CN114120662B - 一种基于串口总线的智能信号灯同步控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能交通领域，公开了基于串口总线的智能信号灯同步控制系统及方法，系统包括信号机设备、灯组控制器，校时模块、辅助控制器模块、通信模块；信号机设备与所述灯组控制器通过串口总线连接，校时模块为信号机设备提供GPS数据，辅助模块用于应对系统异常处理，通信模块用于连接信号机设备与中心控制平台；灯组控制器按功能分组控制多个智能信号灯设备；信号机设备通过多播与单播相结合的方式管理灯组控制器。本发明可解决路口各个灯组控制器闪烁节拍同步问题、快速调整路口相位时间的问题、设备工作异常时总线通信稳定性的问题和总线数据被篡改的问题。

Description

一种基于串口总线的智能信号灯同步控制系统及方法

技术领域

本发明属于智能交通控制技术领域，尤其涉及一种基于串口总线的智能信号灯同步控制系统及方法。

背景技术

目前交通信号灯多采用220V市电电压控制方案，路口交通信号机设备根据当前道路相位的设定，向目标信号灯设备提供变化的电源，从而实现信号灯亮暗切换的控制。使用这种控制方案系统结构较为单一，信号机设备缺少对信号灯设备运行状态的实时把控，系统缺少对信号灯设备功能扩展的渠道；另一方面，使用220V交流电源控制信号灯设备容易加速线路的老化，不利于设备安全使用以及维修保护。传统的路口交通信号灯设备结构逐渐无法满足物联网对城市道路交通的各种需求。

使用总线的控制方式可以极大的扩展信号灯的管理方式，使信号灯设备可以变得更为智能化。因此信号机设备如何通过总线方式管理交通信号灯设备，如何实现多个信号灯设备之间的同步已经成为急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种基于串口的智能交通信号灯控制系统以及灯组信号同步的方法。针对如何解决路口各个灯组控制器闪烁节拍同步问题，如何解决快速调整路口相位时间的问题，如何解决设备工作异常时总线通信稳定性的问题，如何防止总线数据被篡改的问题，提出如下技术方案。

本发明第一方面公开的基于串口总线的智能信号灯同步控制系统，包括信号机设备、灯组控制器，校时模块、辅助控制器模块、通信模块；

所述信号机设备与所述灯组控制器通过串口总线连接，所述校时模块为信号机设备提供GPS数据，所述辅助模块用于应对系统异常处理，所述通信模块用于连接信号机设备与中心控制平台；

所述灯组控制器按功能分组控制多个智能信号灯设备，每个分组内包含多个灯组控制器设备，每个灯组控制器设备在总线中拥有唯一设备地址，同一分组内的灯组控制器设备使用相同的管理方式；

所述信号机设备通过多播与单播相结合的方式管理所述灯组控制器；

所述辅助控制器与信号机设备共同管理总线内的灯组控制器，当信号机设备发生故障的时候，辅助控制器临时接管信号机设备的职能。

本发明第二方面公开的基于串口总线的智能信号灯同步控制方法，若当前路口状态允许相位参数调整，执行以下步骤：

S01：信号机设备通过多播的形式向所有需要调整参数的目标灯组控制器设备发送一帧相位参数调整指令，该指令内容包括：相位时间调整参数、最大超时时间；目标灯组控制器接收并正确解析指令后，根据最大超时时间开启定时器；

S02：信号机设备将依次发送单播指令询问目标灯组控制器的对参数调整指令的执行结果；

S03：信号机设备使用多播的方式将校验结果通知多路串口总线上的所有目标灯组控制器，所述校验结果帧连发3次；

S04：灯组控制器接收到正确校验提示后，在超时定时器触发后修改当前相位的时间参数，若灯组控制器接收到错误校验提示，则关闭超时定时器并终止相位参数修改操作。

进一步的，步骤S01中，各个总线上的灯组控制器同时开启超时定时器以实现相位参数的同步调整要求。

进一步的，步骤S02中，信号机设备使用单播轮询的方式询问某一串口总线上所有灯组控制器对步骤S01操作中的多播指令的执行情况，对于通讯异常的目标灯组控制器节点，信号机设备多次询问。

进一步的，若存在对于步骤S01操作指令接收错误的灯组控制器节点，信号机设备停止多路串口总线的轮询机制，并提前通过步骤S03的操作方式提示验证结果错误，所有灯组控制器随即停止相位时间修改操作，信号机设备再次检测设备运行状态，在所有设备运行正常情况下重新使用步骤S01的操作方法再次启动相位时间调整功能；

