CN1278287C - 采用微波通讯器的道路交通管理控制系统 - Google Patents

Abstract

一种采用微波通讯器的道路交通管理控制系统，由微波通讯器、车辆行驶记录仪、红绿灯信号控制器、路口计算机及计算机网络信息平台构成，其中微波信号发送器安装在车辆底部并与车辆行驶记录仪相连接，将包含有车辆特征号在内的各种信息向路面发送，长条形状微波信号接收器嵌在交通道路交叉口的所有道路进出口停车线处，形成一个环形封闭的车辆信息读取线，微波信号接收器的输出及路口红绿灯信号控制器、CCD图形识别器均与路口计算机相连，路口计算机将各种数据信息上传给计算机信息平台。本发明可实现交通、物流管理的全程化监控，提高道路通畅率，通过采用微波通讯器对城市道路进行环状、蜘蛛状布局，可建立覆盖整个城市乃至全国的控制网络。

Description

采用微波通讯器的道路交通管理控制系统

技术领域

本发明涉及一种道路交通管理控制系统，尤其涉及一种采用低辐射高指向性微波通讯器、车辆行驶记录仪、红绿灯信号控制装置与计算机网络控制组成的道路交通管理控制系统，涉及电子微电子、无线电通讯和计算机自动控制技术。

背景技术

随着社会经济的发展，道路车辆的不断增加使路况日益复杂，加上某些机动车辆驾驶员不遵守交通规则违章行驶，交通阻塞已经成为发展的瓶颈。为了解决庞大而复杂的交通难题，人们采用了各种技术手段。IC射频识别技术是目前自动化识别技术发展比较迅速的，也是一门热门的技术。在车辆身份识别上已有不少成功的范例，特别是用于门禁技术上更为广泛，但是却不可以直接套用于城市交通十分繁忙、人口十分密集的道口。申请号为01136285的中国专利介绍了一种“免接触车辆身份识别装置及其交通管理系统和交通管理方法”，使用的是低频、近距离、被动式射频识别技术。然而申请者却没有给出该系统检测响应时间技术数据，没有给出电磁场场强技术数据。这种工作在低频段、自身无电源需要放置在一定强度电磁场中被激活的识别标签，理想化的响应时间为0.5秒，一般为1秒钟，使用一段时间后，由于器件老化不理想的话得来回几次。如果在1秒钟时间内通过一个10厘米直径射频发射电磁场工作场区的话，那么一辆汽车(包括间距)以10米计算，匀速通过就是100秒！如果增强射频功率又必然会产生相邻干扰与电磁污染。这里还有一个十分关键的问题不可以回避，行驶车辆不安装识别标签，或者安装使用后损坏、失效时，系统怎么检测？安装有效的识别标签的车辆，与不安装识别标签的失控车辆交管部门现场技术检测问题怎样解决？识别标签贴在车辆底盘中间，不方便用眼睛目测辩别，又因为识别标签采用无电源工作方式，其他技术手段很难介入，而识别标签一旦定位识别不可靠，整个系统将没有意义。

采用电子微电子技术与集成传感器技术制成的车辆行驶记录仪，可以准确记录车辆行驶之中的车辆状况与驾驶人员的状况。可以将车辆是否超速、是否超载、是否非法驾驶、是否疲劳驾驶准确地检测出来，将有用信息储存起来以备检查的同时给驾驶人员信号警告。这种车辆行驶“黑匣子”正在为分析事故、降低事故发生率发挥着积极作用。但是交通管理系统还只是事后查阅，无法及时获取能制止事故发生的这些有价值的信息。

城市交通路口，红绿灯自动信号装置开发与发展已经好多年了。现正在发挥着交通指挥主力军的作用。所使用的技术也是电子微电子、计算机技术，遗憾的是还没有形成智能化控制网络，还是停留在逻辑控制水平之上。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用微波通讯器的道路交通管理控制系统，能够实现对交通车辆物流的过程化自动管理与控制，提高道路畅通率，并能有效遏制车辆违规违法行为。

