一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法

xiaoxiao2021-02-23  1

一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及交通信号灯控制技术领域,具体来说是一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法。
【背景技术】
[0002]目前,特种车辆优先采用的技术一般是通过在特种车辆上贴RFID电子标签,路面上安装RFID读卡器,RFID读卡器通过485总线传给交通信号控制系统,这种通行系统在具体的实施中比较费时费力,在路口需要安装多个RFID读卡器设备,RFID读卡器成本比较高,而且要给这些设备供电和通讯需要在道路上开槽布管穿各种电源线和信号线,这种特种车辆的管控方式在硬件成本上与安装维护成本昂贵,在实际应用中难以实现。如何开发出一种低成本、安装简单的特种车辆优先通行方法已经成为急需解决的技术问题。

【发明内容】

[0003]本发明的目的是为了解决现有技术中特种车辆优先通行在实际应用中难以实现的缺陷,提供一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法来解决上述问题。
[0004]为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
[0005]—种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法,其交通信号机控制设备包括安装于特种车辆上的车载装置和安装在信号机机柜内的接收装置,车载装置包括车载主控处理单元,GPS模块的数据输出端与车载主控处理单元的数据输入端相连,车载主控处理单元的数据传输端与车载Zigbee模块的数据传输端相连;接收装置包括接收主控单元,接收Zigbee模块的数据传输端与接收主控单元的数据传输端相连,接收主控单元通过通讯模块与信号机控制系统相连,车载Zigbee模块与接收Zigbee模块进行无线通信连接,交通信号机控制设备的控制方法包括以下步骤:
[0006]特种车辆定位信息的获取,车载装置中的GPS模块实时获取车辆的经玮度和方位角信息;
[0007]车辆定位信息的传输,车载主控处理单元将GPS模块获取的车辆的经玮度和方位角信息通过车载Zigbee模块向外界传输;
[0008]车辆定位信息的接收,接收Zigbee模块等待获取车载Zigbee模块的传输数据,待接收Zigbee模块接收到传输数据后传给接收主控单元;
[0009]计算距离路口长度,接收主控单元根据特种车辆的经玮度计算出特种车辆到达道口的距离D;
[0010]特种车辆行驶方向的判断,接收主控单元根据特种车辆的方位角判断出特种车辆在哪个方向的道路上行驶;
[0011]信号机切换绿灯相位,信号机控制系统根据特种车辆的行驶轨迹将信号机切换成绿灯。
[0012]所述的计算距离路口长度包括以下步骤:
[0013]计算特种车辆距离路口的长度D,其计算公式如下:
[0014]D = R*arccos(cos( latl*pi ()/180)*cos( lat2*pi ()/180)*cos( lngl*pi ()/180-lng2*pi()/180)+sin(latl*pi()/180)*sin(lat2*pi()/180)),
[0015]其中,1? = 6370996.8,?1()为圆周率1(11^1,1&衍)为路口的经玮度、(1即2,1&七2)为特种车辆当前的经玮度;
[0016]将特种车辆距离路口的长度D与道路长度阈值Μ进行对比;若D>M,则继续等待特种车辆驶近路口 ;若D〈M,则进行特种车辆行驶方向的判断。
[0017]所述的特种车辆行驶方向的判断包括以下步骤:
[0018]设定GPS方向角范围,GPS的方向角Θ的范围为0°-360°;
[0019]根据GPS获取的方向角Θ,按方向分配法则确定特种车辆行驶方向,方向分配法则如下:
[0020]若315° < θ〈360°或0° < θ<45°,则特种车辆为向正北方向行驶;
[0021]若45°< θ〈135°,则特种车辆为向正东方向行驶;
[0022]若135°< θ<225°,则特种车辆为向正南方向行驶;
[0023]若225°< θ〈315°,则特种车辆为向西方向行驶。
[0024]所述的信号机切换绿灯相位包括以下步骤:
[0025]接收主控单元通过通讯模块向信号机控制系统发送需进行相位调整的道路方向;
