一种交叉口交通边缘服务器的制作方法

本发明属于智能交通领域，尤其涉及一种交叉口交通边缘服务器。

背景技术：

1、目前在交叉口的阶段信控配时优化时，只优化交叉口各阶段的绿灯时间。

2、在交叉口拥堵时，无法通过信控周期优化进行拥堵。在交叉口存在多个流向时，无法进行相序优化。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种交叉口交通边缘服务器，包括：底层硬件服务单元、自适应基础服务单元和自适应方案生成单元；自适应基础服务单元用于针对每个可选相序，根据交叉口的流向评估指标获得该相序下的交叉口信控优化指标；自适应方案生成单元用于根据所述优化指标得到信控配时方案，确定运行所述信控配时方案后的方案饱和度，并根据所述方案饱和度，选定目标相序及对应的信控配时方案；底层硬件服务单元用于所述自适应基础服务单元和/或自适应方案生成单元提供本地算力、获取交叉口检测器数据和向交叉口的信号机发送信控配时方案。本发明实施例的技术方案优化了交叉口信控配时方案的周期、绿灯时间和相序，提高了交叉口的流畅性。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种交叉口交通边缘服务器，包括：底层硬件服务单元、自适应基础服务单元和自适应方案生成单元；自适应基础服务单元用于针对每个可选相序，根据交叉口的流向评估指标获得该相序下的交叉口信控优化指标，所述信控优化指标包括交叉口绿灯利用率和交叉口在各阶段的阶段绿信比，所述流向评估指标包括：用于确定阶段绿信比的流向流率比和流向调整系数，用于确定交叉口绿灯利用率的流向绿灯利用率；自适应方案生成单元用于根据所述优化指标得到信控配时方案，确定运行所述信控配时方案后的方案饱和度，并根据所述方案饱和度，选定目标相序及对应的信控配时方案；底层硬件服务单元用于所述自适应基础服务单元和/或自适应方案生成单元提供本地算力、获取交叉口检测器数据和向交叉口的信号机发送信控配时方案。

3、由上，根据优化指标不仅优化交叉口各阶段的绿灯时间和信控周期，还根据方案饱和度选择最优相序，提高了交叉口交通的流畅性。

4、在本发明的一种可能的实施方式中，所述自适应方案生成单元，包括：信控周期获得模块，用于根据信控配置参数和第一相序的交叉口绿灯利用率获得第一信控配时方案的信控周期时长，所述第一信控配时方案为第一相序对应的交叉口信控配时方案，第一相序为任一所述可选相序；绿灯时间分配模块，用于根据第一相序的各阶段的阶段绿信比和所述信控周期时长为第一信控配时方案的各阶段分配绿灯时间，第一信控配时方案的每个阶段的所分配绿灯时间等于阶段最小绿灯时间和所述信控周期时长与该阶段的所述阶段绿信比乘积中大值；方案饱和度获得模块，用于确定运行第一信控配时方案后的方案饱和度；最优方案选择模块，用于根据所述方案饱和度，选定目标相序及对应的信控配时方案。

5、由上，先根据交叉口绿灯利用率优化信控周期，再在根据阶段绿信比优化交叉口各阶段的绿灯时间，从而提高了交叉口交通的流畅性。

6、在本发明的一种可能的实施方式中，所述信控周期获得模块包括：历史周期获得模块，用于根据信控配置参数获得第一信控配时方案的信控周期配置时长；信控周期优化模块，用于根据第一相序的交叉口绿灯利用率调整所述信控周期配置时长，获得所述信控周期时长。

7、由上，根据交叉口绿灯利用率优化信控周期，从而在交叉口拥堵时，相对增加绿灯时间，从而提高了交叉口交通的流畅性。

8、在本发明的一种可能的实施方式中，第一信控配时方案的饱和度为总绿信比与(1-损失比例)的比值，所述总绿信比为所述阶段绿信比之和，所述损失比例为配时损失时间和所述信控周期时长的比值，所述配时损失时间为所述第一信控配时方案各阶段的绿灯时间的和与原始分配绿灯时间的差再与所述阶段间全红时间的和，所述原始分配绿灯时间为所述信控周期时长与所述总绿信比的乘积。

9、由上，获得的第一信控配时方案的方案饱和度表达了最终优化的绿灯时间与基于阶段绿信比对应的绿灯时间关系，当优化的绿灯时间越接近基于阶段绿信比对应的绿灯时，其方案饱和度越好。

10、在本发明的一种可能的实施方式中，所述自适应基础服务单元包括优化指标获得模块，用于针对每个可选相序，根据交叉口的流向评估指标获得该相序下的交叉口信控优化指标：所述优化指标获得模块包括：阶段绿信比获得模块，用于根据所述流向流率比和所述流向调整系数获得所述阶段绿信比；以及交叉口绿灯利用率获得模块，用于根据所述流向绿灯利用率和所述阶段绿信比获得所述交叉口绿灯利用率。

