_RZ表示右转车辆和直行车辆合流之后的安全车距，L_R表示右转车辆 进入交叉口区域通信范围时距离停车线的位置，v_RRX表示右转车辆先于直行车辆 驶离交叉口时所需的安全车速，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，t_R2表示右 转车辆从开始右转到两车合流完成需要的时间，v_Z表示直行车辆的速度，l_R表示 右转车辆的车身长度，a_R表示右转车辆的加速度，v_R表示右转车辆的速度，t₀表 示两车进行无线通信连接的初始时刻，v_max表示车辆行驶所能允许的最大车速， a_max和a_min表示车辆行驶所能允许的最大加速度和最小加速度；

在所述步骤七中，所述安全车速v_RRH计算方法如下：

$\min L_{\mathrm{RZ}}=\min ({\int }_0^{t_{R1}+t_{R2}}{v}_Z\left(t\right)\mathrm{dt}-L_R-v_{\mathrm{RRH}}{t}_{R1}-l_Z)$

其约束条件为：

$s.t.\left(\begin{array}{c}{a}_R\left(t_0\right)=a_R\left(t_{R1}\right)=0\\ v_R\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RRH}}\\ v_R\left(t_0\right)=v_R\left(0\right)\\ v_Z\left(t_0\right)=v_Z\left(0\right)\\ 0\le v\le v_{\max }\\ a_{\min }\le a\le a_{\max }\end{array}\right)$

其中，L_RZ表示右转车辆和直行车辆合流之后的安全车距，t_R1表示右转车辆 到达停车线的时间，t_R2表示右转车辆从开始右转到两车合流完成需要的时间，v_Z表示直行车辆的速度，L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时距离停车线 的位置，l_Z表示直行车辆的车身长度，a_R表示右转车辆的加速度，v_R表示右转车 辆的速度，v_RRH表示右转车辆后于直行车辆驶离交叉口时所需的安全车速，t₀表 示两车进行无线通信连接的初始时刻，v_max表示车辆行驶所能允许的最大车速， a_max和a_min表示车辆行驶所能允许的最大加速度和最小加速度。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

(1)本发明的车辆右转引导系统在右转车辆进入交叉口前100m-150m时就 可接收路侧设备发送的危险信息，包括信号灯信息和其他车辆、非机动车、行 人信息，并能够提供安全车速给驾驶员，便于驾驶员有足够的时间采取避险措 施并确保车辆安全快速通过交叉口，与以往单独的车辆预警系统相比，该系统 在车辆主动安全方面预防性增强；

(2)本发明的车辆右转引导系统可实现车辆与车辆之间、车辆与道路基础 设施之间的信息交换，不需要改变交叉口信号配时方案，技术简单可靠；

(3)本发明的车辆右转引导系统及其引导方法能够为驾驶员提供车辆右转 所需的安全车速，极大地消除车辆驾驶员进入交叉口时的紧张心理；并且在驾 驶员精力不集中的情况下，能强行控制车辆，避免发生不必要的碰撞事故，极 大地提高了交叉口的行车安全水平；

(4)本发明的车辆右转引导系统及其引导方法适用于车辆在任何道路交通 状态下的预警和车速引导，尤其适用于无控交叉口和视距不良的交叉口，实用 性非常强，即可提高交叉口的安全水平又可提高通行效率，又为降低交叉口排 放污染做出贡献。

(5)本发明的车辆右转引导系统可与城市管理部门实现无缝连接，管理部 门实时获取道路交通状态和车辆运行状态信息，真正实现交通监测、管理与控 制于一体。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术 手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附 图详细说明如后。

附图说明

图1为道路交叉口路侧设备、车载设备放置示意图；

图2为道路交叉口车辆右转引导系统结构框图；

图3为道路交叉口右转车辆车载引导装置界面显示示意图；

图4为本发明道路交叉口车辆右转引导方法的步骤流程图；

图5为本发明实施例步骤六中右转车辆先于直行车辆驶离交叉口的安全车 速计算示意图；

图6为为本发明实施例步骤六中右转车辆后于直行车辆驶离交叉口的安全 车速计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以 下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1至图4，本发明一较佳实施例所述的一种基于车路协同的交叉口车 辆右转引导系统包括路侧设备2和监控中心3及至少一个车载设备1，所述车载 设备1与路侧设备2之间、车载设备1与车载设备1、以及路侧设备2与监控中 心3之间均通过无线通信网络4进行信息传递。

