CN102254437A - 一种可缩短环形车辆线圈检测器馈线的方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种可缩短环形车辆线圈检测器馈线的方法与装置。本方法将环形线圈信号检测器放置在线圈所在的道路旁侧，其输入端与环形线圈用很短的馈线相连接，输出端与处于同一位置的辅短距离无线通信模块相连接；检测器通过环形线圈输入检测道路车辆的数字信息，输出给辅短距离无线通信模块；辅短距离无线通信模块将该数字信息发送至道路交通信号控制机上的主短距离无线通信模块。本装置包括环形线圈信号检测器、辅短距离无线通信模块、主短距离无线通信模块和馈线。本发明用到的馈线通常为几米，装置安装维护简便、成本低，最大程度地减少了因馈线埋设对城市道路系统和城市环境造成的破坏，节约了建设成本，缩短了建设周期，适用于各种城市道路环境。

Description

一种可缩短环形车辆线圈检测器馈线的方法与装置

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种利用无线通信技术缩短环形线圈与道路交通信号控制机之间馈线的方法和装置。

背景技术

随着现代社会城市车辆数目的增加，人、车、道路三者关系的协调已成为交通管理部门所面临的重要问题，最大限度提高城市道路使用率成为了城市道路交通控制的主要内容。城市道路交通控制离不开实时收集交通信息。环形线圈车辆检测器利用感应线圈来检测车辆速度，可以获取当前监控路面的交通流量、占有率、速度等数据，应用十分广泛。

环形线圈车辆检测器虽然技术成熟，检测精度高，可全天候的工作。安置于车道路面下的环形检测线圈通过馈线连接道路交通信号控制机中环形线圈检测器，环形线圈检测器检测出道路车辆信息并输出给道路交通信号控制机的主机，从而完成车辆信息检测过程。其中对应每一线圈的馈线都要线铺设在路面下并穿过道路，长度一般在数十米到数百米不等。，它的安装与维护将会对路面造成破坏，从而会对城市环境造成不可忽视的负面影响。

发明内容

1)发明目的

一方面，环形线圈车辆检测器虽然技术成熟、检测精度高、可全天候的工作，但它的安装与维护--尤其是馈线的安装与维护均需先封闭车道部分路段才可进行施工，同时会对路面造成破坏；因而现有的馈线铺设方式在建设周期、环境保护等方面存在较大不足。另一方面，目前铺设馈线的方式虽然简单，但所需的成本也不可忽视。

为了解决以上问题，本发明提供了一种利用无线通信技术缩短环形线圈与道路交通信号控制机之间馈线的方法和装置。采用所述方法与装置将减少环形线圈车辆检测器安装与维护对城市道路造成的破坏，因此明显降低了整个系统安装与维护的成本、缩短了建设周期，而且更为适应当前城市交通的发展趋势。

2)技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种大大缩短环形线圈与道路交通信号控制机之间馈线的方法，用于减少因铺设馈线带来的各种不利影响，具体技术方案如下：

一种可缩短环形线圈车辆检测器馈线的方法，步骤包括：

1)对于一条预埋有环形线圈的道路，在路边安装环形线圈信号检测器；用馈线把各个车道对应的环形线圈分别与环形线圈信号检测器连接；环形线圈输出的信号传送至环形线圈信号检测器，环形线圈信号检测器把该信号转换成车流量信息；

2)把环形线圈信号检测器连接到辅短距离无线通信模块；车流量信息通过辅短距离无线通信模块向外发送；

3)对于各条预埋有环形线圈的道路，其相应的辅短距离无线通信模块发出的车辆状态信息由主短距离无线通信模块接收；主短距离无线通信模块把接收到的信息经过处理后传给道路交通信号控制机；

所述步骤2)和步骤3)中，主短距离无线通信模块采用轮询方式与各个辅短距离无线通信模块进行通信：

由主短距离无线通信模块依次向各个辅短距离通信模块进行轮询，发出上传数据的通信请求，只有收到轮询请求的辅短距离通信模块上传数据，其他辅短距离通信模块保持静默；

主短距离无线通信模块向某个辅短距离无线通信模块发起通信请求后，经过一个周期后仍未收到回复，则将按序向下一个辅短距离无线通信模块发起通信请求；在对所有辅短距离模块各发出一次通信请求后，再对未回复的辅短距离无线模块发出请求，直至收到回复或达到周期内可发出的请求次数上限。

