CN109410604B - 交通信号灯信息获取装置及方法 - Google Patents

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CN109410604B CN201811595164.8A CN201811595164A CN109410604B CN 109410604 B CN109410604 B CN 109410604B CN 201811595164 A CN201811595164 A CN 201811595164A CN 109410604 B CN109410604 B CN 109410604B
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Abstract

本发明公开了一种交通信号灯信息获取装置及方法，包括HMI模块、车载通信终端、后台云服务器和交通信号灯信息平台；所述交通信号灯信息平台用于发布交通信号灯信息，该交通信号灯信息平台通过4G网络与后台云服务器进行通信；所述车载通信终端用于上传本车辆的位置信息和运动状态信息，并接收后台云服务器下发的交通信号灯信息，以及将交通信号灯信息与车辆的本地时钟进行同步，该车载通信终端通过4G网络与后台云服务器进行通信；所述后台云服务器用于接收车辆位置信息和运动状态信息以及交通信号灯信息；所述HMI模块用于显示交通信号灯信息，该HMI模块通过CAN总线与车载通信终端连接。本发明能够通过车载4G通信模块获取车辆前方行驶路径上的交通信号灯信息。

Description

交通信号灯信息获取装置及方法
技术领域
本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种交通信号灯信息获取装置及方法。
背景技术
当前在智能交通系统中获取交通信号灯主要有两种方案，一种是采用摄像头识别交通信号灯，其原理为利用安装在车辆上的前向摄像头通过图像识别算法识别交通信号灯的状态变化和剩余时间；此方案的主要缺点为：距离较短，有效的识别距离通常在200m以内；识别精度受周围环境影响很大，例如大雾和雨天等天气因素会干扰其识别结果，摄像头被物理遮挡时无法识别；车辆无法与交通信号灯进行交互。另外一种方案是通过无线通信方式获取交通信号灯的信息，通常采用的通信方式为V2X专用网络，如DSRC和LTE-V，V2X专用网络延迟较小（小于100ms），并且通信距离一般在300m以上，且基本不受环境因素的影响；但采用V2X专用网络需要对交通信号灯进行改造，同时每个车均需要安装车载V2X通信终端，成本高昂。
由于4G（第四代移动通信技术）的覆盖率越来越高、成本低廉而开始在智能交通系统中广泛应用。如CN201620739614.6公开了一种基于车路协同和4G网络的主动安全预警装置，通过路侧在交通信号灯中安装包括4G模块的RSU（路侧终端）和安装在车辆中车载控制器进行直接交互，计算当前车辆到达路口的时间及与被检测目标车辆分别达到路口的时间差，判断是否达到报警条件。但是此装置仅涉及RSU和车载控制器之间直接通信，需要对每个交通信号灯进行改造，同时直接通信在车辆较多时对RSU的处理能力要求较高，而且该装置没有涉及后台云服务器（后台云服务器）和4G网络延迟过大（通常延迟2s以上）问题解决方案。
因此，有必要开发一种交通信号灯信息获取装置及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种交通信号灯信息获取装置及方法，能通过车载4G通信模块获取车辆前方行驶路径上的交通信号灯信息。
本发明所述的一种交通信号灯信息获取装置，包括HMI模块、车载通信终端、后台云服务器和交通信号灯信息平台；
所述交通信号灯信息平台通过通信网络与后台云服务器进行通信；
所述车载通信终端通过通信网络与后台云服务器进行通信；
所述 HMI模块通过CAN总线与车载通信终端进行通信；
所述交通信号灯信息平台采集区域内所有交通信号灯的信息，并以交通信号灯信息列表的形式上传至后台云服务器，同时接受后台云服务器的信息访问请求；
所述车载通信终端以t1的周期上传车辆的信息，同时接收后台云服务器经过筛选后的通过通信网络下发的车辆前方行驶路径上的交通信号灯信息列表，并根据交通信号灯信息中的GPS时间戳将交通信号灯信息与车辆本地GPS时间戳进行同步；
