CN112150832A - 一种基于5g的分布式交通信号控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于5G通信的分布式道路交通信号控制系统，属于道路交通信号控制领域。该系统包括该系统包括路口控制中心、分布式控制信号灯以及雷达视频一体机；雷达视频一体机通过雷达、视频传感器采集路口交通流量数据，将采集到的流量数据通过5G通信网络发送给路口控制中心；分布式控制信号灯通过电压、电流传感器采集信号单元运行状态，将信号单元状态通过5G通信网络发送给路口控制中心，接受并执行路口控制中心下发的运行方案；路口控制中心根据接收到的路口交通流量数据和信号灯状态信息分析产生路口方向方案，将路口放行方案通过5G通信网络发送给雷达视频一体机和分布式控制信号灯，并完成控制节点自主监测功能。本发明利用5G通信技术，将信号机功能前置，减少了路口布线工作量，提高了系统可用性。

Description

一种基于5G的分布式交通信号控制系统

技术领域

本发明属于道路交通信号控制领域，具体为一种基于5G的分布式交通信号控制系统。

背景技术

城市道路交通系统主要由路网系统、交通流和交通监测、控制系统构成。随着中国城市化和机动化进程的不断加快，人口向城市流动造成城市人口骤增，交通出行压力持续增加。如何准确、高效对城市道路进行监测，获取城市道路的车流运行状态，加以判断并控制成为了缓解城市交通压力的重要手段。2007年底我国智能交通系统投资额为247亿元，2014年达到837.69亿元，年复合增长率约为19.06%，2017年达到1413.81亿元，以该增长速度推算，2020年智能交通行业规模可达2000亿元。根据公安部交管局公布全国机动车最新数据显示，截至2019年6月，全国机动车保有量达3.4亿辆，其中汽车2.5亿辆。同时交通运输部统计数据显示，截止到2018年末，全国公路总里程484.65万公里，比上年增加7.31万公里。公路密度50.48公里/百平方公里，增加0.76公里/百平方公里。2018年全年完成公路建设投资21335亿元，比上年增长0.4%。

城市道路交通系统作为受众最广交通工具，其安全性直接关系到广大交通参与者的生命安全，其运行效率直接影响广大交通参与者的出行体验，而城市道路交通信号控制系统是确保行车安全和高效运行的核心技术和关键装备。城市道路交通信号控制系统用来控制交通流的通断，确保各相位间不存在相位冲突，并保持安全的时间间隔，在保证车辆、行人安全通行的前提下提高城市道路交通系统的运输能力的控制系统。随着通信与计算机技术的发展，城市道路交通信号控制系统发展成为智能交通系统(IntelligentTransportation System ,ITS)。

ITS系统集先进的信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能一体，具有系统化、网络化、智能化和信息化的特点。目前应用最为广泛的ITS系统由控制中心（服务器和中心指挥平台等）、路口设备（信号控制设备、交通信息采集设备和信息发布设备）及网络通信设备三大部分组成。

控制中心主要包括服务器和中心指挥平台，主要负责城市交通控制，城市交通流量信息、放行方案的监督和对路口运行的控制功能。为实现上述功能，在控制中心设置了应用服务器、数据库服务器等一系列设备。

路口设备主要包括道路交通信号控制机、交通流量检测设备及交通信息发布设备，负责交通数据的逻辑处理、管理，交通流量的采集、分析，交通信息的显示、指示等功能。道路交通信号控制机是ITS系统核心控制设备，其主要职责是根据流量信息，为其控制的路口计算生成方案，确保在其控制路口的相位安全运行。交通流量检测设备是ITS系统中重要的数据收集设备，主要负责路口机动车、非机动车及行人流量、速度、排队长度等信息的采集。交通信息发布设备是路口稳定通行的核心设备。它负责接收信号控制机的控制指令，进行相应信息的显示。

具备以上结构的ITS系统在城市道路交通的发展中发挥了巨大的作用，但是5G通信技术的发展以及5G技术的商用化给ITS系统的发展和优化带来了更多的机会，在当前技术背景下，传统ITS系统存在以下几个问题：

