CN203118234U - 基于atms的节能驾驶提示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于ATMS的节能驾驶提示系统，由安装城市交通指挥控制中心的无线RF发射模块、车载信息处理单元组成。其中车载信息处理单元由软硬件两部分组成，硬件部分有微处理器、无线RF接收模块、GPS模块；软件部分主要指最节能行驶速度的运算过程。无线RF发射模块从ATMS获取交通信息，通过天线发射给无线RF接收模块，微处理器接收无线RF接收模块的信息并提取车辆所在车流放行的最近的时间区间以及所在路段的拥堵级别，将提取数据送入微处理器得到最节能的行驶速度V_e提示给驾驶员。本实用新型中车辆速率计算可行性高、节能效果好，有利缓解了交通阻塞问题。

Description

基于ATMS的节能驾驶提示系统

技术领域

本实用新型涉及智能交通技术领域，具体涉及一种基于ATMS（Advanced Traffic Management System）的节能驾驶提示系统。 

背景技术

随着世界范围内汽车的普及，汽车的燃油消耗在总体石油消耗中所占的比重越来越大，车辆节能正逐渐成为汽车行业以及交通运输行业研究的重要课题。 

传统的车辆节能技术一般以车辆的某一方面为研究对象展开研究，如改进车辆发动机性能，改善车辆的流线型结构，提升车辆的润滑性能等。这类节能技术一般成本较大，而且取得的效果较为有限。 

在实际的车辆运行过程中，由于驾驶员不知道即将到达的交叉路口的交通配时情况，在通过前方交叉路口的过程中可能会对车辆进行比较频繁的操控，诸如加速、减速、停车、启动，这样的操控会使车辆产生较大的能源浪费和尾气排放。 

为了使得驾驶员在即将到达交叉路口时，能够获得最为节省能源的驾驶方式，本申请的发明人于2011年5月21日递交了一篇专利申请文件，即2011年11月2日公开的专利文献CN102231239A，其公开了一种基于车路交互技术的节能驾驶策略提示系统及其工作方法，包括装在路口处的能获得该路口信息的射频发射器以及安装在车上的节能驾驶策略提示装置系统，该装置系统由软硬件两部分组成，硬件由微处理器、射频接收器、车载GPS导航仪以及显示器或语音提示器组成；软件部分主要由节能驾驶策略运算模块组成。该专利文献中提及的工作过程是当有车辆进入前方为控制路口的路段时，节能驾驶策略提示装置把车载GPS导航仪的实时数据和射频接收器接收到的交通信息进行匹配，然后交给节能驾驶策略运算模块进行处理，得到车辆节能驾驶策略，并通过显示器或语音提示器提示给驾驶人员。上述的交通信息包括：路口编号、当前相位信号、当前相位绿灯剩余时间、其他各相位的相位号，相位绿灯时间、绿灯间隔时间以及交通信号周期；而相位的概念是指，在一个周期内，平面交叉口上某一支或者某几支交通流所获得的通行权。 

该技术方案达到了一定的节能驾驶和节能减排的效果，但是还存在以下技术问题： 

（1）上述技术方案中，需要在每个路口处安装室外射频发射器，因此需要大量的室外射频发射器，不但安装过程复杂而且使得整个系统的成本大大提高。 

（2）上述技术方案中，车辆即将到达的前方路口的通行时间通过节能驾驶策略运算 模块处理得到，这一计算过程令节能驾驶提示装置的软件部分带具有较大的计算量，使得整个系统运行速度慢、显示时间具有一定的延时，因此提供的驾驶策略不够及时。 

（3）上述技术方案中，通过相位信号表征交通信息，而在实际的交通运行过程中相位的划分与路口息息相关，路口不同采用的相位方案不同，而且即使同一个路口，不同的时间段采用的相位方案也不会相同，对于不同的信号机生产厂家生产的信号机型号不同，相位的划分标准也不一致因此该技术方案只能针对特定型号的信号机在特定路口使用，具有较大的局限性。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中的节能驾驶策略提示系统需要在每个路口设置室外射频发射器因此设备庞杂且成本较高，进而提供一种系统结构简单，成本低的基于ATMS的车辆节能驾驶提示系统。 

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于ATMS的节能驾驶提示系统，包括设置于交通指挥控制中心的ATMS，获取不同编号路口的交通信号灯配时信息； 

