CN111583686A - 一种低能见度公路诱导系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低能见度公路诱导系统及控制方法，其中，低能见度公路诱导系统包括下位机、若干个基站和若干个诱导装置；上位机发送控制指令到下位机，下位机解析控制指令后，将解析的控制指令发送给诱导装置，诱导装置执行控制指令内容，即诱导装置进入道路轮廓强化模式、行车主动诱导模式或防追尾警示模式，基站用于向位于该基站周边的诱导装置发送同步校准时钟无线信号；低能见度公路诱导系统的控制方法。本发明既能够满足JT/T 1032‑2016《雾天公路行车安全诱导装置》标准要求，还能够科学得实现系统中诱导灯的同步以及良好的防追尾警示效果。

Description

一种低能见度公路诱导系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种公路诱导系统及控制领域，尤其涉及一种低能见度公路诱导系统及控制方法。

背景技术

我国高速公路上根据车辆行进方向，分为上行方向和下行方向，上行方向和下行方向之间设置有中央隔离带；随着全国车辆保有量逐年增加，高速公路车流量也逐年增大，正确的引导车辆安全高效通行，成为智慧交通下高速公路管理者面临的一个提质增效的现实需求，特别是在安全驾驶这个角度，高速公路运营管理者需要通过各种科技手段，提高高速公路安全通行能力。

目前，低能见度和低可视视距情况下的行车安全问题一直是高速公路管理者的难题，例如大雾天气、大雨天气、急转弯道或上坡道转下坡道的情况，从高速公路管理者的角度来看，除了常见的标志标线提示以外，较为常用的方法是利用最新科技手段，提高预测能力和预警能力，提高驾驶员的警惕，从而更加小心安全驾驶，减小事故发生的概率。其中，高速公路诱导灯就是一种很常见的提示预警装置，它通过提供主动发光信号，配合同步示廓闪烁、车辆辅助尾迹显示和危险提示闪烁的方式，用更加主动和形象的方法，提示驾驶员注意安全及小心驾驶。

最新型的诱导灯常常是沿高速公路两侧长距离布设的，往往组成一个长距离线型分布结构，彼此之间需要使用中短距离无线通信，达到不同诱导灯之间协调闪烁提示的目的，诱导灯还带有目标检测功能，通过检测车辆行驶信息，变换闪烁的控制。中华人民共和国交通行业标准JT/T 1032-2016《雾天公路行车安全诱导装置》中的诱导装置，实际上是诱导灯的一种，该标准介绍了诱导装置的主动诱导模式和防追尾警示模式，前者是诱导装置的黄灯按照一定的频率闪烁，后者是黄灯同步闪烁，如果有车辆通过当前装置，车辆后方的固定数量的诱导装置红灯亮起，起到增加车辆尾迹从而启到警示后车注意前车的功能。而目前公开的专利中，大多聚焦在诱导装置和诱导系统的功能、组成、连接方式或参数方面，较少涉及科学的诱导装置的控制方法，也没有技术全面的低能见度公路行车安全诱导装置的整体控制方法，例如，CN108877247一种道路诱导灯控制方法及控制系统，描述了通过给诱导灯设置不同的编号，再根据不同诱导灯与第一个诱导灯编号的差，计算每个诱导灯应该点亮的时间，进而可以使诱导灯出现依次点亮的效果。该方法实际上用了简单的方法实现了依次点亮诱导灯的功能，属于诱导灯中比较简单的一种，未含有车辆检测和尾迹辅助红灯控制，不符合《雾天公路行车安全诱导装置》中描述的装置要求。CN106638348一种雾区诱导灯组网同步闪烁方法，介绍了诱导灯的同步控制方法，该方法是基于一个信号源发出的带时间参数的无线控制信号，其余的诱导灯在接收到带有时间参数的无线控制信号后，通过其预先设置的编号计算延迟补偿，然后使各个诱导灯实现一定区域内局域同步，该专利描述的方法仅仅是针对同步闪烁这一特定情景，诱导灯的防追尾预警方式并没有叙述，另外，此同步方式虽然简单，但是却没有对时间补偿做出解释和保护，同时，由于诱导灯常常数量较多，完成大范围内的同步，此方法效率较低，信号是依次传输的，一旦受到信号干扰，可能出现同步偏差。CN107221137智能诱导灯的远程控制方法及系统，该专利介绍的远程控制方法是利用服务器做信息中转，将PC客户端/手机APP客户端同现场智能控制终端连接在一起，交换上行和下行的数据，包含诱导灯信息、能见度数值、温度信息和电池电量。它仅仅是描述了远程控制诱导灯采用的网络协议和交换的信息以及实现的功能，并没有介绍现场设备的网络通信内容，更多的是聚焦在应用端和现场的交互内容上。CN107767699诱导灯控制方法与装置，描述的诱导灯也是分布于公路两侧，诱导灯控制装置含有预存储的位置信息和对象检测器，当有车辆通过时，对象检测器检测到目标会生成控制逻辑，控制与该位置信息关联的其他诱导灯点亮一定的时间，到时后再次通过控制将与该位置信息关联的其他诱导灯熄灭，点亮时间可以通过系统预设，每个诱导灯控制装置可以下载该点亮时间，此方法没有描述整个公路上的诱导灯不同工作模式是如何切换的，另外，由于车辆有的行驶较快，那么此方法可能会导致某一时刻点亮灯过多，从而使诱导尾迹过长，如果车辆行驶较慢，那么可能会导致某一时刻点亮的灯较少，从而使诱导尾迹过短，因此该方法也无法精确实现诱导系统固定行业标准《雾天公路行车安全诱导装置》提到的安全尾迹长度。因此，需要一种符合行业标准《雾天公路行车安全诱导装置》的诱导灯系统及控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种低能见度公路诱导系统及控制方法，既能够满足JT/T1032-2016《雾天公路行车安全诱导装置》标准要求，还能够科学的实现低能见度公路诱导系统中诱导灯的同步以及良好的防追尾警示效果。