采用本方案后，(1)因为采用无线方式传输信息，装置安装维护简便，无需埋设长距离线路，大大减少对道路的开挖工程量和对路面的破坏，为市政工程节约成本和时间；(2)系统才用通用的器件和模块，成本低，功耗小，适用于各种环境，可维护性高，升级简便；(3)系统设计时充分考虑了市政建设未来的发展，饱和处理能力高于目前绝大部分道路情况，如遇到道路扩建，无需更换设备，只要简单设置就能在改建后的环境下继续工作。

所述步骤2)中，各个辅短距离无线通信模块接收车流量数据，并定期更新数据统计结果。

所述步骤2)中，辅短距离无线通信模块接收主短距离无线通信模块的轮询请求并响应，辅短距离无线通信模块的工作流程包括：

21)初始化；

22)开环形线圈信号检测器中断和轮询响应中断；

23)初始化计时器；

24)计时器开始计时；

25)统计本定时周期内各车道车流量；

26)定时周期满；

27)更新数据统计结果，写入本定时周期统计结果，然后返回步骤24)；

所述步骤22)中的开环形线圈信号检测器中断，其步骤包括：

22a1)读来自环形线圈的数据；

22a2)根据数据中的环形线圈的ID来识别事件发生车道编号；

22a3)对应车道的车流量统计数加1；

22a4)中断返回；

所述步骤22)中，轮询响应中断，其步骤包括：

22b1)读主短距离无线通信模块的轮询数据；

22b2)判断轮询数据中，目的地址是否与本辅短距离无线通信模块匹配，如果不匹配，转向步骤22b4)，如果匹配，转向步骤22b3)；

22b3)响应主短距离无线通信模块的轮询请求；

22b4)中断返回。

所述步骤3)中，主短距离无线通信模块进行轮询，主短距离无线通信模块的工作流程包括：

301)读道路总数；

302)初始化本主短距离无线通信模块的存储状态标志器和数据存储区；

303)开轮询响应接收中断；

304)初始化计时器；

305)计时器开始计时；

306)判断需轮询的辅短距离无线通信模块目的地址；

307)发出轮询请求；

308)等待辅短距离无线通信模块的响应信号；

309)定时周期满；

310)判断是否达到定时周期内轮询次数上限，或者是否所有辅短距离无线通信模块均应答成功；如果两个条件均为否，则返回步骤305)，如果两个条件中有一个为是，则转向步骤311)；

311)向道路交通信号控制机上传数据，然后返回步骤305)；

所述步骤303)中，轮询响应接收中断的步骤包括：

3031)读辅短距离无线通信模块地址；

3032)对应数据存储区写入数据；

3033)标记相应辅短距离无线通信模块成功响应；

3034)中断返回。

主短距离无线通信模块向道路交通信号控制机发送的数字信息可根据实际情况在系统成功运行的前提下减少延迟时间，以提高数据传输成功率。

一种实现权利上述方法的装置，包括环形线圈信号检测器、辅短距离无线通信模块、主短距离无线通信模块、馈线、主短距离无线通信模块和道路交通信号控制机；

所述环形线圈信号检测器的信号输入端与馈线的一端连接，馈线的另一端连接预埋中道路下的环形线圈；

所述环形线圈信号检测器的信号输出端连接辅短距离无线通信模块的有线信号输入端；

所述主短距离无线通信模块的有线信号输出端连接道路交通信号控制机的信号输入端；

所述主短距离无线通信模块和辅短距离无线通信模块进行无线通信。

环形线圈信号检测器是以A/D转换电路为核心的电路；来自馈线的模拟信号经A/D转换电路后得到数字信号。所述环形线圈信号检测器还包括串口信号转换电路；所述A/D转换电路的输出端连接串口信号转换电路的输入端，串口信号转换电路的输出端即为环形线圈信号检测器的信号输出端。