所述每个车载设备1包括车载主控模块11和分别与所述车载主控模块11 信号连接的车辆基本信息储存模块12、GPS定位模块13、行驶意图采集模块14、 车速采集模块15、车速控制模块16、提示模块17及将该车载设备1连接至车 辆上的接口单元；所述车辆基本信息储存模块17预先存储本车的静态信息，其 中，该静态信息包括车辆的型号、尺寸大小、车主信息等；GPS定位模块13采 集车辆运行位置信息；行驶意图采集模块14实时获取车辆的行驶方向；车速采 集模块15实时采集车辆速度；车速控制模块16控制车辆速度；所述提示模块 17提示驾驶员车辆右转所需的安全车速，所述车速控制模块16控制驱动车辆的 制动踏板。

所述路侧设备2包括路侧主控模块21、交叉口基本信息储存模块22、信号 状态采集模块23及非机动车与行人信息采集模块24；交叉口基本信息储存模块 22预先存储路况基本信息，其中，该路况基本信息包括交叉口几何形状、几何 尺寸、道路渠化、信号配时方案等；所述信号状态采集模块23获得信号灯状态 和倒计时时间；非机动车与行人信息采集模块24采集非机动车、行人位置和速 度信息，具体的：所述非机动车与行人信息采集模块24包括非机动车与行人视 频检测器和非机动车与行人识别模块，所述非机动车与行人视频检测器对非机 动车道和人行道进行实时监控以得到监控视频，并将获得的监控视频发送至非 机动车与行人识别模块，且由所述非机动车与行人识别模块对监控视频进行运 动目标识别，以获得非机动车、行人位置和速度信息；所述路侧主控模块21对 信号灯状态和倒计时时间及非机动车、行人位置和速度信息进行分析以形成交 叉口交通状态信息。

当车辆进入路侧设备2的交叉口通信范围时，车载设备1与路侧设备2之 间、车载设备1与车载设备1之间进行信息交互，所述车载主控模块11根据通 过车辆基本信息储存模块17、GPS定位模块13、行驶意图采集模块14和车速 采集模块15采集到的本车的静态信息、车辆运行位置信息、车辆的行驶方向和 车辆速度及本车所处的交叉口交通状态信息进行分析判断，若判断未来时间内 会发生机动车和非机动车冲突或机动车与机动车冲突，则车载主控模块11分析 得出右转所需的安全车速至提示模块17和车速控制模块16，通过提示模块17 提示驾驶员右转所需的安全车速，同时车载主控模块11会监控车辆是否按所给 安全车速行驶，若监测到车辆未按安全车速行驶则车速控制模块16自动控制车 辆的速度。

上述车载主控模块11通过如下计算方法分析得出右转所需的安全车速，包 括如下几种情况：

(1)当右转车辆进口方向为绿灯时，且人行道上无行人通过时，则右转车 辆必须在绿灯结束前快速通过交叉口，此时，右转车辆右转所需的安全车速v_RG计 算方法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RG}}\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RG}}\left(0\right)+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_{\mathrm{RG}}\left(0\right)t_{R1}+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\\ \frac{{{\mathrm{\pi S}}_R}^2}{4}=v_{\mathrm{RG}}\left(t_{R1}\right)·t_{\mathrm{RZ}}\\ t_{\mathrm{GS}}=t_{R1}+t_{\mathrm{RZ}}\end{array}\right)$

其中，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，L_R表示右转车辆进入交叉口区 域通信范围时距离停车线的位置，t_RZ表示右转车辆从开始右转到驶离交叉口人 行道的时间，t_GS表示右转车辆进口方向绿灯剩余时间，S_R表示右转车辆的右转 时的转弯半径，路侧设备2会发送此信息给右转车辆车载设备1，a(t)表示右转 车辆为达到安全车速需要的加速度；

(2)当右转车辆进口方向为绿灯且人行道上有非机动车和行人时，右转车 辆会与相同方向的右侧人行道上的行人或非机动车发生冲突，若要避免冲突的 发生则右转车辆达到停车线时最后一个行人需走出人行道危险区，此时，车辆 右转所需的安全车速v_RGY计算方法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RGY}}\left(t_{R1}\right)=v_R\left(0\right)+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_R\left(0\right)t_{R1}+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\\ \frac{{\mathrm{\pi S}}_R}{4}=v_{\mathrm{RGY}}\left(t_{R1}\right)·t_{\mathrm{RZ}}\\ t_{\mathrm{GX}}=t_{R1}+t_{\mathrm{RZ}}\end{array}\right)$