信号机设备插入心跳帧，直到多路串口总线均完成至少一次轮询后，信号机设备通过步骤S03的操作方法提示验证结果正确，相位时间调整参数生效。

进一步的，信号机设备与灯组控制器在步骤S01中同时开启超时定时器，若信号机设备在定时器超前无法完成所有目标灯组控制器的执行结果轮询，则判定操作失败；若灯组控制器在定时器超前未收到信号机设备发送的校验结果数据，则判定操作失败。

进一步的，所述当前路口状态允许相位参数调整的判断条件为：

当前路口相位是否即将结束，部分信号灯设备如果进入绿闪状态则不允许相位时间参数调整；

各个灯组控制器是否处于通信正常的状态，若存在通信不稳定的设备则不允许相位时间参数调整；

当前在线的灯组控制器数量超过预设值，不允许相位时间参数调整。

进一步的，信号机与灯组控制器的通信中，检测总线是否被非法插入帧数据，所述非法插入帧数据的情况包括：

插入数据帧与信号机数据帧相重叠，损坏信号机数据帧；

插入数据帧与灯组控制器的数据帧相重叠，损坏灯组控制器数据帧；

插入数据帧独立于信号机与灯组控制器的通信帧。

进一步的，当插入数据帧与信号机数据帧相重叠时，如果辅助控制器监测到信号机设备发送的数据帧无法解析时，通知信号机设备；

信号机设备在下一个系统节拍到来时重新发送数据帧；

灯组控制器端解析到错误信号机数据帧时，不执行被篡改的数据并通过节拍定时器恢复错误节拍更新；

若系统多次出现信号机数据帧被损坏的情况，通知中心维护人员对设备进行勘察。

进一步的，当插入数据帧与灯组控制器的数据帧相重叠时，信号机设备通过重传机制重新发送指令数据，灯组控制器收到新指令后将重发应答数据；

当插入数据帧独立于信号机与灯组控制器的通信帧时，信号机设备通过监听总线检测到异常数据帧，若该数据并非由辅助控制器产生，则信号机设备记录并上报异常数据；灯组控制器实时解析串口总线上的指令数据，若同一个系统节拍内收到多个信号机数据帧，灯组控制器根据系统节拍的划分筛选出正确的信号机通信数据。

本发明的有益效果如下：

本发明可解决路口各个灯组控制器闪烁节拍同步问题、快速调整路口相位时间的问题、设备工作异常时总线通信稳定性的问题和总线数据被篡改的问题。

附图说明

图1为系统结构示意图；

图2为信号灯内部结构示意图；

图3时间槽示意图；

图4信号机数据发送流程图；

图5灯组控制器接收流程图；

图6信号机设备操作流程图；

图7灯组控制器设备操作流程图；

图8异常数据帧情形1；

图9异常数据帧情形2；

图10异常数据帧情形3。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于串口总线的交通信号灯控制系统，包括信号机设备、灯组控制器，校时模块、辅助控制器模块、通信模块。信号机设备与灯组控制器通过串口总线连接，灯组控制器用于控制多枚智能信号灯设备。校时模块为信号机设备提供GPS数据。辅助模块用于应对系统异常处理。通信模块用于连接信号机设备与中心控制平台。

基于串口总线的智能信号灯管理系统需要将灯组控制器按功能分组管理，每个分组内可以包含多个灯组控制器设备，每个灯组控制器设备在总线中拥有唯一设备地址，同一分组内的灯组控制器设备将使用相同的管理方式。

信号机设备通过多播与单播相结合的方式管理灯组控制器，多播指令可以同时管理一组或若干组的灯组控制器，具有范围广、实时性能好的特点，可以有效减少总线上的数据通信量；单播指令用于单点询问指定灯组控制器设备，具有稳定性高的特点。

信号机设备需要将总线划分为等长的时间段，信号机设备仅在指定时间内可以发送数据；总线上的所有灯组控制器通过监听信号机数据帧并实时校准设备同步定时器，用于保证灯组控制器与灯组控制器之间的零时间差，各个灯组控制器与信号机设备之间保持相同相对时间差。

信号机设备通过多播-单播-多播的方式调整灯组控制器的相位时间参数。信号机设备需要提供相位时间参数以及操作超时时间，保证系统在总线通信异常的情况下，不会造成路口信号灯出现相位失步的问题。