本发明采用下述技术方案：

一种低能见度公路诱导系统，包括下位机、若干个基站和若干个诱导装置；

所述的下位机，用于接收上位机发送的控制指令并向上位机发送握手反馈指令，同时下位机用于将控制指令发送至诱导装置；

所述的基站，用于向位于该基站无线信号覆盖范围内的诱导装置发送同步校准时钟无线信号；若干个基站沿公路行进方向间隔设置；

所述的诱导装置，用于接收下位机发送的控制指令,并根据控制指令控制红黄双色诱导灯工作；诱导装置还用于作为中继向位于该诱导装置无线信号覆盖范围内的其他诱导装置传输控制指令，同时接收该诱导装置无线信号覆盖范围内的其他诱导装置发送的握手反馈指令；若干个诱导装置间隔设置在公路上行方向的左右两侧及公路下行方向的左右两侧，且位于同一行进方向上左右两侧相对的两个诱导装置用于检测公路上是否有车辆经过；诱导装置还用于接收无线信号覆盖范围内的基站发送的同步校准时钟无线信号，并根据同步校准时钟无线信号校准时钟；

诱导装置在下位机的控制下，控制红黄双色诱导灯执行道路轮廓强化模式、行车主动诱导模式或防追尾警示模式；其中，道路轮廓强化模式中红黄双色诱导灯保持黄色灯常亮，行车主动诱导模式中红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，防追尾警示模式中红黄双色诱导灯按照车辆的行驶位置，实时控制车辆前方红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，且车辆后方有N个红黄双色诱导灯保持红色灯常亮，保持红色灯常亮的N个红黄双色诱导灯后方的红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁。

所述的下位机包括下位机供电系统、下位机通信系统和下位机控制器，下位机控制器通过下位机通信系统接收上位机发送的控制指令并向上位机发送握手反馈指令，同时对上位机发送的控制指令进行解析，然后将解析过的控制指令通过下位机通信系统发送至诱导装置；所述的下位机供电系统包括下位机供电电源、下位机供电管理模块和下位机光伏充电模块；下位机供电电源在下位机供电管理模块的控制下为下位机通信系统和下位机控制器供电；下位机通信系统包括下位机蜂窝移动无线通信模块和下位机远距离现场无线通信模块，下位机蜂窝移动无线通信模块用于与上位机进行控制指令和握手反馈指令传输，下位机远距离现场无线通信模块用于与诱导装置进行控制指令传输；下位机设置在诱导装置布设的起始端或终止端。

所述的下位机还设置有下位机授时定位模块，下位机授时定位模块用于向位于下位无线机信号覆盖范围内的诱导装置发送同步校准时钟无线信号。

所述的基站，包括基站供电系统、基站通信系统、基站授时定位模块和基站控制器，基站授时定位模块利用基站控制器，通过基站通信系统向基站无线信号覆盖范围内的诱导装置发送同步校准时钟无线信号，实现基站无线信号覆盖范围内的诱导装置的时间同步；所述的基站供电系统包括基站供电电源、基站供电管理模块和基站光伏充电模块；基站供电电源在基站供电管理模块的控制下为基站通信系统、基站授时定位模块和基站控制器供电；基站通信系统采用基站远距离现场无线通信模块，基站远距离现场无线通信模块用于向基站无线信号覆盖范围内的诱导装置发送同步校准时钟无线信号。

所述的诱导装置，包括诱导装置供电系统、诱导装置通信系统、目标检测模块、红黄双色诱导灯和诱导装置控制器；诱导装置通信系统包括诱导装置远距离现场无线通信模块和诱导装置近距离现场无线通信模块；诱导装置控制器通过诱导装置远距离现场无线通信模块接收下位机发送的控制指令同时向下位机发送握手反馈指令，还通过诱导装置远距离现场无线通信模块接收基站发送的同步校准时钟无线信号；诱导装置控制器还通过诱导装置近距离现场无线通信模块向无线信号覆盖范围内的其他诱导装置发送控制指令和接收无线信号覆盖范围内的其他诱导装置发送的握手反馈指令；诱导装置控制器根据下位机发送的控制指令控制红黄双色诱导灯执行道路轮廓强化模式、行车主动诱导模式或防追尾警示模式；目标检测模块设置在同一行进方向上左右两侧相对的两个诱导装置上，用于检测是否有车辆经过；每个诱导装置按照编号排布规律均匀布设在道路的两侧；每个诱导装置控制器发送的控制指令或握手反馈指令中均包含对应的诱导装置的编号信息。

所述的下位机远距离现场无线通信模块、基站远距离现场无线通信模块和诱导装置远距离现场无线通信模块均为同一频段f2，f2设定的无线通信模式为覆盖式不定向广播通信，道路上行方向和下行方向的诱导装置近距离无线通信模块分别设定频段为f1和f3，f1、f3和f2均不同，且f1、f2和f3之间相差的数值大于等于2MHz；下位机远距离现场无线通信模块、基站远距离现场无线通信模块和诱导装置远距离现场无线通信模块仅用来传输模式控制指令、同步指令和参数信息。

