CN102542819A - 具有车路通讯功能的交通灯控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有车路通讯功能的交通灯控制系统，具有一组装设于路口的交通信号灯，以及车载单元，装设于车上，可发送车辆信息；路边站，装设于路边，接收车载单元发出的车辆信息；控制服务器，接收各路边站传输的车辆信息，根据这些车辆信息来控制路口各交通灯；其中车载单元与路边站通过专用短程通信技术通信。本发明可有效降低城市交通拥堵，并对一些特殊应急车辆如救火车、救护车等车辆提供优先通过权，提高安全性，节约时间，降低损失。

Description

具有车路通讯功能的交通灯控制系统

技术领域

本发明涉及一种交通控制系统，特别是一种具有车路通讯功能的智能交通灯控制系统。

背景技术

用于城市交通的道路十字路口的交通灯的控制一直有传统的做法。一般是根据两边道路的车辆通行量，分别轮流设置红黄绿灯的时间。有时候，一边路上有车在等红灯，而另一边没有车辆却一直是绿灯。还有就是救护车，救火车等需要紧急通过的车辆也不能及时获得绿灯，只能鸣笛硬闯。

随着新一代智能交通用系统的发展，车路通讯成为众望所归的一种选择。有了车路之间的通讯和协同，上述问题就可以得到很好的解决。车辆经过十字路口时，交通灯控制器会感知，并在控制交通灯时，将这一信息提前加以考虑。同样，救护车等有优先通过需求的车辆通过时，控制器也会得到相应的信息，交通灯可以立即放行。

作为基于无线信号的控制方式，目前常见的系统是2.4GHz的ZigBee系统。ZigBee在中国被译为“紫蜂”，它与蓝牙相类似，是一种新兴的短距离无线技术。这样在车上加装相应的ZigBee终端与灯箱控制柜交互信息以实现车路通讯，但由于ZigBee系统的通讯范围不易控制，会影响对车辆所在方向的判断。而且还易受外界干扰。

DSRC(Dedicated Short Range Communications，专用短程通信)技术使用5.8G频段信号进行通信，该频段无线信号相对于2.4GHz频段信号波长更小，天线的方向性更好，在正常使用的条件下不会出现收到其他道口车辆标签信息产生的误判问题。同时该波段附近其他商用微波信号较少，外界干扰的可能性更小，稳定性更高。

DSRC数据传输上下行分别达到512K bit/S和256K bit/S，单位时间内可以识别的车辆数量更多，效率更高。

而且目前DSRC技术被广泛应用在高速公路不停车收费系统中，有较为成熟的车载及路边接收设施，更为难得的是已有很多车辆配备了采用DSRC技术的车载终端，这为基于DSRC技术的智能交通灯控制系统的实现提供了可能。

发明内容

本发明的目的在于考虑现有交通灯控制系统效率低影响高优先级车辆快速通过并易导致交通拥堵的问题而提供一种解决城市十字路口DSRC交通灯控制的具有车路通讯功能的智能交通灯控制系统。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，一种具有车路通讯功能的交通灯控制系统，具有一组装设于路口的交通信号灯，车载单元，装设于车上，可发送车辆信息；路边站，装设于路边，接收车载单元发出的车辆信息；控制服务器，接收各路边站传输的车辆信息，根据这些车辆信息来控制路口各交通灯；其中车载单元与路边站通过专用短程通信技术通信。

其中，所述的车载单元设有手动输入按键，用户可以输入请求信息要求控制服务器放行。按键有三个，分别是直行、左转和右转请求键。车辆信息包括车辆优先级，车牌号、驾驶者信息、车辆信息、车辆用途，车辆行驶、转向信息中的一种或数种。车载单元与车载终端相连接并从车载终端获取此时车辆的转向信息。

路边站设置于驶向路口方向的车道侧，其信号覆盖该车道一定距离。路边站每隔一定时间发送唤醒信号，唤醒车上的车载单元，使其发送车辆信息。

控制服务器进行各个车道路边站上传的信息分类和数量统计，确定每个车道将要通过或等待车辆的数量以及优先级别种类。控制服务器发现某一车道有车辆需要紧急通过时或某一车道有较多车辆等待时，尽快将该车道转为绿灯。控制服务器发现某一车道无车辆时，将该车道设为红灯。

本发明与现有技术相比的优点为：提高了交通灯路口车辆的通过效率，缩短了特殊车辆的通过时间提高了安全性。并且依赖于DSRC较高的工作频率，该系统具有极好的方向性，不会出现车道误判而导致控制异常的问题；较快的无线传输速率，提高了车辆的通过效率。本发明的车载单元和路边站可同时用于高速公路不停车收费系统，因而降低了设计和安装成本。

附图说明

图1是本发明具有车路通讯功能的交通灯控制系统的示意图；

图2是本发明具有车路通讯功能的交通灯控制系统现场应用示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详述：

如图1所示，图1是本发明具有车路通讯功能的交通灯控制系统的示意图。在图1中，该系统由若干个OBU(On board Unit，车载台)，若干个RSU(Road Side Unit，路边站)，控制服务器以及若干个交通灯组成。