信号机的辅助控制器需要监听总线内的数据传输状态，确保在信号机设备出现异常后，能够及时接管灯组控制器的控制工作。信号机设备功能恢复后，辅助控制器需要及时交还总线的控制权。系统通过辅助控制器以及总线数据传输机制检测总线数据是否存在被篡改的问题。

如图1所示，一种基于串口总线的交通信号灯控制系统包括信号机设备、灯组控制器，校时模块、辅助控制器模块、通信模块。信号机设备与灯组控制器和辅助控制器模块通过串口RS485总线连接，灯组控制器用于控制多枚智能信号灯设备。路口常见的一组红、黄、绿信号灯属于3个智能信号灯设备，该组信号灯设备(灯盘)通过一个灯组控制器模块与信号机连接，如图2所示。校时模块与信号机设备连接，校时模块使用GPS数据为信号机设备提供时间数据，该时间数据将用于灯组控制器的系统时间同步。辅助控制器与信号机设备共同管理总线内的灯组控制器，当信号机设备发生故障的时候，辅助控制器可以临时接管信号机设备的职能，使用预设的相位数据管理路口的交通，当信号机设备重新恢复正常工作后，辅助控制器将归还总线的控制权。

如图1所示，信号机设备使用四路RS485与当前路口的灯组控制器设备通信。信号机设备的每路RS485总线管理一个方向灯组控制器数据，如东方向总线连接东向的灯组控制器，西方向总线连接西向的灯组控制器，南方向总线连接南向的灯组控制器，北方向总线连接北向的灯组控制器。

每个方向的灯组控制器按照设备功能的不同进行分组。以单方向为例，灯组控制器可分为：1.左行，2.调头，3.直行，4.右转，5.非机动车，6.公交车，7.人行灯进口，8.人行灯出口，9.预留组。每组设备包含若干用于冗余拓展的灯组控制器设备。同一方向的每台灯组控制器使用独立的设备地址，每组灯组控制器使用相同的相位管理方式。

信号机设备通过RS485总线与灯组控制器通讯时，每一帧通讯数据需要包含目标设备地址、源设备地址。信号机设备可以使用不同的目标设备地址，实现对同一总线内多组灯组控制器的多播控制或者对于指定地址的灯组控制器单点控制。信号机设备单播发送数据时，目标灯组控制器需要在最大响应时间内立即给出应答帧，灯组控制器对于超时的应答帧不予发送；信号机设备多播发送数据时，目标灯组控制器不做应答，需要信号机设备使用单播的方式依次询问目标灯组控制器。

信号机设备与灯组控制器均使用独立定时器用于总线设备的数据同步。如图3所示，信号机设备使用定时器将总线上的时间划分为等长的时间槽T，时间槽大小与当前总线的波特率、数据收发长度以及设备处理时间有关，每一个时间槽T称作一个系统节拍。信号机设备仅在系统节拍的起始点发送数据；灯组控制器接收到信号机的数据后，对单播指令立即发送应答数据，对多播指令不发送应答数据；信号机与灯组控制器占用时间槽T的时间与发送数据量和波特率相关。信号机数据发送流程图如图4所示，信号机等待系统节拍，若需要发送数据则发送数据，若不需要发送数据则发送心跳指令再等待下一个系统节拍，发送数据后判断是否接收应答，若不需要接收应答则等待下一个系统节拍，若是则等待并处理应答后等待下一个系统节拍。

灯组控制器使用两组定时器，分别为主定时器与辅助定时器。主定时器用于灯组控制器的节拍同步以及信号灯盘闪烁频率的参考依据；辅助定时器用于校准主定时器。初始状态下，灯组控制器的主定时器与辅助定时器数据同步，当灯组控制器的串口监听到总线上出现新的信号机设备发送的数据帧时，灯组控制器立即根据系统节拍的时间进行主定时器的时间校准，此时主定时器与辅助定时器的数据不同步；灯组控制器需要对数据进行解析，若总线数据正确且数据来源是信号机设备时，使用主定时器更新辅助定时器，否则使用辅助定时器恢复主定时器，此时主定时器与辅助定时器恢复同步。由于串口总线数据帧常为：信号机单播—灯组控制器应答、信号机多播—信号机单播—灯组控制器应答的方式，灯组控制器在对串口数据解析时，可以判断即将到来的数据是否为信号机发送的数据。该判断结果将用于下一次串口数据监听时，主定时器是否允许校准的依据。通过该方法实现多个灯组控制器与信号机设备的节拍同步。灯组控制器接收流程如图5所示。

