CN103253247A - 一种防闯红灯汽车自动控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防闯红灯汽车自动控制方法及系统，它包括射频信号发射器、射频信号接收器、道路位置感应装置、发射装置、信号处理器、车速传感器、距离检测器、制动控制器和动力控制器，射频信号发射通过无线传输信道连接射频信号接收器，射频信号接收器、道路位置感应装置、车速传感器、距离检测器、制动控制器和动力控制器分别与信号处理器连接。本发明通过射频信号来传递红绿灯的状态通过信号处理器的处理，进而根据汽车所处的位置关系，来控制动力控制器和制动控制器对汽车进行控制，不会因为外部环境的变化而影响射频信号的传递，提高了汽车防闯红灯自动控制的灵敏度，同时提高了对汽车防闯红灯的可控性。

Description

一种防闯红灯汽车自动控制方法及系统

技术领域

本发明属于汽车安全技术领域，尤其是指一种防闯红灯汽车自动控制方法及系统。 

背景技术

现有的交通管理中，十字路口的交通信号灯已经实现了自动控制，且制定了相关交通规则，即红灯停，绿灯行。但是心存侥幸心理的驾驶员仍然会闯红灯或者在黄灯时加速穿过十字路口，由此造成的交通事故数量仍居高不下。目前，对于此现象的措施主要是利用电子眼实施监控，只能实现对违章闯红灯的行为进行被动的电子摄像，而无法实现主动的禁止违章而不能有效阻止机动车闯红灯；也有在十字路口设置红绿灯控制挡车栏、红绿灯控制升降减速带等等措施，但是这些措施灵活性不够，太过死板，一旦红灯，所有车辆都不能通过，如急救车、警车、消防车等紧急用车，从而造成损失。 

中国专利申请公布号：CN 102556021A，申请公布日2012年7月11日，公开了一种汽车防闯红灯的控制装置，包括摄像器件、车速传感器、刹车执行机构、汽车控制器和与汽车控制器连接的视频识别单元，摄像器件与视频识别单元连接，车速传感器和刹车执行机构均与汽车控制器连接，视频识别单元用于提取摄像器件内的视频图像信息并将该视频图像信息进行识别，汽车控制器用于进行综合判断是否控制刹车执行机构进行刹车。该发明的不足之处在于，该控制装置采用视频图像处理，视频图像处理需要同时识别红绿灯、倒计时时间和斑马线，视频图像处理的数据量巨大，而且对于采集到图像信息处理的效率不高，所获得的图像处理结果精确度也不高，导致整个控制装置的灵敏度和可控性降低，尤其是在遇到雨天或者雾天其作用效果更会大幅度的下降。 

发明内容

本发明是为了克服现有技术中防闯红灯控制装置灵敏度和可控性低的不足，提供了一种灵敏度和可控性高的一种防闯红灯汽车自动控制方法及系统。 

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 

一种防闯红灯汽车自动控制方法，采取十字路口交通信号灯发出的射频信号控制汽车的动力并对汽车进行制动，其包括以下步骤：

a.      交通信号灯内的射频信号发射器将交通灯信号及持续时间通过无线传输信道传递给汽车内的射频信号接收器；

b.     汽车内的信号处理器接收到射频信号接收器发送过来的射频信号之后进行判断，若交通灯信号为黄灯信号，通过动力控制器使得汽车无法加速，同时通过距离检测器检测汽车头部与停车线之间的停车距离，通过车速传感器检测汽车车速，进入到步骤c中；若交通灯信号为红灯信号，通过动力控制器使得汽车无法加速，信号处理器根据温度传感器和湿度传感器采集到外界环境中的温度和湿度数据，比较信号处理器内部存储的温度和湿度数据相比较，同时通过距离检测器检测汽车头部与停车线之间的停车距离，通过车速传感器检测汽车车速，根据停车距离和汽车车速的大小，信号处理器合理的控制制动控制器进行制动，使得汽车在到达停车线之前自动停车，直接进入到步骤f中；若交通灯信号为绿灯信号，动力控制器和制动控制器均不工作，返回到步骤a中；

