CN103778794A - 一种无线发送交通信号的方法及装置 - Google Patents

Abstract

无线装置发送交通信号的方法，包括：无线装置与交通信号机进行连接，获取交通信号机的个性化信息，将所述交通信号机的个性化信息分为多个组，对每个组的信息进行封装；将所述分组封装的信息更新暂存于发送缓冲区中；无线装置通过TCP协议或UDP协议与移动设备建立连接；无线装置与移动设备建立连接后，获取所述移动设备的行进方向信息，然后从发送缓冲区中提取与所述移动设备行进方向信息匹配一致的分组信息，发送给已与所述无线装置建立连接的移动设备。使用该方法的设备，包括：交通信号采集单元，交通信号处理单元，无线通信单元。

Description

一种无线发送交通信号的方法及装置

技术领域

本发明涉及交通领域，具体涉及一种无线发送交通信号的方法及装置。

背景技术

2005年信息社会世界峰会上，国际电信联盟《ITU物联网报告2005：物联网》中首次引用了“物联网”概念，使得物联网被人们熟识。在中国，物联网被正式列为国家五大新兴战略产业之一。

车联网是物联网的衍生品，从智能交通技术上考虑，车联网是将先进的数据通讯传输技术，感知技术、电子控制技术及数据处理技术等有效的集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种大范围内、全方位发挥作用的、实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。车联网是智能交通系统新的发展方向。

车联网的发展将使出行者有了一种全新的获取交通信号的方式。城市道路交通信号有广义和狭义之分，广义上的交通信号包括行人信号灯、自行车信号灯、机动车信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯等；狭义上的交通信号则仅指用于放行交叉口冲突交通流的信号灯，即在某一时刻或某一时间段通过信号灯颜色的显示告知待通过交叉口的一股或几股交通流在该时刻或时间段允许通行或禁止通行，所述交通流包括行人、非机动车和机动车。

待通过交叉口的行人或非机动车或机动车（为表述方便，本专利将采用不同出行方式的人统一简记为出行者），通过及时观察信号灯的颜色以及正在显示的颜色的剩余时间，判断是否要按自己的出行路径行进通过当前的交叉口。而能否通过交叉口则取决于出行者观察到信号灯的时机以及对当前状况的判断。由此可见，出行者能否准确及时地获知交通信号至关重要。然而，这一重要前提却往往受到很多因素的影响导致出行者不能准确及时地获得其行驶路径上当前交通信号的信息，或者是获得了交通信号但由于没有对通行状况进行充分判断，导致不能安全地通过交叉口。

影响出行者准确及时地接收交通信号的因素主要包括以下几个方面：

（1）信号灯故障，此种情形出行者无法获知其所在相位当前是否允许通行，如果交警或协警不在现场，其仅能通过其他相位灯色的变化判断自己所在相位是否为绿灯，然后决定是否通过该交叉口。这一因素通常会延误出行者通过交叉口的时间，也会导致出行者决策犹豫甚至判断错误误闯红灯，带来安全隐患和冤枉的违章代价。

（2）障碍物遮挡视线，如前方大型车辆或路边树木等遮挡，此种情况会导致出行者不能事先获得交通信号并做出准确判断，往往行近交叉口时才突然发现信号灯已由绿色变成红色，此时出行者会本能地进行急停，导致跟驰车辆来不及反应，从而造成交通事故；或者出行者发现信号灯为红色时已驶进交叉口，无法停下，导致冤枉的违章和潜在的安全隐患。

（3）光线导致视线模糊，如阳光或夜间对向车辆灯光等强光源影响，或者受大雨或大雾或大雪或风沙等恶劣天气的影响，这一情形主要是由于光线的对比，使得人眼不能清晰地看清楚信号灯的颜色，导致出行者行进犹豫，延误时间，也会导致误闯红灯造成违章和安全隐患。

为了解决出行者便利获取交通信号的问题，近年来已有发明者提出了一些相关技术。CN201010285325.0给出了一种交通信号提示系统及方法，该发明提出了交通信号控制机通过无线通讯方式将交通信号发送至车载终端的系统框架，但没有对具体的实现方法进行说明。

CN201010125428.0给出了一种路口车路协同的无线交通信号系统及方法，该专利也是侧重于描述无线接收交通信号的系统架构，在技术细节上提出通过GPS定位实现车道定位。但是由于GPS定位精度问题，专利中所叙述的定位至车道在目前的技术水平下是无法实现的。

