CN205140214U - 一种智能交通灯及其与驾驶员之间的信息交互装置 - Google Patents

一种智能交通灯及其与驾驶员之间的信息交互装置 Download PDF

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王志方
张龙龙
陈昌亚
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Abstract

本实用新型公开了一种智能交通灯及其与驾驶员之间的信息交互装置，属于智能交通领域，可解决驾驶员不能提前掌握前方交通灯的状态，从而及时调整车速以提高遇到绿灯概率的问题，技术方案是，包括交通灯与车载终端，其特征在于，交通灯包括交通灯控制器、驱动器、交通灯显示屏以及信号发射器，交通灯控制器连接信号发射器与驱动器，驱动器连接交通灯显示屏，车载终端包括信号接收器、GPS模块、存储器、车载终端控制器、语音模块和车载终端显示器，信号接收器、GPS模块、存储器、语音模块和车载终端显示器均与车载终端控制器连，本实用新型能够减少车辆在十字路口处的启停次数，降低能源消耗，消减等待时间，提高通行效率。

Description

一种智能交通灯及其与驾驶员之间的信息交互装置
技术领域
本实用新型涉及信息交互装置，特别是一种智能交通灯及其与驾驶员之间的信息交互装置。
背景技术
交通灯问世以来，即在维持十字路口交通秩序方面发挥着至关重要的作用。现有交通灯与驾驶员之间的信息交互只能在交通灯进入驾驶员视野之后开始，规则为“红灯”停车，“黄灯”等待，“绿灯”行驶，一般情况下，遇到三种灯的概率是一定的，在不改变交通规则的前提下，如果驾驶员能够提前掌握前方交通灯的状态及时间等信息，就可以在允许范围内适当调整车速，使遇到“绿灯”的概率得到提高，意义重大，然而目前还没有一种关于交通灯与驾驶员之间的信息交互装置，现有技术还未解决该问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种智能交通灯及其与驾驶员之间的信息交互装置，使驾驶员在交通灯进入其视野之前，就能够获知交通灯的状态及时间信息，并根据本实用新型的提示信息，在允许范围内结合实际情况，适当调整车速，保证车辆行驶到十字路口处时，交通灯为“绿灯”。
本实用新型解决的技术方案是，包括交通灯与车载终端。
所述的交通灯包括交通灯控制器、驱动器、交通灯显示屏以及信号发射器。
所述的车载终端包括信号接收器、GPS模块、存储器、车载终端控制器、语音模块和车载终端显示器。
所述的交通灯控制器连接信号发射器与驱动器，驱动器连接交通灯显示屏，其中交通灯控制器用于向驱动器提供交通灯的显示信号，并向信号发射器发送交通灯的经纬度信息、两通行方向上的灯色、交通灯的工作参数(如红灯时长、绿灯时长等)及倒计时信息，交通灯显示屏用于显示灯色及倒计时信息，信号发射器以电磁波形式向外发送交通灯的经纬度信息、两通行方向上的灯色、交通灯的工作参数及倒计时信息。
所述的信号接收器、GPS模块、存储器、语音模块和车载终端显示器均与车载终端控制器相连，其中信号接收器用于接收交通灯的经纬度信息、两通行方向上的灯色及交通灯的工作参数，GPS模块用于提供车速、行驶方向、车辆经纬度信息，存储器用于存储一定区域内十字路口名称及与之匹配的经纬度信息，语音模块用于播报能够顺利通行的车速范围，车载终端显示器用于显示通行方向的灯色、倒计时信息以及能够顺利通行的车速范围。
所述的信号发射器与信号接收器采用“一对多”工作模式，即多个信号接收器能够共同接收同一个信号发射器所发射的信号。
所述的存储器中存储的十字路口名称与其经纬度信息一一匹配对应。
所述的车载终端控制器按AB＝R*arccos[(sinb1)*(sinb2)+(cosb1)*(cosb2)*cos(a1-a2)]计算交通灯与车辆当前位置的距离，再根据v＝s/t计算出车辆能够顺利通行的车速范围。