11、由上，根据流向流率比和流向调整系数获得准确的阶段绿信比；根据流向绿灯利用率和阶段绿信比获得准确的交叉口绿灯利用率。

12、在本发明的一种可能的实施方式中，所述阶段绿信比获得模块具体用于根据所述流向流率比获得各可选相序的每个阶段的第一关键流向，每个可选相序中一个阶段的第一关键流向为该阶段中流向流率比最大的流向；所述阶段绿信比获得模块还具体用于根据所述第一关键流向获得各可选相序对应的每个阶段的阶段流率比，每个可选中一个阶段的阶段流率比与该阶段的第一关键流向的流向流率比、流向调整系数的乘积成正比；所述阶段绿信比获得模块还具体用于根据所述阶段流率比获得所述阶段绿信比，每个可选相序中一个阶段的阶段绿信比等于该阶段的阶段流率比与该可选相序的总流率比的比值。

13、由上，根据每个阶段中流向流率比最大的流向的流向流率比和流向调整系数获得每个阶段的阶段流率比，该阶段流率比能够满足每个流向的各车道的要求。

14、在本发明的一种可能的实施方式中，所述交叉口绿灯利用率获得模块具体用于根据每个可选相序每个流向涉及的阶段，获得每个可选相序中每个流向的流向分配绿灯利用率，一个阶段中每个流向的流向分配绿灯利用率等于该流向的流向绿灯利用率与该流向在该阶段中的流向分配比例的乘积；所述交叉口绿灯利用率获得模块还具体用于把每个可选相序的每个阶段的第二关键流向的流向分配绿灯利用率作为该可选相序中该阶段的阶段绿灯利用率，每个可选相序的每个阶段的第二关键流向为该可选相序中该阶段中流向分配绿灯利用率最大的流向；所述交叉口绿灯利用率获得模块具体用于对于每个可选相序，对其每个阶段的阶段绿灯利用率基于阶段绿信比的加权求和，获得该可选相序对应的交叉口绿灯利用率。

15、由上，通过选择每个阶段中流向分配绿灯利用率最大的流向来计算阶段绿灯利用率，从而使每个阶段的阶段绿灯利用率可以满足该阶段中各流向的绿灯时间要求。

16、在本发明的一种可能的实施方式中，所述优化指标还包括各流向的聚合流率比，所述流向评估指标还包括各流向的流向流量和流向通行能力，每个流向的聚合流率比等于该流向的流向流量与流向通行能力的比值，每个流向的流向流量为该流向的各车道的车道出发流量分配在该流向上的和，每个流向的流向通行能力为该流向的各车道的车道通行能力分配在该流向上的和；所述自适应基础服务单元还包括：特殊相序处理模块，用于当该相序中一个流向涉及多个阶段时，根据所述聚合流率比调整各阶段绿信比。

17、由上，把各车道的出发流量和通行能力分配到流向，再聚集为各流向的流向流量和流向通行能力，从而获得流向聚合流率比，并据此调整特殊相序涉及的各阶段的阶段绿信比，得到更加合理的阶段绿信比。

18、在本发明的一种可能的实施方式中，所述特殊相序处理模块具体用于针对每个可选相序，以调整前的各阶段绿信比组成的向量为阶段向量的初始值，通过梯度下降在阶段空间中对该相序的流向总饱和度寻优，根据所述流向总饱和度最优处的各阶段向量值获得该相序调整后的阶段绿信比，所述流向总饱和度为各流向的流向饱和度的和，每个流向的流向饱和度为该流向的流向聚合流率比与该流向的流向绿信比的比值，每个流向的流向绿信比为阶段向量中该流向涉及的各阶段对应维度的值的和。阶段空间为交叉口各阶段为维度组成的空间，阶段向量为阶段空间的向量，梯度为流向总饱和度关于阶段向量的梯度。

19、由上，通过构建阶段绿信比空间和流向总饱和度，通过逐步流向总饱和度对阶段绿信比向量的梯度，使各个流向的流向流量在涉及的阶段合理分配，得到更加合理的阶段绿信比。

20、在本发明的一种可能的实施方式中，所述流向评估指标还包括流向最小绿灯时间；所述自适应方案生成单元还包括：绿灯时间调整模块，用于针对每个可选相序，根据所述流向最小绿灯时间调整该相序的各阶段的绿灯时间和所述信控周期时长，使该相序每个阶段的绿灯时间大于等于该阶段各流向的阶段流向最小绿灯时间，每个可选相序的一个阶段的一个流向的阶段流向最小绿灯时间为该流向的流向最小绿灯时间乘以该流向在该阶段的绿灯时间比例，一个流向在一个阶段的分配绿灯时间比例为该阶段的绿灯时间除以该流向涉及所有阶段的绿灯时间和；以及当任一相序的一个阶段的绿灯时间增加时，对该相序对应的信控配时方案的信控周期时长中增加该增加值。