CN201010588353.X给出了一种用于接收道口信号灯信息的车载交通信号提示系统，该发明除了给出系统的组成结构，同时给出了具体的消息发送格式。

CN201310097305.4给出了一种移动设备感知行驶路径上交通信号的方法及系统，该发明侧重于描述移动设备获取交通信号的方法及系统的框架组成结构。

因此，研究一种新型的基于车联网技术的装置，为出行者提供交通信号已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，通过给出一种无线发送交通信号的方法及装置，可以获取上位机（这里将产生交通信号的装置统称为上位机）交通信号，并将交通信号无线发送，当移动设备进入无线装置发射的无线信号覆盖范围后，便能够无线接收到前方交通信号，解决现有技术中不方便获得交通信号的不足。

一种无线装置发送交通信号的方法，包括以下步骤：

步骤1，无线装置与交通信号机进行连接，获取交通信号机的个性化信息，将所述交通信号机的个性化信息分为多个组，对每个组的信息进行封装；

步骤2，无线装置以每秒为单位，将所述分组封装的信息更新暂存于发送缓冲区中；所述更新暂存是指以后一秒获取的所述分组封装信息更新替换前一秒存储的分组封装信息；

步骤3，无线装置通过TCP协议或UDP协议与移动设备建立连接；

步骤4，若无线装置通过TCP协议与移动设备建立连接，则所述无线装置通过监听端口监测是否有移动设备发送连接请求；如果所述无线装置监测到有移动设备发送连接请求，便与所述发送连接请求的一个或多个移动设备进行连接；否则，继续通过监听端口监测是否有移动设备发送连接请求；

无线装置与移动设备建立连接后，获取所述移动设备的行进方向信息，然后从发送缓冲区中提取与所述移动设备行进方向信息匹配一致的分组信息，发送给已与所述无线装置建立连接的移动设备；

或者，若无线装置通过UDP协议与移动设备建立连接，则所述无线装置将分组封装信息向外广播，移动设备进入无线装置的广播范围后，与所述无线装置建立连接，接收所述无线装置广播的分组信息，进一步从中提取与所述移动设备行进方向相匹配的分组信息。

使用上述方法的无线信号发送装置，包括：

101交通信号采集单元，实时的采集交通信号机的个性化信息；

102交通信号处理单元，将所述采集的交通信号机的个性化信息分为多个组，对每个分组的信息进行封装，并利用加密技术对所述分组信息进行加密，将加密后的各分组信息实时更新到发送缓冲区以备无线通信单元发送；

103无线通信单元，将发送缓冲区的分组信息以无线的方式发送给请求数据的移动设备；

所述无线发送交通信号装置或内置于本地交通信号机，或与远端交通信号机或上位机或服务器以有线或无线的方式相连；

所述交通信号采集单元，实时的获取本地交通信号机或上位机或服务器中设置的相位信息、配时信息、交通管制信息、交通状态信息；

所述无线通信单元，为具有无线通信能力的无线通信模块，当移动终端有数据请求时，无线通信单元将发送缓冲区的数据以无线方式发送给请求数据的移动终端。

进一步，所述加密算法采用对称式或非对称式加密算法；

所述对称式加密算法包括但不限于DES算法、RC2算法、RC4算法、AES算法；

所述非对称式加密算法包括但不限于RSA算法、IDEA算法。

所述移动终端包括但不限于手机、PDA、平板电脑、具有图形显示功能的车载设备或手持移动设备。

本发明的有益效果在于：

（1）通过本发明的无线装置及发送方法，可以与交叉口的交通信号机连接，获取交通信号机的个性化信息，并无线地发送给移动设备；

（2）各种移动设备上安装App后，可以与本发明的无线装置进行通信，获取本发明无线装置发送的信息；

（3）用户可以通过本发明提供的方法，使用手机、平板电脑等各类移动设备接收行进方向上的交通信号信息；

（4）本发明将交通信号以流的形式进行发送，同时对发送的信息进行加密，保证了信息的安全性。

附图说明

图1是本发明的系统框架图；

图2是本发明的无线发送交通信号流程图；

图3是本发明无线发送交通信号的数据格式；

图4是本发明典型实施例示意图。

具体实施方式

为说明本发明的技术特点，下面结合附图对本发明的具体实施做进一步的描述。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而不是限定本发明。

