CN102622901A - 为特种车辆提供优先信号的控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种为特种车辆提供优先信号的控制系统和方法，即特种车辆经过路口时，系统能将特种车辆行驶方向上的信号灯自动置成绿灯。通过将特种车辆位置的经纬度坐标信息和路口中心位置的经纬度坐标信息对比，确定特种车辆将是否经过该路口，而后自动将该路口的信号灯置成绿灯；当特种车辆经过路口后，能自动将信号灯恢复到正常交通状态，将特种车辆对正常交通的影响降至最低。

Description

为特种车辆提供优先信号的控制系统和方法

技术领域

本发明涉及智能交通控制领域，具体涉及一种能够自动生成特种车辆行经有信号灯的路口时，能将信号灯自动置成绿灯的为特种车辆提供优先信号的交通控制系统及方法。 

背景技术

随着改革开放的步伐不断加快，促进了社会的快速发展，城市道路交通压力也越来越大，虽然道路条件和交通信号设施有了很大改善，但是，行车难的问题仍然是城市道路交通的主要问题。特别是在道路通行能力差的大城市老城区道路，塞车、堵车问题更加严重。因此，在出现（如警卫队、执行特别公务的公务车队、进行急救的救护车队等）的特种车辆行经有信号灯控制的路口时，如何保证快速准确地得到放行信号，使得迅速通过路口，并且在该通过路口之后保证交通信号灯恢复正常变灯，减小对正常交通的影响，是交通指挥中心工作的首要任务。

现有中国专利文献CN 1189850 C公开了一种快速生成警卫线路信号灯绿波控制方案的方法，以电子地图及图中全部信号灯的编号、对应路口标识点中心坐标、放行相位配置等信息数据库为基础，预先在电子地图上画出警卫线路后沿线逐步搜索，找到某一新信号灯的标识点后，将其作为入口标识点，再继续搜索，找到该信号灯的另一标识点后，将其作为出口标识点，再根据该信号灯相位配置表查找对应的放行相位，据此形成信号灯绿波控制命令，此过程自起点至终点。采用上述技术后，虽然能够使普通的工作人员根据警卫线路的需要准确、方便、快捷地生成信号灯变绿的控制方案，但是还存在以下不足：

1、采用上述技术方案，在每次执行紧急任务前，需要人工预先在电子地图上设置车队的行进路线。由于车队的行进路线会由于各种原因发生改变，因此需要工作人员考虑到车队的多种行进路线方案，预先在电子地图上设置车队的几条甚至更多行进路线，根据预先画好的电子地图设置预估的车队路线经过的路口的信号灯的滤波控制方案，而当车队的行进路线是工作人员没有预先估计到的路线时，预先形成的绿波控制方案便要作废，还需工作人员在短时间内重新在电子地图上设置车队的新的行进路线，重新上述过程。因此，整个过程中，对于车队的线路信息都是通过工作人员预估得到，由于不能保证工作人员的预估结果百分之百正确，因而要完全保证车队到达一个路口时准确、及时的得到放行信号，有可能要执行多次上述过程。

2、采用上述技术方案，当车队临近路口时，需要人工点击“执行”按钮后路口信号灯才能为车队开启绿灯，而在车队通过路口之后，信号灯不能及时的恢复到之前的工作状态，对正常的交通信号灯变换造成了较大的影响；另外，尽管人工点击“执行”按钮这一过程并不复杂，但是已经不能够满足智能化交通控制的要求了。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是现有技术中为提供绿波控制方案时需要工作人员事先设置车队所有可能的行经路线，然后在电子地图上设置好车队的行径路线，而当车队的行进路线不在工作人员预估的范围内时，还需要工作人员重新预估车队路线并设置在电子地图上，而工作人员预估到的线路信息不能百分之百正确，因而当车队改变路线时要经过多次的预估线路，多次的在电子地图上对预估线路进行设置形成绿波控制方案，操作过程繁琐复杂。

本发明所要解决的第二个技术问题是现有技术中位提供绿波方案时需要人工点击“执行”按钮才能后路口信号灯才能为车队开启绿灯，不但不能满足智能化交通的需要，而且在车队通过路口后信号灯不能及时恢复到之前的工作状态，使得正常的交通受到了很大的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种为特种车辆提供优先信号的控制系统，包括：

