CN108961796A - 一种基于射频技术的红绿灯语音提醒系统 - Google Patents

一种基于射频技术的红绿灯语音提醒系统 Download PDF

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魏明生
朱士虎
黄阳
张芳
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Abstract

本发明公开一种基于射频技术的红绿灯语音提醒系统，主控系统包括阅读器、信号发送接收装置一、主控制器和红绿灯信号系统，语音提醒系统包括电子标签、信号发送接收装置二、从控制器和扬声器，每个红绿灯路口设置两组阅读器，分别通过路边的安装支架悬挂于红绿灯路口的前方路段和后方路段，两个阅读器的感应方向均朝向车辆行驶方向，主控制器和信号发送接收装置一均安装在红绿灯处并与红绿灯信号系统相连，阅读器一、阅读器二均与电子标签之间通过信号发送接收装置一和信号发送接收装置二进行射频信号的传输，电子标签与从控制器相连。本发明能够在合适的位置准确播放实时红绿灯信息同时在穿过红绿灯后自动停止播报，提高驾驶员的安全系数。

Description

一种基于射频技术的红绿灯语音提醒系统
技术领域
本发明涉及一种基于射频技术的红绿灯语音提醒系统，属于智能交通技术领域。
背景技术
红绿灯是交通信号的重要组成部分，是道路交通的重要语言。现代城市交通主要通过红绿灯控制系统对红灯、绿灯、黄灯定时切换，来指引车辆行人的有序通行，以有效缓解交通拥堵及交通安全事故。
红绿灯一般安置在十字路口的对面以方便通过十字路口的车辆观察到红绿灯的指示信号来确保交通安全，但是当前方有公交车、大货车等大型汽车通过十字路口时后方车辆很难看清十字路口红绿灯的指示信号、或者出现大雾、雨雪、重度雾霾等极端天气以及驾驶员疲劳驾驶时容易出现驾驶员穿红灯现象的发生，给汽车驾驶员本人及他人的人身安全及财产安全造成隐患。
申请号201520062705.6的实用新型专利为一种车辆红绿信号灯警示装置，此专利通过信号发生器通过无线信号将红绿灯信号发送到汽车上的信号接收器，并将红绿信号显示在挡风玻璃LED屏，此种方法虽然可直观观察到红绿灯信号，但是驾驶员需要观看屏幕上红绿灯信号时分散驾驶员的注意力易造成安全事故的发生。
申请号201520062734.2的实用新型专利为一种大型车辆尾部红绿灯警示装置，此专利利用信号发生器将红绿灯信号发送到大型车尾部的LED显示屏进行显示，此实用新型虽然可以使后方驾驶员直观获取红路灯信号，但是并未考虑到无线射频的传输距离，有可能导致红绿灯信号不能从一辆车传到后一辆大型车辆的尾部LED显示屏，从而导致跟随车辆无法获取红绿灯信号，另外在车尾加装LED显示屏实用性比较差。
此外上述两种语音系统可能会在绿灯时间仍很长的情形下不断提醒驾驶员，这样会造成驾驶员分心以及影响乘坐人员的舒适度，而且在距离十字路口很远处就显示红绿灯信息容易造成驾驶员误判。
发明内容
为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种基于射频技术的红绿灯语音提醒系统，本系统会在驾驶车辆距离红绿灯路口较近的时候准确播放红绿灯信息，并通过判断红绿灯的时长进行倒计时播放以及红绿灯颜色，提高驾驶员的安全系数。
为了解决上述问题，本发明一种基于射频技术的红绿灯语音提醒系统，包括主控系统和语音提醒系统，主控系统包括阅读器、信号发送接收装置一、主控制器和红绿灯信号系统，语音提醒系统包括电子标签、信号发送接收装置二、从控制器和扬声器，每个红绿灯路口设置两组阅读器，分别通过路边的安装支架悬挂于红绿灯路口的前方路段和后方路段，两个阅读器的感应方向均朝向车辆行驶方向，主控制器和信号发送接收装置一均安装在红绿灯处并与红绿灯信号系统相连，阅读器一、阅读器二均与电子标签之间通过信号发送接收装置一和信号发送接收装置二进行射频信号的传输，电子标签与从控制器相连；
