CN109215339B - 一种基于实时路况分析的道路指示系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于实时路况分析的道路指示系统。本发明主要由LED显示屏、显示屏固定架、指示牌支撑杆和指示牌底座组成；LED显示屏包括无线功率探测天线及收发电路、LED显示模块和信号处理模块；指示牌底座内部置有供电电路模块，用于给整个系统提供电能；信号处理模块用于将接收到的信号进行分析和处理；无线功率探测天线及收发电路用于将接收到的无线信号传输至信号处理模块，并将处理后的信号发送至下一个道路指示牌。本发明能根据路况实时获得车辆密度和车速等信息，进而自动调整限速、实现智能控制，具有道路监管更加智能、简便和高效的特点，适用范围广，可用于各类道路特别是复杂路况下的交通监控和管理，智能疏导交通。

Description

一种基于实时路况分析的道路指示系统及方法
技术领域
本发明涉及道路交通设备技术领域，具体涉及一种基于实时路况分析的道路指示系统及方法。
背景技术
在情况复杂的道路交通中，道路十字路口所通过的车辆的密度和速度在时间、环境等外力因素变化时会发生较大变化，这使得保持通畅道路的难题更加复杂和严峻。复杂多变的道路情况需要一种能顺应道路交通环境并实时更新的交通指示和指挥系统，从而更加智能地疏导交通，实现道路通畅，创建更加美好和智能的城市。
鉴于现在广泛使用的交通信号灯和道路指示牌在设计时便已经确定了红绿灯的时间和道路限行的速度等，面对现如今复杂多变的道路情况，现存的道路指示系统并不能很好地根据实时道路情况疏导堵塞，缓解交通压力。另外，在紧急情况发生时，还要利用交警等人力资源来进行实时交通维护，交通维护成本高且无法从根本上解决道路交通问题。因此，迫切需要提出一种更加智能和高效的道路指示系统，根据实时路况分析改变交通指示内容。目前，交通系统仍然缺少可根据道路交通情况而实时更新标识内容的新型交通指示牌的应用。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种基于实时路况分析的道路指示系统及方法
本发明采取的技术方案如下：
一、一种基于实时路况分析的道路指示系统，
本发明系统包括多个道路指示牌，其特征在于：每个道路指示牌主要由LED显示屏、显示屏固定架、指示牌支撑杆和指示牌底座组成；指示牌底座是一块圆形底板，指示牌支撑杆竖直安装于指示牌底座中心处，LED显示屏通过显示屏固定架固定于指示牌支撑杆；
所述LED显示屏包括无线功率探测天线及收发电路、LED显示模块和信号处理模块，所述指示牌底座内部置有供电电路模块，供电电路模块分别与无线功率探测天线及收发电路、LED显示模块、信号处理模块相连，无线功率探测天线及收发电路通过信号处理模块与LED显示模块相连。
所述供电电路模块用于给无线功率探测天线及收发电路、LED显示模块、信号处理模块提供电能。
所述信号处理模块用于将接收到的信号进行分析和处理。
所述无线功率探测天线及收发电路用于将接收到的无线信号传输至信号处理模块，信号处理模块将处理后的信号通过无线功率探测天线及收发电路发送至下一个道路指示牌。
二、一种基于道路指示系统的实时路况分析方法
采用上述道路指示系统，方法按照以下步骤：
步骤1：第一个道路指示牌在车辆经过时，无线功率探测天线及收发电路将接收到的车辆发出的车载无线信号传输到无线信号处理模块，无线信号处理模块采集车载无线信号的频谱特性Ⅰ并通过解调车载无线信号获取身份数据序列Ⅰ，无线信号处理模块通过无线功率探测天线及收发电路发出的信号将车载无线信号的频谱特性Ⅰ及身份数据序列Ⅰ发送给第二个道路指示牌；
步骤2：第二个道路指示牌的无线功率探测天线及收发电路接收到第一个道路指示牌发出的频谱特性Ⅰ和身份数据序列Ⅰ，与此同时第二个道路指示牌接收经过第二个道路指示牌的车辆的车载无线信号，并采集车载无线信号的频谱及通过解调获得身份数据序列Ⅱ，当身份数据序列Ⅱ与从第一个道路指示牌接收到的身份数据序列Ⅰ相同时，从身份数据序列Ⅱ对应的频谱中找到和频谱特性Ⅰ吻合的频谱特性Ⅱ，通过对比两个身份数据序列各自对应的频谱特性Ⅰ和Ⅱ，获取两个频谱特性Ⅰ和Ⅱ出现的时间差，再根据两个道路指示牌之间的已知间距计算得到此时经过第二个道路指示牌的车辆的速度；
