CN101789185A

CN101789185A - 一种路口车路协同的无线交通信号系统及方法

Info

Publication number: CN101789185A
Application number: CN 201010125428
Authority: CN
Inventors: 吕植勇; 严新平; 程志端; 彭琦; 陈超; 熊迹; 马定国; 刘克忠; 杜科; 宗成强; 李江涛; 赵华伟; 潘岚; 黄成�; 王仲君
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: CN101789185B

Abstract

本发明涉及交通控制技术领域，尤其涉及一种路口车路协同的无线交通信号系统及方法。本发明采用专用短程通讯机制，本发明的系统包括路口发送设备、车载接收设备、单片机、语音输出设备、GPS设备、车载显示器，单片机将实时交通信息、车辆经纬度进行数据融合处理，得到本车道的交通信号灯信息，并将其输出到车载显示器；本发明的方法当车辆进入专用短程通信技术的通讯范围以内，单片机将所述电子地图和实时交通灯信号、车道定位和行车方向的信息进行数据融合，在电子地图上显示交通信号。本发明能使司机在看不清前方信号灯的情况下，通过本系统将前方交通灯信号传送到车内，运用显示或者语音提示系统，能清楚的了解交通信号灯当前显示的内容。

Description

一种路口车路协同的无线交通信号系统及方法

技术领域

本发明涉及交通控制技术领域，尤其涉及一种路口车路协同的无线交通信号系统及方法。

背景技术

为了加强道路交通管理，减少交通事故发生，提高道路使用效率，通常在十字、丁字交叉路口设置交通信号灯，交通信号灯根据种类分为机动车信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯等，机动车信号灯使用红、黄、绿三种颜色的灯来指示路口的各个方向可否通行，车道信号灯使用叉形图案和箭头图案组成的信号灯，方向指示信号灯指示车辆按照指示方向通行。

司机通过路口时，要用目视方法看清楚前方交通信号灯的状态。当阳光很强或者在大雨大雾等恶劣天气下，很难分辨信号灯的颜色。在车辆较多的情况下，车辆间距较近，这时跟在大型车后的小型车由于被遮挡就看不到交通信号灯指示。此外，色盲色弱的司机遇到交通信号灯时也难以分辨。因此，在实际道路交通过程中，由于以上原因导致道路交通存在一定安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种路口车路协同的无线交通信号系统及方法，以克服现有交通信号灯系统存在的缺点，使得车辆在行驶过程中，无论前面有何车辆阻挡或者天气异常恶劣，均能够得到前方交通灯的信号。同时，本发明还可以为具有色盲色弱者提供识别交通信号灯提供支持。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

路口发送设备(10)、车载接收设备(11)、单片机(12)、语音输出设备(13)、GPS设备(14)、车载显示器(15)，

路口发送设备(10)用于在车辆进入专用短程通信协议下的通信范围时与车载接收设备(11)建立数据通信，并向车载接收设备(11)提供本路口实时交通信息；

车载接收设备(11)用于接收路口发送设备(10)提供的路口实时交通信息，并将其传输到单片机(12)；

GPS设备(14)用于确定车辆经纬度，并将数据传输到单片机(12)；

单片机(12)将实时交通信息、车辆经纬度进行数据融合处理，得到本车道的交通信号灯信息，并将其输出到语音输出设备(13)、车载显示器(15)；

语音输出设备(13)用于根据单片机(12)发送的数据输出交通信号语音信息；

车载显示器(15)用于根据单片机(12)发送的数据在车辆上显示实时的交通信号。

所述语音输出设备(13)由语音模块、功放电路、扬声器组成。

所述车载显示器(15)以红、黄、绿三种颜色的图标的形式显示交通信号，或者以带箭头的信号指示灯的形式显示交通信号，并显示车辆等待时间。

①当车辆进入专用短程通信协议下的通讯范围时，路口发送设备和车载接收设备之间开始建立通信；

②路口发送设备向车载接收设备传输本路口的电子地图和实时交通灯信号；

③GPS设备向单片机提供车辆的定位信息；

④单片机根据所述定位信息，分析计算车道定位和行车方向的信息；

⑤单片机将所述电子地图和实时交通灯信号、车道定位和行车方向的信息进行数据融合；

⑥在电子地图上显示交通信号并输出语音提醒信号。

本发明具有以下优点和积极效果：

本发明能使司机在看不到或看不清前方信号灯的情况下，通过本系统将前方交通灯信号传送到车内，运用显示或者语音提示系统，能清楚的了解交通信号灯当前显示的内容。

附图说明

图1是本发明提供的路口车路协同的无线交通信号系统的组成结构图。

图2是本发明提供的路口车路协同的无线交通信号方法的流程图。

图3是本发明提供的路口车路协同的无线交通信号分析的车道定位示意图。

图4是本发明提供的路口车路协同的无线交通信号两相位信号的相位图。

具体实施方式

下面以具体实施例结合附图对本发明作进一步说明：

本发明提供的路口车路协同的无线交通信号系统，是一种动态的汽车安全驾驶辅助系统，在不改动原车电路、油路和刹车系统的情况下，安装本系统，具体采用如下技术方案，如图1所示：

