本發(fā)明涉及一種基于空地一體化數(shù)據(jù)的車輛人員管控方法及系統(tǒng)，屬于交通控制。

背景技術：

1、在交通控制系統(tǒng)技術領域中，現(xiàn)有的空地一體化管控方案，其普遍采用的技術方式是要求無人機等空中單元與攝像頭等地面單元首先獲取車輛人員等目標的精確地理坐標，再將該坐標數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至中心服務器進行數(shù)據(jù)融合、軌跡關聯(lián)與風險決策。

2、然而，當此種先定位、后融合的方式應用于城市多層立交或隧道群等復雜的立體交通環(huán)境中時，其對精確坐標的過度依賴便構成了一個根本性的技術瓶頸，具體表現(xiàn)為：由于衛(wèi)星信號在高樓橋體間的遮擋衰減、多徑反射效應以及空地不同坐標系間轉換存在的固有誤差等物理世界不確定性因素，必然導致了坐標信息的失準與丟失。

3、此瓶頸在應用層面直接轉化為一種客觀的信息壁壘與系統(tǒng)性風險，即中心系統(tǒng)在融合一個橋上車輛的空中坐標與一個橋下車輛的地面坐標時，其投影位置可能高度重合，從而頻繁產生目標混淆或軌跡斷裂，最終引致錯誤的擁堵判斷與疏導指令，使得管控系統(tǒng)的可靠性與效率在最需要它的復雜場景下反而急劇下降。因此，如何從根本上擺脫對精確地理坐標系的依賴，在機制上突破因坐標不準確而導致的信息融合瓶頸，并能夠在應用中消除在復雜立體交通環(huán)境下系統(tǒng)性的誤判風險，成為本發(fā)明所要解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于空地一體化數(shù)據(jù)的車輛人員管控方法，其主要目的在于解決的技術問題是，現(xiàn)有技術過度依賴精確坐標，導致在復雜立體交通環(huán)境中，空地數(shù)據(jù)融合困難、系統(tǒng)易產生誤判，無法實現(xiàn)可靠高效的協(xié)同管控的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種基于空地一體化數(shù)據(jù)的車輛人員管控方法，所述方法包括以下步驟：

3、步驟a，構建路網拓撲地圖，拓撲地圖中，每一最小有向路段對應分配一獨特的拓撲路段標識符，標識符與地理坐標無關；

4、步驟b，至少一個地面單元，感知其所在或所監(jiān)控拓撲路段的交通流狀態(tài)，交通流狀態(tài)包括暢通、緩行和擁堵中的一種；地面單元依據(jù)設定的交通流特征閾值，判定交通流狀態(tài)是否滿足向更高擁堵狀態(tài)轉變的條件；若判定滿足，地面單元監(jiān)聽并接收至少一個上游關聯(lián)拓撲路段的當前交通流狀態(tài)；僅當至少一個上游關聯(lián)拓撲路段的當前交通流狀態(tài)滿足擁堵條件或者滿足緩行條件時，地面單元將判定后的交通流狀態(tài)與對應的拓撲路段標識符綁定，形成狀態(tài)化拓撲信息；

5、步驟c，地面單元通過低功耗無線網絡廣播狀態(tài)化拓撲信息；

6、步驟d，至少一個空中單元，接收狀態(tài)化拓撲信息，空中單元依據(jù)自身非精確位置信息確定當前所在拓撲區(qū)域，并在區(qū)域內監(jiān)聽狀態(tài)化拓撲信息；空中單元根據(jù)接收到的拓撲路段標識符及對應的交通流狀態(tài)，更新其預置拓撲地圖中該路段的可視化標記；空中單元依據(jù)更新后的可視化標記所表征的交通狀態(tài)，執(zhí)行與拓撲路段標識符相關的管控操作，管控操作包括投射可視化疏導指令或發(fā)出語音提示，從而實現(xiàn)基于離散拓撲狀態(tài)的車輛人員協(xié)同管控。