道路上行驶的车辆都安装有OBU(车载单元)，OBU内部芯片上记录有该车辆的具体信息，包括车牌号、驾驶者信息、车辆信息、车辆用途，另外还有2位车辆等待状态位和有1位紧急车辆标记位。车辆等待状态通过OBU外壳上的按键输入，默认状态为00，表示车辆直行，当车辆需要左转时，按下标签上的左转按钮，该状态位被置为01，车辆需要右转时，按下右转按钮，该状态位被置为10。紧急车辆标记位用于特别车辆，比如救护车和救火车等，OBU在该位置标记为1，普通车辆该位置标记为0。

OBU具有三种应用方式。手动只发送方式，此种方式OBU平时处于待机状态，要通过外壳上的3个按键来发送车辆信息和转向信息，分别为直行、左转和右转，分别按下这三个键，OBU会将车辆本身信息与转向信息发送给RSU。自动唤醒发送方式，此种方式OBU处于休眠状态，可由RSU发送的唤醒信号所唤醒，OBU唤醒后会将标签内信息发送给RSU。全自动车载终端方式，此种方式OBU通过电缆或无线的方式与车载终端相连接。OBU平时处于休眠状态，可由RSU发送的唤醒信号唤醒，OBU唤醒后会从车载终端获取此时车辆的转向信息，并将此信息发送给RSU。

RSU即DSRC路侧单元，具有两种工作方式：只接收模式，在此模式下RSU只接收固定频率的OBU上传信息。RSU将得到的信息上传。交互模式，此模式下RSU每隔一定时间发送唤醒信号，唤醒车上的OBU，OBU唤醒后将自身信息发送给RSU，RSU将得到的信息上传。在此模式下OBU平时处在休眠模式下，可以充分省电。OBU也可同时用于高速公路不停车收费系统。

控制服务器接收各路边站传输的车辆信息，根据这些车辆信息来控制路口各交通灯。控制服务器与RSU以及交通灯之间可采用无线或线缆连接。一些实施例中，控制服务器还可以控制RSU的开关或参数设置，并进而通过RSU改写与之通信的OBU内的参数信息。控制服务器进行各个车道RSU上传的信息分类和数量统计，确定每个车道将要通过或等待车辆的数量，包括直行车辆数量、左转车辆数量和右转车辆数量，车道上是否有紧急车辆需要通过等。控制服务器会根据些信息按照事先设定的规则综合控制。当一条车道上红灯等待有一定数量的车辆，而绿灯车道没有或少量车辆通过时，控制服务器会缩短绿灯车道的通行时间和红灯车道的等待时间，避免红灯等待车辆过多导致车道拥堵。当控制服务器从上传信息中得到到红灯等待车道有救火车、救护车或驾驶员手动按键需要紧急通过的车辆等紧急车辆时，服务器会根据将该车道设为最高优先通过级，尽快将该车道由红灯转换为绿灯，使特殊紧急用途车辆尽快通过。

OBU与RSU通过DSRC技术通信。DSRC采用5.8G频段信号进行通信。该频段无线信号相对于2.4GHz频段信号波长更小，天线的方向性更好，在正常使用的条件下不会出现收到其他道口车辆标签信息产生的误判问题。同时该波段附近其他商用微波信号较少，外界干扰的可能性更小，稳定性更高。DSRC数据传输上下行分别达到512K bit/S和256K bit/S，单位时间内可以识别的车辆数量更多，效率更高。而且目前DSRC技术被广泛应用在高速公路不停车收费系统中，有较为成熟的车载及路边接收设施，更为难得的是已有很多车辆配备了采用DSRC技术的车载终端，这为基于DSRC技术的智能交通灯控制系统的实现提供了可能。

请参阅图2，图2是本发明具有车路通讯功能的交通灯控制系统现场应用示意图。图2中是一个典型的双车道十字路口，在路口装设有面向的来车方向的交通灯。在该实施例中共计有四个，这四个交通灯都统一受控制服务器的控制。控制服务器还连接着每个驶入路口方向车道上方距十字路口一定距离设置的RSU。RSU信号覆盖宽度为整个车辆前进车道，可以覆盖几辆以上轿车的距离，RSU具有良好的方向性，正常使用不会读取到相邻车道的OBU，更不会读到其他路口车辆上的OBU。当该车道有车驶过RSU信号覆盖范围时，其OBU信号会被RSU获取并上传到控制服务器。在一些实施例中，路口有可能并不是十字路口，单方向也有可能有数根车道，仍可按照每个来车方向设置一个交通灯，每根车道分别设置一个RSU的方式来灵活配置。RSU具有一定方向性既可如图2中设置于车道上方，也可设置在车道边，只要使其信号覆盖范围尽可能对准该车道的来车，同时尽量避免其他车道车辆接收到其覆盖信号即可。