设置于交通指挥控制中心的无线RF发射模块，接收所述ATMS获取的不同编号路口的交通信号灯配时信息，并发送至车载信息处理单元； 

所述车载信息处理单元设置于车辆上，包括： 

GPS模块，获得车辆行驶方向，前方路口编号信息，车辆与前方路口之间的距离，车辆经济时速V_a，路段最高限速V_max和路段最低限速V_min； 

无线RF接收模块，与所述无线RF发射模块匹配，接收所述无线RF发射模块传输的与前方路口编号对应的路口的交通信号灯配时信息； 

微处理器，接收所述无线RF接收模块和所述GPS模块输出的数据；根据当前时刻车辆与前方路口之间的距离及交通信号灯配时信息获取车辆最节能行驶速度V_e； 

信息提示模块，接收所述微处理器输出的数据，将所述最节能行驶速度V_e提示给驾驶员。 

所述信息提示模块包括液晶显示器。 

所述信息提示模块还包括声音播放器，接收所述微处理器输出的数据语音提示驾驶员所述最节能行驶速度V_e。 

所述ATMS通过所述无线RF发射模块发送格式为[路口编号，车流通行时间（a_i，b_i）（1≤i≤8代表车流编号），车流拥堵状态L_i，信号灯变化周期]的交通配时信息至所述无线RF接收模块。 

所述微处理器内设置:比较所述最节能行驶速度V_e与所述车辆经济时速V_a大小的第 一比较器；及比较所述最节能行驶速度V_e与所述路段最高限速V_max和所述路段最低限速V_min大小的第二比较器； 

所述最节能行驶速度V_e小于所述车辆经济时速Va且大于所述路段最低限速V_min小于所述路段最高限速V_max则将所述最节能行驶速度V_e发送至所述信息提示模块。 

所述信息提示模块将车辆所属车流的车流拥堵状态L_i提示给驾驶员。 

本实用新型的上述技术方案具有如下有益效果： 

（1）本实用新型中，设置在交通指挥控制中心的ATMS直接通过无线RF发射模块将格式为[路口编号，车流通行时间（a_i，b_i），车流拥堵状态L_i，信号灯变化周期]的交通信息发送至设置在车辆上的车载信息处理单元，不需要在每个路口设置信号控制装置，因此大大简化了整个系统，降低了整个系统的成本。 

（2）本实用新型中，ATMS通过无线RF发射模块发送的交通信息中直接包含了每个路口的不同车流方向的车流通行时间，因此车载信息处理单元可直接提取出来即可，不需要在单独计算通行时间，降低了系统运算量，有效地提高了整个系统的运行速度。 

（3）本实用新型中，通过车流来表征交通信息，在实际的交通运行过程中，无论相位如何变化，每个十字路口对于车流方向的划分始终是固定的，因此具有通用性，可以适用于每个路口。 

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中： 

图1为本实用新型基于ATMS的节能驾驶提示系统； 

图2为标准十字路口的车流编号示意图； 

图3为本实用新型车载信息处理单元的组成； 

图4为车载信息处理单元的程序控制流程图； 

图5为微处理器的运算程序流程图； 

其中的附图标记为：1-无线RF发射模块，2-车载信息处理单元，201-无线RF接收模块，202-GPS模块，203-微处理器，204-信息提示模块，2031-第一比较器，2032-第二比较器。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明： 

如图1所示，本实施例提供一种基于ATMS的节能驾驶提示系统，该系统包括设置于交通指挥控制中心的ATMS，所述的ATMS可获取不同编号路口的交通信号灯配时信息；系统还 包括设置于交通指挥控制中心的无线RF发射模块1，接收所述ATMS获取的不同编号路口的交通信号灯配时信息，并发送至车载信息处理单元2；所述车载信息处理单元2设置于车辆上，其包括：GPS模块202，所述GPS模块202采用常用的GPS导航仪，可获得车辆行驶方向，前方路口编号信息，车辆与前方路口之间的距离，车辆经济时速Va，路段最高限速Vmax和路段最低限速Vmin；所述车载信息处理单元2还包括无线RF接收模块202，与所述无线RF发射模块1匹配，接收所述无线RF发射模块1传输的与前方路口编号对应的路口的交通信号灯配时信息；所述车载信息处理单元2还包括微处理器203，其接收所述无线RF接收模块201和所述GPS模块202输出的数据；根据当前时刻车辆与前方路口之间的距离及交通信号灯配时信息获取车辆最节能的行驶速度V_e；所述的微处理器203可选择能够实现运算功能的单片机芯片或者CPU芯片均可，根据当前时刻车辆距离前方路口的距离以及前方路口交通信号灯的配时信息便可根据距离比时间的方式计算出车辆的行驶速度；最后由信息提示模块204，接收所述微处理器203输出的数据，将车辆最节能的行驶速度V_e提示给驾驶员。作为可选的实施方式，所述信息提示模块204包括液晶显示器，更为优选地所述信息提示模块204还包括声音播放器，接收所述微处理器203输出数据的语音提示驾驶员最节能行驶速度V_e。 