c.     汽车内的信号处理器处理接收到的射频信号和车速，按照当前车速计算出黄灯持续时间内汽车能行驶的行驶距离，与通过距离检测器检测出来的停车距离相比较；

d.     若停车距离小于行驶距离，制动控制器不工作；若停车距离大于行驶距离，制动控制器进行制动；

e.      当检测到汽车进入十字路口区域时，若交通信号灯为黄色，则制动控制器进行制动减速通过十字路口；若交通信号灯为红色，则通过制动控制器强制对汽车进行紧急制动，直到汽车车速为零；

f.       当交通信号灯为绿灯时，制动控制器和动力控制器不工作。

现有技术中一般采用视频图像处理的手段来达到防止汽车闯红灯的目的，而视频图像处理需要同时识别红绿灯、倒计时时间和斑马线，视频图像处理的数据量巨大，而且对于采集到图像信息处理的效率不高，所获得的图像处理结果精确度也不高，导致整个控制装置的灵敏度和可控性降低，尤其是在遇到雨天或者雾天其作用效果更会大幅度的下降。而在本发明中，通过射频信号来传递红绿灯的状态通过信号处理器的处理，进而根据汽车所处的位置关系，来控制动力控制器和制动控制器对汽车进行控制，不会因为外部环境的变化而影响射频信号的传递，提高了汽车防闯红灯自动控制的灵敏度，同时提高了对汽车防闯红灯的可控性。 

作为优选，在步骤a中，交通信号灯内的射频信号发射器将黄灯信号及其持续时间通过无线传输信道每秒传递一次给汽车内的射频信号接收器，通过每秒采集到的黄灯信号持续时间计算出的停车距离与行驶距离比较，能够进行每秒判断，以确保驾驶员能够准确的判断交通信号灯状态，能够有效防止一些驾驶员因不自觉或存有侥幸心理而闯红灯。 

作为优选，在步骤e中，若在交通信号灯处设有待行区信号指示灯，那么当待行区信号指示灯为绿色时，汽车内的制动控制器和动力控制器不工作，这样设计使得汽车在待行区信号指示灯为绿色时，能够允许汽车进入到待行区内，便于缓解十字路口区域的交通拥堵。 

作为优选，在步骤e中，十字路口区域指的是汽车通过停车线之后距离停车线0.5-1.5米所在的区域，所述的十字路口区域内设有发射装置，汽车的车头设有用于检测汽车是否进入十字路口区域的道路位置感应装置，使得汽车在红灯时通过停车线进入十字路口后，采用紧急制动的方式停止汽车，可以防止驾驶员在红灯的情况下闯红灯。 

一种防闯红灯汽车自动控制系统，包括安装在交通信号灯上的射频信号发射器、安装在汽车上的射频信号接收器、用于确定汽车是否进入十字路口的道路位置感应装置、与道路位置感应装置相配合的发射装置、信号处理器、车速传感器、用于检测汽车与停车线之间距离的距离检测器、用于控制汽车刹车的制动控制器和用于控制汽车油门的动力控制器，所述的射频信号发射通过无线传输信道连接射频信号接收器，所述的射频信号接收器、道路位置感应装置、车速传感器、距离检测器、制动控制器和动力控制器分别与信号处理器连接。 

汽车通过接收到的射频信号和车速传感器的信号计算出停车距离，和距离传感器检测到的行驶距离比较，通过制动控制器和动力控制器对汽车进行自动控制，以便于汽车在通过十字路口时不能进行加速，发射装置能够产生被道路位置感应装置所接收的信号，通过发射装置与道路位置感应装置的配合来告知车辆位置信息，在黄灯变红灯的同时，汽车能够自动采取措施防止闯红灯，这样设计通过射频信号的传递，不易受外部环境变化的影响，能够提高了汽车防闯红灯自动控制的灵敏度，同时提高了对汽车防闯红灯的可控性。 

作为优选，所述的射频信号发射器和射频信号接收器上均设有定向天线，通过设置定向天线，可以使射频信号接收器更准确的接收到来自行驶方向的射频信号。 

作为优选，所述的道路位置感应装置包括用于铺设在十字路口区域内的磁铁和安装在汽车头部的磁传感器，所述的磁传感器与信号处理器连接，这种磁感应方式来实现较为容易，结构简单。 

作为优选，所述防闯红灯汽车自动控制系统还包括用于检测路面温度的温度传感器，所述的温度传感器与信号处理器连接，将温度传感器采集到的路面温度传递给信号处理器，信号处理器根据采集到的信号来控制制动控制器，便于根据路面的实时情况来制动汽车减速。 