其中，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，v_R(0)表示右转车辆进入交叉口 区域通信范围时的初始速度，a(t)表示右转车辆为达到安全车速需要的加速度， L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时距离停车线的位置，S_R表示右转车 辆的右转时的转弯半径，路侧设备2会发送此信息给右转车辆车载设备1，t_RZ表 示右转车辆从开始右转到驶离交叉口人行道的时间，t_GX表示人行道最后一个行 人或非机动车通过人行道危险区域的时间，计算方法如下：若最后一个行人或 非机动车是靠近右转车辆，则若最后一个行人或非机动车是远离右转 车辆，则其中，S_GX表示人行道最后一个行人或非机动车距离 人行道终点的距离，v_GX表示行人或非机动车的速度，L_GX表示人行横道的长度；

(3)当右转车辆进口方向为红灯时，右转车辆会与相邻方向垂直于停车线 的人行道上的行人或非机动车发生冲突，若要避免冲突的发生则右转车辆到达 停车线时，行人需走出人行道危险区域，此时，车辆右转所需的安全车速v_RRY计 算方法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RRY}}\left(t_{\mathrm{RX}}\right)=v_R\left(0\right)+{\int }_0^{t_{\mathrm{RX}}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_R\left(0\right)t_{\mathrm{RX}}+{\int }_0^{t_{\mathrm{RX}}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\end{array}\right)$

其中，v_R(0)表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时的初始速度，a(t)表示 右转车辆为达到安全车速需要的加速度，L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信 范围时距离停车线的位置，t_RX表示相邻方向人行道最后一个行人或非机动车通 过人行道危险区域的时间，计算方法如下：若最后一个行人或非机动车是靠近 右转车辆，则若最后一个行人或非机动车是远离右转车辆，则 其中，S_RX表示人行道最后一个行人或非机动车距离人行道终 点的距离，v_RX表示行人或非机动车的速度，L_RX表示人行横道的长度；

(4)当消除了机非冲突、人车冲突后，右转车辆还可能与相邻方向直行的 车辆发生冲突，按交通法规规定，右转车辆不得干扰直行车辆的通行，所以右 转车辆通过交叉口时还要避免与其他直行车辆发生碰撞，但是为了提高交叉口 的通行效率，右转车辆也没有必要等待直行车辆全部放行完再通过交叉口，右 转车辆可根据先进先出的原则调整车速驶离交叉口，此时车辆右转所需的安全 车速v_R计算方法分为如下两种情况：

若右转车辆先于直行车辆到达交叉口，由于辆车的目标车道相同，所以为 了避免两车冲突区域发生不必要的碰撞，还需要考虑两车合流之后的安全车距， 同时还要考虑通行效率(即：令两车完成合流后两车间距保持最小安全车距)， 则目标方程为：

$\min L_{\mathrm{RZ}}=\min (L_R+v_{\mathrm{RRX}}{t}_{R1}-{\int }_0^{t_{R1}+t_{R2}}{v}_Z\left(t\right)\mathrm{dt}-l_R)$

其约束条件为：

$s.t.\left(\begin{array}{c}{a}_R\left(t_0\right)=a_R\left(t_{R1}\right)=0\\ v_R\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RRX}}\\ v_R\left(t_0\right)=v_R\left(0\right)\\ v_Z\left(t_0\right)=v_Z\left(0\right)\\ 0\le v\le v_{\max }\\ a_{\min }\le a\le a_{\max }\end{array}\right)$

其中，L_RZ表示右转车辆和直行车辆合流之后的安全车距，L_R表示右转车辆 进入交叉口区域通信范围时距离停车线的位置，v_RRX表示右转车辆先于直行车辆 驶离交叉口时所需的安全车速，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，t_R2表示右 转车辆从开始右转到两车合流完成需要的时间，v_Z表示直行车辆的速度，l_R表示 右转车辆的车身长度，a_R表示右转车辆的加速度，v_R表示右转车辆的速度，t₀表 示两车进行无线通信连接的初始时刻，v_max表示车辆行驶所能允许的最大车速， a_max和a_min表示车辆行驶所能允许的最大加速度和最小加速度；