所述主短距离无线通信模块，其包括接口电路、微处理器、射频芯片、天线和电源；所述电源为接口电路、微处理器和射频芯片供电；

所述接口电路与微处理器进行数据交换，所述微处理器通过射频芯片、经天线进行收发数据；

所述辅短距离无线通信模块和主短距离无线通信模块是相同的。

所述接口电路为串口信号转换电路。

3)本发明的原理及效果

本发明将提出一种新的方法，将环形线圈信号检测器放置在线圈所在的道路旁侧，其输入端与环形线圈用很短的馈线相连接，输出端与处于同一位置的辅短距离无线通信模块相连接；检测器通过环形线圈输入检测道路车辆的数字信息，输出给辅短距离无线通信模块；辅短距离无线通信模块将该数字信息发送至道路交通信号控制机上的主短距离无线通信模块，最终将其送入道路交通信号控制机。环形线圈的馈线无需连接至道路交通信号控制机所在的机柜，需铺设的馈线长度一般仅有几米，几乎不需额外破坏路面，有效地解决了上述问题。短距离无线通信技术已经相当成熟，数据带宽、可靠通信距离和通信延时均可满足实时交通控制的需求，稳定性也十分理想。短距离无线通信模块工作在免费频段，成本低廉；同时，短距离无线通信模块的维护十分方便，也不会对城市交通系统和城市环境造成不利影响。相对于现在使用的馈线铺设方式，本发明成本更低，安装与维护更方便，成本低廉，并且，由于本发明所述的方法与装置对城市交通和城市环境的影响更小，注意环境保护，将更为适应当前城市交通的发展趋势。

本发明的技术效果归纳为两个方面：

第一，相比于原有的馈线铺设方案，本发明所述方法与装置无需大量的工程施工，减少了因馈线埋设对城市道路系统和城市环境造成的破坏，节约了建设成本，缩短了建设周期，具有明显的优势；

第二，本发明所述装置的维护非常简便，不需要封闭相应路段，对城市交通的影响非常低，提高了城市交通的运行效率，更适应城市交通发展的需求。

附图说明

图1是缩短环形线圈车辆检测器馈线的方法的实例流程图

图2(a)是辅短距离无线通信模块主程序流程图；

图2(b)是辅短距离无线通信模块车流量统计功能模块的处理流程图；

图2(c)是辅短距离无线通信模块轮询应答功能模块的处理流程图；

图3(a)是主短距离无线通信模块主程序的处理流程图；

图3(b)是主短距离无线通信模块轮询应答信号接收的处理流程图；

图4是短距离无线通信模块的结构示意框图；

图5是缩短环形线圈车辆检测器馈线的装置示意图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的具体实施方式。

参考图5，主短距离无线通信模块放置于道路交通信号控制机中，两者互相连接；该路口对应的各个方向的道路旁均放置一台辅短距离无线通信模块和与其相连的一台环形线圈信号检测器。环形线圈信号检测器用馈线与该方向道路上的所有环形线圈相连接。

所述辅短距离无线通信模块和主短距离无线通信模块有效通信距离为0-200米，往返通信所需时间不高于125毫秒，工作频率处于国家规定的免费频段内。

本例的方法包括以下几个步骤：

第一步，(硬件的放置构成)将环形线圈信号检测器、辅短距离无线通信模块放置在环形线圈所在的道路旁侧，检测器用馈线与线圈相连接，并将检测出的道路车辆状态数字信息输出给辅短距离无线通信模块；

第二步，主、辅短距离无线通信模块的初始化、设置辅短距离无线通信模块个数；

第三步，辅短距离无线通信模块开始接收车流量数据并定期更新数据统计结果，接收主机的轮询请求并响应，处理流程如图2(a)～图2(c)所示。

主短距离无线通信模块开始轮询，轮询的处理流程如图3(a)和图3(b)所示。

第四步，主短距离无线通信模块完成一次对所属各辅短距离无线通信模块的轮询后，对获得的数字信息进行数据封装处理；

第五步，主短距离无线通信模块将封装后的数据送入道路交通信号控制机。

道路交通信号控制机的控制信号可通过上述上行通信链路的逆向链路下行发送至环形线圈车辆检测器。

本发明还提供了一种缩短环形线圈车辆检测器馈线的装置，用于将环形线圈信号检测器提供的数字信息发送给道路交通信号控制机，以减少馈线的长度；此外，道路交通信号控制机也可通过所述装置将控制信号发送至环形线圈车辆检测器。它包括：环形线圈信号检测器，主、辅短距离无线通信模块，馈线以及运行于短距离无线通信模块中的应用程序。

图4所示是一个示意方框图，表示短距离无线通信模块的结构示意图。该模块根据功能可分为两种类型：主短距离无线通信模块和辅短距离无线通信模块。主短距离无线通信模块在环形线圈信号检测器向道路交通信号控制机发送上行数据的过程中，能接收来自于各个辅短距离无线通信模块发出的上行传输数据，进行汇总和封装，再发送到道路交通信号控制机；主短距离无线通信模块在道路交通信号控制机向环形线圈信号检测器发送下行控制信息的过程中，能以轮询的方式按顺序向各个辅短距离无线通信模块发起通信，并分配给每个辅短距离无线通信模块独立相同的固定通信时间。辅短距离无线通信模块在环形线圈信号检测器向道路交通信号控制机发送上行数据的过程中，能接收来自于环形线圈信号检测器的数字信息，在接收到发送请求后将数字信息发送至主短距离无线通信模块。