为实现这样的目的，本发明采用低辐射高指向性微波通讯器，车辆行驶记录仪、红绿灯信号控制器、路口计算机及计算机网络信息平台构成道路交通管理控制系统，微波信号发送器安装在车辆底部并与车辆行驶记录仪相连接，将包含有车辆特征号在内的各种信息向路面发送，长条形状微波信号接收器嵌在交通道路交叉口的所有道路进出口停车线处，形成一个微波环形封闭的车辆信息读取线，微波信号接收器的输出及路口红绿灯信号控制器、CCD图形识别器均与路口计算机相连，微波信号接收器接收行驶车辆发来的信息并传送至路口计算机，路口计算机时钟指针与红绿灯信号同步，识别判定车辆是否违章抢行后，再将信息上传至计算机网络信息平台，信息共享。

本发明提出的道路交通管理控制系统以微波通讯器作为关键联络部件。微波信号发送器安装在车辆底部，并与车中的车辆行驶记录仪连接。车辆行驶记录仪可以采用现有技术，准确地记录车辆行驶中的车辆状况与驾驶人员的状况，这些数字信息通过微波信号发送器向路面发射低微能量的微波信号，将信息不停地传送出去。传送的信息包括车辆特征编号、车辆牌照号、合法驾驶员证号，还可包括车辆行驶记录仪采集、运算记录的有关长时间超速驾驶、长时间疲劳驾驶、非指定人员驾驶、车辆超重等对预防交通事故发生有价值的报警信号，特别可以包括当车辆行驶过程中突发意外情况时，驾驶员按下报警按钮请求110支援和申请快速通行的信息。

微波信号发送器由于工作频率很高，它的传输速度就高，相同单位时间内可传送数据量就大。同时它的波束很窄指向性能就好，有利于定位传输。发射功率可调节，有利于适应不同的环境。

微波信号接收器只读入数据因此不用发射微波回复，又由于接收器是嵌入路表面的，微波信号接收器与安装在车辆上的微波信号发送器在相会时距离会很近，因此很小的发射功率就能够达到通讯目的，特别是微波信号接收器是完全可以将接收单元按要求排列，形成接收矩阵的。在本发明中微波信号接收器每间隔500毫米一个，一字排开制作成条状。外壳用开口槽钢坚固，微波接收器装入后用双组分高分子材料浇注固化。这样即可以接收微波信号，又不怕油污、不怕水浸、不怕振动与冲击、防磁防雷电还防静电。(工业级集成电路芯片工作温度-40℃至+85℃)

在繁忙的交通道路路面之上，安装接收信号可靠、定位准确的条形状微波信号接收器，可以一次又一次重复接收到来之行驶车辆记录仪发来的信息，这些信息即使有个别丢失，也会在经过下一个微波信号接收器时被获取。在道路通行交叉路口建设一条由条形状微波信号接收器组成的环行车辆信息读取线。此环线在停车线标志处，贯穿整个路面覆盖各个路口，嵌入路面铺平后，仍然可以涂上标志色，予以醒目，此时停车线却是微波信号接收器构成的信息传感器，它所获取的车辆信息数据都将传送至路口计算机，再由路口计算机上传至计算机通讯网络信息平台，信息共享。

实际使用时，当各种车辆在路口遇上红灯时必须停在信息传感停车线以内，驾驶者如遵守交通规则也就不会被检测到信号。如果此时超越信息传感停车线，与该车辆相互关联的特征号就被识别并被路口计算机锁定，由于路口计算机时钟指针是与红绿灯信号完全同步的，因此就可以将其判定为违章抢行。

实际使用时，如果此时该路口右侧车道(或者右转弯标志车道)准许车辆右转弯，右转弯车辆可以越过停车线，它的特征号也被读取，但是它必须驶过它该去的横向路口的、被延长了的、封闭形的智能化停车线，它的特征号再次被识别，路口计算机可以判别它是正常右转弯行驶。如果该车辆不遵守交通规则，在向右转弯的行驶车道内并不右转，而只要它行驶经过任何一条其他识别线，它的特征号将被准确无误地传输给路口计算机，电脑立刻就可以判断它是违章变道。对于左转弯的车辆也是同样的道理，用同样的方法还可以监控路口360度掉头，可以监控逆向行驶的车辆，可以监控大型车违章行驶小型车车道，等等。