(1) 交通信息发布设备数量庞大、维护成本高、故障隐患多

传统的ITS系统采用道路交通信号控制机直接布线连接交通信息发布设备以保证系统的安全运行，如此大数量的交通信息发布设备，将很大程度的提高系统的维护成本，不仅如此，信息发布设备的增加，会提高系统的故障概率。并且交通信息发布设备的种类繁多，功率、位置各异，造成故障定位慢，可能造成城市道路交通拥堵，严重影响系统的运行效率和行车安全。

(2) 投资建设时间长

由于传统ITS系统结构复杂，尤其是由于地形、环境等因素造成的建设难度大、维护成本高等问题，这将浪费大量的时间、人力与物力。在招投标阶段，需要组织多次招投标工作，将浪费大量时间。建设阶段，由于要建设复杂的控制中心系统，并且系统间调试过程复杂，施工时期要协调多个建设单位和多个建设时间。系统的施工时间延长几倍之多。

(3) 系统缺乏可扩展能力

由于ITS系统已经发展成为相对封闭的专业控制系统，已经逐渐无法满足现阶段交通参与者与日俱增的业务需求，同时物联网、5G、云计算等新兴技术的兴起也给引入现有ITS系统架构的进度缓慢，成本巨大。

目前，业界尚没有投入使用的基于5G和云计算技术的列车运行控制系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种新的基于5G通信的道路交通信号控制系统，该系统利用5G通信技术，将信号机功能前置，减少了路口布线工作量，提高了系统可用性。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于5G通信的分布式道路交通信号控制系统，包括路口控制中心、分布式控制信号灯以及雷达视频一体机；

所述的雷达视频一体机，用于通过雷达、视频传感器采集分析路口机动车、非机动车、行人的流量数据，将采集到的流量数据通过5G通信网络发送给路口控制中心，接收并执行路口控制中心下发控制命令；

所述的分布式控制信号灯，用于通过电压、电流和光敏等传感器采集分布式控制信号灯运行状态，将信号灯状态通过5G通信网络发送给路口控制中心，接受并执行路口控制中心下发的运行方案；

所述的路口控制中心，用于根据接收到的路口机动车、非机动车、行人的流量数据和信号灯状态信息分析产生路口控制方式和放行方案，将路口控制方式和方案通过5G通信网络发送给雷达视频一体机和分布式控制信号灯，并完成控制节点自主监测功能。

进一步优选的技术方案是，所述的路口控制中心包括：一个中心服务器、多个边缘计算节点以及5G通信网络的无线接入点，所述中心服务器通过5G通信网络节点与各个边缘计算节点连接和通信。

进一步优选的技术方案是，所述的雷达视频一体机，具体用于包括雷达传感器、视频传感器及安装附属设备，通过5G通信网络中的无线接入点与路口控制中心中的边缘计算节点进行连接和通信，通过雷达传感器、视频传感器采集路口机动车流量、非机动车流量及行人流量，将上述流量数据通过5G通信网络发送给边缘计算节点，接收并执行边缘计算节点下发的传感器控制命令及业务数据；所述安装附属设备根据边缘计算节点下发的控制命令做出相应的角度调节动作。

进一步优选的技术方案是，所述的分布式控制信号灯，具体用于包括电压电流检测单元、信号显示单元、倒计时显示单元、亮度调整单元、通信收发信单元以及分布式信号控制单元，各个电压电流检测单元、信号显示单元、倒计时显示单元、亮度调整单元、通信收发信单元和分布式信号控制器之间通过串口线、缆线以及网线相连，通过5G通信网中的无线接入点与边缘计算节点进行连接和通信，电压电流检测单元用于采集分布式控制信号灯输入线、输出线电压电流信息，信号显示单元用于显示红、黄、绿色交通信号灯色，倒计时显示单元用于显示相位剩余时长秒数及交通控制提示信息，亮度调整单元用于调整信号显示单元、倒计时显示单元的输出亮度，分布式信号控制单元综合收集上述各单元状态信息，将状态信息通过5G通信网发送给边缘计算节点，处理路口控制中心下发的路口控制方式、放行方案控制命令和业务数据。

进一步优选的技术方案是，所述的边缘计算节点包括：

无线通信单元，用于通过5G通信网中的无线接入点与雷达视频一体机和分布式控制信号灯进行连接和通信，接收雷达视频一体机发送过来的机动车、非机动车及行人流量数据，接收分布式控制信号灯发送过来的信号显示单元和倒计时显示单元状态信息，向雷达视频一体机和分布式控制信号灯发送控制方式、运行方案控制命令和业务数据；

