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一种基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置及其使用方法.pdf

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一种 基于 卫星 导航系统 绿灯 状态 通行 装置 及其 使用方法
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摘要
申请专利号:

CN201611244134.3

申请日:

2016.12.29

公开号:

CN106683463A

公开日:

2017.05.17

当前法律状态:

授权

?#34892;?#24615;:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G08G 1/0962申请日:20161229|||公开
IPC分类号: G08G1/0962 主分类号: G08G1/0962
申请人: 中国电子科技集团公司第二十七研究所
发明人: 王文松
地址: 450047 河南省郑州市二七区航海中路71号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 郑州联科专利事务所(普通合伙) 41104 代理人: 刘建芳
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611244134.3

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2019.02.22|||2017.06.09|||2017.05.17

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置及其使用方法,包括多个信号灯控制单元、授时单元、中央处理单元和多个移动终端单元,授时单元的通讯端口与多个信号灯控制单元的第一通讯端口分别相连,多个信号灯控制单元的第二通讯端口分别与中央处理单元的第一通讯端口相连,中央处理单元的第二通讯端口与多个移动终端单元的通讯端口分别相连;本发明通过对信号灯的状态信息进行标定和移动终端单元的使用,使用户获取以标准时间为参考时间的绝对状态信息,准确掌握信号灯绿灯剩余时间和通过路口所需行驶速度,既保证了用户获取的信号灯状态的精确度,又提高了用户对信号灯状态的判知力,保证用户及时高效地通过路口,提高交通通行?#30465;?/p>

权利要求书

1.一种基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置,其特征在于:包括多个信号灯控制单
元、授时单元、中央处理单元和多个移动终端单元,授时单元的通讯端口与多个信号灯控制
单元的第一通讯端口分别相连,多个信号灯控制单元的第二通讯端口分别与中央处理单元
的第一通讯端口相连,中央处理单元的第二通讯端口与多个移动终端单元的通讯端口分别
相连;
信号灯控制单元包括定位模块、信号接收处理模块和信号灯,定位模块和信号接收处
理模块均设在信号灯上,授时单元的信号输出端通过第一通信模块连接信号接收处理模块
的第一信号输入端,定位模块的信号输出端连接信号接收处理模块的第二信号输入端,信
号接收处理模块的第一通讯端口连接信号灯的通讯端口,信号接收处理模块的第二通讯端
口通过第二通信模块连接中央处理单元的通讯端口;
中央处理单元包括信息处理模块和信息存储模块,信号接收处理模块的第二通讯端口
通过第二通信模块连接信息处理模块的第一通讯端口,信息处理模块的第二通讯端口连接
信息存储模块的通讯端口,信息处理模块的第三通讯端口通过第三通信模块与多个移动终
端单元的通讯端口分别连接;
移动终端单元包括BD/GPS双模导航模块和移动终端处理模块,信息处理模块的第三通
讯端口通过第三通信模块连接移动终端处理模块的第一通讯端口,移动终端处理模块的第
二通讯端口连接BD/GPS双模导航模块的通讯端口。
2.根据权利要求1所述的基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置,其特征在于:所述移
动终端单元还包括人机界面模块,人机界面模块的通讯端口连接移动终端处理模块的第三
通讯端口。
3.根据权利要求1或2所述的基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置,其特征在于:所
述第一通信模块和第三通信模块均为无线通信模块,第二通信模块为有线通信模块。
4.根据权利要求3所述的基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置,其特征在于:所述授
时单元为网络授时单元或卫星授时单元。
5.一种权利要求2所述的基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置的使用方法,其特征
在于:包括以下步骤:
A:采用信号接收处理模块对信号灯的坐标信息和时间间隔信息进行标定,获取信号灯
的绝对状态信息;包括以下步骤:
A1:分布在不同区域的多个信号灯?#31995;?#23450;位模块与卫星或基站建立通信连接,定位模
块获取对应信号灯所在位置的坐标信息,并将该坐标信息发送至对应的信号接收处理模
块;
A2:授时单元将从卫星或网络获取的标准时间信息发送至信号接收处理模块,对信号
接收处理模块进行授时,信号接收处理模块以标准时间为参考时间;
A3:信号接收处理模块检测对应信号灯的实时状态,获取以标准时间为参考时间的信
号灯时间间隔信息;
A4:信号接收处理模块将对应信号灯的坐标信息、时间间隔信息和标准时间信息进行
组包,即获取了以标准时间为参考时间的信号灯绝对状态信息;
A5:信号接收处理模块将信号灯绝对状态信息发送至信息处理模块,信息处理模块按
照信号灯的坐标对不同信号灯的绝对状态信息进行编号,然后发送至信息存储模块进行存
储;
B:用户通过BD/GPS双模导航模块设定目的地和选定路线,BD/GPS双模导航模块判断最
近一个信号灯的坐标信息,并将该坐标信息通过无线通信方式发送至信息处理模块;
C:根据接收到的坐标信息,信息处理模块调用信息存储模块中对应信号灯的绝对状态
信息,然后将该绝对状态信息通过无线通信方式传送至移动终端处理模块;
D:移动终端处理模块对接收到的信号灯绝对状态信息进行解包和提取,并根据提取的
以标准时间为参考时间的时间间隔信息与当前时间的关联,判断信号灯当前状态和信号灯
的绿灯剩余时间t,BD/GPS双模导航模块判断该信号灯与用户当前位置之间的距离s,移动
终端处理模块根据v=s/t计算出绿灯状态下通过路口所需行驶的最低速度v并提示用户;
E:用户根据提示的最低速度v行驶通过路口。
6.根据权利要求5所述的基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置的使用方法,其特征
在于:所述步骤A中对信号灯的坐标信息和时间间隔信息的标定采用移动终端处理模块,标
定后的信息即为信号灯的绝对状态信息;标定过程包括以下步骤:
Aa:BD/GPS双模导航模块将从卫星或网络获取的标准时间信息发送至移动终端处理模
块,对移动终端处理模块进行授时,移动终端处理模块以标准时间为参考时间;
Ab:多个用户分别对不同区域内的每个信号灯的时间间隔信息进行采集,然后将所采
集的时间间隔信息上传至移动终端处理模块,获取以标准时间为参考时间的信号灯时间间
隔信息;
Ac:BD/GPS双模导航模块判断对应信号灯的坐标信息并将该坐标信息发送至移动终端
处理模块;
Ad:移动终端处理模块将对应信号灯的坐标信息、时间间隔信息和标准时间信息进行
组包,即获取以标准时间为参考时间的信号灯的绝对状态信息;
Ae:移动终端处理模块将信号灯的绝对状态信息发送至信息处理模块,信息处理模块
按照信号灯的坐标对不同信号灯的绝对状态信息进行编号,然后传送至信息存储模块进行
存储。