若右转车辆后于直行车辆驶到达交叉口，为了彻底消除两车合流之后发生 碰撞，令两车完成合流后两车间距保持最小安全车距，则有

$\min L_{\mathrm{RZ}}=\min ({\int }_0^{t_{R1}+t_{R2}}{v}_Z\left(t\right)\mathrm{dt}-L_R-v_{\mathrm{RRH}}{t}_{R1}-l_Z)$

其约束条件为：

$s.t.\left(\begin{array}{c}{a}_R\left(t_0\right)=a_R\left(t_{R1}\right)=0\\ v_R\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RRH}}\\ v_R\left(t_0\right)=v_R\left(0\right)\\ v_Z\left(t_0\right)=v_Z\left(0\right)\\ 0\le v\le v_{\max }\\ a_{\min }\le a\le a_{\max }\end{array}\right)$

其中，L_RZ表示右转车辆和直行车辆合流之后的安全车距，t_R1表示右转车辆 到达停车线的时间，t_R2表示右转车辆从开始右转到两车合流完成需要的时间，v_Z表示直行车辆的速度，L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时距离停车线 的位置，l_Z表示直行车辆的车身长度，a_R表示右转车辆的加速度，v_R表示右转车 辆的速度，v_RRH表示右转车辆后于直行车辆驶离交叉口时所需的安全车速，t₀表 示两车进行无线通信连接的初始时刻，v_max表示车辆行驶所能允许的最大车速， a_max和a_min表示车辆行驶所能允许的最大加速度和最小加速度。

所述路侧设备2还包括与所述路侧主控模块21信号连接的路侧无线通信模 块25，所述车载无线通信模块18、路侧无线通信模块25分别通过无线通信网 络4进行信息传递，每个车载设备1通过自车的车载无线通信模块18将自车位 置和运动信息发送给其他车辆的车载设备1的车载无线通信模块18，通过各车 载设备1的车载无线通信模块18之间将各自位置和运动信息进行交互，从而可 使右转车辆得知冲突车辆的信息，更有效的计算出车辆所要最佳安全车速。

所述提示模块17包括车速信息显示屏171和/或语音播放模块172，其中所 述车速信息显示屏171与车载主控模块11信号连接以显示车辆右转所需的安全 车速，所述语音播放模块172与车载主控模块11信号连接以播放车辆右转所需 的安全车速。

本发明的一种基于车路协同的交叉口车辆右转引导系统的引导方法，其中 所述引导系统包括安装在交叉路口的路侧设备2、搭载在机动车上的车载设备1 和监控中心3，该引导系统为上述所述，故不再赘述，所述引导方法包括九个步 骤，其中需要说明的是，该右转车辆的车载设备1在刚安装至车辆时，其通过 接口单元与车辆OBD接口进行连接，此时，车载设备1通过其内部的车辆基本 信息储存模块12获知该车辆的静态信息，如车辆的型号、尺寸大小、车主信息 等；该路侧设备2安装到交叉路口后，通过其内部的交叉口基本信息储存模块 22存储路况基本信息，该路况基本信息包括交叉口几何形状、几何尺寸、道路 渠化、信号配时方案等；该车载设备1获知静态信息的步骤，路侧设备2存储 路况基本信息可以包含在下述步骤一中。

步骤一、右转车辆的车载设备1通过其内部的GPS定位模块13、行驶意图 采集模块14、车速采集模块15实时采集自身车辆的位置和运动信息(包括车辆 的行驶方向和车辆速度)，当进入交叉口通信区域时，即刻接收路侧设备2和 其他右转车辆车载设备1发送的信号灯状态、非机动车、行人和其他车辆的信 息，其中，信号灯状态、非机动车、行人信息由路侧设备2内的信号状态采集 模块23、非机动车与行人信息采集模块24采集所得到，然后通过路侧设备2与 右转车辆的车载设备1交互以得到，另外，在本步骤中，车载设备1除从得到 路侧设备2中得到上述信息外，还可得到信号灯的倒计时时间，该倒计时时间 同样由信号状态采集模块23所采集。上述信号灯状态、非机动车、行人信息和 倒计时时间可由路侧设备2内的路侧主控模块21分析形成交叉口交通状态信息 后发生至车载设备1。其他车辆的信息通过其他车辆内的车载设备1采集，然后 通过无线通信网络4进行信息传递至右转车辆的车载设备1。