所述的同一方向道路两侧的诱导装置的编号按照从大到小或从小到大依次编号；下位机远距离现场通信模块、基站远距离现场通信模块和诱导装置远距离现场通信模块的通信距离均不低于2Km，诱导装置近距离现场通信模块的通信距离不低于100米且不高于2Km。

所述的下位机控制器和基站控制器在控制诱导装置时，执行以下方法：

A：上位机发送控制指令到下位机，若下位机接收到控制指令，则下位机发送握手反馈指令给上位机，若上位机未收到下位机发送的握手反馈指令，则上位机重新发送控制指令到下位机；然后进入步骤B；

B：下位机解析收到的控制指令，下位机将解析的控制指令发送给下位机无线信号覆盖范围内的所有诱导装置；同时下位机选择通信信号最好的编号为j的诱导装置，即诱导装置j作为第一中继装置，诱导装置j将控制指令向位于诱导装置j两侧均有诱导装置延伸的方向依次传输；诱导装置j在传输控制指令时，选取两个传递方向上编号相差k的诱导装置j+k和诱导装置j-k分别作为第二中继装置和第三中继装置继续传输控制指令，诱导装置j+k和诱导装置j-k在接收到控制指令后发送握手反馈指令给诱导装置j，若诱导装置j未收到握手反馈指令，则诱导装置j分别选择与诱导装置j+k和诱导装置j-k相邻的且距离诱导装置更近的另一个编号紧邻的诱导装置作为下一个中继装置，继续传输执行控制指令；若下位机解析的控制指令为道路轮廓强化模式，则进入步骤C；若下位机解析的控制指令为行车主动诱导模式，则进入步骤D；若下位机解析的控制指令为防追尾警示模式，则进入步骤E；

C：诱导装置接收到进入道路轮廓强化模式的指令后，诱导装置控制红黄双色诱导灯保持黄灯长亮；

D：诱导装置接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置根据接收到的基站发送的同步校准时钟无线信号校准诱导装置的时间，同时诱导装置控制红黄双色诱导灯保持黄灯同步闪烁；

E：诱导装置接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置接收无线信号覆盖范围内的基站发送的同步校准时钟无线信号，校准诱导装置的时间；同时，同一方向上道路两侧对应的诱导装置实时检测通过车辆的位置，诱导装置的诱导装置控制器根据车辆的实时位置，实时控制车辆前方红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，且车辆后方N个红黄双色诱导灯保持红色灯常亮，保持红色灯常亮的N个红黄双色诱导灯后方的红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁。

所述的低能见度公路诱导系统控制方法，包括以下步骤：

A：上位机发送控制指令到下位机，若下位机接收到控制指令，则下位机发送握手反馈指令给上位机，若上位机未收到下位机发送的握手反馈指令，则上位机重新发送控制指令到下位机；然后进入步骤B；

B：下位机解析收到的控制指令，下位机将解析的控制指令发送给下位机无线信号覆盖范围内的所有诱导装置；同时下位机选择通信信号最好的编号为j的诱导装置，即诱导装置j作为第一中继装置，诱导装置j将控制指令向位于诱导装置j两侧均有诱导装置延伸的方向依次传输；诱导装置j在传输控制指令时，选取两个传递方向上编号相差k的诱导装置j+k和诱导装置j-k分别作为第二中继装置和第三中继装置继续传输控制指令，诱导装置j+k和诱导装置j-k在接收到控制指令后发送握手反馈指令给诱导装置j，若诱导装置j未收到握手反馈指令，则诱导装置j分别选择与诱导装置j+k和诱导装置j-k相邻的且距离诱导装置更近的另一个编号紧邻的诱导装置作为下一个中继装置，继续传输执行控制指令；若下位机解析的控制指令为道路轮廓强化模式，则进入步骤C；若下位机解析的控制指令为行车主动诱导模式，则进入步骤D；若下位机解析的控制指令为防追尾警示模式，则进入步骤E；

C：诱导装置接收到进入道路轮廓强化模式的指令后，诱导装置控制红黄双色诱导灯保持黄灯长亮；

D：诱导装置接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置根据接收到的基站发送的同步校准时钟无线信号校准诱导装置的时间，同时诱导装置控制红黄双色诱导灯保持黄灯同步闪烁；

E：诱导装置接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置接收无线信号覆盖范围内的基站发送的同步校准时钟无线信号，校准诱导装置的时间；同时，同一方向上道路两侧对应的诱导装置实时检测通过车辆的位置，诱导装置的诱导装置控制器根据车辆的实时位置，实时控制车辆前方红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，且车辆后方N个红黄双色诱导灯保持红色灯常亮，保持红色灯常亮的N个红黄双色诱导灯后方的红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁。

所述的行车主动诱导模式和防追尾警示模式中，基站按照固定周期持续发送同步校准时钟无线信号到诱导装置，且不同的基站之间采用整数随机数a秒作为其在每个校时周期中的发送时刻，其中a为整数且a大于0；防追尾警示模式中，每个诱导装置均存有一个尾迹显示长度参数t，t表示通过车辆后方的红黄双色诱导灯红灯常亮的排数,即N=2t；车辆通过诱导装置j时，诱导装置j检测到车辆通过，并生成含有尾迹显示长度参数t的尾迹控制指令，诱导装置j发送带有自身编号信息的尾迹控制指令，该指令将只会被编号从j+2t或j-2t到编号为j的诱导装置响应；随着车辆移动，当车辆被编号为j-2的诱导装置检测到后，诱导装置j-2的红黄双色诱导灯由黄灯同步闪烁转为红灯常亮，诱导装置j+2t或诱导装置j-2t的红黄双色诱导灯由红灯常亮转为黄灯同步闪烁。