信号机系统初始化后，需要通过串口总线检测灯组控制器的在线状态。当信号机设备检测到新的灯组控制器设备后，信号机设备需要对灯组控制器进行GPS校时，然后预载该灯组控制器下一个周期的相位参数及启动时间。灯组控制器收到完整相位参数后，在信号机规定的时刻开始控制信号灯显示图案。通过这种方法实现信号机对单个新接入系统的灯组控制器的数据同步。

在一般情况下，信号机设备通过多播通信的方式，预载相位数据至同一分组内的灯组控制器内。灯组控制器在执行完成本轮相位的后，再执行信号机发送的新相位参数数据。灯组控制器之间需要保持闪烁频率和节拍的严格同步。在实际应用中，路口信号机设备需要根据车辆排队长度、公交优先等应用环境调整当前相位的放行时间。信号机设备与多个灯组控制器之间需要一种安全稳定的通讯机制。当信号机设备需要调整本轮相位的时间参数时，信号机设备需要判断当前路口状态是否允许调整相位时间参数，其条件包括：

A.当前路口相位是否即将结束，部分信号灯设备如果进入绿闪状态则不宜进行相位时间参数调整；

B.各个灯组控制器是否处于通信正常的状态，存在通信不稳定的设备会增加相位参数调整后出相位不同步的风险；

C.当前在线的灯组控制器数量会影响相位参数指令下发的整体时间。受通信波特率与收发数量的影响，信号机串口总线管理的灯组控制器越多，指令下发与应答的时间越长。

若当前路口状态允许相位参数调整，则信号机设备与灯组控制器的操作流程如图6、图7所示。则具体实现步骤为：

1.信号机设备通过多播的形式向所有需要调整参数的目标灯组控制器设备发送一帧相位参数调整指令，该指令内容包括：相位时间调整参数、最大超时时间。目标灯组控制器接收并正确解析指令后，根据最大超时时间开启定时器。

2.信号机设备将依次发送单播指令询问目标灯组控制器的对参数调整指令的执行结果。

3.信号机设备使用多播的方式将校验结果通知4路串口总线上的所有目标灯组控制器。校验结果帧需要连发3次。

4.灯组控制器接收到正确校验提示后，在超时定时器触发后修改当前相位的时间参数。灯组控制器接收到错误校验提示，则关闭超时定时器并终止相位参数修改操作。

对于以上操作步骤做如下说明：

对于步骤1的操作中，信号机设备多播指令需要保证4路串口总线上的所有目标灯组控制器设备指令数据同步。各个总线上的灯组控制器同时开启超时定时器以实现相位参数的同步调整要求。步骤2的操作中，信号机设备使用单播轮询的方式询问某一串口总线上所有灯组控制器对步骤1操作中的多播指令的执行情况。串口总线发送单播轮询符合重传机制，对于通讯异常的目标灯组控制器节点，信号机设备需要多次询问。若存在对于步骤1操作指令接收错误的灯组控制器节点，则当前串口总线的同步功能将无法实现，信号机设备需及时停止4路串口总线的轮询机制，并提前通过步骤3的操作方式提示验证结果错误，所有灯组控制器随即停止相位时间修改操作。信号机设备可以再次检测设备运行状态，在符合条件的情况下重新使用步骤1的操作方法再次启动相位时间调整功能。信号机设备使用4路串口总线控制不同方向的灯组控制器，各方向的灯组控制器设备数量可能存在差异，并且各方向灯组控制器可能存在数据重传，所以信号机设备对每路串口的轮询次数存在差异。信号机设备需要通过插入心跳帧的方式，直到4路串口总线均完成至少一次轮询后，信号机设备通过步骤3的操作方法提示验证结果正确，相位时间调整参数生效。在步骤4的操作中，信号机设备需要同时向4路串口总线发送3次多播指令提示校验结果，确保所有目标灯组控制器可以正确接收校验结果数据，灯组控制器对于连续3帧丢失采用通信异常的处理方案。在整个操作步骤中，信号机设备与灯组控制器通过步骤1同时开启超时定时器，若信号机设备在定时器超前无法完成所有目标灯组控制器的执行结果轮询，则判定操作失败；若灯组控制器在定时器超前未收到信号机设备发送的校验结果数据，则判定操作失败。