7、優(yōu)選的，步驟b中的交通流狀態(tài)判定，是依據(jù)圖像識別獲取的車輛平均間距、或依據(jù)線圈傳感器采集的單位時間內通過車輛數(shù)量，并將平均間距或通過車輛數(shù)量與設定的閾值進行比較來確定，空中單元依據(jù)交通流狀態(tài)執(zhí)行的管控操作包括：當交通流狀態(tài)為擁堵時，投射紅色光帶或發(fā)出擁堵預警提示；當交通流狀態(tài)為暢通時，投射綠色光帶或發(fā)出通行指示。

8、優(yōu)選的，方法還包括：一個交通控制設施作為地面單元，當其接收到其下游或關聯(lián)拓撲路段被宣告為擁堵狀態(tài)的狀態(tài)化拓撲信息后，依據(jù)設定的調整規(guī)則，自動調整其所控制方向的綠燈時間，以限制或疏導交通流量。

9、優(yōu)選的，步驟b中，當?shù)孛鎲卧卸ń煌鳡顟B(tài)滿足向更高擁堵狀態(tài)轉變的條件時，若其上游關聯(lián)拓撲路段的交通流狀態(tài)未滿足擁堵或緩行條件，則地面單元不廣播更高擁堵狀態(tài)，而是廣播一條指示該拓撲路段存在微觀擾動事件的輔助性信息。

10、優(yōu)選的，空中單元接收到指示微觀擾動事件的輔助性信息后，不執(zhí)行擁堵疏導管控操作，而是執(zhí)行輕量級預警動作，輕量級預警動作包括在拓撲路段上空投射黃色脈沖激光以提醒后方車輛注意前方可能存在的瞬時異常。

11、優(yōu)選的，方法還包括：空中單元向其監(jiān)控的拓撲路段投射一基準激光圖案；通過空中單元的圖像傳感器捕獲基準激光圖案在路面上形成的實際成像；以及計算實際成像的邊緣彌散指數(shù)，的計算公式為：，其中，為實際成像邊緣的像素寬度，為基準激光圖案在理想條件下理論上的像素寬度；當邊緣彌散指數(shù)超過設定的閾值時，空中單元的激光投射系統(tǒng)自動切換至高對比度工作模式，高對比度工作模式包括雙波長補償和高頻脈沖閃爍模式。

12、優(yōu)選的，方法還包括：在空中單元的圖像傳感器前設置一可旋轉偏振片；控制可旋轉偏振片在至少兩個不同偏振角度下，分別采集空中單元所監(jiān)控拓撲路段的反射光圖像；通過比較在不同偏振角度下采集的圖像之間的平均亮度差值，確定拓撲路段的路面物理狀態(tài)；并將路面物理狀態(tài)與拓撲路段標識符關聯(lián)，路面物理狀態(tài)包括積水或結冰。

13、優(yōu)選的，空中單元依據(jù)關聯(lián)的路面物理狀態(tài)，調整其投射的可視化疏導指令形態(tài)；當路面物理狀態(tài)為濕滑時，將投射的綠色光帶修改為虛線或慢速閃爍形態(tài)。

14、優(yōu)選的，拓撲路段標識符采用文本形式，包括路段的物理位置信息、方向信息以及車道信息。

15、一種基于空地一體化數(shù)據(jù)的車輛人員管控系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