与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明提供一种低能见度公路诱导系统及控制方法，能够满足JT/T 1032-2016《雾天公路行车安全诱导装置》标准的要求，同时本发明还提出了系统中诱导灯的同步以及防追尾警示控制方法，诱导系统配合该控制方法具有高效、快捷、可靠性高、可控性好和警示效果好的特点，本发明全面系统的提出了诱导系统的整体架构及可操作的控制方法。

附图说明

图1为本发明的布置示意图；

图2为本发明的控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作以详细的描述：

如图1至图2所示，本发明所述的一种低能见度公路诱导系统，包括下位机1、若干个基站2和若干个诱导装置3；

所述的下位机1，用于接收上位机发送的控制指令并向上位机发送握手反馈指令，同时下位机1用于将控制指令发送至诱导装置3；

所述的基站2，用于向位于该基站2无线信号覆盖范围内的诱导装置3发送同步校准时钟无线信号；若干个基站2沿公路行进方向间隔设置；

所述的诱导装置3，用于接收下位机1发送的控制指令,并根据控制指令控制红黄双色诱导灯工作；诱导装置3还用于作为中继向位于该诱导装置3无线信号覆盖范围内的其他诱导装置3传输控制指令，同时接收该诱导装置3无线信号覆盖范围内的其他诱导装置3发送的握手反馈指令，以保证该诱导装置3无线信号覆盖范围内的其他诱导装置3能够收到控制指令，增加本发明的实用性；若干个诱导装置3间隔设置在公路上行方向的左右两侧及公路下行方向的左右两侧，且位于同一行进方向上左右两侧相对的两个诱导装置3用于检测公路上是否有车辆4经过；诱导装置3还用于接收无线信号覆盖范围内的基站2发送的同步校准时钟无线信号，并根据同步校准时钟无线信号校准时钟；

诱导装置3在下位机1的控制下，控制红黄双色诱导灯执行道路轮廓强化模式、行车主动诱导模式或防追尾警示模式；其中，道路轮廓强化模式中红黄双色诱导灯保持黄色灯常亮，行车主动诱导模式中红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，防追尾警示模式中红黄双色诱导灯按照车辆4的行驶位置，实时控制车辆4前方红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，且车辆4后方有N个红黄双色诱导灯保持红色灯常亮，保持红色灯常亮的N个红黄双色诱导灯后方的红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁。

本发明中，所述的下位机1包括下位机供电系统、下位机通信系统和下位机控制器，下位机控制器通过下位机通信系统接收上位机发送的控制指令并向上位机发送握手反馈指令，同时对上位机发送的控制指令进行解析，然后将解析过的控制指令通过下位机通信系统发送至诱导装置3；所述的下位机供电系统包括下位机供电电源、下位机供电管理模块和下位机光伏充电模块；下位机供电电源在下位机供电管理模块的控制下为下位机通信系统和下位机控制器供电；下位机通信系统包括下位机蜂窝移动无线通信模块和下位机远距离现场无线通信模块，下位机蜂窝移动无线通信模块用于与上位机进行控制指令和握手反馈指令传输，下位机远距离现场无线通信模块用于与诱导装置3进行控制指令传输；下位机1设置在诱导装置3布设的起始端或终止端；下位机1还设置有下位机授时定位模块，下位机授时定位模块用于向位于下位机1无线信号覆盖范围内的诱导装置3发送同步校准时钟无线信号，便于下位机1无线信号覆盖范围内的诱导装置3时间同步。

本发明中使用的基站2，包括基站供电系统、基站通信系统、基站授时定位模块和基站控制器，基站授时定位模块利用基站控制器，通过基站通信系统向基站2无线信号覆盖范围内的诱导装置3发送同步校准时钟无线信号，实现基站2无线信号覆盖范围内的诱导装置3的时间同步；所述的基站供电系统包括基站供电电源、基站供电管理模块和基站光伏充电模块；基站供电电源在基站供电管理模块的控制下为基站通信系统、基站授时定位模块和基站控制器供电；基站通信系统采用基站远距离现场无线通信模块，基站远距离现场无线通信模块用于向基站2无线信号覆盖范围内的诱导装置3发送同步校准时钟无线信号。

本发明中使用的诱导装置3，包括诱导装置供电系统、诱导装置通信系统、目标检测模块、红黄双色诱导灯和诱导装置控制器；诱导装置通信系统包括诱导装置远距离现场无线通信模块和诱导装置近距离现场无线通信模块；诱导装置控制器通过诱导装置远距离现场无线通信模块接收下位机1发送的控制指令同时向下位机1发送握手反馈指令，还通过诱导装置远距离现场无线通信模块接收基站2发送的同步校准时钟无线信号；诱导装置控制器还通过诱导装置近距离现场无线通信模块向无线信号覆盖范围内的其他诱导装置3发送控制指令和接收无线信号覆盖范围内的其他诱导装置3发送的握手反馈指令；诱导装置控制器根据下位机1发送的控制指令控制红黄双色诱导灯执行道路轮廓强化模式、行车主动诱导模式或防追尾警示模式；目标检测模块设置在同一行进方向上左右两侧相对的两个诱导装置3上，用于检测是否有车辆4经过；每个诱导装置3按照编号排布规律均匀布设在道路的两侧；每个诱导装置控制器发送的控制指令或握手反馈指令中均包含对应的诱导装置3的编号信息。

