本发明涉及机器学习、智能交通控制领域，特别是一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法。
背景技术：
1、城市道路交通中，十字路口往往是交通拥堵的瓶颈区域，是交通高峰时段拥堵的重灾区。现有十字路口红绿灯时长设置方法，通常是根据路口历史交通流量，设置固定通行时长。这种设置方法，不能根据路口通行流量现状进行动态调整，经常造成一个方向较少或无车通行流量被长时间绿灯放行，另一方向大量车辆等待通行却被红灯停止的现象。
2、随着机器学习技术的发展，基于机器学习的目标识别技术已经较为成熟；交通路口监控设备的广泛部署使得路口实时通行视频(图片)的获取非常方便。现有的一些红绿灯时长动态调整技术，主要通过考察路口车辆结点数量来设计算法，考察因素较为单一，且主要考察单一路口，没有综合考虑一个区域内多路口协调调度以达成区域通行效率的最优。
3、因此亟需一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本技术提供了一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法综合考虑多方面因素，动态调整十字路口2个方向的红绿灯时长，达到优化路口和区域通行效率的目的。
2、在本技术，提供了一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，包括以下步骤：
3、s1、获取并计算得到各快车道车道长度、各快车道车道数、各快车道可停留最多车辆结点数、红绿灯时长、东西方向车辆结点平均通过时长的初始参数值；
4、s2、驶近路口的车辆结点接收到rsu广播报文后，向rsu发送应答报文，路口rsu在接收到车辆结点应答后，检索rsu本地车辆结点列表，并进行记录更新；
5、s3、以红灯亮起为一周期起始，计算东西方向红绿灯时长调整系数；
6、s4、以红灯亮起为一周期起始，计算南北方向红绿灯时长调整系数；
7、s5、以东西方向红灯亮起为一周期起始，计算调整十字路口红绿灯时长。
8、优选地，s1的具体方法如下：
9、检测各快车道车道长度，分别记为lenwe，lensn，lenew，lenns，单位为米；
10、统计各快车道车道数，分别记为lnwel，lnwed，lnsnl，lnsnd，lnewl，lnewd，lnnsl，lnnsd，并计算得到ln'wel，ln'wed，ln'snl，ln'snd：
11、ln'wel＝max(lnwel,lnewl)
12、ln'wed＝max(lnwed,lnewd)
13、ln'snl＝max(lnsnl,lnnsl)
14、ln'snd＝max(lnsnd,lnnsd)
15、计算各快车道可停留最多车辆结点数，分别为：
16、nwel＝int(lnwel×lenwe/6)
17、nwed＝int(lnwed×lenwe/6)
18、nsnl＝int(lnsnl×lensn/6)
19、nsnd＝int(lnsnd×lensn/6)
20、newl＝int(lnewl×lenew/6)
21、newd＝int(lnewd×lenew/6)
22、nnsl＝int(lnnsl×lenns/6)
23、nnsd＝int(lnnsd×lenns/6)；
24、其中，int()函数用于四舍五入计算；
25、设置十字路口红绿灯总周期为t秒，周期值为恒定值，黄灯时长固定为3秒，计算时将黄灯时长计入绿灯时长，设置初始阶段，
26、东西方向(ew方向)绿灯总时长为：
27、
28、东西方向(ew方向)左转绿灯时长为：
29、
30、东西方向直行绿灯时长为：
31、tgwed＝tgwe-tgwel
32、东西方向(ew方向)红灯总时长为：
33、trwe＝t-tgwe
34、南北方向(sn方向)绿灯总时长为：
35、tgsn＝trwe＝t-tgwe
36、南北方向左转绿灯时长为：
37、
38、南北方向直行绿灯时长为：
39、tgsnd＝tgsn-tgsnl
40、设置东西方向车辆结点平均通过时长ave_time_we初始值为tgwe，设置南北方向车辆结点平均通过时长ave_time_sn初始值为tgsn。
41、优选地，s2中驶近路口的车辆结点接收到rsu广播报文后，向rsu发送应答报文，路口rsu在接收到车辆结点应答后，检索rsu本地车辆结点列表，并进行记录更新的具体内容为：
42、若车辆结点已存在，将应答报文中的“应答报文发送时刻”值填入对应记录的“最后更新时刻”字段；
43、若车辆结点不存在，将其添加进rsu本地车辆结点列表，该新增记录的“最后更新时刻”字段与“应答报文发送时刻”字段相同；
44、其中，路口rsu周期性广播报文，报文至少包含如下三个字段：rsu id、rsu ip、保留字段；
45、驶近路口的车辆结点，接收到rsu广播报文后，向rsu发送应答报文，报文至少包含如下四个字段：车辆结点ip、rsu ip、应答报文发送时刻、所在位置；
46、所述rsu本地车辆结点列表基本结构为：车辆结点ip、应答报文发送时刻、最后更新时刻、所在位置。
47、优选地，s3中以红灯亮起为一周期起始，计算东西方向红绿灯时长调整系数的具体步骤为：