实际使用时，路口计算机将照章正常行驶的车辆信息与违章车辆的信息全部记录下来，上传给计算机信息平台。但是车辆如果不使用记录仪，或者记录仪、微波发射器损坏，系统将无法检测。

对此解决方法有：1.路口计算机可以连接CCD图形识别传感器与数字照相机，当车辆通过路口时CCD传感器有信号输出，同时数字信息传感线也收到该车辆特征信号路口计算机可以判定正常，反之则控制数字照相机拍照取证，同时发出报警信号。路口计算机还可以连接触摸屏等人机界面，在交管人员的操作下可以监视路口正在通行车辆是否安装使用了记录仪。2.可以将车辆行驶记录仪控制端口与车辆启动电路连接互相联锁，还可以将行驶记录仪与微波发射器信号自检，如果出现错误就自动接入声音、灯光显示(车辆喇叭长鸣、启动四跳灯)这样交通管理执法人员用眼睛目测也可以辨别。

当车辆被盗后，车主只要报案时将被盗车辆特征号提供给管理部门输入主控计算机，该被盗车辆一旦上路就将被控制。还可以调阅刚被盗窃时的信息，行驶记录可以明明白白、清清楚楚地告诉车辆被盗窃后的去向。(信息可以从车载记录传输中获得)

可以为车辆肇事逃逸提供强有力的线索与依据，只要知道重大事故的大致发生时间，再配合上目击者的描述，现场痕迹分析等就可以锁定调查目标。(信息可以从车载记录传输中获得)

可以替代GPS卫星定位系统绝大部分功能，与GPS定位系统比较：它的优点是定点定位更加准确，信息量大而且详细，成本低廉，功能扩展范围极其广大，运行可靠不受干扰，特别是脚踏实地不受治于他人。

可以建成车辆行驶电子实时动态地图，有益于均匀车流，疏导交通阻塞，提高道路利用率。此项定点定位电子活地图也可以向有需求的普通市民提供服务，普通市民可以在路口计算机触摸屏上查阅多种信息，在输入车辆特征号码后可以知道被查车辆具体位置，离自己还有多远距离。

特大型城市中的道路是一种有限资源。以上海为例，为了控制车辆总数，一直采用机动车牌照限量投放与拍卖的方法。如果这张智能“交通微波网”能在上海织成，那么车辆驶入外环、中环、内环可以征收等价不同的城市道路使用费。可以根据不同车型、不同车种区别收费，公交车、工程车、警务车、救护车、军用车不收费。游览车、私家车、大型车多收费。还可以分时段收费，高峰时多收费，低谷时与夜晚少收费。到那时牌照该不该拍卖的争论，将划上句号。

本发明提出交通管理过程化控制是人与计算机沟通结合的产物，这里计算机通信网络是对数据进行管理和通信传输的设备，在微波接收器与计算机系统之间起着神经关联的作用。交通道路现场数据首先读入路口计算机，然后所有数据上传给信息平台，交通网络控制系统中的计算机可以同时共享这些信息。根据不同的项目需求，可以设计不同的软件来完成，例如：交通管理、罚款收费、跟踪显示、历史查询、实时路况、电子地图、公共安全等等所要达到的功能。

过程化控制是指车辆从启动阶段就加以控制，这里车辆驾驶者与交通管理者都是人。人机结合对车辆行驶的整个过程进行跟踪控制，车辆停驶以后实行检查控制。

本发明可以有效地规范车辆驾驶人员的行为，促使其严格遵守交通规则。可以大幅度提高道路通畅率，提高道路的使用率，可以预警车辆故障隐患，预防交通事故的发生。可以有效地遏制与遏止各类违章驾驶以及交通肇事逃逸、打击利用车辆刑事犯罪的违法行为。可以实现交通管理的过程化控制，可以实现物流管理的全程化监控。还可以避免执法过程中的人为因数，以数据作为依据，分析与判断将进一步合理及符合实际。可以合理分配使用城市道路资源。