为进一步增强本发明的实用性，下位机远距离现场无线通信模块、基站远距离现场无线通信模块和诱导装置远距离现场无线通信模块均为同一频段f2，f2设定的无线通信模式为覆盖式不定向广播通信，道路上行方向和下行方向的诱导装置近距离无线通信模块分别设定频段为f1和f3，f1、f3和f2均不同，且f1、f2和f3之间相差的数值大于等于2MHz，防止不同频段之间信号干扰，增强本发明的实用性；下位机远距离现场无线通信模块、基站远距离现场无线通信模块和诱导装置远距离现场无线通信模块仅用来传输模式控制指令、同步指令和参数信息。

本实施例中，同一方向道路两侧的诱导装置3的编号按照从大到小或从小到大依次编号；下位机远距离现场通信模块、基站远距离现场通信模块和诱导装置远距离现场通信模块的通信距离均不低于2Km，诱导装置近距离现场通信模块的通信距离不低于100米且不高于2Km，以增加信号传递稳定性。

本发明中，所述的下位机控制器和基站控制器在控制诱导装置3时，执行以下方法：

A：上位机发送控制指令到下位机1，若下位机1接收到控制指令，则下位机1发送握手反馈指令给上位机，若上位机未收到下位机1发送的握手反馈指令，则上位机重新发送控制指令到下位机1；然后进入步骤B；

B：下位机1解析收到的控制指令，下位机1将解析的控制指令发送给下位机1无线信号覆盖范围内的所有诱导装置3；同时下位机1的下位机远距离现场无线通信模块通过RSSI选择通信信号最好的编号为j的诱导装置3，即诱导装置j作为第一中继装置，诱导装置j将控制指令向位于诱导装置j两侧均有诱导装置3延伸的方向依次传输；诱导装置j在传输控制指令时，选取两个传递方向上编号相差k的诱导装置j+k和诱导装置j-k分别作为第二中继装置和第三中继装置继续传输控制指令，诱导装置j+k和诱导装置j-k在接收到控制指令后发送握手反馈指令给诱导装置j，若诱导装置j未收到握手反馈指令，则诱导装置j分别选择与诱导装置j+k和诱导装置j-k相邻的且距离诱导装置j更近的另一个编号紧邻的诱导装置3作为下一个中继装置，即诱导装置j+k-1和诱导装置j-k+1，继续传输执行控制指令；若下位机1解析的控制指令为道路轮廓强化模式，则进入步骤C；若下位机解析的控制指令为行车主动诱导模式，则进入步骤D；若下位机解析的控制指令为防追尾警示模式，则进入步骤E；

C：诱导装置3接收到进入道路轮廓强化模式的指令后，诱导装置3控制红黄双色诱导灯保持黄灯长亮；

D：诱导装置3接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置3根据接收到的基站2发送的同步校准时钟无线信号校准诱导装置3的时间，同时诱导装置3控制红黄双色诱导灯保持黄灯同步闪烁；

E：诱导装置3接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置3接收无线信号覆盖范围内的基站2发送的同步校准时钟无线信号，校准诱导装置3的时间；同时，同一方向上道路两侧对应的诱导装置3实时检测通过车辆4的位置，诱导装置3的诱导装置控制器根据车辆4的实时位置，实时控制车辆4前方红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，且车辆4后方N个红黄双色诱导灯保持红色灯常亮，保持红色灯常亮的N个红黄双色诱导灯后方的红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁。

本发明还包括低能见度公路诱导系统控制方法，包括以下步骤：

A：上位机发送控制指令到下位机1，若下位机1接收到控制指令，则下位机1发送握手反馈指令给上位机，若上位机未收到下位机1发送的握手反馈指令，则上位机重新发送控制指令到下位机1；然后进入步骤B；

B：下位机1解析收到的控制指令，下位机1将解析的控制指令发送给下位机1无线信号覆盖范围内的所有诱导装置3；同时下位机1的下位机远距离现场无线通信模块通过RSSI选择通信信号最好的编号为j的诱导装置3，即诱导装置j作为第一中继装置，诱导装置j将控制指令向位于诱导装置j两侧均有诱导装置3延伸的方向依次传输；诱导装置j在传输控制指令时，选取两个传递方向上编号相差k的诱导装置j+k和诱导装置j-k分别作为第二中继装置和第三中继装置继续传输控制指令，诱导装置j+k和诱导装置j-k在接收到控制指令后发送握手反馈指令给诱导装置j，若诱导装置j未收到握手反馈指令，则诱导装置j分别选择与诱导装置j+k和诱导装置j-k相邻的且距离诱导装置更近的另一个编号紧邻的诱导装置3作为下一个中继装置，即诱导装置j+k-1和诱导装置j-k+1，继续传输执行控制指令；若下位机1解析的控制指令为道路轮廓强化模式，则进入步骤C；若下位机1解析的控制指令为行车主动诱导模式，则进入步骤D；若下位机1解析的控制指令为防追尾警示模式，则进入步骤E；

C：诱导装置3接收到进入道路轮廓强化模式的指令后，诱导装置3控制红黄双色诱导灯保持黄灯长亮； D：诱导装置3接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置3根据接收到的基站2发送的同步校准时钟无线信号校准诱导装置3的时间，同时诱导装置3控制红黄双色诱导灯保持黄灯同步闪烁； E：诱导装置3接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置3接收无线信号覆盖范围内的基站2发送的同步校准时钟无线信号，校准诱导装置3的时间；同时，同一方向上道路两侧对应的诱导装置3实时检测通过车辆4的位置，诱导装置3的诱导装置控制器根据车辆4的实时位置，实时控制车辆4前方红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，且车辆4后方N个红黄双色诱导灯保持红色灯常亮，保持红色灯常亮的N个红黄双色诱导灯后方的红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁。