步骤3：计算所有在时间T内经过第二个道路指示牌且解调获得的身份数据序列Ⅰ与身份数据序列Ⅱ相同的车辆的速度，将所有计算得到的车辆的速度求平均值即为车辆平均速度，所有在时间T内经过第二个道路指示牌且且解调获得的身份数据序列Ⅰ与身份数据序列Ⅱ相同的车辆数为车辆密度；
步骤4：当车辆平均速度与车辆密度的乘积超过车速阈值时，调整限定车速至低于车速阈值，当车辆速度与车辆密度的乘积低于车速阈值时，调整限定车速至高于阈值的车速，无线信号处理模块将限定车速发送至LED显示模块，LED显示模块实时显示限定车速。
当超过所述时间T，第二个道路指示牌未获取到与从第二个道路指示牌接收的身份数据序列Ⅰ相同的身份数据序列Ⅱ，则认为此身份数据序列Ⅰ对应的车辆已在半路停下或离开路线。
所述无线功率探测天线及收发电路发出的信号在一特定频段，且所述特定频段为区别于车载无线信号所在频段的频段
所述车载无线信号为蓝牙信号、WiFi信号、2G、4G信号或毫米波防撞雷达信号中的一种。
本发明具有的有益效果是：
1)本发明在不改变现有道路和车辆的基础上，实现车辆速度和密度数据的自动采集和实时无线发送，并且实时控制道路上的车速，保证道路安全和顺畅；
2)本发明在不改造现有道路和车辆的情况下，实现道路路况的实时分析，并且能够实时调整道路车速，具有成本低、适用范围广的优点，可用于各种道路和区域的车辆监控和道路交通指挥。
附图说明
图1是道路指示牌主体结构示意图。
图2是简易的道路整体情况俯视图。
图3是本发明系统内部电路和功能模块连接示意图。
图4是本发明系统无线信号处理模块实现信号接收并处理的示意图。
图中：1、LED显示屏，2、显示屏固定架，3、指示牌支撑杆，4、指示牌底座
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示是道路指示牌主体结构示意图，道路指示牌主要由LED显示屏1、显示屏固定架2、指示牌支撑杆3和指示牌底座4组成；指示牌底座4是一块直径约为500mm的圆形底板，对整个指示牌结构起稳定的作用，并且内部有供电电路模块，为整个系统提供电源；指示牌支撑杆4竖直安装于指示牌底座4中心处，LED显示屏1通过显示屏固定架2固定于约为7m的指示牌支撑杆3，显示屏固定架2由3条间距为500mm的横杆组成。
如图1和3所示，LED显示屏1主要由LED显示模块组成，可以用来显示图像和文字等信息，LED的户外性能优越，抗干扰能力强，可以让车辆在几十米之外就能看到显示屏所显示的信息。LED显示屏1的背后装有无线信号处理模块、无线功率探测天线及收发电路；无线信号处理模块是利用对比分析上一个指示牌发送的无线信号信息与道路上的车辆无线网络ID和波段来获得所需的车辆密度和速度信息。
整个系统都需由供电电路来供电，其中LED显示屏所需提供的电源电压为220V，而无线信号处理模块和无线探测天线及收发电路则需由变压器和MC34063等电压模块降压后的5V电压来供电；无线探测天线及收发电路和无线信号处理模块应位于LED显示屏背面偏上的部位，而由220V供电的线路应位于背面偏下的部位，以此来降低彼此之间的干扰。
无线探测天线及收发电路用于接收道路上发送的无线信号，例如车辆上WiFi信号和前一个道路指示牌发送的433MHz频段的信号，然后再经无线信号处理模块的分析和处理，道路指示牌可以实时地更新限速，控制车速，确保道路安全，同时还需将接收到的本路段车辆无线信号处理结果通过433MHz特定频段发送给下一个道路指示牌。
图2是简易的道路路况示意图，道路边上是间隔距离固定的道路指示牌，道路上是正在行驶的车辆。
本发明的具体实施例如图4所示，具体包括以下步骤：
步骤1：第一个道路指示牌在车辆经过时，无线功率探测天线及收发电路将接收到的车辆的WiFi信号传输到无线信号处理模块，并识别车辆的WiFi信号的SSID，同时记录该SSID下清晰且长度适宜的波形，例如至少一个完整波形的无线信号并且记录下时间，利用433MHz频段通过无线功率探测天线及收发电路发送给第二个道路指示牌；
步骤2：第二个道路指示牌的无线功率探测天线及收发电路接收到第一个道路指示牌发出的车辆的SSID和相应的信号频谱特性以及时间，与此同时第二个道路指示牌接收经过第二个道路指示牌的车辆的车辆的WiFi信号，通过记录、对比和分析车辆WiFi信号的SSID，如果是新的SSID，则判断为新的车辆，如果是之前指示牌所发送的信号SSID中的一个，则可以将现在道路上的无线信号与接收到信号通过无线信号处理模块进行对比，分析无线信号特性相同的波形之间的时间之差，再根据两个道路指示牌之间的已知间距计算车辆的速度。