作为优选，所述防闯红灯汽车自动控制系统还包括用于检测路面湿度的湿度传感器，所述的湿度传感器与信号处理器连接，将湿度传感器采集到的路面湿度传递给信号处理器，信号处理器根据采集到的信号来控制制动控制器，便于根据路面的实时情况来制动汽车减速。 

作为优选，所述防闯红灯汽车自动控制系统还包括报警器，所述的报警器与信号处理器连接，通过报警器的设置，可以提示红绿灯状态，对驾驶员进行警示。 

本发明的有益效果是：通过射频信号的传递，不易受外部环境变化的影响，能够提高了汽车防闯红灯自动控制的灵敏度，能够有效的避免驾驶员闯红灯，降低由于驾驶员的心存侥幸心理而闯红灯造成的交通事故；通过对待行区信号指示灯的控制，能够有效地缓解十字路口区域的交通拥堵；对于急救车等用于紧急行驶的车辆可以不安装此系统，因而此系统可控性强。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

图中：1. 射频信号发射器，2. 射频信号接收器，3. 道路位置感应装置，4. 发射装置，5. 信号处理器，6. 车速传感器，7. 距离检测器，8. 制动控制器，9. 动力控制器，10. 温度传感器，11. 湿度传感器，12. 报警器，13. 无线传输信道。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。 

本发明的一种防闯红灯汽车自动控制方法，适用于如图1所示的防闯红灯汽车自动控制系统，采取十字路口交通信号灯发出的射频信号控制汽车的动力并对汽车进行制动，汽车上的距离检测器7检测汽车头部与停车线之间的距离，当汽车头部与停车线之间的小于等于100米时，汽车进入防闯红灯汽车自动控制系统，其包括以下步骤： 

a.      交通信号灯内的射频信号发射器1将交通灯信号及持续时间通过无线传输信道13传递给汽车内的射频信号接收器2，其中射频信号发射器1将黄灯信号及其持续时间通过无线传输信道13每秒传递一次给汽车内的射频信号接收器2，此外射频信号发射器1发射红灯信号及持续时间和绿灯信号及持续时间只需要发送一次；

b.     汽车内的信号处理器5接收到射频信号接收器2发送过来的射频信号之后进行判断，若交通灯信号为黄灯信号，通过动力控制器9使得汽车无法加速，同时通过距离检测器7检测汽车头部与停车线之间的停车距离，通过车速传感器6检测汽车车速，进入到步骤c中；若交通灯信号为绿灯信号，动力控制器9和制动控制器8不工作，返回到步骤a中；若交通灯信号为红灯信号，通过动力控制器9使得汽车无法加速，信号处理器5根据温度传感器10和湿度传感器11采集到外界环境中的温度和湿度数据，比较信号处理器5内部存储的温度和湿度数据相比较，同时通过距离检测器7检测汽车头部与停车线之间的停车距离，通过车速传感器6检测汽车车速，根据停车距离和汽车车速的大小，信号处理器5合理的控制制动控制器8进行制动，使得汽车在到达停车线之前自动停车，直接进入到步骤f中，防止汽车闯红灯；

c.     汽车内的信号处理器5处理接收到的射频信号和车速，按照当前车速计算出黄灯持续时间内汽车能行驶的行驶距离，与通过距离检测器7检测出来的停车距离相比较；

d.     若停车距离小于行驶距离，制动控制器8不工作，这样汽车在黄灯时能够减速通过十字路口；若停车距离大于行驶距离，汽车在黄灯时间内无法通过十字路口，故而制动控制器8进行制动减速； 

e.      当检测到汽车进入十字路口区域时，汽车上的距离探测器不工作，若交通信号灯为黄色，则制动控制器8进行制动减速通过十字路口，直到汽车通过十字路口之后，汽车上的距离探测器再次进行工作，检测汽车头部与下一个十字路口停车线之间的距离，当汽车头部与下一个十字路口停车线之间的小于等于100米时，汽车再次进入防闯红灯汽车自动控制系统，进入到步骤a中；若交通信号灯为红色，则通过制动控制器8强制对汽车进行紧急制动，直到汽车车速为零，进入到步骤f中； 

f.       若在交通信号灯处设有待行区信号指示灯，那么当待行区信号指示灯为绿色时，汽车内的制动控制器8和动力控制器9不工作；否则，当交通信号灯为绿灯时，制动控制器8和动力控制器9不工作，在汽车通过十字路口之后，汽车上的距离探测器再次进行工作，检测汽车头部与下一个十字路口停车线之间的距离，当汽车头部与下一个十字路口停车线之间的小于等于100米时，汽车再次进入防闯红灯汽车自动控制系统，进入到步骤a中。