信号机设备通过周期轮询的方式判断灯组控制器的在线状态。对于灯组控制器的异常反馈，信号机设备需要进行最多3次重发询问。当信号机设备连续3帧无法收到目标灯组控制器的应答帧时，则判定目标设备离线。信号机通过周期轮询检测目标设备是否重新在线，当离线灯组控制器设备恢复在线时，信号机设备将按照启动方案中的新上线设备管理灯组控制器设备；当信号机设备连续3帧收到灯组控制器的错误应答时，系统可以根据需要重启灯组控制器。

灯组控制器需要实时监听串口总线的通讯情况，当灯组控制器连续3个有效系统节拍周内未收到信号机设备发送的数据帧时，则判定设备未通讯异常。灯组控制器需要根据路口的安全级别控制灯盘亮灭。当路口未使用实时性较高的通信方式时，设备将保持当前相位或黄闪控制，若设备在相位结束之前没有获得新相位的参数下载，则灯组控制器关闭所有灯盘；当路口实时性较高时，灯组控制器设备需要关闭所有灯盘以避免相位不同步。

辅助控制器需要周期询问信号机设备的运行状态，轮询周期小于系统节拍。辅助控制器通过串口总线监听信号机设备与灯组控制器之间的通信数据，并记录灯组控制器的当前相位信息。当信号机设备发生故障时，辅助控制器将提示信号机设备并及时接管串口总线。辅助控制器参考系统节拍代替信号机设备发送总线数据，灯组控制器端在发生异常处理前可以接收到辅助控制器发送的通信数据，实现系统控制端无缝切换。辅助控制器以根据系统需求制定或实时修改相位参数控制所有灯组控制器。当信号机设备恢复正常工作后，信号机设备需要通知辅助控制器，并按照系统节拍重新接管串口总线。

系统需要监测总线数据是否被异常数据帧篡改。信号机与灯组控制器的正常通信中，若总线被非法插入帧数据，则会有如下3中情况：

1)插入数据帧与信号机数据帧相重叠，损坏信号机数据帧，如图8所示；

2)插入数据帧与灯组控制器的数据帧相重叠，损坏灯组控制器数据帧，如图9所示：

3)插入数据帧独立于信号机与灯组控制器的通信帧，如图10所示；

针对情况1中所述，由于辅助控制器实时监听通信总线的数据通信情况，当辅助控制器监测到信号机设备发送的数据帧无法解析时，将及时通知信号机设备；信号机设备可以在下一个系统节拍到来时重新发送数据帧。灯组控制器端由于解析到错误信号机数据帧，不会执行被篡改的数据并通过节拍定时器恢复错误节拍更新。若系统多次出现信号机数据帧被损坏的情况，系统可以通知中心维护人员对设备进行勘察。

针对情况2所述，信号机设备检测到错误应答帧后，可以通过重传机制重新发送指令数据，灯组控制器收到新指令后将重发应答数据。

针对情况3所述，信号机设备可以通过监听总线检测到异常数据帧，若该数据并非由辅助控制器产生，则信号机设备可以记录并上报异常数据；灯组控制器实时解析串口总线上的指令数据，若同一个系统节拍内收到多个信号机数据帧，灯组控制器可以根据系统节拍的划分筛选出正确的信号机通信数据。

本发明的有益效果如下：

本发明可解决路口各个灯组控制器闪烁节拍同步问题、快速调整路口相位时间的问题、设备工作异常时总线通信稳定性的问题和总线数据被篡改的问题。

本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。

而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。

本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或系统，可以执行相应方法实施例中的存储方法。

综上所述，上述实施例为本发明的一种实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于串口总线的智能信号灯同步控制方法，其特征在于，若当前路口状态允许相位参数调整，执行以下步骤：

S01：信号机设备通过多播的形式向所有需要调整参数的目标灯组控制器设备发送一帧相位参数调整指令，该指令内容包括：相位时间调整参数、最大超时时间；目标灯组控制器接收并正确解析指令后，根据最大超时时间开启定时器；

S02：信号机设备将依次发送单播指令询问目标灯组控制器的对参数调整指令的执行结果；

S03：信号机设备使用多播的方式将校验结果通知多路串口总线上的所有目标灯组控制器，所述校验结果帧连发3次；

S04：灯组控制器接收到正确校验提示后，在超时定时器触发后修改当前相位的时间参数，若灯组控制器接收到错误校验提示，则关闭超时定时器并终止相位参数修改操作。

2.根据权利要求1所述的基于串口总线的智能信号灯同步控制方法，其特征在于，步骤S01中，各个总线上的灯组控制器同时开启超时定时器以实现相位参数的同步调整要求。

3.根据权利要求1所述的基于串口总线的智能信号灯同步控制方法，其特征在于，步骤S02中，信号机设备使用单播轮询的方式询问某一串口总线上所有灯组控制器对步骤S01操作中的多播指令的执行情况，对于通讯异常的目标灯组控制器节点，信号机设备多次询问。