图1是本发明一种无线发送交通信号装置的系统架构图，该无线信号发送装置包括：

101交通信号采集单元，实时的采集交通信号机的个性化信息；

102交通信号处理单元，将所述采集的交通信号机的个性化信息分为多个组，对每个分组的信息进行封装，并利用加密技术对所述分组信息进行加密，将加密后的各分组信息实时更新到发送缓冲区以备无线通信单元发送；

103无线通信单元，将发送缓冲区的分组信息以无线的方式发送给请求数据的移动设备；

所述无线发送交通信号装置或内置于本地交通信号机，或与远端交通信号机或上位机或服务器以有线或无线的方式相连；

所述交通信号采集单元，实时的获取本地交通信号机或上位机或服务器中设置的相位信息、配时信息、交通管制信息、交通状态信息；

所述加密算法采用对称式或非对称式加密算法；

所述对称式加密算法包括但不限于DES算法、RC2算法、RC4算法、AES算法；

所述非对称式加密算法包括但不限于RSA算法、IDEA算法。

所述无线通信单元，为具有无线通信能力的无线通信模块，当移动终端有数据请求时，无线通信单元将发送缓冲区的数据以无线方式发送给请求数据的移动终端；

所述移动终端包括但不限于手机、PDA、平板电脑、具有图形显示功能的车载设备或手持移动设备。

图2是本发明无线发送交通信号流程示意图。

201无线装置与交通信号机进行连接，获取交通信号机的个性化信息；

202为无线装置将所述交通信号机的个性化信息分为多个组，对每个组的信息进行封装；无线装置以每秒为单位，将所述分组封装的信息更新暂存于发送缓冲区中；所述更新暂存是指以后一秒获取的所述分组封装信息更新替换前一秒存储的分组封装信息；

203为无线装置通过TCP协议或UDP协议与移动设备建立连接；若无线装置通过TCP协议与移动设备建立连接，则所述无线装置通过监听端口监测是否有移动设备发送连接请求；如果所述无线装置监测到有移动设备发送连接请求，便与所述发送连接请求的一个或多个移动设备进行连接；否则，继续通过监听端口监测是否有移动设备发送连接请求；

204无线装置与移动设备建立连接后，获取所述移动设备的行进方向信息；

205为无线装置从发送缓冲区中提取与所述移动设备行进方向信息匹配一致的分组信息，通过206发送给已与所述无线装置建立连接的移动设备；

若无线装置通过UDP协议与移动设备建立连接，则所述无线装置将分组封装信息向外广播，移动设备进入无线装置的广播范围后，与所述无线装置建立连接，接收所述无线装置广播的分组信息，进一步从中提取与所述移动设备行进方向相匹配的分组信息。

所述交通信号机的个性化信息包括静态信息和动态信息；所述静态信息包括但不限于交叉口ID、交叉口进口ID、交通信号机ID、车道ID、车道标记信息；

所述动态信息包括但不限于交通信号配时参数信息、交通管制信息、交通状态信息；

所述交通信号配时参数信息进一步包括相位信息、各相位灯色状态信息和灯色状态倒计时信息；

所述交通管制信息包括但不限于道路限行信息、道路施工信息；

所述交通状态信息包括但不限于交通拥挤程度信息、交通事故信息；

所述分组信息是指以移动设备行进方向为单位，将所述交通信号机的个性化信息划分为多个组。

所述移动设备行进方向信息由式3-1表示：

$M_i=(I_j,A_j^k,D_{j,k}^n)---3-1;$

M_i表示第i个移动设备的行进方向，I_j表示第j交叉口，

表示第j交叉口中第k进口，表示第j交叉口k进口的第n方向；

所述I_j依据路网中交叉口数量进行编号；所述

依据交叉口进口数量按照顺时针或逆时针方向编号；所述

按照左转、直行、右转进行量化编号。

所述分组信息由式3-2表示：

$T_i=(I_j,A_j^k,D_{j,k}^n,S_j,P_m,L_s,\mathrm{Time},M_{k,n},C_{k,n})---3-2;$

T_i表示第i个分组信息，I_j表示第j交叉口，

表示第j交叉口中第k进口，

表示第j交叉口k进口的第n方向，S_j表示第j交叉口的信号机，P_m表示第m相位，

表示第m相位灯色状态，Time表示第m相位灯色的倒计时信息，M_k,n表示与k进口的第n方向有关的交通管制信息，C_k,n表示与k进口的第n方向有关的交通状态信息。