48、s301、东西方向红灯亮起时，统计停止在车道的车辆结点数，各车道车辆结点数分别为，西方左转车道车辆结点数n1wn、西方直行车道(车辆结点数n1we、东方左转车道车辆结点数n1es、东方直行车道车辆结点数n1ew，识别并统计停止在西方、东方慢车道的电动车、自行车等慢车数量n1wslow、n1eslow；
49、s302、东西方向红灯亮起时，路口rsu检查rsu本地车辆结点列表，统计东西方向路口车辆结点平均通过时长ave_time_we，并将结果分别发送给东西方向道路的下一个邻接路口rsu；
50、s303、东西方向绿灯亮起时，统计停止在车道的车辆结点数，西方左转车道车辆结点数n2wn、西方直行车道车辆结点数n2we、东方左转车道车辆结点数n2es、东方直行车道车辆结点数n2ew，识别并统计停止在西方、东方慢车道的电动车、自行车等慢车数量n2wslow、n2eslow；
51、s304、计算东西方向车辆结点调整系数face-w1、东西方向新增车辆结点调整系数face-w2、东西方向车辆结点平均通过时长调整系数face-w3、东西方向下一个路口车辆结点平均通过时长调整系数face-w4、东西方向新增慢车结点调整系数face-w5，并进一步计算计算东西方向红绿灯调整系数fac。
52、优选地，s304中计算东西方向车辆结点调整系数face-w1的表达式如下：
53、
54、计算东西方向新增车辆结点调整系数face-w2的表达式为：
55、
56、计算东西方向车辆结点平均通过时长调整系数face-w3的表达式为：
57、
58、计算东西方向下一个路口车辆结点平均通过时长调整系数face-w4的表达式为：
59、
60、其中，ave_time_e为接收到来自东方下一路口rsu发送来的车辆结点东西方向平均通过时间，te为东方下一路口红绿灯周期，ave_time_w为接收到来自西方下一路口rsu发送来的车辆结点东西方向平均通过时间，tw为西方下一路口红绿灯周期；
61、计算东西方向新增慢车结点调整系数face-w5的表达式为：
62、
63、计算东西方向红绿灯调整系数fac的表达式为：
64、face-w＝0.37face-w1+0.27face-w2+0.17face-w3+0.09face-w4+0.10face-w5。
65、优选地，s4的具体步骤如下：
66、s401、南北方向红灯亮起时，统计停止在车道的车辆结点数，各车道车辆结点数分别为：北方左转车道车辆结点数n1ne、北方直行车道车辆结点数n1ns、南方左转车道车辆结点数n1sw、南方直行车道车辆结点数n1sn，识别并统计停止在北方、南方慢车道的电动车、自行车等慢车数量n1nslow、n1sslow；
67、s402、南北方向红灯亮起时，路口rsu检查rsu本地车辆结点列表，统计南北方向路口车辆结点平均通过时长ave_time_ns，并将结果发送给南北方向道路的下一个邻接路口rsu；
68、s403、南北方向绿灯亮起时，统计停止在车道的车辆结点数，北方左转车道车辆结点数n2ne、北方直行车道车辆结点数n2ns、南方左转车道车辆结点数n2sw、南方直行车道车辆结点数n2sn，识别并统计停止在北方、南方慢车道的电动车、自行车等慢车数量n2nslow、n2sslow。
69、s404、计算南北方向车辆结点调整系数facs-n1、南北方向新增车辆结点调整系数facs-n2、南北方向车辆结点平均通过时长调整系数facs-n3、南北方向下一个路口车辆结点平均通过时长调整系数facs-n4、南北方向新增慢车结点调整系数facs-n5，进而计算得到南北方向红绿灯调整系数facs-n。
70、优选地，s404中计算南北方向车辆结点调整系数facs-n1的表达式为：
71、
72、计算南北方向新增车辆结点调整系数facs-n2的表达式为：
73、
74、计算南北方向车辆结点平均通过时长调整系数facs-n3的表达式为：
75、
76、计算南北方向下一个路口车辆结点平均通过时长调整系数facs-n4的表达式为：
77、
78、上式中，ave_time_s为接收到来自南方下一路口rsu发送来的车辆结点南北方向平均通过时间，ts为南方下一路口红绿灯周期，ave_time_n为接收到来自北方下一路口rsu发送来的车辆结点南北方向平均通过时间，tn为西方下一路口红绿灯周期；
79、计算南北方向新增慢车结点调整系数facs-n5的表达式为：
80、
81、计算南北方向红绿灯调整系数facs-n的表达式为：
82、facs-n＝0.37facs-n1+0.27facs-n2+0.17facs-n3+0.09facs-n4+0.10facs-n5。
83、优选地，s5以东西方向红灯亮起为一周期起始，计算调整十字路口红绿灯时长的具体内容为：
84、计算东西方向绿灯总时长的表达式为：
85、
86、计算东西方向左转绿灯时长的表达式为：
87、
88、计算东西方向直行绿灯时长的表达式为：
89、tgwed＝tgwe-tgwel；
90、计算东西方向(ew方向)红灯总时长的表达式为：
91、trwe＝t-tgwe；
92、计算南北方向(sn方向)绿灯总时长的表达式为：
93、tgsn＝trwe＝t-tgwe；
94、计算南北方向左转绿灯时长的表达式为：
95、
96、计算南北方向直行绿灯时长的表达式为：
97、tgsnd＝tgsn-tgsnl。
98、优选地，s302中东西方向红灯亮起时，路口rsu检查rsu本地车辆结点列表的算法步骤为：