如图4所示，主、辅短距离无线通信模块主要包括微处理器、射频芯片、电源、接口电路和天线五个部分，此外还包括运行于微处理器中的应用程序。

图5所示为缩短环形线圈车辆检测器馈线的装置和过程，示出了环形线圈信号检测器与道路交通信号控制机之间数字信息传输的过程以及所涉及的装置。

图1所示是对图5的一个具体描述，示出了用无线通信技术缩短环形线圈车辆检测器馈线的方法实现环形线圈信号检测器向道路交通信号控制机发送上行数据的一个流程图，下面将参考图1描述该传输过程。

如图1所示，环形线圈信号检测器向道路交通信号控制机发送上行数据的一个实例流程包括以下几个步骤：

第一步(S1)：辅短距离无线通信模块接收环形检测器的数据，分时段统计车流量信息；

第二步(S2)：主短距离无线通信模块按既定算法确定轮询的目的地址后，向辅短距离无线模块发出轮询信号；

第三步(S3)：辅短距离无线通信模块接收到轮询请求信号，将最近三个时段内的车流量数据打包成帧向主机回复，整个过程需在规定时间段内完成；

第四步(S4)：主短距离无线通信模块收到各辅短距离无线通信模块发回的响应信号，提取、综合数据信息后，上传到交通信号控制机。

图2(a)～图2(c)所示流程说明如下：

21)初始化；

22)开环形线圈信号检测器中断和轮询响应中断；

23)初始化计时器；

24)计时器开始计时；

25)统计本定时周期内各车道车流量；

26)定时周期满；

27)更新数据统计结果，写入本定时周期统计结果，然后返回步骤24)；

所述步骤22)中的开环形线圈信号检测器中断，其步骤包括：

22a1)读来自环形线圈的数据；

22a2)根据数据中的环形线圈的ID来识别事件发生车道编号；

22a3)对应车道的车流量统计数加1；

22a4)中断返回；

所述步骤22)中，轮询响应中断，其步骤包括：

22b1)读主短距离无线通信模块的轮询数据；

22b2)判断轮询数据中，目的地址是否与本辅短距离无线通信模块匹配，如果不匹配，转向步骤22b4)，如果匹配，转向步骤22b3)；

22b3)响应主短距离无线通信模块的轮询请求；

22b4)中断返回。

所述图3(a)和图3(b)所示流程图说明如下：

301)读道路总数；

302)初始化本主短距离无线通信模块的存储状态标志器和数据存储区；

303)开轮询响应接收中断；

304)初始化计时器；

305)计时器开始计时；

306)判断需轮询的辅短距离无线通信模块目的地址；

307)发出轮询请求；

308)等待辅短距离无线通信模块的响应信号；

309)定时周期满；

310)判断是否达到定时周期内轮询次数上限，或者是否所有辅短距离无线通信模块均应答成功；如果两个条件均为否，则返回步骤305)，如果两个条件中有一个为是，则转向步骤311)；

311)向道路交通信号控制机上传数据，然后返回步骤305)；

所述步骤303)中，轮询响应接收中断的步骤包括：

3031)读辅短距离无线通信模块地址；

3032)对应数据存储区写入数据；

3033)标记相应辅短距离无线通信模块成功响应；

3034)中断返回。

上述实施例和优点只是示例，不应作为本发明的限制，在不违背本发明权利要求范围和精神的情况下，可进行变化和修改。

Claims (9)

1.一种可缩短环形线圈车辆检测器馈线的方法，其特征是步骤包括：

1)对于一条预埋有环形线圈的道路，在路边安装环形线圈信号检测器；用馈线把各个车道对应的环形线圈分别与环形线圈信号检测器连接；环形线圈输出的信号传送至环形线圈信号检测器，环形线圈信号检测器把该信号转换成车流量信息；

2)把环形线圈信号检测器连接到辅短距离无线通信模块；车流量信息通过辅短距离无线通信模块向外发送；

3)对于各条预埋有环形线圈的道路，其相应的辅短距离无线通信模块发出的车辆状态信息由主短距离无线通信模块接收；主短距离无线通信模块把接收到的信息传给道路交通信号控制机；