所述车载通信终端以t2的周期发送前方行驶路径上距离本车最近的交通信号灯的状态信息、交通信号灯的位置信息、本车的位置信息以及推荐车速，并通过HMI模块进行显示。
进一步，所述交通信号灯信息列表包括交通信号灯数量、相位信息、信号灯当前状态、剩余时间、红绿灯总时长、设备ID、GPS时间戳和交通信号灯所在地点经纬度；
上传车辆的信息包括位置信息、运动状态信息和验证信息，其中，所述位置信息包括车辆的经纬度和航向角，所述运动状态信息包括车速、加速度、转向角度、转向灯状态和前方行驶路径，所述验证信息包括GPS时间戳、设备ID、消息类型码和密钥；
所述交通信号灯的状态信息包括相位状态、剩余时间，红绿灯总时长和设备ID。
进一步，所述车载通信终端包括车载通信终端处理器，以及分别与车载通信终端处理器相连接的GNSS模块和4G通信模块；
所述交通信号灯信息平台通过4G网络与后台云服务器进行通信；
所述车载通信终端通过4G网络与后台云服务器进行通信。
进一步，所述后台云服务器收到车载通信终端上传的车辆信息并经过安全验证后，根据车辆的前方行驶路径向交通灯信息平台请求路径上距离D1范围内的交通灯信息列表；交通灯信息平台返回D1范围内的交通信号灯信息列表后，后台云服务器对交通信号灯信息列表中的交通信号灯进行筛选，过滤掉不影响车辆行驶的交通信号灯信息；其中，过滤条件为交通信号灯作用范围与车辆行驶的方向不一致；筛选完成后后台云服务器以周期t3将交通信号灯信息列表下发至车辆的车载通信终端中。
本发明所述的一种交通信号灯信息获取方法，采用如本发明所述的交通信号灯信息获取装置，其获取方法包括以下步骤：
所述交通信号灯信息平台采集区域内所有交通信号灯的信息，并以交通信号灯信息列表的形式上传至后台云服务器，同时接受后台云服务器的信息访问请求；
所述车载通信终端以t1的周期上传车辆的信息，同时接收后台云服务器经过筛选后的通过通信网络下发的车辆前方行驶路径上的交通信号灯信息列表，并根据交通信号灯信息中的GPS时间戳将交通信号灯信息与车辆本地GPS时间戳进行同步；
所述车载通信终端以t2的周期发送前方行驶路径上距离本车最近的交通信号灯的状态信息、交通信号灯的位置信息、本车的位置信息以及推荐车速，并通过HMI模块进行显示。
进一步，根据交通信号灯信息中的GPS时间戳将交通信号灯信息与车辆本地GPS时间戳进行同步的计算方法如下：
步骤一、读取后台云服务器下发的交通信号灯的GPS时间戳和车载通信终端的GPS时间戳，计算得到交通信号灯信息从交通信号灯到车载通信终端的网络延迟时间DelayTime；判断DelayTime是否小于允许的最大延迟时间MaxTimeToleration,如果不是，则车载通信终端向HMI 模块发送故障警告信号；如果是，则进行步骤二。
步骤二、计算车载通信终端收到当前交通信号灯的剩余时间,以此时间减去DelayTime获得目标时间TargetTime，判断当前交通信号灯的状态，若当前交通信号灯状态为红灯，则进入步骤三，若当前交通信号灯状态为绿灯，则进入步骤四，若当前交通信号灯状态为黄灯，则进入步骤五；
步骤三、判断TargetTime是否大于0，若大于0，则设置当前交通信号灯状态为红灯，剩余时间RRT=TargetTime，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+RT+YT)*n<|TargetTime|<GT*（n+1）+(RT+YT)*n，则设置当前交通信号灯状态为绿灯，剩余时间GRT= TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+GT，并进入步骤六；
若小于等于0，且GT*(n+1)+(RT+YT)*n≤|TargetTime|<(GT+YT)*（n+1）+RT*n，则设置当前交通信号灯状态为黄灯,剩余时间YRT=TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+GT+YT，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+YT)*（n+1）+RT*n≤|TargetTime|<(GT+YT+RT)*（n+1），则设置当前交通信号灯状态为红灯,剩余时间RRT= TargetTime ＋（GT+YT+RT)*（n+1），并进入步骤六；