控制方式计划单元，用于路口放行方案的日、周、月、节假日及特勤控制计划，在方案运行前，根据路口周期性交通流量数据、潮汐性交通流量数据及人为意愿，给每个相位分配资源，根据每个相位的资源和当前交通流量数据情况，给分布式控制信号灯下发控制方式和控制方案；

绿冲突计算单元，用于根据无线通信单元接收到的显示单元状态信息，结合边缘计算节点输出状态，计算各相位放行数据，完成绿冲突的计算功能，并向边缘计算节点、雷达视频一体机和分布式控制设备发送绿冲突降级控制命令；

角度调整计算单元，用于对无线通信单元接收到的雷达数据和视频数据进行融合处理后，计算出车辆位置和车辆速度数据，下发角度调整命令给雷达视频一体机，雷达视频一体机中的角度调整控制器根据收到的角度调整命令对路口车辆进行对焦并抓拍。

进一步优选的技术方案是，所述的中心服务器包括：

无线通信单元，用于通过5G通信网与各个边缘计算节点进行连接和通信，接收边缘计算节点发送过来的路口运行数据、路口设备状态信息，向边缘计算节点发送运行控制命令和业务数据；

数据存储单元，用于统一存储所有的路口数据，所有需要获取控制方式及运行方案数据的边缘计算节点通过中心服务器获取线路数据；路口自主控制单元，用于根据边缘计算节点上报的路口方案数据、路口交通流量信息完成列车自动监督功能；

控制方式计划单元，用于路口放行方案的日、周、月、节假日及特勤控制计划，在方案运行前，根据路口周期性交通流量数据、潮汐性交通流量数据及人为意愿，给每个相位分配资源，根据每个相位的资源和当前交通流量数据情况，给分布式控制信号灯下发控制方式和控制方案；

绿冲突计算单元，用于根据无线通信单元接收到的显示单元状态信息，结合边缘计算节点输出状态，计算各相位放行数据，完成绿冲突的计算功能，并向边缘计算节点、雷达视频一体机和分布式控制设备发送绿冲突降级控制命令；

角度调整计算单元，用于对无线通信单元接收到的雷达数据和视频数据进行融合处理后，计算出车辆位置和车辆速度数据，下发角度调整命令给雷达视频一体机，雷达视频一体机中的角度调整控制器根据收到的角度调整命令对路口车辆进行对焦并抓拍。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明基于5G通信的分布式交通信号控制系统利用5G通信技术，将道路交通信号控制机的功能分布式前置，因而，使得系统层次简化，减少了传统道路交通信号控制机的输出线数量，同时增加了高精度的传感器用于采集交通流量信息，这使得高效的数据处理保证了在系统原有功能不受影响的情况下，进一步优化ITS系统，满足城市道路交通各项生产、生活业务，同时这也使得故障隐患大大减少，提高了系统的可用性。

本发明系统能优化传统信号系统的架构，满足当前人民对城市道路交通的各项业务需求，并进一步提高城市道路交通系统的运输效率和安全性等各项业务指标。该系统将传统的ITS系统架简化，将系统功能优化，将道路交通信号控制机的功能分布式前置，因而，使得系统层次简化，减少了传统道路交通信号控制机的输出线数量，这使得系统建设、调试简单，加快了工程速度。

本发明系统使用先进的5G通信技术，5G通信具有传输高可靠、低时延等众多优势，可以提供高速、安全的通信链路，配合高效的边缘计算系统，将大大提高系统运行效率。同时由于简化了信号驱动功能和信息采集设备，并且将状态检测功能集中由分布式信号灯实现，可以分散系统算力，提高系统的管理能力，并且缩短系统的建设时间和调试时间，进一步缩短建设周期。控制中心以及边缘计算中心的能够预留充足的接口，为不断涌现新的业务需求提供传输通道，进一步提升信号系统的承载业务的能力。

附图说明

图1为本发明基于5G通信的分布式道路交通信号控制系统的一种结构图；

图2为边缘计算节点的一种系统结构示意图；

图3为中心服务器的一种系统结构示意图；

图4为分布式控制信号的一种系统结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例1，一种基于5G通信技术的分布式交通信号控制系统