99、东西方向红灯亮起时，路口rsu按以下步骤检查rsu本地车辆结点列表，统计计算东西方向路口车辆结点平均通过时长ave_time_we，并将计算结果发送给东西方向道路的下一个邻接路口rsu。具体的ave_time_we更新方法为：
100、将车辆结点平均通过时长ave_time_we设置为上一周期中计算得到的平均通过时长ave_time_we；如果因处于初始阶段等原因没有统计到上一周期数据，则将该值设置为东西方向绿灯时长；
101、设置两个统计变量：路口通过车辆结点数count，所有结点总的通过时长total_time，并将这两个统计变量的初始值设置为0；
102、依次检查rsu本地车辆结点列表中的所有记录：如果该记录对应的车辆结点所在位置在东方或西方车道上，并且记录中的“最后更新时刻”字段值距当前时间超过15秒，则认为该记录对应车辆结点已经驶离路口，统计变量count值加1，统计变量total_time加上“当前时刻－记录中的‘应答报文发送时刻’字段值－15”，然后从rsu本地车辆结点列表中删除该记录；否则不对该条记录进行任何处理；
103、所述方法处理完rsu本地车辆结点列表中所有记录后，按如下公式更新ave_time_we值：
104、ave_time_we＝0.2*ave_time_we+0.8*total_time/count
105、优选的，s402中南北方向红灯亮起时，路口rsu检查rsu本地车辆结点列表的算法步骤为：
106、南北方向红灯亮起时，路口rsu按以下算法检查rsu本地车辆结点列表，统计南北方向路口车辆结点平均通过时长ave_time_ns，并将计算结果发送给南北方向道路的下一个邻接路口rsu。具体的ave_time_ns更新方法为：
107、将车辆结点平均通过时长ave_time_ns设置为上一周期中计算得到的平均通过时长ave_time_ns；如果因处于初始阶段等原因没有统计到上一周期数据，则将该值设置为南北方向绿灯时长；
108、设置两个统计变量：路口通过车辆结点数count，所有结点总的通过时长total_time，并将这两个统计变量的初始值设置为0；
109、依次检查rsu本地车辆结点列表中的所有记录：如果该记录对应的车辆结点所在位置在北方或南方车道上，并且记录中的“最后更新时刻”字段值距当前时间超过15秒，则认为该记录对应车辆结点已经驶离路口，统计变量count值加1，统计变量total_time加上“当前时刻－记录中的‘应答报文发送时刻’字段值－15”，然后从rsu本地车辆结点列表中删除该记录；否则不对该条记录进行任何处理；
110、所述方法处理完rsu本地车辆结点列表中所有记录后，按如下公式更新ave_time_ns值：
111、ave_time_ns＝0.2*ave_time_ns+0.8*total_time/count。
112、综上所述，本发明的一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，相比传统计算技术，本算法可以根据十字路口交通流量情况，综合考虑路口等待车辆数量、道路车辆新增速率、路口通行时长、下一路口通行时长(路口拥堵状况)、慢车道车辆情况等多方面因素，动态调整十字路口2个方向的红绿灯时长，达到优化路口和区域通行效率的目的。
113、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，其特征在于，s1的具体方法如下：
3.根据权利要求2所述的一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，其特征在于，s2中驶近路口的车辆结点接收到rsu广播报文后，向rsu发送应答报文，路口rsu在接收到车辆结点应答后，检索rsu本地车辆结点列表，并进行记录更新的具体内容为：
4.根据权利要求2所述的一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，其特征在于，s3中以红灯亮起为一周期起始，计算东西方向红绿灯时长调整系数的具体步骤为：
5.根据权利要求2所述的一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，其特征在于，s304中计算东西方向车辆结点调整系数face-w1的表达式如下：
6.根据权利要求1所述的一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，其特征在于，s4的具体步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，其特征在于，s404中计算南北方向车辆结点调整系数facs-n1的表达式为：
8.根据权利要求6所述的一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，其特征在于，s5以东西方向红灯亮起为一周期起始，计算调整十字路口红绿灯时长的具体内容为：
9.根据权利要求6所述的一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，其特征在于，s302中东西方向红灯亮起时，路口rsu检查rsu本地车辆结点列表的算法步骤为：
10.根据权利要求6所述的一种十字路口红绿灯时长自适应动态调整方法，其特征在于，s402中南北方向红灯亮起时，路口rsu检查rsu本地车辆结点列表的算法步骤为：
