CN105792482A - 一种公路复杂路段智能路灯控制系统与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公路复杂路段智能路灯控制系统与控制方法属于测控技术领域；该控制系统包括设置在车辆上的标识，等间距设置在路面上的车辆身份识别装置，与每个车辆身份识别装置位置相同的路灯；所述标识用于对车辆身份信息进行编码，实现车辆身份唯一化；所述车辆身份识别装置用于解码车辆身份信息；该控制方法将车辆身份识别装置位置信息、车辆身份信息和记录时间绑定并发送给处理器，处理器将具有相同车辆身份信息的绑定数据进行汇总，通过车辆身份识别装置位置信息、记录时间、以及其他车辆经验值来控制路灯点亮；本发明抓住复杂路段车辆的行驶速度特点和规律，针对车辆行驶位置和速度，对路灯的点亮和关闭进行自动智能控制，实现节约电能的技术目的。

Description

一种公路复杂路段智能路灯控制系统与控制方法

技术领域

本发明公路复杂路段智能路灯控制系统与控制方法属于测控技术领域。

背景技术

随着全球人口的增长，传统能源的不断消耗，能源能源问题已成为21世纪影响世界和平、甚至关系人类生存的重大问题。如何节约能源已被各行各业广泛关注。

在交通系统，为了节约电能，很多路灯都安装有太阳能电池板，然而，白天日照积累的电能还不足以维持夜晚的用电，而阴雨天气则需要完全依靠传统电能来维持公路照明。在这种情况下，如何只能控制路灯的点亮与关闭就显得尤为重要。

发明内容

针对上述技术需求，本发明公开了一种公路复杂路段智能路灯控制系统与控制方法，本发明抓住复杂路段车辆的行驶速度特点和规律，针对车辆行驶位置和速度，对路灯的点亮和关闭进行自动智能控制，实现节约电能的技术目的。

本发明的目的是这样实现的：

一种公路复杂路段智能路灯控制系统，包括设置在车辆上的标识，等间距设置在路面上的车辆身份识别装置，与每个车辆身份识别装置位置相同的路灯；

所述标识用于对车辆身份信息进行编码，实现车辆身份唯一化；

所述车辆身份识别装置用于解码车辆身份信息，并将车辆身份识别装置位置信息、车辆身份信息和记录时间绑定并发送给处理器，处理器将具有相同车辆身份信息的绑定数据进行汇总，通过车辆身份识别装置位置信息和记录时间控制路灯点亮。

上述公路复杂路段智能路灯控制系统，所述的标识包括起始段和结束段，以及设置在起始段和结束段之间的编码段，所述编码段采用二进制编码。

所述标识和车辆身份识别装置采用以下两种方案中的一种：

第一、标识中的起始段、结束段、以及编码段采用高低起伏的台阶结构，所述台阶结构的变化方向垂复杂于公路延伸方向，车辆身份识别装置为距离测量装置，根据台阶的高低变化规律识别车辆身份；

第二、标识中的起始段、结束段、以及编码段采用黑白相间的条纹结构，所述条纹结构的变化方向垂复杂于公路延伸方向，车辆身份识别装置为成像装置，根据条纹颜色和宽度信息识别车辆身份。

一种在上述公路复杂路段智能路灯控制系统上实现的公路复杂路段智能路灯控制方法，包括以下步骤：

步骤a、记录车辆经过第i-1个车辆身份识别装置时的时间t_i-1；

步骤b、记录车辆经过第i个车辆身份识别装置时的时间t_i；

步骤c、计算车辆经过第i-1个路段的平均速度v_i-1：

$v_{i-1}=\frac{x}{t_i-t_{i-1}}$

式中，x为相邻两个车辆身份识别装置之间的距离；

步骤d、判断车辆在第i-1个路段的速度v_i-1是否超过阈值，

如果：根据车辆身份识别装置识别到的车辆身份信息，对该车辆进行报警；

如果：更新第i-1个路段的所有车辆平均速度以及车辆寄存器数据N：

${\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}=\frac{{{\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}}^{\′}\×N+v_{i-1}}{N+1}$