本实施例中，诱导装置j在传输控制指令时，选取两个传递方向上编号相差k的诱导装置j+k和诱导装置j-k分别作为第二中继装置和第三中继装置继续传输控制指令，诱导装置j+k和诱导装置j-k在接收到控制指令后发送握手反馈指令给诱导装置j，同时诱导装置j+k继续选定编号为j+2*k的诱导装置3作为中继装置发送控制指令，诱导装置j-k继续选定编号为j-2*k的诱导装置3作为中继装置发送控制指令，编号为j+2*k和 j-2*k的诱导装置3并以相同的方式继续传递控制指令和发送握手反馈指令；若诱导装置j未收到诱导装置j+k和/或诱导装置j-k握手反馈指令，则诱导装置j选择更近方向上的另一个编号紧邻的诱导装置3作为下一个中继装置，例如编号为j+k-1和/或j-k+1的诱导装置3作为下一个中继装置，继续传输执行控制指令，诱导装置j+k-1和/或诱导装置j-k+1接收到控制指令后发送握手反馈指令到诱导装置j+k和/或诱导装置j-k，同时诱导装置j+k-1和/或诱导装置j-k+1继续传递控制指令到诱导装置j+2k-1或诱导装置j-2k+1，诱导装置j+2k-1或诱导装置j-2k+1继续发送握手反馈指令和传递执行控制指令。

为进一步增强本发明的实用性，行车主动诱导模式和防追尾警示模式中，基站2按照固定周期持续发送同步校准时钟无线信号到诱导装置3，且不同的基站2之间采用整数随机数a秒作为其在每个校时周期中的发送时刻，其中a为整数且a大于0，避免若干个基站2之间的无线信号冲突；防追尾警示模式中，每个诱导装置3均存有一个尾迹显示长度参数t，t表示通过车辆4后方的红黄双色诱导灯红灯常亮的排数；车辆4通过诱导装置j时，诱导装置j 检测到车辆4通过，并生成含有尾迹显示长度参数t的尾迹控制指令，诱导装置j发送带有自身编号信息的尾迹控制指令，该指令将只会被编号从j+2t或j-2t到编号为j的诱导装置3响应；随着车辆4移动，当车辆4被编号为j-2的诱导装置3检测到后，诱导装置j-2的红黄双色诱导灯由黄灯同步闪烁转为红灯常亮，诱导装置j+2t或诱导装置j-2t的红黄双色诱导灯由红灯常亮转为黄灯同步闪烁，以此实现车辆4后方尾迹保持；本发明中，N=2t。

本发明在使用时，上位机将控制指令发送给下位机1，下位机1通过下位机控制器控制下位机蜂窝移动无线通信模块接收到控制指令的同时发送握手反馈指令到上位机，便于上位机确定下位机1收到控制指令，若上位机未收到下位机1发送的握手反馈指令，则上位机重新发送控制指令直至收到下位机1发送的握手反馈指令；下位机控制器收到控制指令后对控制指令进行解析，并将解析后的控制指令发送至诱导装置3，诱导装置3根据控制指令进入道路轮廓强化模式、行车主动诱导模式或防追尾警示模式。

在道路轮廓强化模式下，所有诱导装置3的红黄双色诱导灯保持黄色灯常亮，以增强道路轮廓，防止车辆4冲出道路。

在行车主动诱导模式下，沿公路行进方向间隔设置的基站2通过基站授时定位模块获取高精度卫星同步时钟，然后基站控制器将时钟信息加入同步无线指令中，基站控制器通过基站远距离现场无线通信模块发送同步无线校准指令到基站2无线信号覆盖范围内的诱导装置3，使基站2无线信号覆盖范围内的所有诱导装置3校准本机时钟，便于诱导装置3的红黄双色诱导灯保持黄灯同步闪烁。

在防追尾警示模式下，跟随车辆4移动，车辆4后方形成随车辆4同步移动的红色尾迹，以提醒后方车辆4，增加低能见度的环境下的行车安全。

本发明在进行控制指令传递时，下位机1和诱导装置3在收到控制指令后均发送握手反馈指令，确保控制指令传递到位，增强本发明的实用性；f2设定的无线通信模式为覆盖式不定向广播通信，因此，诱导装置3编号相差k的范围内的诱导装置3如果接收到控制指令，这些诱导装置3也将执行接收到的控制指令，在无线信号传递传输的同时，无线覆盖范围内的所有正常诱导装置3都会成功切换模式，进而实现了整个路段的诱导系统模式切换。

本发明能够提供一种低能见度公路诱导系统及控制方法，既能够满足JT/T 1032-2016《雾天公路行车安全诱导装置》标准要求，还能够科学得实现低能见度公路诱导系统中诱导灯的同步以及良好的防追尾警示效果，低能见度公路诱导系统配合其控制方法具有高效、快捷、可靠性高、可控性好和警示效果好的特点，本发明全面系统的提出了诱导系统的整体架构及可操作的控制方法，以实现在低能见度的公路上为车辆4提供引导和警示，增加车辆4行驶安全性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低能见度公路诱导系统，其特征在于：包括下位机、若干个基站和若干个诱导装置；