所述移动设备行进方向信息与分组信息匹配过程包括以下步骤：

移动设备通过空间定位技术确定抵达的交叉口I_j和进口

移动设备依据行驶路径规划确定

移动设备将确定的行进方向信息(I_j,

)发送至无线装置；

无线装置接收后对各分组进行查询，与各分组中的(I_j,

)进行匹配，如果匹配成功，则提取分组中的信息发送至移动设备。

图3是本发明无线发送的交通信号数据格式，该数据格式是由原始交通信号进行转换而来。

301为交叉口ID，该交叉口ID依据路网中的交叉口数量进行统一分配，当路网中有新增交叉口时，则为新增交叉口分配新的ID；

302为进口ID，是指每个交叉口进口编号，以顺时针方向或逆时针方向进行编排；

303为行进方向，分为左转、直行和右转，可将左转编号为01、直行编号为02、右转编号为03；

304为信号机ID，该信号机ID依据路网中信号交叉口安置的信号机数量统一进行分配；

305为相位，是指当前信号机设置的信号相位信息；

306为灯色状态，是指当前信号相位所显示的灯色状态；

307为倒计时，是指当前信号相位所显示灯色的倒计时信息；

308为交通管制信息，是指上位机或服务器发送至信号机的与当前交叉口相应进口某个行进方向相关的交通管制信息；

309为交通状态信息，是指上位机或服务器发送至信号机的与当前交叉口相应进口某个行进方向相关的交通状态信息。

为进一步说明本发明的技术特征，以图4为实施例进行阐述：

401为无线发送装置，可通过有线或无线方式与交通信号机相连；

402为车载移动设备，当402进入401信号覆盖范围后，402与401之间建立连接；

403为交叉口ID号，本例中交叉口ID号为100；

404为交叉口100的4个进口，按照顺时针编号原则，各进口分别编号为1、2、3、4；

405为行进方向，分为01左转、02直行和03右转，并与进口编号一同对方向信息进行编码，如101、102、103分别表示1进口左转、1进口直行和1进口右转；2进口左转、直行和右转可分别表示为201、202、203，以此类推；

无线发送装置与交通信号机连接后，便可获取交通信号机的个性化信息，并进行分组，每个分组的数据标识可如下形式：

当移动设备行至该交叉口，并进入无线装置信号覆盖范围后，可通过两种方式与无线发送装置进行连接；

若移动设备通过TCP方式与无线发送装置进行连接，则连接成功后，移动设备将其获得的交叉口ID、进口ID和方向信息发送至无线装置，例如可将（100，1，101）发送给无线装置，无线装置收到后与每个分组信息对应数据位进行匹配，当匹配成功后，则将（100，1，101）所对应的分组信息发送给移动设备；移动设备可对接收到的分组信息进行解析，并以文字和/或声音和/或图形和/或图片和/或视频的方式呈现；

若移动设备通过UDP方式与无线发送装置进行连接，则无线发送装置向外广播各个分组信息，移动设备接收无线发送装置广播的所有分组信息，然后移动设备依据空间定位技术获得的交叉口ID、进口ID和方向信息与接收到的无线发送装置广播的各分组信息进行匹配，匹配成功后，则对成功匹配的分组信息进行解析，并以文字和/或声音和/或图形和/或图片和/或视频的方式呈现。

以上为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡利用本发明的说明书及附图内容所做的任何修改、替换均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无线装置发送交通信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：

无线装置与交通信号机进行连接，获取交通信号机的个性化信息，将所述交通信号机的个性化信息分为多个组，对每个组的信息进行封装；

无线装置以每秒为单位，将所述分组封装的信息更新暂存于发送缓冲区中；所述更新暂存是指以后一秒获取的所述分组封装信息更新替换前一秒存储的分组封装信息；

无线装置通过TCP协议或UDP协议与移动设备建立连接；

若无线装置通过TCP协议与移动设备建立连接，则所述无线装置通过监听端口监测是否有移动设备发送连接请求；如果所述无线装置监测到有移动设备发送连接请求，便与所述发送连接请求的一个或多个移动设备进行连接；否则，继续通过监听端口监测是否有移动设备发送连接请求；