步骤二、根据步骤一中右转车辆的车载设备1采集的信号灯状态、非机动 车、行人和其他车辆的信息，该右转车辆的车载设备1的车载主控模块11判断 右转车辆进口方向信号灯状态和人行道非机动车、行人运动状态，若为绿灯， 则执行步骤三，若为红灯，则执行步骤五。

步骤三、若为绿灯且人行道上没有运动目标存在，则右转车辆的车载设备1 的车载主控模块11根据绿灯剩余时间计算出车辆右转所需的安全车速v_RG，在绿 灯结束时右转车辆按照安全车速v_RG驶离交叉口，否则执行步骤四；在本步骤中， 该安全车速v_RG通过车载设备1的提示模块17提示驾驶员，该提示模块17包括 通过以数字形式显示该安全车速v_RG的车速信息显示屏171和以声音形式播放该 安全车速v_RG的语音播放模块172，该语音播放模块172上连接有播放声音的扩 音器(如图3)。当然，在其他实施方式中，该提示模块17可以仅设置车速信 息显示屏171、语音播放模块172中的一种。

步骤四、若为绿灯且人行道上有非机动车和行人，则右转车辆的车载设备1 的车载主控模块11根据人行道上的非机动车和行人的运动状态计算出车辆右转 所需的安全车速v_RGY，在确保行人安全通过交叉口的条件下右转车辆快速通过驶 离交叉口；

步骤五、根据步骤一中右转车辆的车载设备1采集的信号灯状态、非机动 车、行人和其他车辆的信息，右转车辆的车载设备1的车载主控模块11判断右 转车辆进口方向为红灯且人行道上有机动车和行人通过，则右转车辆的车载设 备1的车载主控模块11根据人行道上的非机动车和行人的运动状态计算出车辆 右转所需的安全车速v_RRY,若该车载设备1监测到车辆未按安全车速v_RRY行驶，则 转步骤八执行。在本步骤中，该安全车速v_RRY通过车载设备1的提示模块17提 示驾驶员，该提示模块17包括通过以数字形式显示该安全车速v_RRY的车速信息 显示屏171和以声音形式播放该安全车速v_RRY的语音播放模块172，该语音播放 模块172上连接有播放声音的扩音器(如图3)。当然，在其他实施方式中，该 提示模块17可以仅设置车速信息显示屏171、语音播放模块172中的一种。

步骤六、右转车辆的车载设备1的车载主控模块11判断右转车辆进口方向 为红灯且人行道上无机动车和行人通过，但会与相邻方向的直行车辆发生合流 冲突，若检测到右转车辆会先于直行车辆到达冲突区域，则右转车辆的车载设 备1的车载主控模块11会根据直行车辆的运动状态计算出车辆右转所需的安全 车速v_RRX,若该车载设备1监测到车辆未按安全车速v_RRX行驶，则转步骤八执行。 在本步骤中，该安全车速v_RRX通过车载设备1的提示模块17提示驾驶员，该提 示模块17包括通过以数字形式显示该安全车速v_RRX的车速信息显示屏171和以 声音形式播放该安全车速v_RRX的语音播放模块172，该语音播放模块172上连接 有播放声音的扩音器(如图3)。当然，在其他实施方式中，该提示模块17可 以仅设置车速信息显示屏171、语音播放模块172中的一种。

步骤七、若检测到右转车辆会后于直行车辆到达冲突区域，则右转车辆的 车载设备1的车载主控模块11会根据直行车辆的运动状态计算出车辆右转所需 的安全车速v_RRH,若该车载设备1的车载主控模块11检测到车辆未按安全车速 v_RRH行驶，则转步骤八执行。在本步骤中，该安全车速v_RRH通过车载设备1的提 示模块17提示驾驶员，该提示模块17包括通过以数字形式显示该安全车速v_RRH的车速信息显示屏171和以声音形式播放该安全车速v_RRH的语音播放模块172， 该语音播放模块172上连接有播放声音的扩音器(如图3)。当然，在其他实施 方式中，该提示模块17可以仅设置车速信息显示屏171、语音播放模块172中 的一种。