说明书

一种基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域,尤其涉及一种基于卫星导航系统的绿灯状态通行
装置及其使用方法。

背景技术

随着城市的发展和大量人员、车辆的融入,城市的交通越来?#25509;?#22581;。为了管控交通
拥堵状况,国内目前多采用控制信号灯进行交通疏导,交通信号灯的控制多采用两种模式:
单点独立模式和联网控制模式。单点独立模式属于大部分传统的交通信号灯所采用的控制
模式,主要由LED信号灯、时钟模块、控制器、电源模块、接口电路等组成,交通信号灯一般根
据自身的时钟电?#36153;?#29615;红绿灯时间间隔。联网控制模式属于目前智能交通示范道路常用的
交通信号灯控制模式,一般依据道?#26041;?#35774;时预留的有线接口,实现联网控制,根据车流量反
推各个方向信号灯的时长。

但是,单点模式下不同信号灯相对于绝对时间没有参考性,没有统一的准确时间
点,时效性差,而联网控制模式下,当某一方向道路通行时间变长,必然导致另一方向道路
拥堵。因此这两种模式均不能?#34892;Щ航?#20132;通拥堵,整体通行效?#23454;汀?#21516;时,这两种通行模式
均由交通信号灯控制,道?#26041;?#36890;参与人员只能被动接受信号灯指示,通过信号灯的概率是
随机的,通行的灵活性和互动性差,?#20197;?#38654;霾、雨雪等恶劣天气下、前方有遮挡物的情况下
或者信号灯?#25910;系?#24773;况下,交通参与人员不能随信号灯状态改变做出准确反应,轻则导致
道路通行效?#25910;?#20307;?#26723;停?#37325;则导致交通事故的发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置及其使用方法,
使交通参与者获取的信号灯状态信息精度确高,进一步地,使交通参与者实时掌握信号灯
亮灯剩余时间,进而灵活选择行驶状态,交通通行效率高,时效性强,便捷实用。

本发明采用的技术方案为:

一种基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置,包括多个信号灯控制单元、授时单元、中
央处理单元和多个移动终端单元,授时单元的通讯端口与多个信号灯控制单元的第一通讯
端口分别相连,多个信号灯控制单元的第二通讯端口分别与中央处理单元的第一通讯端口
相连,中央处理单元的第二通讯端口与多个移动终端单元的通讯端口分别相连;