车辆位置检测单元：设置于特种车辆上，用于实时确定车辆经纬度坐标信息并将该经纬度坐标信息发送至指挥控制中心；

数据处理单元：设置于指挥控制中心内部；

信号灯控制单元：根据所述数据处理单元的处理结果，控制路口信号灯为特种车辆提供优先信号；

在路口周围设定监测点，当车辆到达监测点位置时，路口信号灯为车辆提供优先通行信号，所述监测点与路口中心的距离大于所述车辆在最小绿时间内以该路段限速值行驶的距离；

所述数据处理单元包括：

数据存储模块：用于存储各路口中心的经纬度坐标信息及设置在路口周围的监测点经纬度坐标信息；

数据接收模块：实时接收所述车辆位置检测单元发送的车辆位置经纬度坐标信息；

数据比对模块：将所述数据接收模块接收的车辆经纬度坐标信息与所述数据存储模块中存储的路口中心经纬度坐标信息进行比对，判断车辆是否经过该路口；将所述数据接收模块接收的车辆经纬度坐标信息与所述数据存储模块中存储的监测点经纬度坐标信息进行比对，判断车辆是否到达监测点；车辆到达所述监测点时，向所述信号灯控制单元发送优先控制信号。

路口周围沿车辆行驶方向设置多个监测点，所述相邻两个监测点之间的距离为车辆以该路段的限速值行驶一秒钟的距离。

所述路口中心以及监测点确定在带有经纬度坐标信息的电子地图上，由所述带有经纬度坐标信息的电子地图提供所述路口中心经纬度坐标信息及监测点经纬度坐标信息，并以数据表的形式存储于所述数据存储模块中。

所述车辆位置检测单元包括

GPS定位模块：实时接收所述车辆位置的经纬度坐标信息；

数据传输模块：实现与指挥控制中心的通信，将所述GPS定位模块接收的所述车辆的经纬度坐标信息传送至所述数据接收模块。

一种为特种车辆提供优先信号的控制方法，包括以下步骤：

a、数据处理单元利用带有经纬度坐标信息的电子地图，得到各路口中心以及监测点位置的经纬度坐标信息，以数据表的形式存储于数据存储模块中；

b、车辆位置检测单元得到特种车辆经纬度坐标信息后传送至指挥控制中心的数据接收模块；

c、数据比对模块将所述数据接收模块中车辆经纬度坐标信息与所述数据存储模块中的路口中心经纬度坐标信息进行实时比对，判断所述车辆行驶方向，确定所述车辆是否接近路口；

d、确定所述车辆接近路口后，数据比对模块将所述车辆的经纬度坐标信息与所述数据存储模块中的监测点的经纬度坐标信息进行实时比对，当车辆到达监测点时，信号灯控制单元自动为车辆开启通行信号。

还包括：

e、数据比对模块将车辆的经纬度坐标信息与所述数据存储模块中的路口中心经纬度坐标信息进行实时比对，当车辆到达路口中心时，信号灯控制单元自动将车辆行驶方向信号灯设置为黄灯。

所述步骤d中，在路口设置多个监测点，所述相邻两个监测点之间的距离为车辆以该路段限速值行驶一秒钟的距离；根据车辆的行驶速度，当车辆行驶较快时，设定车辆到达距离路口较远的监测点时为车辆提供优先信号，当车辆行驶较慢时，设定车辆到达距离路口较近的监测点时为车辆提供优先信号。

所述步骤c中，所述数据比对模块将车辆经纬度坐标信息与所述路口中心经纬度坐标信息进行比对后，若车辆已经到达路口中心，则信号灯控制单元将车辆行进方向的信号灯设置为黄灯。

所述步骤d中，

如果车辆到达监测点时，信号灯为绿灯状态则保持绿灯状态不变，直到车辆到达路口中心后，信号灯控制单元将车辆行进方向的信号灯置为黄灯；

如果车辆到达监测点时，信号灯为黄灯状态则保持黄灯状态不变，则不进行任何操作，车辆直接通过路口。

所述步骤b中，所述车辆位置检测单元采用GPS定位模块实时获得车辆的经纬度坐标信息，由数据传输模块传输至所述数据接收模块。

当车辆与某一点之间的距离小于车辆每秒钟行驶最大距离的一半时，认为车辆到达该点。

本发明的有益效果有：

1、         本发明采用GPS定位单元，对特种车辆的经纬度坐标信息进行实时的扫描，指挥控制中心中的数据接收模块不断的读取这些经纬度坐标信息，自动实时获得车辆的具体位置坐标；