图1为基于5G通信技术的道路交通信号控制系统结构图，该系统由路口控制中心、雷达视频一体化设备以及分布式控制信号灯组成。路口控制中心包括：一个中心服务器、多个边缘计算节点以及5G通信网络的无线接入点等相关网络设备；雷达视频一体机包括雷达传感器、视频传感器、安装附属设备以及5G通信网络的无线接入点等相关网络设备；分布式控制信号灯包括电压电流检测单元、信号显示单元、倒计时显示单元、亮度调整单元、通信收发信单元、分布式信号控制单元以及5G通信网络的无线接入点等相关网络设备。

所述的雷达视频一体机，用于通过雷达、视频传感器采集分析路口机动车、非机动车、行人的流量数据，将采集到的流量数据通过5G通信网络发送给路口控制中心，接收并执行路口控制中心下发控制命令。

所述的分布式控制信号灯，用于通过电压、电流和光敏等传感器采集分布式控制信号灯运行状态，将信号灯状态通过5G通信网络发送给路口控制中心，接受并执行路口控制中心下发的运行方案。

所述的路口控制中心，用于根据接收到的路口机动车、非机动车、行人的流量数据和信号灯状态信息分析产生路口控制方式和放行方案，将路口控制方式和方案通过5G通信网络发送给雷达视频一体机和分布式控制信号灯，并完成控制节点自主监测功能。

上述路口控制中心中的中心服务器通过5G通信网与各个边缘计算节点相连，路口控制中心主要负责监督城市交通运行与交通流量采集设备的状态，以及管理整个城市交通运行控制系统，下发路口交通控制方式、运行方案以及业务数据给分布式控制信号灯和雷达视频一体机。上述路口交通控制方式主要包括：手动控制、定周期控制、感应控制、协调控制、自适应控制及特勤控制等控制方式；运行方案主要包括路口运行状态、相位状态、方案信息、调度计划、工作方式等；业务数据主要包括：交通流量信息、绿波速度、车速、排队长度、路况信息、雷达数据和视频流等。

上述5G通信网采用5G无线通信技术，边缘计算节点提供5G通信网中的无线接入点。不再布设边缘控制节点与分布式控制信号灯、雷达视频一体机之间的控制线缆，由分布式控制信号灯和雷达视频一体机完成控制输出、电压电流检测、亮度检测、亮度调整及流量检测等功能。中心服务器根据所有分布式控制信号灯、传感器上报的信息，以及边缘计算节点上报的信息，完成城市路口交通功能。

上述雷达视频一体机包括雷达传感器、视频传感器和角度传感器等传感器设备与保护、通讯等设备，传感器通过5G通信网中的无线接入点与边缘计算节点或中心服务器进行连接和通信，雷达视频一体机用于采集道路运行数据，该道路运行数据包括路口运行的交通流量、车速、排队长度、路况信息、天气信息、设备运行状态是否正常等信息。雷达视频一体机将道路交通运行数据通过5G骨干网发送给边缘计算节点，接收并执行边缘计算节点下发的路口交通控制方式、运行方案以及业务数据。

上述分布式控制信号灯包括电压电流检测单元、信号显示单元、倒计时显示单元、亮度调整单元、通信收发信单元以及分布式信号控制单元，各个电压电流检测单元、信号显示单元、倒计时显示单元、亮度调整单元、通信收发信单元和分布式信号控制器之间通过串口线、缆线以及网线相连，通过5G通信网中的无线接入点与边缘计算节点进行连接和通信，电压电流检测单元用于采集分布式控制信号灯输入线、输出线电压电流信息，信号显示单元用于显示红、黄、绿色交通信号灯色，倒计时显示单元用于显示相位剩余时长秒数及交通控制提示信息，亮度调整单元用于调整信号显示单元、倒计时显示单元的输出亮度，分布式信号控制单元综合收集上述各单元状态信息，将状态信息通过5G通信网发送给边缘计算节点，处理路口控制中心下发的路口控制方式、放行方案控制命令和业务数据。

边缘计算节点的结构示意图如图2所示，包括：

无线通信单元，用于通过5G通信网中的无线接入点与雷达视频一体机和分布式控制信号灯进行连接和通信，接收雷达视频一体机发送过来的机动车、非机动车及行人流量数据，接收分布式控制信号灯发送过来的信号显示单元和倒计时显示单元状态信息，向雷达视频一体机和分布式控制信号灯发送控制方式、运行方案控制命令和业务数据。