为了减小微处理器203的运算量，使其能够直接从交通信息中获取最为合适的交通信号灯配时信息，在本实施例中，所述ATMS通过所述无线RF发射模块1发送格式为[路口编号，车流通行时间（a_i，b_i）（1≤i≤8代表车流编号），车流拥堵状态L_i，信号灯变化周期]的交通配时信息至无线RF接收模块201。 

对于一个标准的十字路口上，对车流进行划分如图2所示：西向东直行为车流1，西向北左行为车流2，北向南直行为车流3，北向东左行为车流4，东向西直行为车流5，东向南左行为车流6，南向北直行为车流7，南向西左行为车流8。车流1和车流2行驶在路段拥堵级别为L₁，车流3和车流4所在的路段的拥堵级别为L₂，车流5和车流6行驶在路段拥堵级别为L₃，车流7和车流8行驶在路段拥堵级别为L₄，拥堵级别对应的路况分布为：1-畅通；2-轻度拥堵；3-拥堵；车流获取通行权的时间区间为[a_i,b_i]，其中，车流的数量根据不同的路口有所不同，以上仅是对于标准的十字路口来说，而对于其他类型的路口可根据该标准的十字路口进行相应的调整。 

如图3所示，所述微处理器203内设置:比较所述最节能行驶速度V_e与所述车辆经济时速Va大小的第一比较器2031；及比较所述最节能行驶速度V_e与所述路段最高限速V_max和路段最低限速V_min大小的第二比较器2032；所述最节能行驶速度V_e小于所述车辆经济时 速Va且大于所述路段最低限速V_min小于路段最高限速V_max则将所述车辆最节能的行驶速度V_e发送至所述信息提示模块204。 

作为优选的实施方式，所述信息提示模块204还可将车辆所属车流的车流拥堵状态提示给驾驶员。 

上述节能驾驶提示系统的程序控制流程如图4所示：系统开始启动并初始化：微处理器203开始接收GPS模块202采集的信息，信息包括：前方路口编号信息及车辆与前方路口之间的距离D、该路段最高限速V_max；同时微处理器203处理接收到的交通信息，并从中提取出本车所属车流的配时信息；微处理器203将接收到的信息送进行如图5所示的运算，计算得出最佳节能驾驶速度。 

如在某一时刻某一辆车正在由南向北行驶，前方400米到达编号为0007的路口，所属路段畅通，该车在该路口直行通过。则所述ATMS通过所述无线RF发射模块1发送的关于该路口的交通信号灯的配时信息的格式以及内容是：[路口编号、a1、b1、a2、b2、a3、b3、a4、b4、a5、b5、a6、b6、a7、b7、a8、b8、信号周期]，例如[0007，0,10，13，27,1,30,50,53,62,1,0,10,13，27,1,30,50,53,62,1,68]，当然所述ATMS可以获得的信息不仅仅是这一个路口的信息，其可以获得其他编号路口的信息，在此只引用该路口的交通信号灯配时信息。 

通过GPS模块202获取的信息是：路口的编号为0007；到达前方路口的剩余里程D=400米；车辆在前方路口直行，所以车辆所属车流的编号为7；路段最高限速V_max=70公里/小时，车辆行驶的最低速度为路段最低限速V_min=1公里/小时，车辆经济时速Va=80公里/小时。 

第一步，微处理器203从GPS模块202提取出该路口的编号、车辆到达路口的剩余里程、路段限速等信息；微处理器203从无线RF接收模块201提取到编号为007的路口的交通信号灯配时信息； 