步骤四、判断TargetTime是否大于0，若大于0，则设置当前交通信号灯状态为绿灯，剩余时间GRT= TargetTime，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+RT+YT)*n<|TargetTime|<YT*（n+1）+(GT+RT)*n，则设置当前交通信号灯状态为黄灯，剩余时间YRT= TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+YT，并进入步骤六；
若小于等于0，且YT*（n+1）+(GT+RT)*n≤|TargetTime|<(YT+RT)*（n+1）+GT*n，则设置当前交通信号灯状态为红灯,剩余时间RRT=TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+YT+RT，并进入步骤六；
若小于等于0，且(YT+RT)*（n+1）+GT*n≤|TargetTime|<(GT+YT+RT)*（n+1），则设置当前交通信号灯状态为绿灯,剩余时间GRT= TargetTime ＋（GT+YT+RT)*（n+1），存储当前交通信号灯状态CurState和剩余时间，并进入步骤六；
步骤五、判断TargetTime是否大于0，若大于0，则设置当前交通信号灯状态为黄灯，剩余时间YRT= TargetTime，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+RT+YT)*n<|TargetTime|<RT*（n+1）+(GT+YT)*n，则设置当前交通信号灯状态为红灯，剩余时间RRT= TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+RT，并进入步骤六；
若小于等于0，且RT*（n+1）+(GT+YT)*n<|TargetTime|<(RT+GT)*（n+1）+YT*n，则设置当前交通信号灯状态为绿灯,剩余时间GRT=TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+RT+GT，并进入步骤六；
若小于等于0，且(RT+GT)*（n+1）+YT*n<|TargetTime|<(GT+YT+RT)*（n+1），则设置当前交通信号灯状态为黄灯,剩余时间YRT= TargetTime ＋（GT+YT+RT)*（n+1），并进入步骤六；
步骤六、存储当前交通信号灯状态CurState和剩余时间。
本发明具有以下优点：它成本低廉，架构简单，无需在车辆中另外安装控制器；能够通过车载通信终端（T-Box）获取车辆前方行驶路径上的交通信号灯信息，基于此信息可进一步计算车辆的最佳行驶速度,以减少红灯等待时间；在绿灯亮起时，给予所有等待通行车辆以提醒，使所有等待车辆可同时起步，提升了路口通行效率。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明车载通信终端结构框图
图3为本发明的使用逻辑框图（当前交通信号灯的状态为红灯）；
图4为本发明的使用逻辑框图（当前交通信号灯的状态为绿灯）；
图5为本发明的使用逻辑框图（当前交通信号灯的状态为黄灯）；
图中：1、交通信号灯，2、交通信号灯信息平台，3、后台云服务器，4、车载通信终端，4a、GNSS模块，4b、4G通信模块，4c、车载通信终端处理器，5、HMI模块，6、CAN总线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的交通信号灯信息获取装置，包括HMI模块5、车载通信终端4、后台云服务器3和交通信号灯信息平台。所述交通信号灯信息平台用于发布交通信号灯信息，该交通信号灯信息平台通过通信网络（比如：4G网络）与后台云服务器3进行通信。所述车载通信终端4用于上传本车辆的位置信息和运动状态信息，并接收后台云服务器3下发的交通信号灯信息，以及将交通信号灯信息与车辆的本地时钟进行同步，该车载通信终端4通过通信网络（比如：4G网络）与后台云服务器3进行通信。所述后台云服务器3用于接收车辆位置信息和运动状态信息以及交通信号灯信息。所述HMI模块5用于显示交通信号灯信息，该HMI模块5通过CAN总线6与车载通信终端4连接。