当车辆行驶进入阅读器一的感应区域A的边界时，语音提醒系统中的电子标签被阅读器一识别激活并产生微弱电流，所述电流唤醒从控制器，从控制器将存放在电子标签中的射频接收地址通过信号发送接收装置二发送到主控系统中的信号发送接收装置一供主控制器识别；红绿灯信号系统将红绿灯信息发送至主控制器，主控制器根据预设程序进行判断，当十字路口的红绿灯颜色为绿灯且时长大于15秒时，主控制器无信号发送，当十字路口的红绿灯颜色为红灯或者红绿灯颜色为绿灯且时长小于或等于15秒时，主控制器将包含射频接收地址和红绿灯信息的信号通过信号发送接收装置一发送至信号发送接收装置二供从控制器识别，从控制器将红绿灯信息通过扬声器进行语音播报；
当车辆行驶出阅读器一的感应区域A的边界后，电子标签与阅读器一之间的识别感应被中断，从控制器收到电子标签的中断信号后停止向主控系统发送信号，同时从控制器控制扬声器持续播报语音；
当车辆行驶进入阅读器二的感应区域B的边界时，语音提醒系统中的电子标签被第二个阅读器识别再次激活并产生微弱电流，所述电流再次唤醒从控制器，从控制器将存放在电子标签中的射频接收地址通过信号发送接收装置二再次发送到主控系统中的信号发送接收装置一供主控制器识别，主控制器第二次收到同样地址的信息后根据预设程序返回地址信息至从控制器，从控制器收主控制器返回的指令后根据预设程序控制扬声器停止语音播放并将系统初始化。
进一步的，阅读器一及安装支架设在距离红绿灯口前方15至25米处，阅读器二及安装支架设在距离红绿灯口后方15至25米处；两个阅读器的感应区域均为10～20米。
为了进一步提高阅读器的识别率，所述语音提醒系统安装在车辆前挡风玻璃的后视镜后方。
阅读器一和阅读器二发送的射频信号采用微波频段。
信号发送接收装置一和信号发送接收装置二均具有将射频信号解调为无线电波信号以及将无线电波信号调制为射频信号的能力。其主要作用是对控制器发送的数据进行调制发送或对接收的数据进行解调送入控制器，通过对控制器SPI通信接口进行配置然后写入接收端地址、发送内容，控制器通过SPI通信将发送数据送入无线发射接收装置的数据寄存器进行发送或通过SPI通信将接收数据从无线发射接收装置的数据寄存器读取出来。
所述阅读器采用ML5830射频芯片；所述主控制器、从控制器为M处理器内核的32位闪存微控制器STM32处理器芯片；所述扬声器采用ISD1820语音模块；所述信号发送接收装置一和信号发送接收装置二均采用nRF24L01。
本发明通过在红绿灯的前后两侧设置两个阅读器，且每个阅读器都具有固定的感应区域，从而使车辆在距离红绿灯合适距离内被感应并判断红绿灯的颜色和时长，防止在距离红绿灯较远处语音播报分散驾驶员注意力；当车辆通过红绿灯路口进入下一个感应区域后，通过阅读器与电子标签的感应再一次发送信号至控制器，控制器关闭语音系统并进行系统初始化，从而有效防止车辆通过红绿灯后仍进行语音播报对驾驶员造成误解和干扰；主控制系统与语音提醒系统中的信号发送接收装置可支持多点通信，解决了多辆汽车驶入感应区域造成信号碰撞的问题；阅读器与电子标签之间采用无线射频进行通信功耗低、通讯稳定、抗干扰能力更强；语音提醒系统安置在后视镜后方，减少了对驾驶员视线的干扰，且提醒装置拥有独立的扬声器避免使用车内扬声器，提高了乘坐人员的舒适性。
附图说明
图1为本发明的系统流程图；
图2为本发明系统框图；
图3为本发明应用于十字路口示意图；
图4为提醒系统结构示意图；
图中：1.1、阅读器一；1.2、感应区域A；1.3、安装支架；1.4、感应区域B；1.5、信号发送接收装置一；1.6、阅读器二；1.7、主控制器；1.8、红绿灯信号系统；2.1、电子标签；2.2、从控制器；2.3、扬声器；2.4、信号发送接收装置二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的阐述。