第二步，微处理器203从编号为007路口的交通信号灯配时信息中提取车辆所在车流7放行的最近的时间区间[a₇,b₇]，为[30,50]。 

第三步，计算最节能的行驶速度： 

如果车辆在第一个放行区间便通过路口则行驶速度为：V₁=（400/30+400/50）/2=10.65米/秒=38.4公里/小时； 

如果车辆在第二个放行区间通过路口，即[a7+68，b7+68]这一时间段内通过路口，则行驶速度为V₂=(400/(30+68)+400/(50+68))/2=3.74(米/秒)=13.4公里/小时； 

如果车辆在第三个放行区间通过路口，即[a7+2*68，b7+2*68]这一时间段内通过路口，则行驶速度为V₃=400/30+68*2+400/50+68*2/2=2.28(米/秒)=8.2公里/小时， 

如果车辆在第四个放行区间通过路口，即[a7+3*68，b7+3*68]这一时间段内通过路口，则行驶速度为V₄=400/30+68*3+400/50+68*3/2=1.64(米/秒)=5.9公里/小时， 

以此类推，V₂₂=400/30+68*21+400/50+68*21/2=0.273(米/秒)=0.981公里/小时， 

V₂₂<Vmin=1公里/小时，停止计算。 

第四步，由第一比较器2031比较得到V₁、V₂……V₂₂中最接近车辆经济时速V_a=80公里/小时的值，为V₁=38.4公里/小时； 

第五步，确定理论上的最佳行驶速度值为V_e=38.4公里/小时： 

再由第二比较器2032比较是否V_min<V_e<V_max，符合上述条件后得到V_e=38.4公里/小时。 

第六步，确定驾驶策略： 

该路段拥堵级别为畅通，所述信息提示模块204可通过液晶显示屏或者声音播放器提示：“前方行驶畅通，请以速度38.4公里/小时行驶”。 

以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式之一。本实用新型的保护范围并不局限于实施例，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。 

Claims (6)

1.一种基于ATMS的节能驾驶提示系统，其特征在于：包括 

设置于交通指挥控制中心的ATMS，获取不同编号路口的交通信号灯配时信息； 

设置于交通指挥控制中心的无线RF发射模块（1），接收所述ATMS获取的不同编号路口的交通信号灯配时信息，并发送至车载信息处理单元（2）； 

所述车载信息处理单元（2）设置于车辆上，包括： 

GPS模块（202），获得车辆行驶方向，前方路口编号信息，车辆与前方路口之间的距离，车辆经济时速V_a，路段最高限速V_max和路段最低限速V_min； 

无线RF接收模块（201），与所述无线RF发射模块（1）匹配，接收所述无线RF发射模块（1）传输的与前方路口编号对应的路口的交通信号灯配时信息； 

微处理器（203），接收所述无线RF接收模块（201）和所述GPS模块（202）输出的数据；根据当前时刻车辆与前方路口之间的距离及交通信号灯配时信息获取车辆最节能行驶速度V_e； 

信息提示模块（204），接收所述微处理器（203）输出的数据，将所述最节能行驶速度V_e提示给驾驶员。 

2.根据权利要求1所述的基于ATMS的节能驾驶提示系统，其特征在于： 

所述信息提示模块（204）包括液晶显示器。 

3.根据权利要求2所述的基于ATMS的节能驾驶提示系统，其特征在于： 

所述信息提示模块（204）还包括声音播放器，接收所述微处理器（203）输出的数据语音提示驾驶员所述最节能行驶速度V_e。 

4.根据权利要求2所述的基于ATMS的节能驾驶提示系统，其特征在于： 

所述ATMS通过所述无线RF发射模块（1）发送格式为[路口编号，车流通行时间（a_i，b_i）（1≤i≤8代表车流编号），车流拥堵状态L_i，信号灯变化周期]的交通配时信息至所述无线RF接收模块（201）。 

5.根据权利要求1-4任一所述的基于ATMS的节能驾驶提示系统，其特征在于： 

所述微处理器（203）内设置:比较所述最节能行驶速度V_e与所述车辆经济时速Va大小的第一比较器（2031）；及比较所述最节能行驶速度V_e与所述路段最高限速V_max和所述路段最低限速V_min大小的第二比较器（2032）； 

所述最节能行驶速度V_e小于所述车辆经济时速Va且大于所述路段最低限速V_min小于所述路段最高限速V_max则将所述最节能行驶速度V_e发送至所述信息提示模块（204）。 

6.根据权利要求5所述的基于ATMS的节能驾驶提示系统，其特征在于： 

所述信息提示模块（204）将车辆所属车流的车流拥堵状态L_i提示给驾驶员。 

Images