所述的下位机，用于接收上位机发送的控制指令并向上位机发送握手反馈指令，同时下位机用于将控制指令发送至诱导装置；

所述的基站，用于向位于该基站无线信号覆盖范围内的诱导装置发送同步校准时钟无线信号；若干个基站沿公路行进方向间隔设置；

所述的诱导装置，用于接收下位机发送的控制指令,并根据控制指令控制红黄双色诱导灯工作；诱导装置还用于作为中继向位于该诱导装置无线信号覆盖范围内的其他诱导装置传输控制指令，同时接收该诱导装置无线信号覆盖范围内的其他诱导装置发送的握手反馈指令；若干个诱导装置间隔设置在公路上行方向的左右两侧及公路下行方向的左右两侧，且位于同一行进方向上左右两侧相对的两个诱导装置用于检测公路上是否有车辆经过；诱导装置还用于接收无线信号覆盖范围内的基站发送的同步校准时钟无线信号，并根据同步校准时钟无线信号校准时钟；

诱导装置在下位机的控制下，控制红黄双色诱导灯执行道路轮廓强化模式、行车主动诱导模式或防追尾警示模式；其中，道路轮廓强化模式中红黄双色诱导灯保持黄色灯常亮，行车主动诱导模式中红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，防追尾警示模式中红黄双色诱导灯按照车辆的行驶位置，实时控制车辆前方红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，且车辆后方有N个红黄双色诱导灯保持红色灯常亮，保持红色灯常亮的N个红黄双色诱导灯后方的红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁。

2.根据权利要求1所述的低能见度公路诱导系统，其特征在于：所述的下位机包括下位机供电系统、下位机通信系统和下位机控制器，下位机控制器通过下位机通信系统接收上位机发送的控制指令并向上位机发送握手反馈指令，同时对上位机发送的控制指令进行解析，然后将解析过的控制指令通过下位机通信系统发送至诱导装置；所述的下位机供电系统包括下位机供电电源、下位机供电管理模块和下位机光伏充电模块；下位机供电电源在下位机供电管理模块的控制下为下位机通信系统和下位机控制器供电；下位机通信系统包括下位机蜂窝移动无线通信模块和下位机远距离现场无线通信模块，下位机蜂窝移动无线通信模块用于与上位机进行控制指令和握手反馈指令传输，下位机远距离现场无线通信模块用于与诱导装置进行控制指令传输；下位机设置在诱导装置布设的起始端或终止端。

3.根据权利要求2所述的低能见度公路诱导系统，其特征在于：所述的下位机还设置有下位机授时定位模块，下位机授时定位模块用于向位于下位无线机信号覆盖范围内的诱导装置发送同步校准时钟无线信号。

4.根据权利要求2所述的低能见度公路诱导系统，其特征在于：所述的基站，包括基站供电系统、基站通信系统、基站授时定位模块和基站控制器，基站授时定位模块利用基站控制器，通过基站通信系统向基站无线信号覆盖范围内的诱导装置发送同步校准时钟无线信号，实现基站无线信号覆盖范围内的诱导装置的时间同步；所述的基站供电系统包括基站供电电源、基站供电管理模块和基站光伏充电模块；基站供电电源在基站供电管理模块的控制下为基站通信系统、基站授时定位模块和基站控制器供电；基站通信系统采用基站远距离现场无线通信模块，基站远距离现场无线通信模块用于向基站无线信号覆盖范围内的诱导装置发送同步校准时钟无线信号。

5.根据权利要求4所述的低能见度公路诱导系统，其特征在于：所述的诱导装置，包括诱导装置供电系统、诱导装置通信系统、目标检测模块、红黄双色诱导灯和诱导装置控制器；诱导装置通信系统包括诱导装置远距离现场无线通信模块和诱导装置近距离现场无线通信模块；诱导装置控制器通过诱导装置远距离现场无线通信模块接收下位机发送的控制指令同时向下位机发送握手反馈指令，还通过诱导装置远距离现场无线通信模块接收基站发送的同步校准时钟无线信号；诱导装置控制器还通过诱导装置近距离现场无线通信模块向无线信号覆盖范围内的其他诱导装置发送控制指令和接收无线信号覆盖范围内的其他诱导装置发送的握手反馈指令；诱导装置控制器根据下位机发送的控制指令控制红黄双色诱导灯执行道路轮廓强化模式、行车主动诱导模式或防追尾警示模式；目标检测模块设置在同一行进方向上左右两侧相对的两个诱导装置上，用于检测是否有车辆经过；每个诱导装置按照编号排布规律均匀布设在道路的两侧；每个诱导装置控制器发送的控制指令或握手反馈指令中均包含对应的诱导装置的编号信息。

6.根据权利要求5所述的低能见度公路诱导系统，其特征在于：所述的下位机远距离现场无线通信模块、基站远距离现场无线通信模块和诱导装置远距离现场无线通信模块均为同一频段f2，f2设定的无线通信模式为覆盖式不定向广播通信，道路上行方向和下行方向的诱导装置近距离无线通信模块分别设定频段为f1和f3，f1、f3和f2均不同，且f1、f2和f3之间相差的数值大于等于2MHz；下位机远距离现场无线通信模块、基站远距离现场无线通信模块和诱导装置远距离现场无线通信模块仅用来传输模式控制指令、同步指令和参数信息。

7.根据权利要求6所述的低能见度公路诱导系统，其特征在于：所述的同一方向道路两侧的诱导装置的编号按照从大到小或从小到大依次编号；下位机远距离现场通信模块、基站远距离现场通信模块和诱导装置远距离现场通信模块的通信距离均不低于2Km，诱导装置近距离现场通信模块的通信距离不低于100米且不高于2Km。