式中，k为根据路况选取的阈值，为更新前的第i-1个路段的所有车辆平均速度，为更新后的第i-1个路段的所有车辆平均速度；

如果车辆寄存器数据已满，则N值不变；

如果车辆寄存器数据未满，则N值+1；

步骤e、根据当前车辆速度v_i-1查找刹车距离安全值s；

步骤f、查找刹车距离安全值s内，每个路段的平均速度，

式中，为向下取整运算，共得到n个平均速度，分别为：

步骤g、建立首项为末项为1，项数为n的等差数列，所述等差数列的元素记为：a₁、a₂、…、a_n，其中，a_n＝1；

步骤h、基于车辆在第i-1个路段的速度v_i-1，以及的经验值，更新刹车距离安全值s，更新后的刹车距离安全值记为s'，有：

$s^{\′}=\frac{\frac{1}{{\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}}+\frac{1}{{\stackrel{\‾}{v}}_i}+\mathrm{...}+\frac{1}{{\stackrel{\‾}{v}}_{i+n-1}}}{\frac{1}{a_1{\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}}+\frac{1}{a_2{\stackrel{\‾}{v}}_i}+...+\frac{1}{a_n{\stackrel{\‾}{v}}_{i+n-1}}}s$

步骤i、计算需要被控制点亮的路灯：

式中，为向下取整运算，

点亮第i+1+m个路灯。

上述公路复杂路段智能路灯控制方法，步骤i所述的第i+1+m个路灯在该车辆经过第i+1+m个车辆身份识别装置时，删除点亮信息。

有益效果：

第一、由于本发明设置有能够实现车辆身份唯一化的标识，以及能够对车辆身份进行识别的车辆身份识别装置，因此能够控制参数的计算过程相对于车辆身份的唯一性，排除其他车辆的数据干扰，提高了数据的可靠性；

第二、所述在标识中，台阶结构的变化方向垂直于公路延伸方向，或条纹结构的变化方向垂直于公路延伸方向，在车辆变道甚至转弯时，台阶结构或条纹结构的间距仅以比例形式变化，因此不影响车辆身份识别结果，增加了车辆身份识别的鲁棒性。

第三、车辆在复杂路段上行驶的时候，经常因不知前方路况信息而超速，这样会给驾驶员及乘客带来非常大的安全隐患；针对这种情况，在每一个路段都判断车速是否超过阈值，如果超过阈值进行报警，降低了超速危险发生的概率。

第四、车辆在复杂路段上行驶的时候，即使部分路段的行驶速度明显高于或低于所有车辆的平均速度，但在后面的几个路段，车辆的速度会有接近该路段平均速度的趋势，这说明，后几个路段的车辆平均速度对于车辆速度预测具有指导作用；针对这种情况，在预测车辆未来速度时，首先根据车辆在第i-1个路段的速度v_i-1对刹车距离安全值s赋初值，然后根据车辆在第i-1个路段的速度v_i-1与该路段平均速度的比值，建立等差数列，同时利用的经验值，将等差数列与上述经验值进行结合，更新刹车距离安全值s'，提高了预测结果的准确性。

附图说明

图1是本发明公路复杂路段智能路灯控制系统的数据逻辑图。

图2是台阶结构示意图。

图3是条纹样式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。

具体实施例一

本实施例为公路复杂路段智能路灯控制系统实施例。

本实施例的公路复杂路段智能路灯控制系统，包括设置在车辆上的标识，等间距设置在路面上的车辆身份识别装置，与每个车辆身份识别装置位置相同的路灯；

所述标识用于对车辆身份信息进行编码，实现车辆身份唯一化；

所述车辆身份识别装置用于解码车辆身份信息，并将车辆身份识别装置位置信息、车辆身份信息和记录时间绑定并发送给处理器，处理器将具有相同车辆身份信息的绑定数据进行汇总，通过车辆身份识别装置位置信息和记录时间控制路灯点亮。

上述公路复杂路段智能路灯控制系统的数据逻辑图如图1所示。

具体实施例二

本实施例为公路复杂路段智能路灯控制系统实施例。

本实施例的公路复杂路段智能路灯控制系统，在具体实施例一的基础上，进一步限定所述的标识包括起始段和结束段，以及设置在起始段和结束段之间的编码段，所述编码段采用二进制编码。

二进制编码，编码和解码都容易，可靠性高。起始段和结束段的设置，可以更快地找到标识所在位置。

具体实施例三

本实施例为公路复杂路段智能路灯控制系统实施例。

本实施例的公路复杂路段智能路灯控制系统，在具体实施例二的基础上，进一步限定标识和车辆身份识别装置采用以下方案：

标识中的起始段、结束段、以及编码段采用高低起伏的台阶结构，所述台阶结构的变化方向垂复杂于公路延伸方向，车辆身份识别装置为距离测量装置，根据台阶的高低变化规律识别车辆身份。