2、         本发明采用带有经纬度坐标信息的电子地图，将各路口中心位置的经纬度坐标信息预先存储在数据存储单元中，当接收到特种车辆的位置经纬度坐标信息后，利用数据比对单元将车辆的位置坐标与路口的位置坐标进行比对，可自动得到车辆是否经过该路口；

3、         本发明中采用的智能控制的方法，当判断好特种车辆要通过哪个路口后，自动的将特种车辆行进方向的信号灯转变为绿灯，不需要人工进行任何操作，并且当特种车辆通过路口中心之后，立即将路口的信号灯转变为黄灯，由此可以使特种车辆在执行任务过程中对正常的交通影响降低到最小。

附图说明

图1为本发明所述路口中心电子地图标注方法；

图2为本发明所述的系统构成；

图3为本发明所述的系统程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细阐述。

实施例1

本实施例提供本发明提供一种为特种车辆提供优先信号的控制系统，包括：

车辆位置检测单元：设置于特种车辆上，用于实时确定车辆经纬度坐标信息并将该经纬度坐标信息发送至指挥控制中心；

数据处理单元：设置于指挥控制中心内部；

信号灯控制单元：根据所述数据处理单元的处理结果，控制路口信号灯为特种车辆提供优先信号；

在路口周围设定监测点，当车辆到达监测点位置时，路口信号灯为车辆提供优先通行信号，所述监测点与路口中心的距离大于所述车辆在最小绿时间内以该路段限速值行驶的距离；

所述数据处理单元包括：

数据存储模块：用于存储各路口中心的经纬度坐标信息及设置在路口周围的监测点经纬度坐标信息；

数据接收模块：实时接收所述车辆位置检测单元发送的车辆位置经纬度坐标信息；

数据比对模块：将所述数据接收模块接收的车辆经纬度坐标信息与所述数据存储模块中存储的路口中心经纬度坐标信息进行比对，判断车辆是否经过该路口；将所述数据接收模块接收的车辆经纬度坐标信息与所述数据存储模块中存储的监测点经纬度坐标信息进行比对，判断车辆是否到达监测点；车辆到达所述监测点时，向所述信号灯控制单元发送优先控制信号。

所述路口中心以及监测点确定在带有经纬度坐标信息的电子地图上，由所述带有经纬度坐标信息的电子地图提供所述路口中心经纬度坐标信息及监测点经纬度坐标信息，并以数据表的形式存储于所述数据存储模块中。

所述车辆位置检测单元包括

GPS定位模块：实时接收所述车辆位置的经纬度坐标信息；

数据传输模块：实现与指挥控制中心的通信，将所述GPS定位模块接收的所述车辆的经纬度坐标信息传送至所述数据接收模块。

一种为特种车辆提供优先信号的控制方法，包括以下步骤：

a、数据处理单元利用带有经纬度坐标信息的电子地图，得到各路口中心以及监测点位置的经纬度坐标信息，以数据表的形式存储于数据存储模块中；

b、车辆位置检测单元得到特种车辆经纬度坐标信息后传送至指挥控制中心的数据接收模块；

c、数据比对模块将所述数据接收模块中车辆经纬度坐标信息与所述数据存储模块中的路口中心经纬度坐标信息进行实时比对，判断所述车辆行驶方向，确定所述车辆是否接近路口；

d、确定所述车辆接近路口后，数据比对模块将所述车辆的经纬度坐标信息与所述数据存储模块中的监测点的经纬度坐标信息进行实时比对，当车辆到达监测点时，信号灯控制单元自动为车辆开启通行信号。

还包括：

e、数据比对模块将车辆的经纬度坐标信息与所述数据存储模块中的路口中心经纬度坐标信息进行实时比对，当车辆到达路口中心时，信号灯控制单元自动将车辆行驶方向信号灯设置为黄灯。

所述步骤c中，所述数据比对模块将车辆经纬度坐标信息与所述路口中心经纬度坐标信息进行比对后，若车辆已经到达路口中心，则信号灯控制单元将车辆行进方向的信号灯设置为黄灯。