如图1所示，本实施例中，所述车载通信终端4包括车载通信终端处理器4c，以及分别与车载通信终端处理器4c相连接的GNSS模块4A和4G通信模块4b。
如图1和图2所示，本发明所述的交通信号灯信息获取方法，采用如本发明所述的交通信号灯信息获取装置，其方法包括以下步骤：
所述4G通信模块4b通过4G网络和后台云服务器3通信，以t1的周期上传车辆的信息，上传信息包括位置信息（包括车辆的经纬度和航向角）、运动状态信息（包括车速、加速度、转向角度、转向灯状态和前方行驶路径）和验证信息（包括GPS时间戳、设备ID、消息类型码和密钥）；同时接收后台云服务器3经过筛选后的通过4G网络下发的车辆前方行驶路径上的交通信号灯信息列表（所述交通信号灯信息列表包括交通信号灯1数量、相位信息、信号灯当前状态、剩余时间、红绿灯总时长、设备ID、GPS时间戳和交通信号灯1所在地点经纬度）；并根据交通信号灯信息中的GPS时间戳将交通信号灯信息与车辆本地GPS时间戳进行同步。
所述车载通信终端处理器4c通过CAN总线6与车载HMI通信，以t2的周期发送前方行驶路径上距离本车最近的交通信号灯1的状态信息、交通信号灯1的位置信息以及本车的位置信息，其中，所述交通信号灯1的状态信息包括相位状态、剩余时间、红绿灯总时长和设备ID；所述交通信号灯1的位置信息包括交通信号灯1的经纬度；所述本车的位置信息包括本车的经纬度。
所述HMI模块5将车辆行驶方向上的交通信号灯信息显示在车机中，通过CAN总线6接收车载通信终端4发送的交通信号灯1的状态信息、交通信号灯1的位置信息以及本车的位置信息。本实施例中，所述HMI模块5的显示内容包括车辆行驶方向上的交通信号灯1所在位置、距离本车的距离、当前相位、红绿灯状态、剩余时间和推荐车速。
所述后台云服务器3收到车载通信终端4上传的车辆信息并经过安全验证后，根据车辆的前方行驶路径向交通灯信息平台请求路径上距离D1范围内的交通灯信息列表；交通灯信息平台返回D1范围内的交通信号灯信息列表后，后台云服务器3对交通信号灯信息列表中的交通信号灯1进行筛选，过滤掉不影响车辆行驶的交通信号灯信息；其中，过滤条件为交通信号灯1作用范围与车辆行驶的方向不一致；筛选完成后后台云服务器3以周期t3将交通信号灯信息列表下发至车辆的车载通信终端4中。
所述交通信号灯信息平台2采集区域内所有交通信号灯1的信息，包括GPS时间戳、设备ID、经纬度、相位信息、信号灯当前状态、剩余时间和红绿灯总时长，并接受后台云服务器3的信息访问请求。
如图3至图5所示，本实施例中，根据交通信号灯信息中的GPS时间戳将交通信号灯信息与车辆本地GPS时间戳进行同步的计算方法如下：
步骤一、读取后台云服务器下发的交通信号灯的GPS时间戳和车载通信终端的GPS时间戳，计算得到交通信号灯信息从交通信号灯到车载通信终端的网络延迟时间DelayTime；判断DelayTime是否小于允许的最大延迟时间MaxTimeToleration,如果不是，则车载通信终端向HMI 模块发送故障警告信号；如果是，则进行步骤二。
步骤二、计算车载通信终端收到当前交通信号灯的剩余时间,以此时间减去DelayTime获得目标时间TargetTime，判断当前交通信号灯的状态，若当前交通信号灯状态为红灯，则进入步骤三，若当前交通信号灯状态为绿灯，则进入步骤四，若当前交通信号灯状态为黄灯，则进入步骤五；
步骤三、判断TargetTime是否大于0，若大于0，则设置当前交通信号灯状态为红灯，剩余时间RRT=TargetTime，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+RT+YT)*n<|TargetTime|<GT*（n+1）+(RT+YT)*n，则设置当前交通信号灯状态为绿灯，剩余时间GRT= TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+GT，并进入步骤六；