附图说明

图1为本发明的条形状微波信号接收器的结构示意图。

图1中，1为接收器外壳，2为接收天线，3为天线支架，4为H型横梁，5为引出线，6为电路板，7为屏蔽隔板，8为高分子固化材料。

图2为接收器单元结构的侧视图。

图2中，1为接收器外壳，2为接收天线，3为天线支架，4为H型横梁，6为电路板，8为高分子固化材料，9为电缆。

图3为本发明的长条形状微波信号接收器封闭监控交通路口的示意图。

图3中，10为微波信号接收器，11为路口计算机，12为通行指示牌支架，13为CCD图像识别器，14为红绿灯控制器。

图4是本发明的系统控制原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。

本发明的道路交通管理控制系统由微波通讯器，车辆行驶记录仪、红绿灯信号控制器及计算机网络控制装置构成。其中以微波通讯器作为关键联络部件，包括安装在车辆底部的微波信号发送器及嵌入道路停车线的微波信号接收器。微波信号接收器的结构如图1、图2所示。其中，图1显示了本发明条形状微波信号接收器中一个单元的结构示意图，图2为接收单元结构的侧视图。

微波信号接收器可以根据实际需要制成各种长度，由若干个接收单元组成。长条形状凹型钢质接收器外壳1内设置H型横梁4，内部间隔一定距离安装一个接收单元，各个接收单元之间设有屏蔽隔板7，这样可以形成一个个微波信号接受窗口，即能可靠接收信号，又可以准确定位。每个接收单元中，长条形状微波接收天线2安装在H型横梁4的上半部分，装有集成电路与电子原器件的电路板6及电缆9安装在H型横梁4的下半部分。接收天线2由天线支架3托起，引出线5穿过H型横梁4的孔洞与安装在H型横梁4的下半部分的电路板6相连接。整个长条形状微波接受器在安装调试完毕后，所有接收单元用高分子固化材料8浇注固化后与凹型钢质接收器外壳形成一个坚固的整体。

图3为本发明在交通路口设置长条形状微波信号接收器并对路口进行封闭监控示意图。如图3所示，针对交通道路交叉口的所有道路进出口，在停车线处挖沟嵌入长条形状微波信号接收器10，形成一个微波环形封闭的车辆信息读取线。每个长条形状微波信号接收器10内排列多个接收单元，在现有的通行指示牌支架12上增设一个CCD图形识别器13与路口计算机11相连，微波信号接收器10的引出线及红绿灯控制器14均与路口计算机11相连接。

图4是本发明的系统控制原理示意图。

交通路口红绿灯控制器14受控于路口计算机11，不断发出绿灯通行，红灯停车的灯光信号。车辆驾驶员通过视觉反映至大脑，进而服从交通指挥作出相应的动作。汽车上的车辆行驶记录仪记录下各种数据，同时将包含有车辆特征号在内的各种信息经编码后由车载微波信号发送器向道路路面发送低微能量的微波数字信号，微波工作频率可以定在5.8GHz，微波信号发送器采用有源工作方式，发射功率最大值可低于手机通讯标准，并且可以依据气候环境，温度、湿度变化进行自动调节。

嵌入路表面的长条形状微波信号接收器10接收到车辆发送过来的微波信号，经解码放大后将有关信息传输给路口计算机11。路口计算机11将信息进行分类整理、将有关的信息通过网络传输至信息平台。在控制路口现场还可以设置显示器，直观显示各种数据资料，也可以安装多种报警装置，进一步加强控制能力。

红绿灯控制电路已经是广泛运用的成熟技术，本发明采用计算机嵌入技术改造现有路口红绿灯自动信号装置，扩展了功能。本发明的红绿灯控制器增设了同步时钟电路，将控制灯光信号的时间值反馈给路口计算机11。由于长条形微波信号接收器10所接收到的车辆特征号也是输入路口计算机11的，因而时间指针与微波接收器反馈信号予以同步，可判断车辆行驶实际受控情况。路口计算机11就可以依据交通法规而事先编排好的程序，进行逻辑比对、运算作出相关的判断，发出指令将红绿灯控制信号转换，以实现道路交通智能控制。

路口计算机11可放置在路口计算机控制柜中，接收来自路口CCD图形识别器13的信号与微波传感信号进行逻辑判断，操作控制数字照相机拍摄，并启动报警装置。路口计算机11将车辆行驶记录仪通过微波通讯器传来的各种数据与路口实时采集的数据信息上传给计算机网络信息平台。