16、地圖構建模塊，配置用于構建路網拓撲地圖，拓撲地圖中，每一最小有向路段對應分配一獨特的拓撲路段標識符，標識符與地理坐標無關；

17、至少一個地面感知與信息廣播單元，配置用于感知其所在或所監(jiān)控拓撲路段的交通流狀態(tài)，交通流狀態(tài)包括暢通、緩行和擁堵中的一種；并依據(jù)設定的交通流特征閾值，判定交通流狀態(tài)是否滿足向更高擁堵狀態(tài)轉變的條件；若判定滿足，地面感知與信息廣播單元監(jiān)聽并接收至少一個上游關聯(lián)拓撲路段的當前交通流狀態(tài)；僅當至少一個上游關聯(lián)拓撲路段的當前交通流狀態(tài)滿足擁堵條件或者滿足緩行條件時，地面感知與信息廣播單元將判定后的交通流狀態(tài)與對應的拓撲路段標識符綁定，形成狀態(tài)化拓撲信息；并配置用于通過低功耗無線網絡廣播狀態(tài)化拓撲信息；

18、至少一個空中接收與管控執(zhí)行單元，配置用于接收狀態(tài)化拓撲信息，空中接收與管控執(zhí)行單元依據(jù)自身非精確位置信息確定當前所在拓撲區(qū)域，并在區(qū)域內監(jiān)聽狀態(tài)化拓撲信息；配置用于根據(jù)接收到的拓撲路段標識符及對應的交通流狀態(tài)，更新其預置拓撲地圖中該路段的可視化標記；并配置用于依據(jù)更新后的可視化標記所表征的交通狀態(tài)，執(zhí)行與拓撲路段標識符相關的管控操作，管控操作包括投射可視化疏導指令或發(fā)出語音提示，從而實現(xiàn)基于離散拓撲狀態(tài)的車輛人員協(xié)同管控。

19、相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果是：

20、1、本發(fā)明通過構建一個由唯一的、與地理坐標無關的拓撲路段id構成的路網拓撲地圖，并以此作為空中與地面單元之間進行狀態(tài)信息交互的唯一基石，從而將整個管控系統(tǒng)的時空錨定邏輯從對不穩(wěn)定的、連續(xù)變化的幾何測量坐標的依賴，轉變?yōu)閷o態(tài)的、離散的拓撲邏輯關系的識別；這種方式上的根本性轉變，使得本發(fā)明從機制上規(guī)避了因衛(wèi)星信號遮擋、多徑反射或坐標系轉換誤差等物理世界固有不確定性所帶來的系統(tǒng)失準風險，確保了其在多層立交、隧道群等傳統(tǒng)信號黑洞區(qū)域依然能保持高效穩(wěn)定的管控能力，實現(xiàn)了系統(tǒng)對復雜空間環(huán)境的原生免疫力。

21、2、本發(fā)明通過地面單元對其所在拓撲路段的交通流狀態(tài)進行判斷并主動廣播，以及空中單元或其他控制設施直接依據(jù)接收到的局部狀態(tài)信息執(zhí)行協(xié)同動作，構建了一個分布式的、自組織的控制網絡；這種架構將現(xiàn)有技術中的中心思考、末端執(zhí)行的串行、長鏈條響應模式，轉變?yōu)橐环N基于鄰里信息交互的并行、自適應響應模式，擁堵疏導的決策不再是中心服務器延遲計算的結果，而是在宏觀上涌現(xiàn)出的有序交通流，從而根本性地提升了系統(tǒng)應對突發(fā)事件的響應速度與靈活性，使系統(tǒng)的運行邏輯從被動計算質變?yōu)橹鲃佑楷F(xiàn)。

22、3、通過將復雜的路網空間關系內化于一次性構建的拓撲地圖中，并將實時的交通狀態(tài)判斷簡化為離散的三態(tài)分類，從而極大地降低了對系統(tǒng)硬件單元的性能要求；這種設計使得構成系統(tǒng)的空中與地面單元均可采用技術成熟、成本低廉的普惠型組件，從根本上規(guī)避了現(xiàn)有技術方式對高成本高精度傳感器、高算力融合中心以及復雜校準流程的持續(xù)依賴，為將先進的空地一體化管控能力大規(guī)模部署到城市交通的毛細血管網絡，提供了一條具備經濟可行性的全新技術路徑。