车牌号能够用来确定车辆身份，因此台阶结构可以与车牌号相对应。由于车牌号由汉字、字母、以及数字组成，其中，代表省份信息的汉字33个，字母26个，数字10个，共69个；需要用能够表示128个区别信息的7位二进制台阶表示，每个汉字、字母、或数字都由一个7位二进制台阶表示。具体编码方式，二进制码、格雷码等等，本领域技术人员能够根据需要进行选取，本发明不再重复说明。

起始段和结束段采用不同宽度的，台阶高度为编码段中间高度的台阶。

二进制台阶中的7个低台阶表示0，6个低台阶1个高台阶表示1为例，说明台阶结构，如图2所示。

具体实施例四

本实施例为公路复杂路段智能路灯控制系统实施例。

本实施例的公路复杂路段智能路灯控制系统，在具体实施例二的基础上，进一步限定标识和车辆身份识别装置采用以下方案：

标识中的起始段、结束段、以及编码段采用黑白相间的条纹结构，所述条纹结构的变化方向垂复杂于公路延伸方向，车辆身份识别装置为成像装置，根据条纹颜色和宽度信息识别车辆身份。

车牌号能够用来确定车辆身份，因此条纹结构可以与车牌号相对应。由于车牌号由汉字、字母、以及数字组成，其中，代表省份信息的汉字33个，字母26个，数字10个，共69个；需要用能够表示128个区别信息的7位二进制条纹表示，每个汉字、字母、或数字都由一个7位二进制条纹表示。具体编码方式，二进制码、格雷码等等，本领域技术人员能够根据需要进行选取，本发明不再重复说明。

起始段和结束段采用不同宽度的，条纹亮度为编码段中间条纹的单一图像。

二进制条纹中的7个暗条纹表示0，6个暗条纹1个亮条纹表示1为例，说明条纹样式，如图3所示。

具体实施例五

本实施例是公路复杂路段智能路灯控制方法实施例。

本实施例的公路复杂路段智能路灯控制方法，在具体实施例一所述的公路复杂路段智能路灯控制系统上实现，该方法包括以下步骤：

步骤a、记录车辆经过第i-1个车辆身份识别装置时的时间t_i-1；

步骤b、记录车辆经过第i个车辆身份识别装置时的时间t_i；

步骤c、计算车辆经过第i-1个路段的平均速度v_i-1：

$v_{i-1}=\frac{x}{t_i-t_{i-1}}$

式中，x为相邻两个车辆身份识别装置之间的距离；

步骤d、判断车辆在第i-1个路段的速度v_i-1是否超过阈值，

如果：根据车辆身份识别装置识别到的车辆身份信息，对该车辆进行报警；

如果：更新第i-1个路段的所有车辆平均速度以及车辆寄存器数据N：

${\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}=\frac{{{\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}}^{\′}\×N+v_{i-1}}{N+1}$

式中，k为根据路况选取的阈值，为更新前的第i-1个路段的所有车辆平均速度，为更新后的第i-1个路段的所有车辆平均速度；

如果车辆寄存器数据已满，则N值不变；

如果车辆寄存器数据未满，则N值+1；

步骤e、根据当前车辆速度v_i-1查找刹车距离安全值s；

步骤f、查找刹车距离安全值s内，每个路段的平均速度，

式中，为向下取整运算，共得到n个平均速度，分别为：

步骤g、建立首项为末项为1，项数为n的等差数列，所述等差数列的元素记为：a₁、a₂、…、a_n，其中，a_n＝1；

步骤h、基于车辆在第i-1个路段的速度v_i-1，以及的经验值，更新刹车距离安全值s，更新后的刹车距离安全值记为s'，有：

$s^{\′}=\frac{\frac{1}{{\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}}+\frac{1}{{\stackrel{\‾}{v}}_i}+\mathrm{...}+\frac{1}{{\stackrel{\‾}{v}}_{i+n-1}}}{\frac{1}{a_1{\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}}+\frac{1}{a_2{\stackrel{\‾}{v}}_i}+...+\frac{1}{a_n{\stackrel{\‾}{v}}_{i+n-1}}}s$

步骤i、计算需要被控制点亮的路灯：

式中，为向下取整运算，

点亮第i+1+m个路灯。

具体实施例六

本实施例是公路复杂路段智能路灯控制方法实施例。

本实施例的公路复杂路段智能路灯控制方法，在具体实施例一所述的公路复杂路段智能路灯控制系统上实现，该方法在具体实施例五的基础上，进一步限定步骤i所述的第i+1+m个路灯在该车辆经过第i+1+m个车辆身份识别装置时，删除点亮信息。