所述步骤d中，

如果车辆到达监测点时，信号灯为绿灯状态则保持绿灯状态不变，直到车辆到达路口中心后，信号灯控制单元将车辆行进方向的信号灯置为黄灯；

如果车辆到达监测点时，信号灯为黄灯状态则保持黄灯状态不变，则不进行任何操作，车辆直接通过路口。

所述步骤b中，所述车辆位置检测单元采用GPS定位模块实时获得车辆的经纬度坐标信息，由数据传输模块传输至所述数据接收模块。

在以上步骤中，当车辆与某一点之间的距离小于车辆每秒钟行驶最大距离的一半时，认为车辆到达该点。

本实施例中的为特种车辆提供优先信号的控制系统工作过程如下：

首先，为每个路口信号灯进行编号1~M，采用电子地图获得各路口中心经纬度坐标信息(x_m,y_m)（其中横坐标代表经度值，纵坐标代表纬度值，m代表第第m号路口信号灯的坐标信息）和每个路口四个方向上的监测点经纬度坐标信息（x_mn,y_mn）（其中横坐标代表经度值，纵坐标代表纬度值，下标m和n代表第m号路口的第n个监测点的坐标信息）并以数据表的形式存储于所述数据存储模块中，如下表所示： 

在特种车辆行进的过程中，所述GPS定位模块每隔1s中确定一次所述车辆的经纬度坐标信息(x_k,y_k)，而后利用数据传输模块将该经纬度坐标信息传送给数据处理单元中的数据接收模块。

数据比对模块将所述车辆经纬度坐标信息(x_k,y_k)与所述数据存储模块中的数据表中的各路口中心经纬度坐标信息(x_m,y_m)进行比对，进而确定所述车辆是否距离路口越来越近。

判断出车辆接近路口后，数据比对模块将所述车辆经纬度坐标信息(x_k,y_k)与所述数据存储模块中的数据表中的监测点经纬度坐标信息（x_mn,y_mn）进行比对，考虑到信号传输过程的时间延迟，当车辆与监测点之间的距离小于L/2时，认为车辆到达该监测点，当车辆经纬度坐标信息等于（x_mn,y_mn）时，则可确定车辆到达第m号路口的第n个监测点，此时信号灯控制单元控制m号路口信号灯为车辆开启绿灯，同时设置紧急任务标志位=1。

数据比对模块继续将所述车辆经纬度坐标信息(x_k,y_k)与所述数据存储模块中的数据表中的路口中心经纬度坐标信息(x_m,y_m)进行比对，当车辆与路口中心的距离小于L/2时，认为车辆到达路口中心，此时信号灯控制单元控制车辆行驶方向的绿灯变为黄灯，同时设置紧急任务标志位=0。

至此，特种车辆已经通过该路口，考虑到该路口已经为车辆行进方向上提供了优先通行的信号，因此当车辆通过路口后将车辆行进方向的信号灯设置为黄灯，而后使该路口的信号灯变化恢复到正常的变化周期，以此来减小特种车辆优先对正常交通的影响。

实施例2

本实施例中，如图1所示，路口周围沿车辆行驶方向设置多个监测点，将路口中心经纬度坐标信息(x_m,y_m)以及这些监测点的经纬度坐标信息（x_mn,y_mn）以数据表的形式存储在所述数据存储模块中。由于GPS每隔1s对车辆的位置信息锁定一次，因此相邻监测点之间的距离为特种车辆以该路段限速值行驶一秒钟的L，这样使得每个监测点的位置信息都为有效的信息。当车辆行驶速度较快时，设定车辆到达距离路口较远的监测点时，信号灯控制单元控制路口信号灯为车辆提供优先放行信号，本实施例中采用监测点1。

系统的工作过程同实施例1类似，只是在步骤a中，当特种车辆到达监测点2时，信号灯控制单元为车辆开启绿灯。

当确定车辆接近路口时，数据比对模块将车辆经纬度坐标信息（x_k,y_k）与监测点2的经纬度坐标信息（x_m2,y_m2）进行实时比对，当车辆到达监测点2时，则确定车辆到达路口m的第二个监测点2，信号灯控制单元控制第m号信号灯为车辆开启放行信号。

虽然本发明已经通过具体实施方式对其进行了详细阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。 

Claims (11)

1.一种为特种车辆提供优先信号的控制系统，包括：

车辆位置检测单元：设置于特种车辆上，用于实时确定车辆经纬度坐标信息并将该经纬度坐标信息发送至指挥控制中心；

数据处理单元：设置于指挥控制中心内部；

信号灯控制单元：根据所述数据处理单元的处理结果，控制路口信号灯为特种车辆提供优先信号；

其特征在于：

在路口周围设定监测点，当车辆到达监测点位置时，路口信号灯为车辆提供优先通行信号，所述监测点与路口中心的距离大于所述车辆在最小绿时间内以该路段限速值行驶的距离；

所述数据处理单元包括：

数据存储模块：用于存储各路口中心的经纬度坐标信息及设置在路口周围的监测点经纬度坐标信息；

数据接收模块：实时接收所述车辆位置检测单元发送的车辆位置经纬度坐标信息；

数据比对模块：将所述数据接收模块接收的车辆经纬度坐标信息与所述数据存储模块中存储的路口中心经纬度坐标信息进行比对，判断车辆是否经过该路口；将所述数据接收模块接收的车辆经纬度坐标信息与所述数据存储模块中存储的监测点经纬度坐标信息进行比对，判断车辆是否到达监测点；车辆到达所述监测点时，向所述信号灯控制单元发送优先控制信号。

