CN110827555A - 基于软件定义的交通信号控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于软件定义的交通信号控制系统和方法。该系统包括信号灯，路侧单元和控制单元，其中，所述路侧单元用于向控制单元发送请求信号，并接收所述控制单元的响应信号，所述请求信号包括路侧单元的位置信息和身份信息；所述控制单元用于接收所述请求信号，并向所述路侧单元发送响应信号，其中所述响应信号包括控制信息，以使路侧单元根据所述控制信息控制所述信号灯，所述控制信息是基于所述位置信息和身份信息生成的。从而实现软硬解藕、控制与执行分离，便于运用云计算、大数据等技术智能化实现交通信号控制，突破控制逻辑对特定硬件的依赖性。

Description

基于软件定义的交通信号控制系统和方法
技术领域
本发明属于城市交通信号控制领域，具体涉及一种基于软件定义的交通信号控制系统和方法。
背景技术
随着云计算、大数据、物联网、5G等相关ICT技术的发展，以及智能网联汽车、新能源汽车、共享出行等新的交通形态出现，现有的信号机已经难以满足复杂的交通控制与服务的要求。尤其是城市大脑日渐成为城市的基础设施，在全量、全网、全视频、即时的基础上，对城市的海量数据进行处理，由此智能化地驱动城市管理与服务，目的在于形成并维护美好的城市生态系统。城市交通对城市生态系统有重大影响，生态对重要的控制节点交通控制信号机提出了更高的要求。
市面上应用的信号机的功能与自身硬件紧耦合，互联互通能力差，与云端接口能力弱，不能充分发挥软件的灵活性。对不断变化的交通需求，由于通用性差，需要频繁进行升级改造，极大影响交通安全。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于软件定义的城市交通信号控制系统和方法，实现软硬解藕、控制与执行分离，便于运用云计算、大数据等技术智能化实现交通信号控制，突破控制逻辑对特定硬件的依赖性。
本发明实施例公开了一种基于软件定义的交通信号控制系统，包括信号灯，路侧单元和控制单元，其中，所述路侧单元用于向控制单元发送请求信号，并接收所述控制单元的响应信号，所述请求信号包括路侧单元的位置信息和身份信息；所述控制单元用于接收所述请求信号，并向所述路侧单元发送响应信号，其中所述响应信号包括控制信息，以使路侧单元根据所述控制信息控制所述信号灯，所述控制信息是基于所述位置信息和身份信息生成的。通过该方案使得在城市交通信号控制系统中，把路口信号机做轻，把中心控制系统做重，实现软硬件解耦，突破控制逻辑对特定硬件的依赖性。
在一个可能的实施例中，所述控制单元还包括：信控管理模块用于实现对信号灯的控制和数据管理；信号机池模块用于实现路侧单元的物理资源池化；信控大数据模块用于存储和处理信号灯控制数据。信号机池模块实现物理资源池化，功能灵活可编程；屏蔽硬件底层的复杂细节，数据驱动、优化控制逻辑。可以实现在云端服务器由交通路网的交通大数据生成控制逻辑，下发给路侧单元执行。
在一个可能的实施例中，所述控制单元还包括服务池模块，用于对第三方应用提供信号服务。服务池模块统一对外服务，适配差异化需求。
在一个可能的实施例中，所述路侧单元还包括，主控模块用于实现信号灯的控制和数据处理，存储本地默认的控制信号灯数据；定位模块用于提供路侧单元的位置信息和时钟信号；通信模块用于实现与控制单元、信号灯通信，接收控制单元的控制信号，接收和发送心跳信号；信号灯驱动模块用于将控制信号转换成物理控灯信号；电源/防雷模块用于提供动力和防护功能。
在一个可能的实施例中，所述控制单元还用于向所述路侧单元发送在线升级信号。
在一个可能的实施例中，所述路侧单元和所述控制单元通过无线或有线通信方式连接。
在一个可能的实施例中，所述控制单元是云服务器。
一种基于软件定义的交通信号控制方法，包括：路侧单元向控制单元发送请求信息，包括路侧单元的位置信息和身份信息；控制单元响应所述请求信息，并根据所述位置信息和身份信息向所述路侧单元发送控制信息；路侧单元接收所述控制信息，并根据所述控制信息控制信号灯工作。
在一个可能的实施例中，还包括，所述路侧单元存储所述控制信息并按照控制信息控制信号灯工作。
在一个可能的实施例中，还包括，所述控制单元根据预设周期向路侧单元发送在线升级信号。
本发明的有益效果：
本发明方案实现了软件功能与硬件的分离，可以打破目前信号机无法有效利用云计算的强大能力现状。在云端的控制单元可以更好地基于整个交通路网的数据，对交通管控与服务做到全局最优，由此带来的社会价值巨大。另一方面，由于软件定义的特性，将极大降低交通信号维护人员的工作量，大幅提升工作效率。还有，软件定义增强了硬件的通用性，减少硬件的低水平重复建设，节省资源，降低城市投资成本。
附图说明
图1为本发明的系统示意图；
图2为本发明的一种系统实施方式的示意图；
图3为本发明的一种方法流程图；
图4为本发明的一种又一种流程图；
图5为本发明的控灯数据格式示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1，一种基于软件定义的交通信号控制系统10，包括信号灯101，路侧单元102和控制单元103。
其中，所述路侧单元102用于向控制单元103发送请求信号，并接收所述控制单元103的响应信号，所述请求信号包括路侧单元的位置信息和身份信息。
在一个实施例中，路侧单元102是RSU，又称路口信号机，可以安装在城市路网的交通路口，用于控制信号灯101。
在一个实施例中，路侧单元102还包括，主控模块可以是中央处理单元CPU,用于实现信号灯的控制和数据处理，存储本地默认的控制信号灯数据；定位模块可以是GPS或北斗，用于提供路侧单元的位置信息和时钟信号；通信模块用于实现与控制单元103、信号灯101通信，接收控制单元 103的控制信号，接收和发送心跳信号；信号灯驱动模块用于将控制信号转换成物理控灯信号；电源/防雷模块用于提供动力和防护功能。