本实用新型方法新颖、功能完善，能够有效减少车辆在十字路口处的启停次数，降低能源消耗，消减等待时间，提高通行效率，是智能交通领域的创新。
附图说明
图1为本实用新型的系统框图。
图2为本实用新型的交通灯电气连接框图。
图3为本实用新型的车载终端电气连接框图。
图4为本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1、2、3、4给出，本实用新型包括交通灯与车载终端。
所述的交通灯包括交通灯控制器、驱动器、交通灯显示屏以及信号发射器。
所述的车载终端包括信号接收器、GPS模块、存储器、车载终端控制器、语音模块和车载终端显示器。
所述的交通灯控制器连接信号发射器与驱动器，驱动器连接交通灯显示屏，其中交通灯控制器用于向驱动器提供交通灯的显示信号，并向信号发射器发送交通灯的经纬度信息、两通行方向上的灯色、交通灯的工作参数(如红灯时长、绿灯时长等)及倒计时信息，交通灯显示屏用于显示灯色及倒计时信息，信号发射器以电磁波形式向外发送交通灯的经纬度信息、两通行方向上的灯色、交通灯的工作参数及倒计时信息。
所述的信号接收器、GPS模块、存储器、语音模块和车载终端显示器均与车载终端控制器相连，其中信号接收器用于接收交通灯的经纬度信息、两通行方向上的灯色及交通灯的工作参数，GPS模块用于提供车速、行驶方向、车辆经纬度信息，存储器用于存储一定区域内十字路口名称及与之匹配的经纬度信息，语音模块用于播报能够顺利通行的车速范围，车载终端显示器用于显示通行方向的灯色、倒计时信息以及能够顺利通行的车速范围。
所述的信号发射器与信号接收器采用“一对多”工作模式，即多个信号接收器能够共同接收同一个信号发射器所发射的信号。
所述的存储器中存储的十字路口名称与其经纬度信息一一匹配对应。
所述的车载终端控制器按AB＝R*arccos[(sinb1)*(sinb2)+(cosb1)*(cosb2)*cos(a1-a2)]计算交通灯与车辆当前位置的距离，再根据v＝s/t计算出车辆能够顺利通行的车速范围。
所述的交通灯控制器采用STM32F103单片机及其外围的定时、复位电路实现，交通灯显示屏采用三色点阵屏，驱动器利用74HC138行驱动芯片和BMI5026列驱动芯片构成，信号发射器可采用NRF905无线发射模块。
所述的信号接收器可采用NRF905无线发接收模块，GPS模块选用U-blox系列GPS模块，存储器采用外置SD卡，车载终端显示器可选用TFT型液晶屏，语音模块可采用WTM-SD高音质语音模块，车载终端控制器采用STM32F103单片机及其外围的定时、复位电路实现。
本实用新型的工作原理如下：
通过获取车辆当前的GPS信息及其前方交通灯的GPS信息，根据勾股定理与余弦定理，按照公式AB＝R*arccos[(sinb1)*(sinb2)+(cosb1)*(cosb2)*cos(a1-a2)]计算车辆当前位置与交通灯的距离，结合交通灯当前的灯色、工作参数及倒计时剩余时间，根据公式v＝s/t计算出车辆能够顺利通行的车速范围。
图4所示为本实用新型的工作流程图，假设某交通灯所处位置A经纬度为(a1，b1)，该位置名称为“迎宾路与世纪路交叉口”，工作参数中绿灯时长为tGREEN秒，某时刻一汽车驶近该红绿灯，此刻车辆所处位置B经纬度为(a2，b2)，具体工作流程为：
交通灯上的信号发射器将交通灯的经纬度信息、两通行方向上的灯色、交通灯的工作参数及倒计时信息向外发送，车载终端上的信息号接收器接收以上信息，车载终端控制器首先根据存储器内信息查询到(a1，b1)位置的名称为“迎宾路与世纪路交叉口”，再根据公式AB＝R*arccos[(sinb1)*(sinb2)+(cosb1)*(cosb2)*cos(a1-a2)]计算AB之间距离，其中R为地球半径，均值为6370km，AB的单位为km。