若小于等于0，且GT*(n+1)+(RT+YT)*n≤|TargetTime|<(GT+YT)*（n+1）+RT*n，则设置当前交通信号灯状态为黄灯,剩余时间YRT=TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+GT+YT，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+YT)*（n+1）+RT*n≤|TargetTime|<(GT+YT+RT)*（n+1），则设置当前交通信号灯状态为红灯,剩余时间RRT= TargetTime ＋（GT+YT+RT)*（n+1），并进入步骤六；
步骤四、判断TargetTime是否大于0，若大于0，则设置当前交通信号灯状态为绿灯，剩余时间GRT= TargetTime，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+RT+YT)*n<|TargetTime|<YT*（n+1）+(GT+RT)*n，则设置当前交通信号灯状态为黄灯，剩余时间YRT= TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+YT，并进入步骤六；
若小于等于0，且YT*（n+1）+(GT+RT)*n≤|TargetTime|<(YT+RT)*（n+1）+GT*n，则设置当前交通信号灯状态为红灯,剩余时间RRT=TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+YT+RT，并进入步骤六；
若小于等于0，且(YT+RT)*（n+1）+GT*n≤|TargetTime|<(GT+YT+RT)*（n+1），则设置当前交通信号灯状态为绿灯,剩余时间GRT= TargetTime ＋（GT+YT+RT)*（n+1），存储当前交通信号灯状态CurState和剩余时间，并进入步骤六；
步骤五、判断TargetTime是否大于0，若大于0，则设置当前交通信号灯状态为黄灯，剩余时间YRT= TargetTime，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+RT+YT)*n<|TargetTime|<RT*（n+1）+(GT+YT)*n，则设置当前交通信号灯状态为红灯，剩余时间RRT= TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+RT，并进入步骤六；
若小于等于0，且RT*（n+1）+(GT+YT)*n<|TargetTime|<(RT+GT)*（n+1）+YT*n，则设置当前交通信号灯状态为绿灯,剩余时间GRT=TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+RT+GT，并进入步骤六；
若小于等于0，且(RT+GT)*（n+1）+YT*n<|TargetTime|<(GT+YT+RT)*（n+1），则设置当前交通信号灯状态为黄灯,剩余时间YRT= TargetTime ＋（GT+YT+RT)*（n+1），并进入步骤六；
步骤六、存储当前交通信号灯状态CurState和剩余时间。
本实施例中，GT为绿灯时间，RT为红灯时间，YT为黄灯时间，n为次数。
以下以当前交通信号灯的状态为红灯为例进行说明：
实例1、设红灯时间为10s，绿灯时间为10s，黄灯时间为3s；设交通信号灯GPS时间戳为08:02:01，车载4G通信控制终端GPS时间戳为08:02:15；
延时时间Delaytime=-14s；
设当前交通信号灯状态为红色且剩余时间为8s，故|TargetTime|=|8-14|=6s；
由于0＜|Delaytime|＜10（绿灯10s），设置当前交通信号灯状态为绿灯，其剩余时间为GRT=-6（TargetTime）+10（绿灯时间）=4s。
实例2、设红灯时间为10s，绿灯时间为10s，黄灯时间为3s；设交通信号灯GPS时间戳为08:02:01，车载4G通信控制终端GPS时间戳为08:02:20；
延时时间Delaytime=-19s；
设当前交通信号灯状态为红色且剩余时间为8s，|TargetTime|=|8-19|=11s；
由于10（绿灯10s）≤|TargetTime|＜13（绿灯10s+黄灯3s），设置当前交通信号灯状态为黄灯，其剩余时间为YRT=-11（TargetTime）+10（绿灯时间）+3（黄灯时间）=2s。
实例3、设红灯时间为10s，绿灯时间为10s，黄灯时间为3s；设交通信号灯GPS时间戳为08:02:01，车载4G通信控制终端GPS时间戳为08:02:25；