步骤八、判读车辆是否按安全车速行驶，则该车载设备1的车速控制模块 16强行控制该车辆的制动踏板使其达到安全车速。

步骤九、判断车辆是否驶离交叉口，若没有，则转步骤一执行，否则，结 束本次车辆右转引导。

在此需要说明的是：在所述步骤三中，所述安全车速v_RG计算方法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RG}}\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RG}}\left(0\right)+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_{\mathrm{RG}}\left(0\right)t_{R1}+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\\ \frac{{{\mathrm{\pi S}}_R}^2}{4}=v_{\mathrm{RG}}\left(t_{R1}\right)·t_{\mathrm{RZ}}\\ t_{\mathrm{GS}}=t_{R1}+t_{\mathrm{RZ}}\end{array}\right)$

其中，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，L_R表示右转车辆进入交叉口区 域通信范围时距离停车线的位置，t_RZ表示右转车辆从开始右转到驶离交叉口人 行道的时间，t_GS表示右转车辆进口方向绿灯剩余时间，S_R表示右转车辆的右转 时的转弯半径，路侧设备2会发送此信息给右转车辆车载设备1，a(t)表示右转 车辆为达到安全车速需要的加速度；

在所述步骤四中，所述安全车速v_RGY计算方法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RGY}}\left(t_{R1}\right)=v_R\left(0\right)+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_R\left(0\right)t_{R1}+{\int }_0^{t_{R1}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\\ \frac{{\mathrm{\pi S}}_R}{4}=v_{\mathrm{RGY}}\left(t_{R1}\right)·t_{\mathrm{RZ}}\\ t_{\mathrm{GX}}=t_{R1}+t_{\mathrm{RZ}}\end{array}\right)$

其中，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，v_R(0)表示右转车辆进入交叉口 区域通信范围时的初始速度，a(t)表示右转车辆为达到安全车速需要的加速度， L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时距离停车线的位置，S_R表示右转车 辆的右转时的转弯半径，路侧设备2会发送此信息给右转车辆车载设备1，t_RZ表 示右转车辆从开始右转到驶离交叉口人行道的时间，t_GX表示人行道最后一个行 人或非机动车通过人行道危险区域的时间，计算方法如下：若最后一个行人或 非机动车是靠近右转车辆，则若最后一个行人或非机动车是远离右转 车辆，则其中，S_GX表示人行道最后一个行人或非机动车距离 人行道终点的距离，v_GX表示行人或非机动车的速度，L_GX表示人行横道的长度；

在所述步骤五中，所述安全车速v_RRY计算方法如下：

$\left(\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{RRY}}\left(t_{\mathrm{RX}}\right)=v_R\left(0\right)+{\int }_0^{t_{\mathrm{RX}}}a\left(t\right)\mathrm{dt}\\ L_R=v_R\left(0\right)t_{\mathrm{RX}}+{\int }_0^{t_{\mathrm{RX}}}a\left(t\right)\mathrm{tdt}\end{array}\right)$

其中，v_R(0)表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时的初始速度，a(t)表示 右转车辆为达到安全车速需要的加速度，L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信 范围时距离停车线的位置，t_RX表示相邻方向人行道最后一个行人或非机动车通 过人行道危险区域的时间，计算方法如下：若最后一个行人或非机动车是靠近 右转车辆，则若最后一个行人或非机动车是远离右转车辆，则 其中，S_RX表示人行道最后一个行人或非机动车距离人行道终 点的距离，v_RX表示行人或非机动车的速度，L_RX表示人行横道的长度；

在所述步骤六中，所述安全车速v_RRX计算方法如下(见图5)：若右转车辆 先于直行车辆到达交叉口，由于两车的目标车道相同，所以为了避免两车在冲 突区域发生不必要的碰撞，还需考虑两车合流之后的安全车距，同时还要考虑 通行效率(即：令两车完成合流后两车间距保持最小安全车距)，则目标方程 为：

$\min L_{\mathrm{RZ}}=\min (L_R+v_{\mathrm{RRX}}{t}_{R1}-{\int }_0^{t_{R1}+t_{R2}}{v}_Z\left(t\right)\mathrm{dt}-l_R)$