如图1至图4所示，一种基于射频技术的红绿灯语音提醒系统，包括主控系统和语音提醒系统，主控系统包括阅读器、信号发送接收装置一1.5、主控制器1.7和红绿灯信号系统1.8，语音提醒系统包括电子标签2.1、信号发送接收装置二2.4、从控制器2.2和扬声器2.3，每个红绿灯路口设置两组阅读器，分别通过路边的安装支架1.3悬挂于红绿灯路口的前方路段和后方路段，两个阅读器的感应方向均朝向车辆行驶方向，主控制器1.7和信号发送接收装置一1.5均安装在红绿灯处并与红绿灯信号系统1.8相连，阅读器一1.1、阅读器二1.6均与电子标签2.1之间通过信号发送接收装置一1.5和信号发送接收装置二2.4进行射频信号的传输，电子标签2.1与从控制器2.2相连；
当车辆行驶进入阅读器一的感应区域A的边界时，语音提醒系统中的电子标签2.1被阅读器一1.1识别激活并产生微弱电流，所述电流唤醒从控制器2.2，从控制器2.2将存放在电子标签2.1中的射频接收地址通过信号发送接收装置二2.4发送到主控系统中的信号发送接收装置一1.5供主控制器1.7识别；红绿灯信号系统1.8将红绿灯信息发送至主控制器1.7，主控制器1.7根据预设程序进行判断，当十字路口的红绿灯颜色为绿灯且时长大于15秒时，主控制器1.7无信号发送，当十字路口的红绿灯颜色为红灯或者红绿灯颜色为绿灯且时长小于或等于15秒时，主控制器1.7将包含射频接收地址和红绿灯信息的信号通过信号发送接收装置一1.5发送至信号发送接收装置二2.4供从控制器2.2识别，从控制器2.2将红绿灯信息通过扬声器2.3进行语音播报；
当车辆行驶出阅读器一1.1的感应区域A1.2的边界后，电子标签2.1与阅读器一1.1之间的识别感应被中断，从控制器2.2收到电子标签2.1的中断信号后停止向主控系统发送信号，同时从控制器2.2控制扬声器2.3持续播报语音；
当车辆行驶进入阅读器二1.6的感应区域B1.4的边界时，语音提醒系统中的电子标签2.1被第二个阅读器1.6识别再次激活并产生微弱电流，所述电流再次唤醒从控制器2.2，从控制器2.2将存放在电子标签2.1中的射频接收地址通过信号发送接收装置二2.4再次发送到主控系统中的信号发送接收装置一1.5供主控制器1.7识别，主控制器1.7第二次收到同样地址的信息后根据预设程序返回地址信息至从控制器2.2，从控制器2.2收到主控制器1.7返回的指令后根据预设程序控制扬声器2.3停止语音播放并将系统初始化。
阅读器一1.1和阅读器二1.6发送的射频信号采用微波频段，具体的，所述阅读器采用ML5830射频芯片，当有多辆装有此红绿灯提醒装置的汽车通过感应区域时，阅读器采用二进制搜索和曼彻斯特编码的方法解决信号碰撞的问题。
所述主控制器、从控制器为M处理器内核的32位闪存微控制器STM32处理器芯片。
信号发送接收装置一1.5和信号发送接收装置二2.4均具有将射频信号解调为无线电波信号以及将无线电波信号调制为射频信号的能力，其主要作用是对控制器发送的数据进行调制发送或对接收的数据进行解调送入控制器，通过对控制器SPI通信接口进行配置然后写入接收端地址、发送内容，控制器通过SPI通信将发送数据送入无线发射接收装置的数据寄存器进行发送或通过SPI通信将接收数据从无线发射接收装置的数据寄存器读取出来。具体的可采用nRF24L01。
所述扬声器2.3采用ISD1820语音模块；所述扬声器2.3用来播放红绿灯信息，此芯片采样率在4～12khz之间调节，根据采样频率的不同，可以录存12～36s的语音信息，语音在芯片中按行存放，控制器可以通过SPI控制模式发送指令中的11位地址精确寻址，根据需求录制17段录音，每个录音1S，分别是红灯、绿灯、15、14、13...2、1，当有装有提醒系统的车辆通过感应区域A1.2时，阅读器一1.1就会识别到电子标签2.1，当此时十字路口绿灯时长小于或等于15秒时，或者为红灯时，主控系统的中信号发送接收装置一1.5发送红绿灯信号到提醒系统，此时提醒系统中的从控制器2.2会控制扬声器2.3进行语音提醒红绿灯时长：“红灯9、8、7...3、2、1”。
进一步的，阅读器一1.1及安装支架1.3设在距离红绿灯口前方15至25米处，阅读器二1.6及安装支架1.3设在距离红绿灯口后方15至25米处；两个阅读器的感应区域均为10～20米。
为了进一步提高阅读器的识别率，所述语音提醒系统安装在车辆前挡风玻璃的后视镜后方。