延时时间Delaytime=-24s；
设当前交通信号灯状态为红色且剩余时间为8s，|TargetTime|=|8-24|=16s；
由于13（绿灯10s+黄灯3s）≤|TargetTime|＜23（绿灯10s+黄灯3s+红灯10s），设置当前交通信号灯状态为红灯，其剩余时间为RRT=-16（TargetTime）+10（绿灯时间）+3（黄灯时间）+10（红灯时间）=7s。
以下以当前交通信号灯的状态为绿灯为例进行说明：
实例1、设红灯时间为10s，绿灯时间为10s，黄灯时间为3s；设交通信号灯GPS时间戳为08:02:01，车载4G通信控制终端GPS时间戳为08:02:15；
延时时间Delaytime=-14s；
设当前交通信号灯状态为绿色且剩余时间为8s，故|TargetTime|=|8-14|=6s；
由于3（黄灯3s）＜|Delaytime|＜13（红灯10s），设置当前交通信号灯状态为红灯，其剩余时间为RRT=-6（TargetTime）+3（黄灯时间）+10（红灯时间）=7s。
实例2、设红灯时间为10s，绿灯时间为10s，黄灯时间为3s；设交通信号灯GPS时间戳为08:02:01，车载4G通信控制终端GPS时间戳为08:02:20；
延时时间Delaytime=-19s；
设当前交通信号灯状态为绿色且剩余时间为8s，|TargetTime|=|8-19|=11s；
由于3（黄灯3s）≤|TargetTime|＜13（红灯10s+黄灯3s），设置当前交通信号灯状态为红灯，其剩余时间为RRT=-11（TargetTime）+3（黄灯时间）+10（红灯时间）=2s。
实例3、设红灯时间为10s，绿灯时间为10s，黄灯时间为3s；设交通信号灯GPS时间戳为08:02:01，车载4G通信控制终端GPS时间戳为08:02:25；
延时时间Delaytime=-24s；
设当前交通信号灯状态为绿色且剩余时间为8s，|TargetTime|=|8-24|=16s；
由于13（黄灯3s+红灯10s）≤|TargetTime|＜23（绿灯10s+黄灯3s+红灯10s），设置当前交通信号灯状态为绿灯，其剩余时间为GRT=-16（TargetTime）+3（黄灯时间）+10（红灯时间）+10（绿灯时间）=7s。
以下以当前交通信号灯的状态为黄灯为例进行说明：
实例1、设红灯时间为10s，绿灯时间为10s，黄灯时间为3s；设交通信号灯GPS时间戳为08:02:01，车载4G通信控制终端GPS时间戳为08:02:15；
延时时间Delaytime=-14s；
设当前交通信号灯状态为黄色且剩余时间为2s，故|TargetTime|=|2-14|=12s；
由于10（红灯10s）＜|Delaytime|＜20（红灯10s+绿灯10s），设置当前交通信号灯状态为绿灯，其剩余时间为GRT=-12（TargetTime）+10（红灯时间）+10（绿灯时间）=7s。
实例2、设红灯时间为10s，绿灯时间为10s，黄灯时间为3s；设交通信号灯GPS时间戳为08:02:01，车载4G通信控制终端GPS时间戳为08:02:20；
延时时间Delaytime=-19s；
设当前交通信号灯状态为黄色且剩余时间为2s，|TargetTime|=|2-19|=17s；
由于10（红灯10s）＜|Delaytime|＜20（红灯10s+绿灯10s），设置当前交通信号灯状态为绿灯，其剩余时间为GRT=-17（TargetTime）+10（红灯时间）+10（绿灯时间）=3s。
实例3、设红灯时间为10s，绿灯时间为10s，黄灯时间为3s；设交通信号灯GPS时间戳为08:02:01，车载4G通信控制终端GPS时间戳为08:02:25；
延时时间Delaytime=-24s；
设当前交通信号灯状态为黄色且剩余时间为2s，|TargetTime|=|2-24|=22s；
由于20（红灯10s+绿灯10s））≤|TargetTime|＜23（绿灯10s+黄灯3s+红灯10s），设置当前交通信号灯状态为黄灯，其剩余时间为YRT=-22（TargetTime）+10（红灯时间）+10（绿灯时间）+3（黄灯时间）=1s。
本实施例中，采用此同步方法对网络延迟进行修正后，网络延迟缩短到500ms。

Claims (5)