如果交通灯当前状态为绿灯，倒计时剩余时间为tY秒，则根据公式v＝s/t，车辆能够顺利通过当前绿灯需保持的最低车速vmin＝(3600*AB)/tY，其中vmin的单位为km/h，车载终端显示器将前方的十字路口名称、灯色、倒计时信息以及vmin显示出来，同时语音模块播报诸如“最低车速xx可顺利通过迎宾路与世纪路交叉口”的提示信息，驾驶员根据此提示信息，结合导航工具、当前车速及路况，适当调整车速，上述计算及提示过程以一定的周期刷新，车速调整到合适值之后，语音模块播报诸如“保持当前车速可顺利通过迎宾路与世纪路交叉口”的提示信息。
如果交通灯当前状态为红灯或黄灯，倒计时剩余时间为tN秒，则根据公式v＝s/t，车辆能够顺利通过下一个绿灯需保持的最高车速vmax＝(3600*AB)/tN，最低车速vmin＝(3600*AB)/(tY+tGREEN)，其中vmax、vmin的单位均为km/h，车载终端显示器将通行方向的灯色、倒计时信息以及车速范围显示出来，同时语音模块播报诸如“最高车速xx，最低车速xx可顺利通过迎宾路与世纪路交叉口”的提示信息，驾驶员根据此提示信息，结合导航工具、当前车速及路况，适当调整车速，上述计算及提示过程以一定的周期刷新，车速调整到合适值之后，语音模块播报诸如“保持当前车速可顺利通过迎宾路与世纪路交叉口”的提示信息。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型能够减少车辆在十字路口处的启停次数，降低启动、制动过程中能源消耗。
2、本实用新型可以消减车辆在十字路口处的等待时间，提高十字路口的通行效率。
3、本实用新型方法新颖、功能完善、使用方便、效果好，是智能交通领域的创新，具有良好的经济效益和社会效益。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员在本实用新型精神和原理的启发下，可作各种修改、变换或等同替换，但这些变换与修改仍在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能交通灯及其与驾驶员之间的信息交互装置，包括交通灯与车载终端，其特征在于，交通灯包括交通灯控制器、驱动器、交通灯显示屏以及信号发射器，交通灯控制器连接信号发射器与驱动器，驱动器连接交通灯显示屏，车载终端包括信号接收器、GPS模块、存储器、车载终端控制器、语音模块和车载终端显示器，信号接收器、GPS模块、存储器、语音模块和车载终端显示器均与车载终端控制器相连。
2.根据权利要求1所述的一种智能交通灯及其与驾驶员之间的信息交互装置，其特征在于：所述的交通灯控制器向驱动器提供交通灯显示信号，并向信号发射器发送交通灯的经纬度信息、两通行方向上的灯色、交通灯的工作参数及倒计时信息，交通灯显示屏显示灯色及倒计时信息，信号发射器以电磁波形式向外发送交通灯的经纬度信息、两通行方向上的灯色、交通灯的工作参数及倒计时信息。
3.根据权利要求1所述的一种智能交通灯及其与驾驶员之间的信息交互装置，其特征在于：所述的信号接收器接收交通灯的经纬度信息、两通行方向上的灯色、交通灯的工作参数及倒计时信息，GPS模块提供车速、行驶方向、车辆经纬度信息，存储器用于存储一定区域内十字路口名称及与之匹配的经纬度信息，语音模块播报能够顺利通行的车速范围，车载终端显示器显示通行方向的灯色、倒计时信息以及能够顺利通行的车速范围。
4.根据权利要求1所述的一种智能交通灯及其与驾驶员之间的信息交互装置，其特征在于：所述的信号发射器与信号接收器采用“一对多”工作模式，即多个信号接收器能够共同接收同一个信号发射器所发射的信号。
5.根据权利要求1所述的一种智能交通灯及其与驾驶员之间的信息交互装置，其特征在于：所述的存储器中存储的十字路口名称与其经纬度信息一一匹配对应。
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