步骤3：在规定时间1分钟内，计算所有经过第二个道路指示牌且识别得到的SSID与接收到信号SSID相同的车辆速度，并计算其平均值及车辆数，所获得的平均值即为车辆平均值，根据所获得的车辆数计算车辆密度。
步骤4：如果在规定时间一分钟内，之前指示牌发送的信号ID没有经过指示牌，则可以认为该车辆已经离开该道路，可以将之减掉。将分析获得的车辆平均值和车辆密度相乘得到相应的值，此时可以设置一个阈值，比如1分钟内通过30辆车，速度为60km/h，则当一分钟内通过的车辆速度和密度的乘积大于2000km/h时，就可以限定一个较低的车速例如50km/h，使车辆降低速度，保证道路安全；当一分钟通过的车辆速度和密度的乘积小于1400km/h时，这时车辆较少，道路上车辆的间距较大，适当提高道路的限速，比如从原来的60km/h提高到65km/h，使道路更加通畅。限速可以通过LED显示屏实时地显示并控制车辆速度，确保道路上的车辆和人员安全，使交通顺畅，减少拥堵。

Claims (4)

1.一种基于道路指示系统的实时路况分析方法，所述道路指示系统采用以下系统，系统包括多个道路指示牌，其特征在于：每个道路指示牌主要由LED显示屏(1)、显示屏固定架(2)、指示牌支撑杆(3)和指示牌底座(4)组成；指示牌支撑杆(4)竖直安装于指示牌底座(4)中心处，LED显示屏(1)通过显示屏固定架(2)固定于指示牌支撑杆(3)；所述LED显示屏(1)包括无线功率探测天线及收发电路、LED显示模块和信号处理模块，所述指示牌底座(4)内部置有供电电路模块，供电电路模块分别与无线功率探测天线及收发电路、LED显示模块、信号处理模块相连，无线功率探测天线及收发电路通过信号处理模块与LED显示模块相连；
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：第一个道路指示牌在车辆经过时，无线功率探测天线及收发电路将接收到的车辆发出的车载无线信号传输到无线信号处理模块，无线信号处理模块采集车载无线信号的频谱特性Ⅰ并通过解调车载无线信号获取身份数据序列Ⅰ，无线信号处理模块通过无线功率探测天线及收发电路发出的信号将车载无线信号的频谱特性Ⅰ及身份数据序列Ⅰ发送给第二个道路指示牌；
步骤2：第二个道路指示牌的无线功率探测天线及收发电路接收到第一个道路指示牌发出的频谱特性Ⅰ和身份数据序列Ⅰ，与此同时第二个道路指示牌接收经过第二个道路指示牌的车辆的车载无线信号，并采集车载无线信号的频谱及通过解调获得身份数据序列Ⅱ，当身份数据序列Ⅱ与从第一个道路指示牌接收到的身份数据序列Ⅰ相同时，从身份数据序列Ⅱ对应的频谱中找到和频谱特性Ⅰ吻合的频谱特性Ⅱ，通过对比两个身份数据序列各自对应的频谱特性Ⅰ和Ⅱ，获取两个频谱特性Ⅰ和Ⅱ出现的时间差，再根据两个道路指示牌之间的已知间距计算得到此时经过第二个道路指示牌的车辆的速度；
步骤3：计算所有在时间T内经过第二个道路指示牌且解调获得的身份数据序列Ⅰ与身份数据序列Ⅱ相同的车辆的速度，将所有计算得到的车辆的速度求平均值即为车辆平均速度，取所有在时间T内经过第二个道路指示牌且解调获得的身份数据序列Ⅰ与身份数据序列Ⅱ相同的车辆数计算车辆密度；
步骤4：当车辆平均速度与车辆密度的乘积超过车速阈值时，调整限定车速至低于车速阈值，当车辆速度与车辆密度的乘积低于车速阈值时，调整限定车速至高于阈值的车速，无线信号处理模块将限定车速发送至LED显示模块，LED显示模块实时显示限定车速。
2.根据权利要求1所述的基于道路指示系统的实时路况分析方法，其特征在于，当超过所述时间T，第二个道路指示牌未获取到与从第二个道路指示牌接收的身份数据序列Ⅰ相同的身份数据序列Ⅱ，则认为此身份数据序列Ⅰ对应的车辆已在半路停下或离开路线。
3.根据权利要求1所述的基于道路指示系统的实时路况分析方法，其特征在于，所述无线功率探测天线及收发电路发出的信号在一特定频段，且所述特定频段为区别于车载无线信号所在频段的频段。
4.根据权利要求1所述的基于道路指示系统的实时路况分析方法，其特征在于，所述车载无线信号为蓝牙信号、WiFi信号、2G、4G信号或毫米波防撞雷达信号中的一种。
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