本系统包括路口发送设备10、车载接收设备11、单片机12、语音输出设备13、GPS设备14、车载显示器15，路口发送设备10用于在车辆进入通信范围时与车载接收设备11建立数据通信，并向车载接收设备11提供本路口实时交通信息；车载接收设备11用于接收路口发送设备10提供的路口实时交通信息，并将其传输到单片机12；GPS设备14用于确定车辆经纬度，并将数据传输到单片机12；单片机12将实时交通信息、车辆经纬度进行数据融合处理，得到本车道的交通信号灯信息，并将其输出到语音输出设备13、车载显示器15；语音输出设备13用于根据单片机12发送的数据输出交通信号语音信息；车载显示器15用于根据单片机12发送的数据在车辆上显示实时的交通信号。

语音输出设备13由语音模块、功放电路、扬声器组成；

车载显示器15可以以红、黄、绿颜色图标的形式显示交通信号，同时也可以带箭头的信号指示灯的形式显示交通信号，同时也可以显示车辆等待时间；

由于GPS设备14能确定车辆的绝对坐标，但是对处于哪一车道以及车辆行进的方向是无法判断的，这就需要由单片机12根据GPS设备14发送过来的坐标进行处理，具体处理方法如下：

运用线性规划的方法，可以判断车辆(用一点表示)是否在所划定的区域内。设L1，L2，L3，L4分别表示下面四条线段，这四条线段所围成的区域为一条车道，箭头所示方向为车辆行驶方向，如图3所示：

设M点为坐标系中一点，若M(x，y)点在此车道中，则应该满足下面的方程组，否则可以判断车辆不在此车道内。

\{\begin{matrix} A_{1} x + B_{1} y + C_{1} < 0 \\ A_{2} x + B_{2} y + C_{2} > 0 \\ A_{3} x + B_{3} y + C_{3} < 0 \\ A_{4} x + B_{4} y + C_{4} > 0 \end{matrix}

车辆的行进方向可以通过前后两点的定位坐标计算得出。在两个不同的时刻内测得车辆在此车道内的经纬度，设为m₁、m₂其坐标分别为(x1，y1)，(x2，y2).则如果tgθ＜0，则表示车辆方向为坐标轴负方向，如果tgθ＞0则表示汽车前进的方向为坐标轴正方向。这样就可以判断出车辆时向路口的南北方向行驶或者是北南方向行驶。

由于当车辆进入专用短程通信(DSRC)范围以内(一般范围为100米)，路口发送设备10和车载接收设备11之间需要建立起通信，使得机动车辆在中速(50～60km/h)情况下通过布置有路口发送设备10的附近区域时，实现路口发送设备10和车载接收设备11之间的数据交换。专用短程通信采取以下所述的通信协议的方式：

数据以帧来传输，每一帧数据包含有256位包含帧头和帧尾的标志位，都是01111110的八位序列。预留40位作为保留位，其余的200位用来传输数据。用2位表示行车方向，00为由西向东方向行驶，01由南向北行驶，10为由东向西行驶，11为由北向南行驶。每个行车方向上的车道数用3位数表示，如001表示第一车道，010表示第二车道，按照这个方法每个方向可表示8个车道。每个车道用2位来表示交通信号，如00表示红色，01表示黄色，10表示绿色，11表示全红状态。5位表示本地交叉口路况信息，比如丁字路口、环形路口、四口交叉路口等，将本地交叉口地图显示在车载显示器上。一个车道用12位来表示车道内所有信息。

如图4所示路口东西路方向，由西往东方向00，靠路边为第一车道000，此时所有车道均为绿灯10，后面为本地路口信息5位数字代码。有南向北方向为01，靠路边为第一车道000，所有车道均为红灯00，后面为本地路口信息5位数字代码。

路口发送设备10以上述的短程通信通讯协议向车载接收设备11发送本路口的电子地图和实时交通灯信号。

下面描述本发明提出的路口车路协同的无线交通信号系统的工作原理：

在现有交通信号灯系统的基础上，本发明提供的系统通过专用短程通信技术，将路口交通信号通过上述通信机制整合到车辆上。当车辆进入专用短程通信的通讯范围以内(一般范围为100米)，路口发送设备和车载接收设备之间开始建立通信，使得装有车载接收设备的机动车辆在中速(50～60km/h)情况下通过布置有路口接收设备的附近区域时，实现车辆与路口接收设备的数据交换。路口接收设备以短程通信通讯协议向车载接收设备发送本路口的电子地图和实时交通灯信号。本系统上的GPS设备能提供车辆的定位信息，通过单片机对经过车道定位和行车方向的定位的计算，通过数据融合，并根据本车的坐标在传输过来的电子地图上将本车的位置显示出来。再根据车道定位信息和行车方向信息，解析通过短程通信传输过来的代码，将本车所处车道上的交通灯信号显示在电子地图上，或者通过语音提示系统告知司机。

下面根据图2描述本发明提供的路口车路协同的无线交通信号方法，包括以下具体步骤：

①当车辆进入短程通信的通讯范围以内21，路口发送设备和车载接收设备之间开始建立通信22；

③GPS设备向单片机提供车辆的定位信息23；

④单片机根据所述定位信息，分析计算车道定位和行车方向的信息24；

⑤单片机将所述电子地图和实时交通灯信号、车道定位和行车方向的信息进行数据融合25；

⑥在电子地图上显示交通信号并输出语音提醒信号26。

Claims

1.一种路口车路协同的无线交通信号系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的路口车路协同的无线交通信号系统，其特征在于：

所述语音输出设备(13)由语音模块、功放电路、扬声器组成。

3.根据权利要求1或2所述的路口车路协同的无线交通信号系统，其特征在于：

4.一种路口车路协同的无线交通信号方法，其特征在于，包括以下步骤：

③GPS设备向单片机提供车辆的定位信息；

⑥在电子地图上显示交通信号并输出语音提醒信号。