信号灯控制单元包括定位模块、信号接收处理模块和信号灯,定位模块和信号接收处
理模块均设在信号灯上,授时单元的信号输出端通过第一通信模块连接信号接收处理模块
的第一信号输入端,定位模块的信号输出端连接信号接收处理模块的第二信号输入端,信
号接收处理模块的第一通讯端口连接信号灯的通讯端口,信号接收处理模块的第二通讯端
口通过第二通信模块连接中央处理单元的通讯端口;

中央处理单元包括信息处理模块和信息存储模块,信号接收处理模块的第二通讯端口
通过第二通信模块连接信息处理模块的第一通讯端口,信息处理模块的第二通讯端口连接
信息存储模块的通讯端口,信息处理模块的第三通讯端口通过第三通信模块与多个移动终
端单元的通讯端口分别连接;

移动终端单元包括BD/GPS双模导航模块和移动终端处理模块,信息处理模块的第三通
讯端口通过第三通信模块连接移动终端处理模块的第一通讯端口,移动终端处理模块的第
二通讯端口连接BD/GPS双模导航模块的通讯端口。

优选地,所述移动终端单元还包括人机界面模块,人机界面模块的通讯端口接入
移动终端处理模块的第三通讯端口。

优选地,所述第一通信模块和第三通信模块均为无线通信模块,第二通信模块为
有线通信模块。

优选地,所述授时单元为网络授时单元或卫星授时单元。

一种基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置的使用方法,包括以下步骤:

A:采用信号接收处理模块对信号灯的坐标信息和时间间隔信息进行标定,获取信号灯
的绝对状态信息;包括以下步骤:

A1:分布在不同区域的多个信号灯?#31995;?#23450;位模块与卫星或基站建立通信连接,定位模
块获取对应信号灯所在位置的坐标信息,并将该坐标信息发送至对应的信号接收处理模
块;

A2:授时单元将从卫星或网络获取的标准时间信息发送至信号接收处理模块,对信号
接收处理模块进行授时,信号接收处理模块以标准时间为参考时间;

A3:信号接收处理模块检测对应信号灯的实时状态,获取以标准时间为参考时间的信
号灯时间间隔信息;

A4:信号接收处理模块将对应信号灯的坐标信息、时间间隔信息和标准时间信息进行
组包,即获取了以标准时间为参考时间的信号灯绝对状态信息;

A5:信号接收处理模块将信号灯绝对状态信息发送至信息处理模块,信息处理模块按
照信号灯的坐标对不同信号灯的绝对状态信息进行编号,然后发送至信息存储模块进行存
储;

B:用户通过BD/GPS双模导航模块设定目的地和选定路线,BD/GPS双模导航模块判断最
近一个信号灯的坐标信息,并将该坐标信息通过无线通信方式发送至信息处理模块;

C:根据接收到的坐标信息,信息处理模块调用信息存储模块中对应信号灯的绝对状态
信息,然后将该绝对状态信息通过无线通信方式传送至移动终端处理模块;

D:移动终端处理模块对接收到的信号灯绝对状态信息进行解包和提取,并根据提取的
以标准时间为参考时间的时间间隔信息与当前时间的关联,判断信号灯当前状态和信号灯
的绿灯剩余时间t,BD/GPS双模导航模块判断该信号灯与用户当前位置之间的距离s,移动
终端处理模块根据v=s/t计算出绿灯状态下通过路口所需行驶的最低速度v并提示用户;

E:用户根据提示的最低速度v行驶通过路口。

优选地,步骤A中对信号灯的坐标信息和时间间隔信息的标定采用移动终端处理
模块,标定后的信息即为信号灯的绝对状态信息;标定过程包括以下步骤:

Aa:BD/GPS双模导航模块将从卫星或网络获取的标准时间信息发送至移动终端处理模
块,对移动终端处理模块进行授时,移动终端处理模块以标准时间为参考时间;

Ab:多个用户分别对不同区域内的每个信号灯的时间间隔信息进行采集,然后将所采
集的时间间隔信息上传至移动终端处理模块,获取以标准时间为参考时间的信号灯时间间
隔信息;

Ac:BD/GPS双模导航模块判断对应信号灯的坐标信息并将该坐标信息发送至移动终端
处理模块;

Ad:移动终端处理模块将对应信号灯的坐标信息、时间间隔信息和标准时间信息进行
组包,即获取以标准时间为参考时间的信号灯的绝对状态信息;