4.根据权利要求1所述的基于串口总线的智能信号灯同步控制方法，其特征在于，若存在对于步骤S01操作指令接收错误的灯组控制器节点，信号机设备停止多路串口总线的轮询机制，并提前通过步骤S03的操作方式提示验证结果错误，所有灯组控制器随即停止相位时间修改操作，信号机设备再次检测设备运行状态，在所有设备运行正常情况下重新使用步骤S01的操作方法再次启动相位时间调整功能；

信号机设备插入心跳帧，直到多路串口总线均完成至少一次轮询后，信号机设备通过步骤S03的操作方法提示验证结果正确，相位时间调整参数生效。

5.根据权利要求1所述的基于串口总线的智能信号灯同步控制方法，其特征在于，信号机设备与灯组控制器在步骤S01中同时开启超时定时器，若信号机设备在定时器超前无法完成所有目标灯组控制器的执行结果轮询，则判定操作失败；若灯组控制器在定时器超前未收到信号机设备发送的校验结果数据，则判定操作失败。

6.根据权利要求1所述的基于串口总线的智能信号灯同步控制方法，其特征在于，所述当前路口状态允许相位参数调整的判断条件为：

当前路口相位是否即将结束，部分信号灯设备如果进入绿闪状态则不允许相位时间参数调整；

各个灯组控制器是否处于通信正常的状态，若存在通信不稳定的设备则不允许相位时间参数调整；

当前在线的灯组控制器数量超过预设值，不允许相位时间参数调整。

7.根据权利要求1所述的基于串口总线的智能信号灯同步控制方法，其特征在于，信号机与灯组控制器的通信中，检测总线是否被非法插入帧数据，所述非法插入帧数据的情况包括：

插入数据帧与信号机数据帧相重叠，损坏信号机数据帧；

插入数据帧与灯组控制器的数据帧相重叠，损坏灯组控制器数据帧；

插入数据帧独立于信号机与灯组控制器的通信帧。

8.根据权利要求7所述的基于串口总线的智能信号灯同步控制方法，其特征在于，当插入数据帧与信号机数据帧相重叠时，如果辅助控制器监测到信号机设备发送的数据帧无法解析时，通知信号机设备；

信号机设备在下一个系统节拍到来时重新发送数据帧；

灯组控制器端解析到错误信号机数据帧时，不执行被篡改的数据并通过节拍定时器恢复错误节拍更新；

若系统多次出现信号机数据帧被损坏的情况，通知中心维护人员对设备进行勘察。

9.根据权利要求7所述的基于串口总线的智能信号灯同步控制方法，其特征在于，

当插入数据帧与灯组控制器的数据帧相重叠时，信号机设备通过重传机制重新发送指令数据，灯组控制器收到新指令后将重发应答数据；

当插入数据帧独立于信号机与灯组控制器的通信帧时，信号机设备通过监听总线检测到异常数据帧，若该数据并非由辅助控制器产生，则信号机设备记录并上报异常数据；灯组控制器实时解析串口总线上的指令数据，若同一个系统节拍内收到多个信号机数据帧，灯组控制器根据系统节拍的划分筛选出正确的信号机通信数据。

10.采用如权利要求1-9任一所述方法的基于串口总线的智能信号灯同步控制系统，其特征在于，包括信号机设备、灯组控制器，校时模块、辅助控制器模块、通信模块；

所述信号机设备与所述灯组控制器通过串口总线连接，所述校时模块为信号机设备提供GPS数据，所述辅助控制器模块用于应对系统异常处理，所述通信模块用于连接信号机设备与中心控制平台；

所述灯组控制器按功能分组控制多个智能信号灯设备，每个分组内包含多个灯组控制器设备，每个灯组控制器设备在总线中拥有唯一设备地址，同一分组内的灯组控制器设备使用相同的管理方式；

所述信号机设备通过多播与单播相结合的方式管理所述灯组控制器；

所述辅助控制器与信号机设备共同管理总线内的灯组控制器，当信号机设备发生故障的时候，辅助控制器临时接管信号机设备的职能。

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