2.根据权利要求1所述的为特种车辆提供优先信号的控制系统，其特征在于：

路口周围沿车辆行驶方向设置多个监测点，所述相邻两个监测点之间的距离为车辆以该路段的限速值行驶一秒钟的距离。

3.根据权利要求1或2所述的为特种车辆提供优先信号的控制系统，其特征在于：

所述路口中心以及监测点确定在带有经纬度坐标信息的电子地图上，由所述带有经纬度坐标信息的电子地图提供所述路口中心经纬度坐标信息及监测点经纬度坐标信息，并以数据表的形式存储于所述数据存储模块中。

4.根据权利要求3所述的为特种车辆提供优先信号的控制系统，其特征在于：

所述车辆位置检测单元包括

GPS定位模块：实时接收所述车辆位置的经纬度坐标信息；

数据传输模块：实现与指挥控制中心的通信，将所述GPS定位模块接收的所述车辆的经纬度坐标信息传送至所述数据接收模块。

5. 一种为特种车辆提供优先信号的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、数据处理单元利用带有经纬度坐标信息的电子地图，得到各路口中心以及监测点位置的经纬度坐标信息，以数据表的形式存储于数据存储模块中；

b、车辆位置检测单元得到特种车辆经纬度坐标信息后传送至指挥控制中心的数据接收模块；

c、数据比对模块将所述数据接收模块中车辆经纬度坐标信息与所述数据存储模块中的路口中心经纬度坐标信息进行实时比对，判断所述车辆行驶方向，确定所述车辆是否接近路口；

d、确定所述车辆接近路口后，数据比对模块将所述车辆的经纬度坐标信息与所述数据存储模块中的监测点的经纬度坐标信息进行实时比对，当车辆到达监测点时，信号灯控制单元自动为车辆开启通行信号。

6.根据权利要求5所述的为特种车辆提供优先信号的控制方法，其特征在于：还包括：

e、数据比对模块将车辆的经纬度坐标信息与所述数据存储模块中的路口中心经纬度坐标信息进行实时比对，当车辆到达路口中心时，信号灯控制单元自动将车辆行驶方向信号灯设置为黄灯。

7. 根据权利要求5或6所述的为特种车辆提供优先信号的控制方法，其特征在于：

所述步骤d中，在路口设置多个监测点，所述相邻两个监测点之间的距离为车辆以该路段限速值行驶一秒钟的距离；根据车辆的行驶速度，当车辆行驶较快时，设定车辆到达距离路口较远的监测点时为车辆提供优先信号，当车辆行驶较慢时，设定车辆到达距离路口较近的监测点时为车辆提供优先信号。

8.根据权利要求5或6所述的为特种车辆提供优先信号的控制方法，其特征在于：

所述步骤c中，所述数据比对模块将车辆经纬度坐标信息与所述路口中心经纬度坐标信息进行比对后，若车辆已经到达路口中心，则信号灯控制单元将车辆行进方向的信号灯设置为黄灯。

9.根据权利要求5或6所述的为特种车辆提供优先信号的控制方法，其特征在于：

所述步骤d中，

如果车辆到达监测点时，信号灯为绿灯状态则保持绿灯状态不变，直到车辆到达路口中心后，信号灯控制单元将车辆行进方向的信号灯置为黄灯；

如果车辆到达监测点时，信号灯为黄灯状态则保持黄灯状态不变，则不进行任何操作，车辆直接通过路口。

10.根据权利要求9所述的为特种车辆提供优先信号的控制方法，其特征在于：

所述步骤b中，所述车辆位置检测单元采用GPS定位模块实时获得车辆的经纬度坐标信息，由数据传输模块传输至所述数据接收模块。

11.根据权利要求5，6，10任一所述的为特种车辆提供优先信号的控制方法，其特征在于：

当车辆与某一点之间的距离小于车辆每秒钟行驶最大距离的一半时，认为车辆到达该点。

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