无线装置与移动设备建立连接后，获取所述移动设备的行进方向信息，然后从发送缓冲区中提取与所述移动设备行进方向信息匹配一致的分组信息，发送给已与所述无线装置建立连接的移动设备；

若无线装置通过UDP协议与移动设备建立连接，则所述无线装置将分组封装信息向外广播，移动设备进入无线装置的广播范围后，与所述无线装置建立连接，接收所述无线装置广播的分组信息，进一步从中提取与所述移动设备行进方向相匹配的分组信息。

2.如权利要求1所述的无线装置发送交通信号的方法，其特征在于，

所述交通信号机的个性化信息包括静态信息和动态信息；所述静态信息包括但不限于交叉口ID、交叉口进口ID、交通信号机ID、车道ID、车道标记信息；

所述动态信息包括但不限于交通信号配时参数信息、交通管制信息、交通状态信息；

所述交通信号配时参数信息进一步包括相位信息、各相位灯色状态信息和灯色状态倒计时信息；

所述交通管制信息包括但不限于道路限行信息、道路施工信息；

所述交通状态信息包括但不限于交通拥挤程度信息、交通事故信息；

所述分组信息是指以移动设备行进方向为单位，将所述交通信号机的个性化信息划分为多个组。

3.如权利要求1所述的无线装置发送交通信号的方法，其特征在于，所述移动设备行进方向信息由式3-1表示：

$M_i=(I_j,A_j^k,D_{j,k}^n)---3-1;$

M_i表示第i个移动设备的行进方向，I_j表示第j交叉口，

表示第j交叉口中第k进口，表示第j交叉口k进口的第n方向；

所述I_j依据路网中交叉口数量进行编号；所述

依据交叉口进口数量按照顺时针或逆时针方向编号；所述

按照左转、直行、右转进行量化编号。

所述分组信息由式3-2表示：

$T_i=(I_j,A_j^k,D_{j,k}^n,S_j,P_m,L_s,\mathrm{Time},M_{k,n},C_{k,n})---3-2;$

T_i表示第i个分组信息，I_j表示第j交叉口，

表示第j交叉口中第k进口，

表示第j交叉口k进口的第n方向，S_j表示第j交叉口的信号机，P_m表示第m相位，

表示第m相位灯色状态，Time表示第m相位灯色的倒计时信息，M_k,n表示与k进口的第n方向有关的交通管制信息，C_k,n表示与k进口的第n方向有关的交通状态信息。

4.如权利要求1所述的无线装置发送交通信号的方法，其特征在于，所述移动设备行进方向信息与分组信息匹配过程包括以下步骤：

移动设备通过空间定位技术确定抵达的交叉口I_j和进口

移动设备依据行驶路径规划确定

移动设备将确定的行进方向信息(I_j,

)发送至无线装置；

无线装置接收后对各分组进行查询，与各分组中的(I_j,

)进行匹配，如果匹配成功，则提取分组中的信息发送至移动设备。

5.一种使用权利要求1所述的方法的装置，其特征在于，所述无线发送交通信号装置包括：

交通信号采集单元，实时的采集交通信号机的个性化信息；

交通信号处理单元，将所述采集的交通信号机的个性化信息分为多个组，对每个分组的信息进行封装，并利用加密技术对所述分组信息进行加密，将加密后的各分组信息实时更新到发送缓冲区以备无线通信单元发送；

无线通信单元，将发送缓冲区的分组信息以无线的方式发送给请求数据的移动设备；

所述无线发送交通信号装置或内置于本地交通信号机，或与远端交通信号机或上位机或服务器以有线或无线的方式相连；

所述交通信号采集单元，实时的获取本地交通信号机或上位机或服务器中设置的相位信息、配时信息、交通管制信息、交通状态信息;

所述分组信息是指以移动设备行进方向为单位，将所述交通信号机的个性化信息划分为多个组。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：

所述加密算法采用对称式或非对称式加密算法；

所述对称式加密算法包括但不限于DES算法、RC2算法、RC4算法、AES算法；

所述非对称式加密算法包括但不限于RSA算法、IDEA算法；

所述无线通信单元，为具有无线通信能力的无线通信模块，当移动终端有数据请求时，无线通信单元将发送缓冲区的数据以无线方式发送给请求数据的移动终端；

所述移动终端包括但不限于手机、PDA、平板电脑、具有图形显示功能的车载设备或手持移动设备。

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