21、由上，通过流向最小绿灯时间调整每个流向牵涉的各阶段的绿灯时间，从而满足各流向的基于实际流量的最低所需绿灯时间的要求。

22、在本发明的一种可能的实施方式中，所所述优化指标获得模块还包括：车道指标获得模块，用于根据检测器数据和车道配置数据，获得交叉口各车道的车道评估指标，车道评估指标至少包括下列之一：车道流率比、车道绿灯利用率、车道空放时间、车道最小绿灯时间；流向指标获得模块，用于根据所述车道评估指标获得所述流向评估指标，其中，每个流向的流向流率比为该流向的参考车道的车道流率比，每个流向的流向调整系数根据该流向的参考车道的车道绿灯利用率和车道空放时间获得，每个流向的流向绿灯利用率为该流向中与参考车道的流向关系相同的各车道的车道绿灯利用率的均值，每个流向的流向最小绿灯时间为与该流向的参考车道的同流向关系的各车道的车道最小绿灯时间中的最大值；每个流向的参考车道的车道绿灯利用率在该流向涉及的车道中与和该参考车道同流向关系中最大。

23、由上，通过车道绿灯利用率和流向关系选择每个流向的参考车道，根据参考车道的车道评估指标来计算各流向的流向流率比和流向调整系数，从而使每个流向的流向流率比和流向调整系数能满足各流向下各车道的要求。

24、在本发明的一种可能实施方式中，如果当一个流向中包括单流向车道，该流向的所述参考车道为该流向的单向车道中车道绿灯利用率最大的车道，否则，该流向的所述参考车道为该流向的所有车道中车道绿灯利用率最大的车道。

25、由上，优先选择每个流向的车道绿灯利用率最大的单流向车道作为该流向的参考车道，使据此获得每个流向的流向流率比和流向调整系数能满足各流向下各车道的要求。

26、在本发明的一种可能实施方式中，每个流向的流向调整系数在该流向的参考车道的车道绿灯利用率大于等于第四设定值时随该车道绿灯利用率在1与第五设定值之间开始正向变化，且在该参考车道的车道空放时间小于第三设定值时为第五设定值。

27、由上，根据参考车道的车道绿灯利用率和车道空放时间获得流向调整系数，使其准确按照流向的拥堵情况正向变化。

28、在本发明的一种可能实施方式中，每个车道的车道最小绿灯时间为在一个信控周期内该车道的总流量按照车道饱和流量通过所需时长与车道损失时间的和，每个车道的所述车道饱和流量为评估周期内该车道非零的所述车道流量在从低到高的第一分位数处的值；

29、由上，基于车道饱和流量获得准确的车道最小绿灯时间。

30、在本发明的一种可能实施方式中，所述车道评估指标还至少包括下列之一：车道饱和放行时间、车道计算绿灯时间、车道最大绿灯时间，其中，每个车道的车道饱和放行时间为在一个信控周期内该车道上从绿灯亮起时开始到所述车道流量第一次降低到所述车道饱和流量的时长，每个车道的车道计算绿灯时间为在一个信控周期内该车道上从绿灯亮起时开始到车道流量第一次降低到0的时长；当一个车道的车道饱和放行时间大于等于车道实际绿灯时间时，该车道的车道最大绿灯时间等于该车道的车道计算绿灯时间与保护间隔之和，否则为该车道的车道最大绿灯时间等于该车道的车道最小绿灯时间与所述保护间隔之和；每个车道的车道绿灯利用率为该车道的车道饱和放行时间与剩余饱和放行时间的和与车道最大绿灯时间的比值，所述剩余饱和放行时间为相应车道在车道饱和放行时间与车道最大绿灯时间之间的所述车道流量按照车道饱和流量通过所需要的时间。在一些实施例中，保护间隔与所述检测周期正向变化。

31、由上，根据车道最小绿灯时间和车道饱和放行时间获得车道最大绿灯时间，再根据车道最大绿灯时间和车道饱和放行时间获得车道绿灯利用率，该车道绿灯利用时间更准确。

32、在本发明的一种可能的实施方式中，包括：所述底层硬件服务单元还用于从云平台为所述自适应基础服务单元和/或自适应方案生成单元提供远程算力，用于把所述自适应基础服务单元和/或自适应方案生成单元的部分输入数据同步到云平台，并接收云平台的计算结果。

33、由上，通过云平台扩展交叉口交通边缘服务器的算力，提高了交通边缘服务器的应用范围。

34、在本发明的一种可能的实施方式中，还至少包括下列之一：信控终端接口、平台服务接口；所述信控终端接口用于为外部信控终端提供所述服务器的人机界面；所述平台服务接口用于通过网络为外部计算设备提供所述服务器的人机界面。

35、由上，信控终端接口和平台服务接口提供人机界面，从而在现场和网上均可以控制交通边缘服务器。

36、在本发明的一种可能的实施方式中，所述服务器以优化周期为时间单位对交叉口的信控配时方案进行自适应控制，优化周期包括评估周期、方案生成周期和方案发送周期，评估周期、方案生成周期和方案发送周期均包括若干个信控周期。

37、由上，交通边缘服务器以优化周期为时间单位对交叉口的信控配时方案进行自适应控制。

38、在本发明的一种可能的实施方式中，所述自适应方案生成单元还用于在信号机当前的信控配时方案与优化后的信控配时方案之间需要过渡方案时，生成过渡方案，并通过所述底层硬件服务单元向信号机发送。

39、由上，通过过渡方案实现信控配时方案切换时交叉口交通的安全。