CN107369326A - 一种应用于自动驾驶的智能交通灯设计系统 - Google Patents

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赵康
张茹
王庆阳
周凡
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Abstract

本发明涉及一种应用于自动驾驶的智能交通灯设计系统。本发明远程数据共享平台(1)输出连接交通设备控制中心(2)，交通设备控制中心(2)连接现场交通灯控制器(3)，现场交通灯控制器(3)输出连接自动驾驶功能汽车(4)，自动驾驶功能汽车(4)连接远程数据共享平台(1)。本发明克服了自动驾驶汽车识别交通信号装置或图像识别方法存在一定的错误率的缺陷。本发明大范围远程信息获取和小范围近程信息获取。通过信息融合和校准，提前进行车辆路径规划和车辆运行控制。提高交通灯路口运行效率和自动驾驶汽车的交通信号识别准确率。

Description

一种应用于自动驾驶的智能交通灯设计系统
技术领域
本发明属于电子技术应用的交通设备技术领域，涉及一种应用于自动驾驶的智能交通灯设计系统。
背景技术
随着科技水平的不断发展，电子信息技术越来越多的应用于交通设备领域。电子信息技术促进了交通管理设备的更新换代，提高了交通系统的运行效率和安全性。近年来自动驾驶技术快速发展，已经有部分汽车安装了自动驾驶软件和硬件。与此同时智能交通基础设施的应用也是越来越广泛，城市交通管理，高速公路车辆管理等等也更多的采用了智能技术。怎样促进智能车辆与智能交通设备的信息融合成为重点关注的问题。
在本发明作出之前，广泛采用的交通灯设备已经在智能交通管理方面做过一些改进和升级，部分交通灯具有远程控制，道路通行优先级管控等功能。但是目前为止还没有针对自动驾驶汽车设计的智能交通灯。自动驾驶汽车识别交通信号装置是还是采用传统的图像识别方法。此方法对于运算处理系统的空间消耗和时间消耗都比较大，而且有一定的错误率，而这是绝对不允许存在的，否则会导致交通事故的发生。
如今具有自动驾驶功能的汽车只能通过摄像头识别的方式识别部分数量有限，种类有限的交通标志。同时很难对实时的交通状况做出准确和详细的判断。自动驾驶汽车的安全性提升有很大的限制。其发展也会受限，迫切需要道路交通系统和设备的支持。采用车辆+道路联合信息化改造是唯一可以解决这个问题的方法。
中国有着很长的公路里程，城市道路复杂多变，信号灯种类质量也参差不齐，在一些恶劣的天气环境下，如暴雨，雾霾等能见度低的场合，传统的图像识别方法的准确率很难保证，交通标志的识别更为困难，在这种情况下无论是有人驾驶还是无人驾驶都很容易出现违规行驶，甚至出现严重的交通事故。
如今每年都有大量公路在新建设，或者进行智能化信息化改造，中国是世界上新建公路最多的国家，但是极少有道路系统具有主动和汽车进行信息交换的功能，还是按照传统的道路系统进行设计，在智能汽车、自动驾驶汽车飞速发展的当下显然是不合时宜的，会大大的制约智能交通系统的发展，未来道路系统为了兼容智能化和信息化的相关功能必然会重新投入大量的额外成本。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制一种应用于自动驾驶的智能交通灯设计系统。
本发明的技术方案是：
一种应用于自动驾驶的智能交通灯设计系统，其主要技术特征在于远程数据共享平台(1)输出连接交通设备控制中心(2)，交通设备控制中心(2)连接现场交通灯控制器(3)，现场交通灯控制器(3)输出连接自动驾驶功能汽车(4)，自动驾驶功能汽车(4)连接远程数据共享平台(1)；所述现场交通灯控制器(3)中的交通灯驱动电路(3-6)连接交通灯控制单片机(3-1)，交通灯控制单片机(3-1)分别连接远程通信模块(3-2)、近程通信模块(3-3)，交通设备自检和系统冗余备份电路(3-4)连接交通灯控制单片机(3-1)，时钟和电源电路(3-5)连接交通灯控制单片机(3-1)，远程通信模块(3-2)通过以太网或者移动网络与交通设备控制中心(2)联系，近程通信模块(3-3)通过Zigbee或者射频近程通信协议与自动驾驶功能汽车(4)相联系，交通设备控制中心(2)联系自动驾驶功能汽车(4)。
所述现场交通灯控制器(3)为32位单片机，为STM32F103系列。
本发明的优点和效果在于使得具有自动驾驶功能的智能汽车能够直接获得交通路口的交通灯信息(非传统的图像识别方法)。有两种获得方式，大范围远程信息获取和小范围近程信息获取。通过信息融合和校准，提前进行车辆路径规划和车辆运行控制。提高交通灯路口运行效率和自动驾驶汽车的交通信号识别准确率。提高交通系统运行安全性。以此为基础可以将其他交通信号装置加入此系统，进一步提高交通系统自动化程度和智能化程度。
附图说明
图1——本发明硬件结构示意图。
图中标号对应的部件名称如下：
远程数据共享平台(1)、交通设备控制中心(2)、现场交通灯控制器(3)、自动驾驶功能汽车(4)。
远程数据共享平台(1)可以布置于大型服务器站点，多个站点之间通过高速光纤网络连接，同时连接至各地的交通设备控制中心(2)，交通设备控制中心(2)可以布置在交警监控中心和公路管理中心。各路口的现场交通灯控制器(3)与交通设备控制中心(2)相连，实时上传数据和执行指令操作。自动驾驶功能汽车(4)可以通过近程无线协议通信协议和现场交通灯控制器(3)通信，通过远程无线协议通信协议和远程数据共享平台(1)通信，获得实时交通数据信息，并以此为依据进行路径规划和车辆控制。
图2——本发明现场交通灯控制器具体电路原理示意图。
图中标号对应的部件名称如下：
交通灯控制单片机(3-1)、远程通信模块(3-2)、近程通信模块(3-3)、交通设备自检和系统冗余备份电路(3-4)、时钟和电源电路(3-5)、交通灯驱动电路(3-6)。
具体实施方式
容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明所述一种应用于自动驾驶的智能交通灯设计的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。
本发明结构说明：
远程数据共享平台(1)输出连接交通设备控制中心(2)，交通设备控制中心(2)连接现场交通灯控制器(3)，现场交通灯控制器(3)输出连接自动驾驶功能汽车(4)，自动驾驶功能汽车(4)连接远程数据共享平台(1)。
交通灯驱动电路(3-6)连接交通灯控制单片机(3-1)，交通设备自检和系统冗余备份电路(3-4)连接交通灯控制单片机(3-1)，时钟和电源电路(3-5)连接交通灯控制单片机(3-1)，交通灯控制单片机(3-1)分别连接远程通信模块(3-2)、近程通信模块(3-3)，远程通信模块(3-2)通过以太网或者移动网络与交通设备控制中心(2)联系，近程通信模块(3-3)通过Zigbee或者射频近程通信协议与自动驾驶功能汽车(4)相联系，交通设备控制中心(2)联系自动驾驶功能汽车(4)。现场交通灯控制器(3)为32位单片机(STM32F103系列)。
本发明应用过程简要说明如下：
当自动驾驶功能汽车(4)启动之后，其会自动向远程数据共享平台(1)发送车辆的实时信息，同时下载当前道路交通系统的运行状态(城市道路的车流量信息，周边道路的交通灯信息等)，根据车主设定的目的地自动进行路径规划，合理规避通行效率低的路段。
作为车主和用户，当智能汽车或者自动驾驶汽车在道路上行驶时，在经过交通路口之前便已经可以通过远程数据共享平台(1)获得交通灯的信息，提前进行路径规划以及行驶方案的制定，实现对车辆控制。
现场交通灯控制器(3)可以通过远程数据共享平台(1)以及自动驾驶功能汽车(4)实时的获得当前道路系统中的各路段车辆通行情况，实时的调整红绿灯的不同道路等待时间，实现交通调度效率的最大化。
除此之外，还可以实现多个现场交通灯控制器(3)联动控制，交通设备控制中心(2)可以通过一些诸如交通灯相位控制算法等高级调度算法，根据最优的交通灯控制方案将交通灯控制指令发送至各现场交通灯控制器(3)，现场交通灯控制器(3)执行不同的交通灯控制指令对道路交通进行调节。
传统的分时段交通控制系统应对规律性交通拥堵有一定的作用，但是无法应对偶发性交通拥堵。本发明是一种更好的解决方案。
传统的自动驾驶交通灯识别方案只是基于图像识别，在极端天气情况下，如暴雨，重度雾霾天气，或者交通灯临时损坏的情况下，其识别很容易受到干扰，影响交通行驶安全。而本系统基于多种远程数字通信方案，其指令信息易于处理和辨识，大大提高了交通系统的调度效率以及安全性，更是对未来的智能化信息化设备提供了方便易用的接口，大大促进信息的交换和流通。
通过32位单片机(STM32F103系列)作为控制核心，结合交通灯驱动电路(3-6)和交通设备自检和系统冗余备份电路(3-4)，实现基本的交通信号灯控制功能。
通过以太网或者移动网络等远程通信协议与交通设备控制中心(2)相连，上传交通灯状态(软硬件运行状态)以及其他现场交通信息(车辆数，车流密度)，并下载交通控制中心的控制指令(道路管控指令等)。
通过Zigbee或者射频等近程通信协议与具有自动驾驶功能的自动驾驶功能汽车(4)相连，智能交通灯向自动驾驶功能汽车(4)发送实时交通信号状态信息，自动驾驶功能汽车(4)向智能交通灯发送当前车辆运行信息。
自动驾驶功能汽车(4)还可以通过远程通信协议通过交通系统控制中心(2)获得交通系统各设备运行状态。综合各种信息进行路径规划和车辆控制。