本实施例提供了一种路灯点亮持续时间的实现方法。但还需要说明的是，一盏路灯可能会同时收到多个车辆的控制信号，只要有一个车辆要求该路灯点亮时，该路灯就会点亮，否则路灯关闭。

Claims (5)

1.一种公路复杂路段智能路灯控制系统，其特征在于，包括设置在车辆上的标识，等间距设置在路面上的车辆身份识别装置，与每个车辆身份识别装置位置相同的路灯；

所述标识用于对车辆身份信息进行编码，实现车辆身份唯一化；

所述车辆身份识别装置用于解码车辆身份信息，并将车辆身份识别装置位置信息、车辆身份信息和记录时间绑定并发送给处理器，处理器将具有相同车辆身份信息的绑定数据进行汇总，通过车辆身份识别装置位置信息和记录时间控制路灯点亮。

2.根据权利要求1所述的公路复杂路段智能路灯控制系统，其特征在于，所述的标识包括起始段和结束段，以及设置在起始段和结束段之间的编码段，所述编码段采用二进制编码。

3.根据权利要求2所述的公路复杂路段智能路灯控制系统，其特征在于，所述标识和车辆身份识别装置采用以下两种方案中的一种：

第一、标识中的起始段、结束段、以及编码段采用高低起伏的台阶结构，所述台阶结构的变化方向垂复杂于公路延伸方向，车辆身份识别装置为距离测量装置，根据台阶的高低变化规律识别车辆身份；

第二、标识中的起始段、结束段、以及编码段采用黑白相间的条纹结构，所述条纹结构的变化方向垂复杂于公路延伸方向，车辆身份识别装置为成像装置，根据条纹颜色和宽度信息识别车辆身份。

4.一种在权利要求1所述公路复杂路段智能路灯控制系统上实现的公路复杂路段智能路灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、记录车辆经过第i-1个车辆身份识别装置时的时间t_i-1；

步骤b、记录车辆经过第i个车辆身份识别装置时的时间t_i；

步骤c、计算车辆经过第i-1个路段的平均速度v_i-1：

$v_{i-1}=\frac{x}{t_i-t_{i-1}}$

式中，x为相邻两个车辆身份识别装置之间的距离；

步骤d、判断车辆在第i-1个路段的速度v_i-1是否超过阈值，

如果：根据车辆身份识别装置识别到的车辆身份信息，对该车辆进行报警；

如果：更新第i-1个路段的所有车辆平均速度以及车辆寄存器数据N：

${\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}=\frac{{{\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}}^{\′}\×N+v_{i-1}}{N+1}$

式中，k为根据路况选取的阈值，为更新前的第i-1个路段的所有车辆平均速度，为更新后的第i-1个路段的所有车辆平均速度；

如果车辆寄存器数据已满，则N值不变；

如果车辆寄存器数据未满，则N值+1；

步骤e、根据当前车辆速度v_i-1查找刹车距离安全值s；

步骤f、查找刹车距离安全值s内，每个路段的平均速度，

式中，为向下取整运算，共得到n个平均速度，分别为：

步骤g、建立首项为末项为1，项数为n的等差数列，所述等差数列的元素记为：a₁、a₂、…、a_n，其中，a_n＝1；

步骤h、基于车辆在第i-1个路段的速度v_i-1，以及的经验值，更新刹车距离安全值s，更新后的刹车距离安全值记为s'，有：

$s^{\′}=\frac{\frac{1}{{\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}}+\frac{1}{{\stackrel{\‾}{v}}_i}+\mathrm{...}+\frac{1}{{\stackrel{\‾}{v}}_{i+n-1}}}{\frac{1}{a_1{\stackrel{\‾}{v}}_{i-1}}+\frac{1}{a_2{\stackrel{\‾}{v}}_i}+\mathrm{...}+\frac{1}{a_n{\stackrel{\‾}{v}}_{i+n-1}}}s$

步骤i、计算需要被控制点亮的路灯：

式中，为向下取整运算，

点亮第i+1+m个路灯。

5.根据权利要求4所述的公路复杂路段智能路灯控制方法，其特征在于，步骤i所述的第i+1+m个路灯在该车辆经过第i+1+m个车辆身份识别装置时，删除点亮信息。