所述步骤2)和步骤3)中，主短距离无线通信模块采用轮询方式与各个辅短距离无线通信模块进行通信：

由主短距离无线通信模块依次向各个辅短距离通信模块进行轮询，发出上传数据的通信请求，只有收到轮询请求的辅短距离通信模块上传数据，其他辅短距离通信模块保持静默；

主短距离无线通信模块向某个辅短距离无线通信模块发起通信请求后，经过一个周期后仍未收到回复，则将按序向下一个辅短距离无线通信模块发起通信请求；在对所有辅短距离模块各发出一次通信请求后，再对未回复的辅短距离无线模块发出请求，直至收到回复或达到周期内可发出的请求次数上限。

2.根据权利要求1所述的缩短环形线圈车辆检测器馈线的方法，其特征是所述步骤2)中，各个辅短距离无线通信模块接收车流量数据，并定期更新数据统计结果。

3.根据权利要求2所述的可缩短环形线圈车辆检测器馈线的方法，其特征是所述步骤2)中，辅短距离无线通信模块接收主短距离无线通信模块的轮询请求并响应，辅短距离无线通信模块的工作流程包括：

21)初始化；

22)开环形线圈信号检测器中断和轮询响应中断；

23)初始化计时器；

24)计时器开始计时；

25)统计本定时周期内各车道车流量；

26)定时周期满；

27)更新数据统计结果，写入本定时周期统计结果，然后返回步骤24)；

所述步骤22)中的开环形线圈信号检测器中断，其步骤包括：

22a1)读来自环形线圈的数据；

22a2)根据数据中的环形线圈的ID来识别事件发生车道编号；

22a3)对应车道的车流量统计数加1；

22a4)中断返回；

所述步骤22)中，轮询响应中断，其步骤包括：

22b1)读主短距离无线通信模块的轮询数据；

22b2)判断轮询数据中，目的地址是否与本辅短距离无线通信模块匹配，如果不匹配，转向步骤22b4)，如果匹配，转向步骤22b3)；

22b3)响应主短距离无线通信模块的轮询请求；

22b4)中断返回。

4.根据权利要求3所述的可缩短环形线圈车辆检测器馈线的方法，其特征是所述步骤3)中，主短距离无线通信模块进行轮询，主短距离无线通信模块的工作流程包括：

301)读道路总数；

302)初始化本主短距离无线通信模块的存储状态标志器和数据存储区；

303)开轮询响应接收中断；

304)初始化计时器；

305)计时器开始计时；

306)判断需轮询的辅短距离无线通信模块目的地址；

307)发出轮询请求；

308)等待辅短距离无线通信模块的响应信号；

309)定时周期满；

310)判断是否达到定时周期内轮询次数上限，或者是否所有辅短距离无线通信模块均应答成功；如果两个条件均为否，则返回步骤305)，如果两个条件中有一个为是，则转向步骤311)；

311)向道路交通信号控制机上传数据，然后返回步骤305)；

所述步骤303)中，轮询响应接收中断的步骤包括：

3031)读辅短距离无线通信模块地址；

3032)对应数据存储区写入数据；

3033)标记相应辅短距离无线通信模块成功响应；

3034)中断返回。

5.一种实现权利要求1～4任一所述方法的装置，其特征是包括环形线圈信号检测器、辅短距离无线通信模块、主短距离无线通信模块、馈线、主短距离无线通信模块和道路交通信号控制机；

所述环形线圈信号检测器的信号输入端与馈线的一端连接，馈线的另一端连接预埋中道路下的环形线圈；

所述环形线圈信号检测器的信号输出端连接辅短距离无线通信模块的有线信号输入端；

所述主短距离无线通信模块的有线信号输出端连接道路交通信号控制机的信号输入端；

所述主短距离无线通信模块和辅短距离无线通信模块进行无线通信。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征是环形线圈信号检测器是以A/D转换电路为核心的电路；来自馈线的模拟信号经A/D转换电路后得到数字信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征是所述环形线圈信号检测器包括串口信号转换电路；所述A/D转换电路的输出端连接串口信号转换电路的输入端，串口信号转换电路的输出端即为环形线圈信号检测器的信号输出端。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征是所述主短距离无线通信模块，其包括接口电路、微处理器、射频芯片、天线和电源；所述电源为接口电路、微处理器和射频芯片供电；

所述接口电路与微处理器进行数据交换，所述微处理器通过射频芯片、经天线进行收发数据；

所述辅短距离无线通信模块和主短距离无线通信模块是相同的。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征是所述接口电路为串口信号转换电路。

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