8.根据权利要求5所述的低能见度公路诱导系统，其特征在于：所述的下位机控制器和基站控制器在控制诱导装置时，执行以下方法：

A：上位机发送控制指令到下位机，若下位机接收到控制指令，则下位机发送握手反馈指令给上位机，若上位机未收到下位机发送的握手反馈指令，则上位机重新发送控制指令到下位机；然后进入步骤B；

B：下位机解析收到的控制指令，下位机将解析的控制指令发送给下位机无线信号覆盖范围内的所有诱导装置；同时下位机选择通信信号最好的编号为j的诱导装置，即诱导装置j作为第一中继装置，诱导装置j将控制指令向位于诱导装置j两侧均有诱导装置延伸的方向依次传输；诱导装置j在传输控制指令时，选取两个传递方向上编号相差k的诱导装置j+k和诱导装置j-k分别作为第二中继装置和第三中继装置继续传输控制指令，诱导装置j+k和诱导装置j-k在接收到控制指令后发送握手反馈指令给诱导装置j，若诱导装置j未收到握手反馈指令，则诱导装置j分别选择与诱导装置j+k和诱导装置j-k相邻的且距离诱导装置更近的另一个编号紧邻的诱导装置作为下一个中继装置，继续传输执行控制指令；若下位机解析的控制指令为道路轮廓强化模式，则进入步骤C；若下位机解析的控制指令为行车主动诱导模式，则进入步骤D；若下位机解析的控制指令为防追尾警示模式，则进入步骤E；

C：诱导装置接收到进入道路轮廓强化模式的指令后，诱导装置控制红黄双色诱导灯保持黄灯长亮；

D：诱导装置接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置根据接收到的基站发送的同步校准时钟无线信号校准诱导装置的时间，同时诱导装置控制红黄双色诱导灯保持黄灯同步闪烁；

E：诱导装置接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置接收无线信号覆盖范围内的基站发送的同步校准时钟无线信号，校准诱导装置的时间；同时，同一方向上道路两侧对应的诱导装置实时检测通过车辆的位置，诱导装置的诱导装置控制器根据车辆的实时位置，实时控制车辆前方红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，且车辆后方N个红黄双色诱导灯保持红色灯常亮，保持红色灯常亮的N个红黄双色诱导灯后方的红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁。

9.根据权利要求1所述的低能见度公路诱导系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

A：上位机发送控制指令到下位机，若下位机接收到控制指令，则下位机发送握手反馈指令给上位机，若上位机未收到下位机发送的握手反馈指令，则上位机重新发送控制指令到下位机；然后进入步骤B；

B：下位机解析收到的控制指令，下位机将解析的控制指令发送给下位机无线信号覆盖范围内的所有诱导装置；同时下位机选择通信信号最好的编号为j的诱导装置，即诱导装置j作为第一中继装置，诱导装置j将控制指令向位于诱导装置j两侧均有诱导装置延伸的方向依次传输；诱导装置j在传输控制指令时，选取两个传递方向上编号相差k的诱导装置j+k和诱导装置j-k分别作为第二中继装置和第三中继装置继续传输控制指令，诱导装置j+k和诱导装置j-k在接收到控制指令后发送握手反馈指令给诱导装置j，若诱导装置j未收到握手反馈指令，则诱导装置j分别选择与诱导装置j+k和诱导装置j-k相邻的且距离诱导装置更近的另一个编号紧邻的诱导装置作为下一个中继装置，继续传输执行控制指令；若下位机解析的控制指令为道路轮廓强化模式，则进入步骤C；若下位机解析的控制指令为行车主动诱导模式，则进入步骤D；若下位机解析的控制指令为防追尾警示模式，则进入步骤E；

C：诱导装置接收到进入道路轮廓强化模式的指令后，诱导装置控制红黄双色诱导灯保持黄灯长亮；

D：诱导装置接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置根据接收到的基站发送的同步校准时钟无线信号校准诱导装置的时间，同时诱导装置控制红黄双色诱导灯保持黄灯同步闪烁；

E：诱导装置接收到进入行车主动诱导模式的指令后，诱导装置接收无线信号覆盖范围内的基站发送的同步校准时钟无线信号，校准诱导装置的时间；同时，同一方向上道路两侧对应的诱导装置实时检测通过车辆的位置，诱导装置的诱导装置控制器根据车辆的实时位置，实时控制车辆前方红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁，且车辆后方N个红黄双色诱导灯保持红色灯常亮，保持红色灯常亮的N个红黄双色诱导灯后方的红黄双色诱导灯保持黄色灯同步闪烁。

10.根据权利要求8所述的低能见度公路诱导系统控制方法，其特征在于：所述的行车主动诱导模式和防追尾警示模式中，基站按照固定周期持续发送同步校准时钟无线信号到诱导装置，且不同的基站之间采用整数随机数a秒作为其在每个校时周期中的发送时刻，其中a为整数且a大于0；防追尾警示模式中，每个诱导装置均存有一个尾迹显示长度参数t，t表示通过车辆后方的红黄双色诱导灯红灯常亮的排数,即N=2t；车辆通过诱导装置j时，诱导装置j检测到车辆通过，并生成含有尾迹显示长度参数t的尾迹控制指令，诱导装置j发送带有自身编号信息的尾迹控制指令，该指令将只会被编号从j+2t或j-2t到编号为j的诱导装置响应；随着车辆移动，当车辆被编号为j-2的诱导装置检测到后，诱导装置j-2的红黄双色诱导灯由黄灯同步闪烁转为红灯常亮，诱导装置j+2t或诱导装置j-2t的红黄双色诱导灯由红灯常亮转为黄灯同步闪烁。

Images