接下来分别介绍一下两种RSU工作模式下的系统工作流程。

RSU只接收模式下工作流程：

1.RSU处在只接收的状态下，根据设置，只接收相应频率的OBU上传信息。

2.当汽车行驶到路口停车等候时，司机会根据自己的需要按下OBU上的转向按钮，此时OBU会返回标签上的信息，包括车牌号、驾驶者信息、车辆信息、车辆用途、车辆等待状态、是否紧急车辆等。

3.RSU会将接收到的车辆信息上传给服务器，该控制服务器进行各个车道RSU上传的信息分类和数量统计，确定每个车道将要通过或等待车辆的数量，包括直行车辆数量、左转车辆数量和右转车辆数量，车道上是否有紧急车辆需要通过等。

4.控制服务器会根据些信息按照事先设定的规则综合控制。当一条车道上红灯等待有一定数量的车辆，而绿灯车道没有或少量车辆通过时，控制服务器会缩短绿灯车道的通行时间和红灯车道的等待时间，避免红灯等待车辆过多导致车道拥堵。

5.当控制服务器从上传信息中得到到红灯等待车道有救火车、救护车等紧急车辆时，控制服务器会根据将该车道设为最高优先通过级，尽快将该车道由红灯转换为绿灯，使特殊紧急用途车辆尽快通过。

6.特殊车辆通过后车道控制恢复正常。

RSU交互模式下工作流程(该RSU模式下对应使用自动唤醒发送方式和全自动车载终端方式下OBU)：

1.每隔一定时间RSU会发送唤醒信号。

2.当该车道有车辆通过和停车等候时，RSU会唤醒该车道车辆上的OBU，OBU会向RSU返回标签上的信息，包括车牌号、驾驶者信息、车辆信息、车辆用途、车辆等待状态(对应全自动终端方式OBU)、是否紧急车辆等。

3.RSU会将接收到的车辆信息上传给服务器，该控制服务器进行各个车道RSU上传的信息分类和数量统计，确定每个车道将要通过或等待车辆的数量，包括直行车辆数量、左转车辆数量和右转车辆数量，车道上是否有紧急车辆需要通过等。

4.控制服务器会根据些信息按照事先设定的规则综合控制。当一条车道上红灯等待有一定数量的车辆，而绿灯车道没有或少量车辆通过时，控制服务器会缩短绿灯车道的通行时间和红灯车道的等待时间，避免红灯等待车辆过多导致车道拥堵。

5.当控制服务器从上传信息中得到到红灯等待车道有救火车、救护车等紧急车辆时，控制服务器会根据将该车道设为最高优先通过级，尽快将该车道由红灯转换为绿灯，使特殊紧急用途车辆尽快通过。

6.特殊车辆通过后车道控制恢复正常。

本领域内技术人员还可在本发明的创作精神内作组合变形或者步骤、模块替换，这些依据本发明的创作精神而衍生的各种变形仍应属本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有车路通讯功能的交通灯控制系统，具有一组装设于路口的交通信号灯，其特征在于它还包括：

车载单元，装设于车上，可发送车辆信息；

路边站，装设于路边，接收车载单元发出的车辆信息；

控制服务器，接收各路边站传输的车辆信息，根据这些车辆信息来控制路口各交通灯；

其中车载单元与路边站通过专用短程通信技术通信。

2.如权利要求1所述的具有车路通讯功能的交通灯控制系统，其特征在于所述的车载单元设有手动输入按键，用户可以输入请求信息要求控制服务器放行。

3.如权利要求2所述的具有车路通讯功能的交通灯控制系统，其特征在于所述的按键有三个，分别是直行、左转和右转请求键。

4.如权利要求1所述的具有车路通讯功能的交通灯控制系统，其特征在于所述的车辆信息包括车辆优先级，车牌号、驾驶者信息、车辆信息、车辆用途，车辆行驶、转向信息中的一种或数种。

5.如权利要求1所述的具有车路通讯功能的交通灯控制系统，其特征在于所述的车载单元与车载终端相连接并从车载终端获取此时车辆的转向信息。

6.如权利要求1所述的具有车路通讯功能的交通灯控制系统，其特征在于所述的路边站设置于驶向路口方向的车道侧，其信号覆盖该车道一定距离。

7.如权利要求1所述的具有车路通讯功能的交通灯控制系统，其特征在于所述的路边站每隔一定时间发送唤醒信号，唤醒车上的车载单元，使其发送车辆信息。

8.如权利要求1所述的具有车路通讯功能的交通灯控制系统，其特征在于所述的控制服务器进行各个车道路边站上传的信息分类和数量统计，确定每个车道将要通过或等待车辆的数量以及优先级别种类。

9.如权利要求1所述的具有车路通讯功能的交通灯控制系统，其特征在于所述的控制服务器发现某一车道有车辆需要紧急通过时或某一车道有较多车辆等待时，尽快将该车道转为绿灯。

10.如权利要求1所述的具有车路通讯功能的交通灯控制系统，其特征在于所述的控制服务器发现某一车道无车辆时，将该车道设为红灯。

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