其中，在步骤e中，十字路口区域指的是汽车通过停车线之后距离停车线0.5-1.5米所在的区域，在本发明中，十字路口区域指的是汽车通过停车线之后距离停车线1米所在的区域，十字路口区域内设有发射装置4，汽车的车头设有用于检测汽车是否进入十字路口区域的道路位置感应装置3，道路位置感应装置3是通过发射装置4发出的信号来判断汽车是否进入十字路口区域。 

为了与上述防闯红灯汽车自动控制方法相适应，如图1所示，本发明的一种防闯红灯汽车自动控制系统，包括安装在交通信号灯上的射频信号发射器1、安装在汽车上的射频信号接收器2、用于确定汽车是否进入十字路口的道路位置感应装置3、与道路位置感应装置3相配合的发射装置4、信号处理器5、车速传感器6、用于检测汽车与停车线之间距离的距离检测器7、用于控制汽车刹车的制动控制器8、用于控制汽车油门的动力控制器9、用于检测路面温度的温度传感器10、用于检测路面湿度的湿度传感器11和报警器12，射频信号发射器1通过无线传输信道13连接射频信号接收器2，射频信号接收器2、道路位置感应装置3、车速传感器6、距离检测器7、制动控制器8、动力控制器9、温度传感器10、湿度传感器11和报警器12分别与信号处理器5连接，射频信号发射器1和射频信号接收器2上均设有定向天线。道路位置感应装置3为安装在汽车头部的磁传感器，发射装置4为磁铁，磁传感器与信号处理器5连接。作为其他的替代方案，道路位置感应装置3也可以为安装在汽车头部的红外传感器，发射装置4为红外发射器，红外传感器与信号处理器5连接。其中，报警器12为语音报警器。 

当该系统检测到绿灯信号时，通过语音报警器提示给驾驶员前方为绿灯状态以及绿灯的持续时间，提醒驾驶员自行判断汽车能否通过十字路口；当该系统检测到黄灯信号时，通过语音报警器提示给驾驶员前方为黄灯且每秒报读黄灯持续时间，与此同时，汽车内的动力控制器9禁止汽车加速，通过行驶距离与停车距离的比较，判断汽车是否能够通过十字路口，若汽车能够通过十字路口，那么在汽车进入到十字路口区域后，制动控制器8控制汽车减速通过十字路口，其中当车速小于20km/h时，车速传感器6将车速信号传递给信号处理器5，信号处理器5控制制动控制器8停止工作，若汽车不能通过十字路口，那么信号处理器5通过采集到的温度和湿度与信号处理器5内部存储的温度和湿度进行对比，然后根据车速、黄灯持续时间和停车距离通过信号处理器5控制制动控制器8使汽车能够在停止线之前停车，若汽车在停止线之前不能停车，则在进入十字路口区域时，采用紧急制动方式使汽车停下；当该系统检测到红灯信号时，信号处理器5控制动力控制器9禁止汽车加速，信号处理器5通过采集到的温度和湿度与信号处理器5内部存储的温度和湿度进行对比，然后根据车速和停车距离通过信号处理器5控制制动控制器8使汽车在停止线之前停车。 

Claims (10)