Ae:移动终端处理模块将信号灯的绝对状态信息发送至信息处理模块,信息处理模块
按照信号灯的坐标对不同信号灯的绝对状态信息进行编号,然后传送至信息存储模块进行
存储。

本发明通过对信号灯的状态信息进行标定,使用户获取的信号灯状态信息均为以
标准时间为参考时间的绝对状态信息,保证了用户获取的信号灯状态的精确度,时效性强;
同时,通过配合移动终端单元的使用,使用户能够不受外部环境和距离的影响,准确掌握信
号灯绿灯剩余时间和直观获取绿灯通过路口所需行驶速度,提高了用户对信号灯状态的判
知力和准确性,保证用户及时高效地通过路口,灵活性强,准确度高,?#34892;?#25552;高交通通行效
?#21097;?#36890;过用户人工采集信号灯的时间间隔信息并通过移动终端处理模块进行标定的方式,
提高了用户的互动性,且对现有设备设施改动性小,?#24067;?#25104;本低,智能高效,实用性强,可靠
性强。

附图说明

图1为本发明中基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置的结构原理框图;

图2为第一种优选实施方式的流程图;

图3为第二种优选实施方式的流程图。

具体实施方式

如图1所示,一种基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置,包括多个信号灯控制单
元、授时单元、中央处理单元和多个移动终端单元,授时单元的通讯端口与多个信号灯控制
单元的第一通讯端口分别相连,多个信号灯控制单元的第二通讯端口分别与中央处理单元
的第一通讯端口相连,中央处理单元的第二通讯端口与多个移动终端单元的通讯端口分别
相连;

信号灯控制单元包括定位模块、信号接收处理模块和信号灯,定位模块和信号接收处
理模块均设在信号灯上,授时单元的信号输出端通过第一通信模块连接信号接收处理模块
的第一信号输入端,定位模块的信号输出端连接信号接收处理模块的第二信号输入端,信
号接收处理模块的第一通讯端口连接信号灯的通讯端口,信号接收处理模块的第二通讯端
口通过第二通信模块连接中央处理单元的通讯端口;

中央处理单元包括信息处理模块和信息存储模块,信号接收处理模块的第二通讯端口
通过第二通信模块连接信息处理模块的第一通讯端口,信息处理模块的第二通讯端口连接
信息存储模块的通讯端口,信息处理模块的第三通讯端口通过第三通信模块与多个移动终
端单元的通讯端口分别连接;

移动终端单元包括BD/GPS双模导航模块和移动终端处理模块,信息处理模块的第三通
讯端口通过第三通信模块连接移动终端处理模块的第一通讯端口,移动终端处理模块的第
二通讯端口连接BD/GPS双模导航模块的通讯端口。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

作为第一种优选的实施方式,定位模块和信号接收处理模块均设在信号灯上,授
时单元的信号输出端通过第一无线通信模块连接信号接收处理模块的第一信号输入端,定
位模块的信号输出端连接信号接收处理模块的第二信号输入端,信号接收处理模块的第一
通讯端口连接信号灯的通讯端口, 信号接收处理模块的第二通讯端口通过第一有线通信
模块连接信息处理模块的第一通讯端口,信息处理模块的第二通讯端口连接信息存储模块
的通讯端口,信息处理模块的第三通讯端口通过第三无线通信模块连接移动终端处理模块
的第一通讯端口,移动终端处理模块的第二通讯端口连接BD/GPS双模导航模块的通讯端
口。

信号接收处理模块采用ARM处理器,第一有线通信模块采用485、232等有线接口,
第一无线通信模块和第二无线通信模块采用3G、4G等远距离无线网络通信模块,或者采用
BT、zigbee或wifi等近距离无线网络通信模块。授时单元用于从北斗导航卫星或GPS导航卫
星的信号上获取标准时间信息,采用网络授时单元或卫星授时单元。

如图2所示,基于卫星导航系统的绿灯状态通行装置的使用方法包括以下步骤:

A:采用信号接收处理模块对信号灯的坐标信息和时间间隔信息进行标定,获取信号灯
的绝对状态信息;包括以下步骤:

A1:分布在不同区域的多个信号灯?#31995;?#23450;位模块与卫星或基站建立通信连接,定位模
块获取对应信号灯所在位置的坐标信息,并将该坐标信息发送至对应的信号接收处理模
块;

A2:授时单元将从卫星或网络获取的标准时间信息发送至信号接收处理模块,对信号
接收处理模块进行授时,信号接收处理模块以标准时间为参考时间;