控制方式计划单元，用于路口放行方案的日、周、月、节假日及特勤控制计划，在方案运行前，根据路口周期性交通流量数据、潮汐性交通流量数据及人为意愿，给每个相位分配资源，根据每个相位的资源和当前交通流量数据情况，给分布式控制信号灯下发控制方式和控制方案。

绿冲突计算单元，用于根据无线通信单元接收到的显示单元状态信息，结合边缘计算节点输出状态，计算各相位放行数据，完成绿冲突的计算功能，并向边缘计算节点、雷达视频一体机和分布式控制设备发送绿冲突降级控制命令。

角度调整计算单元，用于对无线通信单元接收到的雷达数据和视频数据进行融合处理后，计算出车辆位置和车辆速度数据，下发角度调整命令给雷达视频一体机，雷达视频一体机中的角度调整控制器根据收到的角度调整命令对路口车辆进行对焦并抓拍。

中心服务器的结构示意图如图3所示，包括：

无线通信单元，用于通过5G通信网与各个边缘计算节点进行连接和通信，接收边缘计算节点发送过来的路口运行数据、路口设备状态信息，向边缘计算节点发送运行控制命令和业务数据。

数据存储单元，用于统一存储所有的路口数据，所有需要获取控制方式及运行方案数据的边缘计算节点通过中心服务器获取线路数据；路口自主控制单元，用于根据边缘计算节点上报的路口方案数据、路口交通流量信息完成列车自动监督功能。

控制方式计划单元，用于路口放行方案的日、周、月、节假日及特勤控制计划，在方案运行前，根据路口周期性交通流量数据、潮汐性交通流量数据及人为意愿，给每个相位分配资源，根据每个相位的资源和当前交通流量数据情况，给分布式控制信号灯下发控制方式和控制方案。

绿冲突计算单元，用于根据无线通信单元接收到的显示单元状态信息，结合边缘计算节点输出状态，计算各相位放行数据，完成绿冲突的计算功能，并向边缘计算节点、雷达视频一体机和分布式控制设备发送绿冲突降级控制命令。

角度调整计算单元，用于对无线通信单元接收到的雷达数据和视频数据进行融合处理后，计算出车辆位置和车辆速度数据，下发角度调整命令给雷达视频一体机，雷达视频一体机中的角度调整控制器根据收到的角度调整命令对路口车辆进行对焦并抓拍。

云边缘计算节点的结构示意图如图4所示，包括：

电压电流检测单元，用于采集分布式控制信号灯输入线、输出线电压电流信息。

信号显示单元，用于显示红、黄、绿色交通信号灯色。

倒计时显示单元，用于显示相位剩余时长秒数及交通控制提示信息。

亮度调整单元，用于调整信号显示单元、倒计时显示单元的输出亮度。

本发明实施例提供的基于5G通信的分布式一体化控制系统的应用过程包括：

城市路口根据车辆通行需求配置路口边缘计算节点的数量，设备安装后，由交通警察部分统一配置网络环境和调试传感器的参数后即可上线运行。在所有设备运行前，根据道路车流量、路况和时段等信息，统计每相位所需要的时间资源；根据整个城市的实际运行需求，按路口配置满足需求的边缘计算节点，每台边缘计算节点根据道路交通控制系统的计算任务动态分配计算资源完成各路口的控制方式、放行方案的计算，并提前将信息通过5G通信网络下发。

所有的城市交通路口根据控制需要配置不同类型、不同数量的分布式控制信号灯和雷达视频一体机，每台分布式控制信号灯和雷达视频一体机使用不同的设备ID进行标识，由边缘计算节点汇总路口运行信息。

所有的分布式控制信号灯和雷达视频一体机出厂时根据用户需求对控制设别、显示设备、传感器和无线接入设备进行配置，用户通过中心服务器对设备进行统一管理。

路口在实际运行时，路口安装的雷达视频一体机时刻负责采集路口运行的各种交通、路况及天气信息，并通过5G通信网络发给边缘计算节点，一般情况下的数据，放置在网络“ 边缘”处即路口的边缘计算节点服务器便可处理相关数据，边缘计算节点根据收到的路口上传的多传感器信息，融合多传感器信息，获得精确的路口交通流量、车速、排队长度、路况信息、天气信息和设备运行状态等数据，并根据计算结果下发控制方式和放行方案给分布式控制信号灯，分布式控制信号灯根据收到的信息对信号灯显示单元进行显示控制，当发生紧急情况或特殊情况，边缘计算节点无法做出处理时，则路口数据会发给中心服务器，由中心服务器做出处理。