在一个实施例中，控制单元103可以用于接收路侧单元102发送的请求信号，并向所述路侧单元102发送响应信号，其中所述响应信号包括控制信息，以使路侧单元102根据所述控制信息控制所述信号灯101，所述控制信息是基于所述位置信息和身份信息生成的。
在一个实施例中，控制信息可以是用于控制信号灯101的控灯数据，参照图5，该控灯数据的格式如下：包括灯组编号、信号灯状态和处于状态的时间T；其中，灯组编号包括组号、方向和灯类。
在一个实施例中，组号以最靠近正北道路方向为0号，依次顺时针加1。方向以000表示直行，001表示右拐，010表示左拐，011表示掉头。灯类以00表示红灯，01表示绿灯，10表示黄灯。
在一个实施例中，控制单元103是中心控制系统SC，可以是设置在云端的服务器。
参照图2，所述控制单元103还包括：信控管理模块1031用于实现对信号灯101的控制、优化和数据管理；信号机池模块1032用于实现路侧单元102的物理资源池化；信控大数据模块1033用于存储和处理信号灯101 控制数据。
所述控制单元103还包括服务池模块1034，用于与信号机池模块1032 和信控大数据模块1033通信，并与第三方应用连接，对第三方应用提供信号服务。
所述控制单元103还用于向所述路侧单元102发送在线升级信号。
所述路侧单元102和所述控制单元103通过无线或有线通信方式连接。例如，RSU与SC之间的通讯可以通过NBIoT、4G/5G等无线网络，也可以用 LAN有线网络。
通过上述信号灯控制系统，实现了软件功能与硬件分离，可以打破目前信号机无法有效利用云计算的强大能力现状。在云端的控制单元103可以更好地基于整个交通路网的数据，对交通管控与服务做到全局最优，由此带来的社会价值巨大。另一方面，由于软件定义的特性，将极大降低交通信号维护人员的工作量，大幅提升工作效率。还有，软件定义增强了硬件的通用性，减少硬件的低水平重复建设，节省资源，降低城市投资成本。
下面结合图3和图4描述本系统10的具体工作方法。
一种基于软件定义的交通信号控制方法，包括：路侧单元102向控制单元103发送请求信息，包括路侧单元的位置信息和身份信息；控制单元 103响应所述请求信息，并根据所述位置信息和身份信息向所述路侧单元 102发送控制信息；路侧单元103接收所述控制信息，并根据所述控制信息控制信号灯101工作。
具体的，如图3和图4，路侧单元RSU上电后，向控制单元SC发送注册请求，包括位置信息和身份ID信息等；如果路侧单元RSU是首次发送注册请求信息，SC侧还需要对所述RSU进行认证，并为RSU分配身份ID信息。 SC侧在收到RSU的请求信息后，根据RSU的身份ID信息生成对应的信号灯控制逻辑数据，并下发给对应的RSU。
RSU接收到的控灯逻辑数据存在本地，除非收到SC新的控灯数据，否则RSU按照接收到的控灯逻辑数据为周期进行红绿灯的控制。
在一个实施例中，该方法还包括，所述控制单元103根据预设周期向路侧单元102发送在线升级信号。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于软件定义的交通信号控制系统，包括信号灯，其特征在于，还包括路侧单元和控制单元，其中，所述路侧单元用于向控制单元发送请求信号，并接收所述控制单元的响应信号，所述请求信号包括路侧单元的位置信息和身份信息；所述控制单元用于接收所述请求信号，并向所述路侧单元发送响应信号，其中所述响应信号包括控制信息，以使路侧单元根据所述控制信息控制所述信号灯，所述控制信息是基于所述位置信息和身份信息生成的。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元还包括：信控管理模块用于实现对信号灯的控制和数据管理；信号机池模块用于实现路侧单元的物理资源池化；信控大数据模块用于存储和处理信号灯控制数据。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制单元还包括服务池模块，用于对第三方应用提供信号服务。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述路侧单元还包括，主控模块用于实现信号灯的控制和数据处理，存储本地默认的控制信号灯数据；定位模块用于提供路侧单元的位置信息和时钟信号；通信模块用于实现与控制单元、信号灯通信，接收控制单元的控制信号，接收和发送心跳信号；信号灯驱动模块用于将控制信号转换成物理控灯信号；电源/防雷模块用于提供动力和防护功能。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元还用于向所述路侧单元发送在线升级信号。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述路侧单元和所述控制单元通过无线或有线通信方式连接。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元是云服务器。
8.一种基于软件定义的交通信号控制方法，其特征在于，包括：路侧单元向控制单元发送请求信息，包括路侧单元的位置信息和身份信息；控制单元响应所述请求信息，并根据所述位置信息和身份信息向所述路侧单元发送控制信息；路侧单元接收所述控制信息，并根据所述控制信息控制信号灯工作。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括，所述路侧单元存储所述控制信息并按照控制信息控制信号灯工作。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括，所述控制单元根据预设周期向路侧单元发送在线升级信号。
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