Claims (5)

1.一种基于射频技术的红绿灯语音提醒系统，包括主控系统和语音提醒系统，其特征在于，主控系统包括阅读器、信号发送接收装置一、主控制器和红绿灯信号系统，语音提醒系统包括电子标签、信号发送接收装置二、从控制器和扬声器，每个红绿灯路口设置两组阅读器，分别通过路边的安装支架悬挂于红绿灯路口的前方路段和后方路段，两个阅读器的感应方向均朝向车辆行驶方向，主控制器和信号发送接收装置一均安装在红绿灯处并与红绿灯信号系统相连，阅读器一、阅读器二均与电子标签之间通过信号发送接收装置一和信号发送接收装置二进行射频信号的传输，电子标签与从控制器相连；
当车辆行驶进入阅读器一的感应区域A的边界时，语音提醒系统中的电子标签被阅读器一识别激活并产生微弱电流，所述电流唤醒从控制器，从控制器将存放在电子标签中的射频接收地址通过信号发送接收装置二发送到主控系统中的信号发送接收装置一供主控制器识别；红绿灯信号系统将红绿灯信息发送至主控制器，主控制器根据预设程序进行判断，当十字路口的红绿灯颜色为绿灯且时长大于15秒时，主控制器无信号发送，当十字路口的红绿灯颜色为红灯或者红绿灯颜色为绿灯且时长小于或等于15秒时，主控制器将包含射频接收地址和红绿灯信息的信号通过信号发送接收装置一发送至信号发送接收装置二供从控制器识别，从控制器将红绿灯信息通过扬声器进行语音播报；
当车辆行驶出阅读器一的感应区域A的边界后，电子标签与阅读器一之间的识别感应被中断，从控制器收到电子标签的中断信号后停止向主控系统发送信号，同时从控制器控制扬声器持续播报语音；
当车辆行驶进入阅读器二的感应区域B的边界时，语音提醒系统中的电子标签被第二个阅读器识别再次激活并产生微弱电流，所述电流再次唤醒从控制器，从控制器将存放在电子标签中的射频接收地址通过信号发送接收装置二再次发送到主控系统中的信号发送接收装置一供主控制器识别，主控制器第二次收到同样地址的信息后根据预设程序返回地址信息至从控制器，从控制器收主控制器返回的指令后根据预设程序控制扬声器停止语音播放并将系统初始化。
2.根据权利要求1所述的基于射频技术的红绿灯语音提醒系统，其特征在于，阅读器一及安装支架设在距离红绿灯口前方15至25米处，阅读器二及安装支架设在距离红绿灯口后方15至25米处；两个阅读器的感应区域均为10～20米。
3.根据权利要求2所述的基于射频技术的红绿灯语音提醒系统，其特征在于，阅读器一和阅读器二发送的射频信号采用微波频段。
4.根据权利要求3所述的基于射频技术的红绿灯语音提醒系统，其特征在于，信号发送接收装置一和信号发送接收装置二均具有将射频信号解调为无线电波信号以及将无线电波信号调制为射频信号的能力。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的基于射频技术的红绿灯语音提醒系统，其特征在于，所述语音提醒系统安装在车辆前挡风玻璃的后视镜后方。
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