其约束条件为：

$s.t.\left(\begin{array}{c}{a}_R\left(t_0\right)=a_R\left(t_{R1}\right)=0\\ v_R\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RRX}}\\ v_R\left(t_0\right)=v_R\left(0\right)\\ v_Z\left(t_0\right)=v_Z\left(0\right)\\ 0\le v\le v_{\max }\\ a_{\min }\le a\le a_{\max }\end{array}\right)$

其中，L_RZ表示右转车辆和直行车辆合流之后的安全车距，L_R表示右转车辆 进入交叉口区域通信范围时距离停车线的位置，v_RRX表示右转车辆先于直行车辆 驶离交叉口时所需的安全车速，t_R1表示右转车辆到达停车线的时间，t_R2表示右 转车辆从开始右转到两车合流完成需要的时间，v_Z表示直行车辆的速度，l_R表示 右转车辆的车身长度，a_R表示右转车辆的加速度，v_R表示右转车辆的速度，t₀表 示两车进行无线通信连接的初始时刻，v_max表示车辆行驶所能允许的最大车速， a_max和a_min表示车辆行驶所能允许的最大加速度和最小加速度；

在所述步骤七中，若右转车辆后于直行车辆到达交叉口，为了彻底消除两 车合流之后发生碰撞，令两车完成合流后两车间距保持最小安全车距，则所述 安全车速v_RRH计算方法如下(见图6)：

$\min L_{\mathrm{RZ}}=\min ({\int }_0^{t_{R1}+t_{R2}}{v}_Z\left(t\right)\mathrm{dt}-L_R-v_{\mathrm{RRH}}{t}_{R1}-l_Z)$

其约束条件为：

$s.t.\left(\begin{array}{c}{a}_R\left(t_0\right)=a_R\left(t_{R1}\right)=0\\ v_R\left(t_{R1}\right)=v_{\mathrm{RRH}}\\ v_R\left(t_0\right)=v_R\left(0\right)\\ v_Z\left(t_0\right)=v_Z\left(0\right)\\ 0\le v\le v_{\max }\\ a_{\min }\le a\le a_{\max }\end{array}\right)$

其中，L_RZ表示右转车辆和直行车辆合流之后的安全车距，t_R1表示右转车辆 到达停车线的时间，t_R2表示右转车辆从开始右转到两车合流完成需要的时间，v_Z表示直行车辆的速度，L_R表示右转车辆进入交叉口区域通信范围时距离停车线 的位置，l_Z表示直行车辆的车身长度，a_R表示右转车辆的加速度，v_R表示右转车 辆的速度，v_RRH表示右转车辆后于直行车辆驶离交叉口时所需的安全车速，t₀表 示两车进行无线通信连接的初始时刻，v_max表示车辆行驶所能允许的最大车速， a_max和a_min表示车辆行驶所能允许的最大加速度和最小加速度。

综上所述：上述基于车路协同的交叉口车辆右转引导系统及其引导方法至 少具有以下优点：

(1)本发明的车辆右转引导系统在右转车辆进入交叉口前100m-150m时就 可接收路侧设备2发送的危险信息，包括信号灯信息和其他车辆、非机动车、行 人信息，并能够提供安全车速给驾驶员，便于驾驶员有足够的时间采取避险措 施并确保车辆安全快速通过交叉口，与以往单独的车辆预警系统相比，该系统 在车辆主动安全方面预防性增强；

(2)本发明的车辆右转引导系统可实现车辆与车辆之间、车辆与道路基础 设施之间的信息交换，不需要改变交叉口信号配时方案，技术简单可靠；

(3)本发明的车辆右转引导系统及其引导方法能够为驾驶员提供车辆右转 所需的安全车速，极大地消除车辆驾驶员进入交叉口时的紧张心理；并且在驾 驶员精力不集中的情况下，能强行控制车辆，避免发生不必要的碰撞事故，极 大地提高了交叉口的行车安全水平；

(4)本发明的车辆右转引导系统及其引导方法适用于车辆在任何道路交通 状态下的预警和车速引导，尤其适用于无控交叉口和视距不良的交叉口，实用 性非常强，即可提高交叉口的安全水平又可提高通行效率，为降低交叉口排放 污染做出贡献。

(5)本发明的车辆右转引导系统可与城市管理部门实现无缝连接，管理部 门实时获取道路交通状态和车辆运行状态信息，真正实现交通监测、管理与控 制于一体。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还 可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。