1.一种交通信号灯信息获取装置，其特征在于:包括HMI模块、车载通信终端、后台云服务器和交通信号灯信息平台；
所述交通信号灯信息平台通过通信网络与后台云服务器进行通信；
所述车载通信终端通过通信网络与后台云服务器进行通信；
所述 HMI模块通过CAN总线与车载通信终端进行通信；
所述交通信号灯信息平台采集区域内所有交通信号灯的信息，并以交通信号灯信息列表的形式上传至后台云服务器，同时接受后台云服务器的信息访问请求；
所述车载通信终端以t1的周期上传车辆的信息，同时接收后台云服务器经过筛选后的通过通信网络下发的车辆前方行驶路径上的交通信号灯信息列表，并根据交通信号灯信息中的GPS时间戳将交通信号灯信息与车辆本地GPS时间戳进行同步；
所述车载通信终端以t2的周期发送前方行驶路径上距离本车最近的交通信号灯的状态信息、交通信号灯的位置信息、本车的位置信息以及推荐车速，并通过HMI模块进行显示；
其中，根据交通信号灯信息中的GPS时间戳将交通信号灯信息与车辆本地GPS时间戳进行同步的计算方法如下：
步骤一、读取后台云服务器下发的交通信号灯的GPS时间戳和车载通信终端的GPS时间戳，计算得到交通信号灯信息从交通信号灯到车载通信终端的网络延迟时间DelayTime；判断DelayTime是否小于允许的最大延迟时间MaxTimeToleration,如果不是，则车载通信终端向HMI 模块发送故障警告信号；如果是，则进行步骤二；
步骤二、计算车载通信终端收到当前交通信号灯的剩余时间,以此时间减去DelayTime获得目标时间TargetTime，判断当前交通信号灯的状态，若当前交通信号灯状态为红灯，则进入步骤三，若当前交通信号灯状态为绿灯，则进入步骤四，若当前交通信号灯状态为黄灯，则进入步骤五；
步骤三、判断TargetTime是否大于0，若大于0，则设置当前交通信号灯状态为红灯，剩余时间RRT=TargetTime，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+RT+YT)*n<|TargetTime|<GT*（n+1）+(RT+YT)*n，则设置当前交通信号灯状态为绿灯，剩余时间GRT= TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+GT，并进入步骤六；
若小于等于0，且GT*(n+1)+(RT+YT)*n≤|TargetTime|<(GT+YT)*（n+1）+RT*n，则设置当前交通信号灯状态为黄灯,剩余时间YRT=TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+GT+YT，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+YT)*（n+1）+RT*n≤|TargetTime|<(GT+YT+RT)*（n+1），则设置当前交通信号灯状态为红灯,剩余时间RRT= TargetTime ＋（GT+YT+RT)*（n+1），并进入步骤六；
步骤四、判断TargetTime是否大于0，若大于0，则设置当前交通信号灯状态为绿灯，剩余时间GRT= TargetTime，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+RT+YT)*n<|TargetTime|<YT*（n+1）+(GT+RT)*n，则设置当前交通信号灯状态为黄灯，剩余时间YRT= TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+YT，并进入步骤六；
若小于等于0，且YT*（n+1）+(GT+RT)*n≤|TargetTime|<(YT+RT)*（n+1）+GT*n，则设置当前交通信号灯状态为红灯,剩余时间RRT=TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+YT+RT，并进入步骤六；
若小于等于0，且(YT+RT)*（n+1）+GT*n≤|TargetTime|<(GT+YT+RT)*（n+1），则设置当前交通信号灯状态为绿灯,剩余时间GRT= TargetTime ＋（GT+YT+RT)*（n+1），存储当前交通信号灯状态CurState和剩余时间，并进入步骤六；