1.一种防闯红灯汽车自动控制方法，其特征是，采取十字路口交通信号灯发出的射频信号控制汽车的动力并对汽车进行制动，其包括以下步骤：

a.交通信号灯内的射频信号发射器（1）将交通灯信号及持续时间通过无线传输信道（13）传递给汽车内的射频信号接收器（2）；

b.汽车内的信号处理器（5）接收到射频信号接收器（2）发送过来的射频信号之后进行判断，若交通灯信号为黄灯信号，通过动力控制器（9）使得汽车无法加速，同时通过距离检测器（7）检测汽车头部与停车线之间的停车距离，通过车速传感器（6）检测汽车车速，进入到步骤c中；若交通灯信号为红灯信号，通过动力控制器（9）使得汽车无法加速，信号处理器（5）根据温度传感器（10）和湿度传感器（11）采集到外界环境中的温度和湿度数据，比较信号处理器（5）内部存储的温度和湿度数据相比较，同时通过距离检测器（7）检测汽车头部与停车线之间的停车距离，通过车速传感器（6）检测汽车车速，根据停车距离和汽车车速的大小，信号处理器（5）合理的控制制动控制器（8）进行制动，使得汽车在到达停车线之前自动停车，直接进入到步骤f中；若交通灯信号为绿灯信号，动力控制器（9）和制动控制器（8）均不工作，返回到步骤a中；

c.汽车内的信号处理器（5）处理接收到的射频信号和车速，按照当前车速计算出黄灯持续时间内汽车能行驶的行驶距离，与通过距离检测器（7）检测出来的停车距离相比较；

d.若停车距离小于行驶距离，制动控制器（8）不工作；若停车距离大于行驶距离，制动控制器（8）进行制动减速；

e.当检测到汽车进入十字路口区域时，若交通信号灯为黄色，则制动控制器（8）进行制动减速通过十字路口；若交通信号灯为红色，则通过制动控制器（8）强制对汽车进行紧急制动，直到汽车车速为零；

f.当交通信号灯为绿灯时，制动控制器（8）和动力控制器（9）不工作。

2.根据权利要求1所述的一种防闯红灯汽车自动控制方法，其特征是，在步骤a中，交通信号灯内的射频信号发射器（1）将黄灯信号及其持续时间通过无线传输信道（13）每秒传递一次给汽车内的射频信号接收器（2）。

3.根据权利要求1所述的一种防闯红灯汽车自动控制方法，其特征是，在步骤f中，若在交通信号灯处设有待行区信号指示灯，那么当待行区信号指示灯为绿色时，汽车内的制动控制器（8）和动力控制器（9）不工作。

4.根据权利要求1或3所述的一种防闯红灯汽车自动控制方法，其特征是，在步骤e中，所述的十字路口区域指的是汽车通过停车线之后距离停车线0.5-1.5米所在的区域，所述的十字路口区域内设有发射装置（4），汽车的车头设有用于检测汽车是否进入十字路口区域的道路位置感应装置（3）。

5.一种防闯红灯汽车自动控制系统，其特征是，包括安装在交通信号灯上的射频信号发射器（1）、安装在汽车上的射频信号接收器（2）、用于确定汽车是否进入十字路口的道路位置感应装置（3）、与道路位置感应装置（3）相配合的发射装置（4）、信号处理器（5）、车速传感器（6）、用于检测汽车与停车线之间距离的距离检测器（7）、用于控制汽车刹车的制动控制器（8）和用于控制汽车油门的动力控制器（9），所述的射频信号发射器（1）通过无线传输信道（13）连接射频信号接收器（2），所述的射频信号接收器（2）、道路位置感应装置（3）、车速传感器（6）、距离检测器（7）、制动控制器（8）和动力控制器（9）分别与信号处理器（5）连接。

6.根据权利要求5所述的一种防闯红灯汽车自动控制系统，其特征是，所述的射频信号发射器（1）和射频信号接收器（2）上均设有定向天线。

7.根据权利要求5所述的一种防闯红灯汽车自动控制系统，其特征是，所述的道路位置感应装置（3）为安装在汽车头部的磁传感器，所述的发射装置（4）为磁铁，所述的磁传感器与信号处理器（5）连接。

8.根据权利要求5所述的一种防闯红灯汽车自动控制系统，其特征是，所述防闯红灯汽车自动控制系统还包括用于检测路面温度的温度传感器（10），所述的温度传感器（10）与信号处理器（5）连接。

9.根据权利要求5所述的一种防闯红灯汽车自动控制系统，其特征是，所述防闯红灯汽车自动控制系统还包括用于检测路面湿度的湿度传感器（11），所述的湿度传感器（11）与信号处理器（5）连接。

10.根据权利要求5或8或9所述的一种防闯红灯汽车自动控制系统，其特征是，所述防闯红灯汽车自动控制系统还包括报警器（12），所述的报警器（12）与信号处理器（5）连接。

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