Claims (3)

1.一种应用于自动驾驶的智能交通灯设计系统，其特征在于远程数据共享平台(1)输出连接交通设备控制中心(2)，交通设备控制中心(2)连接现场交通灯控制器(3)，现场交通灯控制器(3)输出连接自动驾驶功能汽车(4)，自动驾驶功能汽车(4)连接远程数据共享平台(1)；所述现场交通灯控制器(3)中的交通灯驱动电路(3-6)连接交通灯控制单片机(3-1)，交通灯控制单片机(3-1)分别连接远程通信模块(3-2)、近程通信模块(3-3)，交通设备自检和系统冗余备份电路(3-4)连接交通灯控制单片机(3-1)，时钟和电源电路(3-5)连接交通灯控制单片机(3-1)，远程通信模块(3-2)通过以太网或者移动网络与交通设备控制中心(2)联系，近程通信模块(3-3)通过Zigbee或者射频近程通信协议与自动驾驶功能汽车(4)相联系，交通设备控制中心(2)联系自动驾驶功能汽车(4)。
2.根据权利要求1所述的一种应用于自动驾驶的智能交通灯设计系统，其特征在于所述现场交通灯控制器(3)为32位单片机，为STM32F103系列。
3.根据权利要求1所述的一种应用于自动驾驶的智能交通灯设计系统，其特征在于远程数据共享平台(1)、交通设备控制中心(2)、现场交通灯控制器(3)均可以和自动驾驶功能汽车(4)直接联系，获得当前交通信息。
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