综上所述，本发明实施例设计了一种基于5G通信的分布式交通信号控制系统。特别的，利用5G通信、分布式控制技术，将传统信号控制机的功能拆分前置，将道路交通信号控制机的功能分布式前置，因而，使得系统层次简化，减少了传统道路交通信号控制机的输出线数量，这使得系统建设、调试简单，加快了工程速度。同时，该系统使用先进的5G通信技术，5G通信具有传输高可靠、低时延等众多优势，可以提供高速、安全的通信链路，配合高效的边缘计算系统，将大大提高系统运行效率。同时由于简化了信号驱动功能和信息采集设备，并且将状态检测功能集中由分布式信号灯实现，可以分散系统算力，提高系统的管理能力，并且缩短系统的建设时间和调试时间，进一步缩短建设周期。控制中心以及边缘计算中心的能够预留充足的接口，为不断涌现新的业务需求提供传输通道，进一步提升信号系统的承载业务的能力。

本发明的为城市道路交通控制系统设计了一种基于5G通信技术的分布式道路交通控制系统。特别的，不再设置独立驱动输出单元、电压电流检测单元由分布式控制信号灯和雷达视频一体机完成控制输出、电压电流检测、亮度检测、亮度调整及流量检测等功能。中心服务器根据所有分布式控制信号灯、传感器上报的信息，以及边缘计算节点上报的信息，完成城市路口交通功能。

本发明的为城市道路交通控制系统设计了一种基于5G通信技术的分布式道路交通控制系统。特别的，使用5G通信和新兴网络技术的入侵监测手段、网络故障监测手段以及基于深度学习的网络防御系统。这将更有利于系统及时发现黑客的攻击并及时给出最优的防御策略，保证整个系统正常平稳的运行，极大程度的提高了现有系统的安全性。

本发明的为城市道路交通控制系统设计了一种基于5G通信技术的分布式道路交通控制系统。特别的，利用5G通信和分布式计算等技术，将边缘控制节点设备功能简化，边缘控制节点只负责数据的分发和计算。这使得边缘控制节点在出厂后经过简单的网络配置就可以上线运行，无需进行大规模的接线、调试工作，可以缩短工程周期。同时5G通信的高可靠和低时延等特性，保证了无线通信的安全可靠和数据的高速传输，传输时延和处理时延的缩短保证系统高效运行。

本发明的为城市道路交通控制系统设计了一种基于5G通信技术的分布式道路交通控制系统。特别的，利用5G技术和先进的传感器技术，可以精确监控整道路交通控制系统各个路口的运行状态，在系统发生故障时可以准确、快速的发现问题，保证道路交通控制系统安全可靠的运行。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于5G通信的分布式道路交通信号控制系统，其特征在于，该系统包括路口控制中心、分布式控制信号灯以及雷达视频一体机；

所述的雷达视频一体机，用于通过雷达、视频传感器采集分析路口机动车、非机动车、行人的流量数据，将采集到的流量数据通过5G通信网络发送给路口控制中心，接收并执行路口控制中心下发控制命令，驱动云台控制单元调整所述的雷达视频一体机完成方向转变；

所述的分布式控制信号灯，用于通过电压、电流和光敏传感器采集分布式控制信号灯运行状态，将信号灯状态通过5G通信网络发送给路口控制中心，接受并执行路口控制中心下发的运行方案；

所述的路口控制中心，用于根据接收到的路口机动车、非机动车、行人的流量数据和信号灯状态信息分析产生路口控制方式和放行方案，将路口控制方式和方案通过5G通信网络发送给雷达视频一体机和分布式控制信号灯，并完成控制节点自主监测功能。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的路口控制中心包括：一个中心服务器、多个边缘计算节点以及5G通信网络的无线接入点，所述中心服务器通过5G通信网络节点与各个边缘计算节点连接和通信。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的边缘计算节点包括：无线通信单元、控制方式计划单元、绿冲突计算单元和角度调整计算单元。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的无线通信单元，用于通过5G通信网中的无线接入点与雷达视频一体机和分布式控制信号灯进行连接和通信，接收雷达视频一体机发送过来的机动车、非机动车及行人流量数据，接收分布式控制信号灯发送过来的信号显示单元和倒计时显示单元状态信息，向雷达视频一体机和分布式控制信号灯发送控制方式、运行方案控制命令和业务数据；