步骤五、判断TargetTime是否大于0，若大于0，则设置当前交通信号灯状态为黄灯，剩余时间YRT= TargetTime，并进入步骤六；
若小于等于0，且(GT+RT+YT)*n<|TargetTime|<RT*（n+1）+(GT+YT)*n，则设置当前交通信号灯状态为红灯，剩余时间RRT= TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+RT，并进入步骤六；
若小于等于0，且RT*（n+1）+(GT+YT)*n<|TargetTime|<(RT+GT)*（n+1）+YT*n，则设置当前交通信号灯状态为绿灯,剩余时间GRT=TargetTime ＋(GT+RT+YT)*n+RT+GT，并进入步骤六；
若小于等于0，且(RT+GT)*（n+1）+YT*n<|TargetTime|<(GT+YT+RT)*（n+1），则设置当前交通信号灯状态为黄灯,剩余时间YRT= TargetTime ＋（GT+YT+RT)*（n+1），并进入步骤六；
步骤六、存储当前交通信号灯状态CurState和剩余时间；
其中：GT为绿灯时间，RT为红灯时间，YT为黄灯时间，n为次数。
2.根据权利要求1所述的交通信号灯信息获取装置，其特征在于：所述交通信号灯信息列表包括交通信号灯数量、相位信息、信号灯当前状态、剩余时间、红绿灯总时长、设备ID、GPS时间戳和交通信号灯所在地点经纬度；
上传车辆的信息包括位置信息、运动状态信息和验证信息，其中，所述位置信息包括车辆的经纬度和航向角，所述运动状态信息包括车速、加速度、转向角度、转向灯状态和前方行驶路径，所述验证信息包括GPS时间戳、设备ID、消息类型码和密钥；
所述交通信号灯的状态信息包括相位状态、剩余时间，红绿灯总时长和设备ID。
3.根据权利要求1或2所述的交通信号灯信息获取装置，其特征在于：所述车载通信终端包括车载通信终端处理器，以及分别与车载通信终端处理器相连接的GNSS模块和4G通信模块；
所述交通信号灯信息平台通过4G网络与后台云服务器进行通信；
所述车载通信终端通过4G网络与后台云服务器进行通信。
4.根据权利要求3所述的交通信号灯信息获取装置，其特征在于：所述后台云服务器收到车载通信终端上传的车辆信息并经过安全验证后，根据车辆的前方行驶路径向交通灯信息平台请求路径上距离D1范围内的交通灯信息列表；交通灯信息平台返回D1范围内的交通信号灯信息列表后，后台云服务器对交通信号灯信息列表中的交通信号灯进行筛选，过滤掉不影响车辆行驶的交通信号灯信息；其中，过滤条件为交通信号灯作用范围与车辆行驶的方向不一致；筛选完成后后台云服务器以周期t3将交通信号灯信息列表下发至车辆的车载通信终端中。
5.一种交通信号灯信息获取方法，其特征在于：采用如权利要求1至4任一所述的交通信号灯信息获取装置，其获取方法包括以下步骤：
所述交通信号灯信息平台采集区域内所有交通信号灯的信息，并以交通信号灯信息列表的形式上传至后台云服务器，同时接受后台云服务器的信息访问请求；
所述车载通信终端以t1的周期上传车辆的信息，同时接收后台云服务器经过筛选后的通过通信网络下发的车辆前方行驶路径上的交通信号灯信息列表，并根据交通信号灯信息中的GPS时间戳将交通信号灯信息与车辆本地GPS时间戳进行同步；
所述车载通信终端以t2的周期发送前方行驶路径上距离本车最近的交通信号灯的状态信息、交通信号灯的位置信息、本车的位置信息以及推荐车速，并通过HMI模块进行显示。
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Assignor: Chongqing Changan Automobile Co.,Ltd.

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Denomination of invention: Traffic signal information acquisition device and method

Granted publication date: 20210205

License type: Common License

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