在道路路口可以设置触摸屏，通过触摸屏可以显示各种图形与数字信息。

路口计算机11连接CCD图形识别器13与数字照相机，可以检查通行车辆是否安装使用了记录仪。当车辆通过路口时CCD图形识别器13有信号输出，同时微波信号接收器10也收到该车辆特征号信息，路口计算机可以判定为正常，反之则启动数字照相机拍照取证，同时发出报警信号。路口计算机还可以连接“触摸屏”等人机界面，在交通管理人员的操作下可以监视路口正在通行车辆是否安装使用了记录仪。

如果将车辆行驶记录仪控制端口与车辆启动电路连接互相联锁，对车辆行驶记录仪与微波信号发送器信号进行自检，可以自行检查通行车辆是否安装使用了记录仪或记录仪是否正常工作。如果出现错误就自动接入声音、灯光显示(车辆喇叭长鸣、启动四跳灯)这样交通管理执法人员用眼睛目测也可以辨别。

利用本发明可以实行车辆行驶交通管理过程化控制。过程化控制是指车辆从启动阶段就加以控制，车辆行驶的整个过程进行跟踪控制，车辆停驶以后实行检查控制。

本发明的系统可以进一步应用于高速公路上。通过红绿灯信号控制器及路口计算机的合理布局，通过采用微波通讯器对城市道路进行环状、蜘蛛状布局，覆盖整个城市，乃至将城市与城市连接起来，直至将全国都连成网络，应用计算机网络信息平台，可以建立设在地面上的全国车辆与物流定位系统。

Claims (6)

1.一种采用微波通讯器的道路交通管理控制系统，其特征在于由微波通讯器、车辆行驶记录仪、红绿灯信号控制器、路口计算机、CCD图形识别器及计算机网络信息平台构成，其中微波通讯器由微波信号发送器和微波信号接收器组成，微波信号发送器安装在车辆底部并与车辆行驶记录仪相连接，将车辆行驶记录仪中包含有车辆特征号在内的各种信息向道路路面发送；长条形状微波信号接收器(10)嵌在交通道路交叉口的所有道路进出口停车线处，形成一个微波环形封闭的车辆信息读取线，微波信号接收器(10)的输出及路口的红绿灯信号控制器(14)均与路口计算机(11)相连接；路口的通行指示牌支架(12)上设置CCD图形识别器(13)与路口计算机(11)相连，路口计算机(11)与计算机网络信息平台相连，将车辆行驶记录仪通过微波通讯器传来的各种数据，及路口实时采集的数据、信息上传给计算机信息平台。

2、根据权利要求1的采用微波通讯器的道路交通管理控制系统，其特征在于所述微波信号接收器(10)由若干个接收单元组成，长条形状凹型钢质接收器外壳(1)内设置H型横梁(4)，接收器外壳(1)内部间隔安装的各个接收单元之间设有屏蔽隔板(7)，单元上部形成微波信号接受窗口，每个接收单元中，长条形状微波接收天线(2)安装在H型横梁(4)的上半部分，装有集成电路与电子原器件的电路板(6)及电缆(9)安装在H型横梁(4)的下半部分，接收天线(2)由天线支架(3)托起，引出线(5)穿过H型横梁(4)的孔洞与安装在H型横梁(4)的下半部分的电路板(6)相连接，所有接收单元用高分子固化材料(8)浇注固化后与凹型钢质接收器外壳形成一个坚固的整体。

3、根据权利要求1的采用微波通讯器的道路交通管理控制系统，其特征在于所述微波信号发送器采用有源工作方式。

4、根据权利要求1的采用微波通讯器的道路交通管理控制系统，其特征在于在路口还设置触摸屏与路口计算机(11)连接，通过触摸屏实现现场资料图形显示。

5、根据权利要求1的采用微波通讯器的道路交通管理控制系统，其特征在于所述车辆行驶记录仪的控制端口与车辆启动电路连接互相联锁，实现对车辆行驶记录仪和微波信号发送器的自检，并接入报警、灯光显示。

6、根据权利要求1的采用微波通讯器的道路交通管理控制系统，其特征在于通过采用微波通讯器对城市道路进行环状布局，将整个城市、整个地区乃至全国覆盖，连成网络，应用计算机网络信息平台，建立设在地面上的全国车辆与物流定位系统。

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