所述的控制方式计划单元，用于路口放行方案的日、周、月、节假日及特勤控制计划，在方案运行前，根据路口周期性交通流量数据、潮汐性交通流量数据及人为意愿，给每个相位分配资源，根据每个相位的资源和当前交通流量数据情况，给分布式控制信号灯下发控制方式和控制方案；

所述的绿冲突计算单元，用于根据无线通信单元接收到的显示单元状态信息，结合边缘计算节点输出状态，计算各相位放行数据，完成绿冲突的计算功能，并向边缘计算节点、雷达视频一体机和分布式控制设备发送绿冲突降级控制命令；

所述的角度调整计算单元，用于对无线通信单元接收到的雷达数据和视频数据进行融合处理后，计算出车辆位置和车辆速度数据，下发角度调整命令给雷达视频一体机，雷达视频一体机中的角度调整控制器根据收到的角度调整命令对路口车辆进行对焦并抓拍。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的中心服务器包括：无线通信单元、数据存储单元、控制方式计划单元、绿冲突计算单元和角度调整计算单元。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述的无线通信单元，用于通过5G通信网与各个边缘计算节点进行连接和通信，接收边缘计算节点发送过来的路口运行数据、路口设备状态信息，向边缘计算节点发送运行控制命令和业务数据；

所述的数据存储单元，用于统一存储所有的路口数据，所有需要获取控制方式及运行方案数据的边缘计算节点通过中心服务器获取线路数据；路口自主控制单元，用于根据边缘计算节点上报的路口方案数据、路口交通流量信息完成列车自动监督功能；

所述的控制方式计划单元，用于路口放行方案的日、周、月、节假日及特勤控制计划，在方案运行前，根据路口周期性交通流量数据、潮汐性交通流量数据及人为意愿，给每个相位分配资源，根据每个相位的资源和当前交通流量数据情况，给分布式控制信号灯下发控制方式和控制方案；

所述的绿冲突计算单元，用于根据无线通信单元接收到的显示单元状态信息，结合边缘计算节点输出状态，计算各相位放行数据，完成绿冲突的计算功能，并向边缘计算节点、雷达视频一体机和分布式控制设备发送绿冲突降级控制命令；

所述的角度调整计算单元，用于对无线通信单元接收到的雷达数据和视频数据进行融合处理后，计算出车辆位置和车辆速度数据，下发角度调整命令给雷达视频一体机，雷达视频一体机中的角度调整控制器根据收到的角度调整命令对路口车辆进行对焦并抓拍。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述的雷达视频一体机，具体用于包括雷达传感器、视频传感器及安装附属设备，通过5G通信网络中的无线接入点与路口控制中心中的边缘计算节点进行连接和通信，通过雷达传感器、视频传感器采集路口机动车流量、非机动车流量及行人流量，将上述流量数据通过5G通信网络发送给边缘计算节点，接收并执行边缘计算节点下发的传感器控制命令及业务数据；所述安装附属设备根据边缘计算节点下发的控制命令做出相应的角度调节动作。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述的分布式控制信号灯，具体用于包括电压电流检测单元、信号显示单元、倒计时显示单元、亮度调整单元、通信收发信单元以及分布式信号控制单元，各个电压电流检测单元、信号显示单元、倒计时显示单元、亮度调整单元、通信收发信单元和分布式信号控制器之间通过串口线、缆线以及网线相连，通过5G通信网中的无线接入点与边缘计算节点进行连接和通信，电压电流检测单元用于采集分布式控制信号灯输入线、输出线电压电流信息，信号显示单元用于显示红、黄、绿色交通信号灯色，倒计时显示单元用于显示相位剩余时长秒数及交通控制提示信息，亮度调整单元用于调整信号显示单元、倒计时显示单元的输出亮度，分布式信号控制单元综合收集上述各单元状态信息，将状态信息通过5G通信网发送给边缘计算节点，处理路口控制中心下发的路口控制方式、放行方案控制命令和业务数据。

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