A3:信号接收处理模块检测对应信号灯的实时状态,获取以标准时间为参考时间的信
号灯时间间隔信息;

A4:信号接收处理模块将对应信号灯的坐标信息、时间间隔信息和标准时间信息进行
组包,即获取了以标准时间为参考时间的信号灯绝对状态信息;

A5:信号接收处理模块将信号灯绝对状态信息发送至信息处理模块,信息处理模块按
照信号灯的坐标对不同信号灯的绝对状态信息进行编号,然后发送至信息存储模块进行存
储;

对信号灯的坐标信息和时间间隔信息进行标定后,用户获得以标准时间为参考时间的
信号灯绝对状态信息,使用户不仅能够获取信号灯的实时状态,还能获取信号灯当前时刻
绿灯状态的精确剩余时间,且时间精度达到微秒级,精确度高,令用户可以准确掌握信号灯
的变化,从而及时做出反应以通过路口;

B:用户通过BD/GPS双模导航模块设定目的地和选定路线,BD/GPS双模导航模块判断最
近一个信号灯的坐标信息,并将该坐标信息通过无线通信方式发送至信息处理模块;

C:根据接收到的坐标信息,信息处理模块调用信息存储模块中对应信号灯的绝对状态
信息,然后将该绝对状态信息通过无线通信方式传送至移动终端处理模块;

D:移动终端处理模块对接收到的信号灯绝对状态信息进行解包和提取,并根据提取的
以标准时间为参考时间的时间间隔信息与当前时间的关联,判断信号灯当前状态和信号灯
的绿灯剩余时间t,BD/GPS双模导航模块判断该信号灯与用户当前位置之间的距离s,移动
终端处理模块根据v=s/t计算出绿灯状态下通过路口所需行驶的最低速度v并提示用户;

E:用户根据提示的最低速度v行驶通过路口。

本发明使交通参与者在因距离信号灯远、雾霾等恶劣天气或前方有遮挡物而无法
看清前方信号灯状况的情况下,主动获取前方红绿灯状态,提高交通参与者对前方远距离
红绿灯状态的判知力和准确性,提高交通通行效?#21097;?#19988;能根据信号灯准确的状态信息判断
出信号灯绿灯剩余时间,进而计算出用户在绿灯状态下通过路口所需速度,供用户在行驶
中参考,实现了用户在绿灯状态下自主可控通过路口,灵活高效,提高了交通通行的效率和
用户行驶的效?#30465;?br />

如图3所示,作为第二种优选的实施方式,与第一种优选实施方式的区别在于还包
括人机界面模块,?#20063;?#39588;A中对信号灯的坐标信息和时间间隔信息进行的标定采用移动终
端处理模块,以获取标定后的信号灯的绝对状态信息,具体包括以下步骤:

Aa:BD/GPS双模导航模块将从卫星或网络获取标准时间信息发送至移动终端处理模
块,对移动终端处理模块进行授时,移动终端处理模块以标准时间为参考时间;

Ab:多个用户分别对不同区域内的每个信号灯的时间间隔信息进行采集,然后将所采
集的时间间隔信息上传至移动终端处理模块,获取以标准时间为参考时间的信号灯时间间
隔信息;

Ac:BD/GPS双模导航模块判断对应信号灯的坐标信息并将该坐标信息发送至移动终端
处理模块;

Ad:移动终端处理模块将对应信号灯的坐标信息、时间间隔信息和标准时间信息进行
组包,即获取以标准时间为参考时间的信号灯的绝对状态信息;

Ae:移动终端处理模块将信号灯的绝对状态信息发送至信息处理模块,信息处理模块
按照信号灯的坐标对不同信号灯的绝对状态信息进行编号,然后传送至信息存储模块进行
存储。

采用移动终端处理模块对信号灯的坐标信息和时间间隔信息进行标定,在提高信
号灯状态信息精确度的同时提高交通参与者的互动性,且对现有设备设施改动性较小,硬
件成本低。同时,用户在通过人机界面采集信号灯状态信息时,当发现信号灯出现?#25910;?#25110;路
口出线拥堵等特殊情况时,通过在人机界面操作将对应信号灯的坐标信息和异常信息发送
移动终端处理模块,移动终端处理模块进而将对应的坐标信息异常信息发送至中央处理单
元的信息处理模块,使远程技术人员能够及时获知异常情况,及时调派人员到达现场进行
维修或维护,?#34892;Ы档?#20102;交通拥堵发生的概?#30465;?br />

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解,其依然可
以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同
替换,而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范
围。

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