[0026]信号机控制系统针对特种车辆行驶方向调整信号灯灯色,信号机控制系统跑完当前相位的预定转换流程后调整到请求相位;
[0027]接收主控单元判断特种车辆距离路口的长度D的变化趋势;若D距离持续增大,说明特种车辆离开路口,则信号机控制系统运行跑完当前相位的预定转换流程后恢复正常信号机相位;若持续减小,则继续保持相当道路绿灯相位。
[0028]还包括绿灯调整相位Τ的设定,设定最大绿灯时间Tmax和最小绿灯时间Tmin,其中
Tmin〈T〈Tmaxo
[0029]有益效果
[0030]本发明的一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法,与现有技术相比基于GPS定位技术和Zigbee传输技术,有效地实现了特种车辆的优先通行。本发明只需要在特种车辆上安装车载装置、信号机机柜里安装接收装置便可实现,无需在道路上开槽穿线,不会破坏路面,整体硬件成本低,设备实际安装实施快捷,后期维护方便。
【附图说明】
[0031]图1为现有技术中交通信号机控制设备的电路连接原理图;
[0032]图2为本发明的方法流程图;
[0033]其中,1-车载装置、2-接收装置、11-车载主控处理单元、12-GPS模块、13-车载Zigbee模块、21-接收主控单元、22-接收Zigbee模块、23-通讯模块、3-信号机控制系统。
【具体实施方式】
[0034]为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识,用以较佳的实施例及附图配合详细的说明,说明如下:
[0035]如图1所示,交通信号机控制设备基于GPS定位技术和Zigbee传输技术,采用现有技术的安装方式,交通信号机控制设备包括安装于特种车辆上的车载装置1和安装在信号机机柜内的接收装置2,车载装置1和接收装置2分别采用独立的电源供应。车载装置1包括车载主控处理单元11,车载主控处理单元11为安装在特种车辆上的主控芯片,GPS模块12的数据输出端与车载主控处理单元11的数据输入端相连,GPS模块12将获取到的特种车辆信息传送给车载主控处理单元11。车载Zigbee模块13与接收Zigbee模块22进行无线通信连接,车载主控处理单元11的数据传输端与车载Zigbee模块13的数据传输端相连,车载主控处理单元11再通过车载Zigbee模块13对外传输。接收装置2包括接收主控单元21,接收主控单元21内保存有电子地图。接收Zigbee模块22的数据传输端与接收主控单元21的数据传输端相连,接收主控单元21从而获取到GPS模块12的采集数据。接收主控单元21通过通讯模块23与信号机控制系统3相连,接收主控单元21再根据采集数据控制交通信号机。
[0036]如图2所示,本发明所述的一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法,其包括以下步骤:
[0037]第一步,特种车辆定位信息的获取。车载装置1中的GPS模块12实时获取车辆的经玮度和方位角信息,GPS模块12不断的更新数据并实时发送给接收主控单元21,以供接收主控单元21作为信号灯转换的数据依据。
[0038]第二步,车辆定位信息的传输。车载主控处理单元11将GPS模块12获取的车辆的经玮度和方位角信息通过车载Zigbee模块13向外界传输。由于Zigbee技术的特性,当Zigbee模块处于一定范围内才会开始产生通信,因此在日常应用中,车载Zigbee模块13实时地向外界进行数据传输,当离道路交叉口距离太远时,则传输失败,车载Zigbee模块13虽实现发送但无相应的设备进行接收;当特种车辆驶入道路交叉口时,即进入了路口布置的接收Zigbee模块22的接收范围内,则车载Zigbee模块13和接收Zigbee模块22形成Zigbee通信。
[0039]第三步,车辆定位信息的接收。接收Zigbee模块22等待获取车载Zigbee模块13的传输数据,待接收Zigbee模块22接收到传输数据后传给接收主控单元21,接收主控单元21根据GPS模块12进行数据分析。
[0040]第四步,计算距离路口长度。接收主控单元21根据特种车辆的经玮度计算出特种车辆到达道口的距离D,为了防止特种车辆距离路口太远就开始响应,从而浪费该方向的绿灯时间,在此设计车子到路口较近的距离才开始放行,即当特种车辆离路口的距离小于或等于车载接收端预存的路口距离时,才开始进行方向角的判断, 其具体步骤如下:
[0041 ] (1)计算特种车辆距离路口的长度D,其计算公式如下:
[0042]D = R*arccos(cos( latl*pi ()/180)*cos( lat2*pi ()/180)*cos( lngl*pi ()/180-lng2*pi()/180)+sin(latl*pi()/180)*sin(lat2*pi()/180)),
[0043]其中,R = 6370996.8,其为地球半径,pi()为圆周率3T,(lngl,latl)为路口的经玮度、(Ing2,lat2)为特种车辆当前的经玮度。
[0044](2)将特种车辆距离路口的长度D与道路长度阈值Μ进行对比,道路长度阈值Μ的值根据实际情况进行设置即可。若D>M,则继续等待特种车辆驶近路口;若D〈M,则进行特种车辆行驶方向的判断。
[0045]第五步,特种车辆行驶方向的判断。一般的道路交叉口为四个道口方向,因此需要根据GPS的方向角Θ判断当前特种车辆是从哪个方向行驶至哪个方向,接收主控单元21根据特种车辆的方位角判断出特种车辆在哪个方向的道路上行驶,才能在此道路方向上发出绿灯相位信号。其具体包括以下步骤:
[0046](1)设定GPS方向角范围,GPS的方向角Θ的范围为0° -360°。
[0047](2)根据GPS获取的方向角Θ,按方向分配法则确定特种车辆行驶方向,方向分配法则如下:
[0048]若315° < θ〈360°或0° < θ<45°,则特种车辆为向正北方向行驶;
[0049]若45°< θ〈135°,则特种车辆为向正东方向行驶;
[0050]若135°< θ<225°,则特种车辆为向正南方向行驶;
[0051]若225°< θ〈315°,则特种车辆为向西方向行驶。
[0052]此方向分配法则为交通道口方向为标准的空间方向,即道路就为正东、正南等,而在实际应用中,可能有的道路会有一定的偏向,如道路相对于正东方向有一定角度的偏移,在这种情况下,则按现有技术中的规范手册根据路口的实际情况进行方向分配法则进行微调即可。
[0053]第六步,信号机切换绿灯相位。信号机控制系统3根据特种车辆的行驶轨迹将信号机切换成绿灯,其具体步骤如下:
[0054](1)接收主控单元21通过通讯模块23向信号机控制系统3发送需进行相位调整的道路方向,准备进行绿灯相位的调整。
[0055](2)信号机控制系统3针对特种车辆行驶方向调整信号灯灯色,将需要调整的路口信号机调整为绿灯。根据现有技术中的信号灯调控机制,信号机控制系统3跑完当前相位的预定转换流程后调整到请求相位,即路口的信号灯不能直接由红灯变为绿灯,要等待对应路口在绿灯闪灯后变黄灯再变为红灯。同样,为了保证绿灯不产生闪亮闪灭的情况,可以定义绿灯调整相位Τ,设定最大绿灯时间Tmax和最小绿灯时间Tmin,其中Tmin〈T〈Tmax,将绿灯调整相位T设为最少不低于最小绿灯时间。
[0056](3)接收主控单元21判断特种车辆距离路口的长度D的变化趋势,以判断特种车辆是否驶离路口,还是在路口内继续行驶。若D距离持续增大,说明特种车辆离开路口,则信号机控制系统3运行跑完当前相位的预定转换流程后恢复正常信号机相位。若持续减小,则继续保持相当道路绿灯相位,等待特种车辆驶离交叉路口。
[0057]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法,其交通信号机控制设备包括安装于特种车辆上的车载装置(1)和安装在信号机机柜内的接收装置(2),车载装置(1)包括车载主控处理单元(11),GPS模块(12)的数据输出端与车载主控处理单元(11)的数据输入端相连,车载主控处理单元(11)的数据传输端与车载Zigbee模块(13)的数据传输端相连;接收装置(2)包括接收主控单元(21),接收Zigbee模块(22)的数据传输端与接收主控单元(21)的数据传输端相连,接收主控单元(21)通过通讯模块(23)与信号机控制系统(3)相连,车载Zigbee模块(13)与接收Zigbee模块(22)进行无线通信连接,其特征在于,交通信号机控制设备的控制方法包括以下步骤: 11)特种车辆定位信息的获取,车载装置(1)中的GPS模块(12)实时获取车辆的经玮度和方位角信息; 12)车辆定位信息的传输,车载主控处理单元(11)将GPS模块(12)获取的车辆的经玮度和方位角信息通过车载Zigbee模块(13)向外界传输; 13)车辆定位信息的接收,接收Zigbee模块(22)等待获取车载Zigbee模块(13)的传输数据,待接收Zigbee模块(22)接收到传输数据后传给接收主控单元(21); 14)计算距离路口长度,接收主控单元(21)根据特种车辆的经玮度计算出特种车辆到达道口的距离D; 15)特种车辆行驶方向的判断,接收主控单元(21)根据特种车辆的方位角判断出特种车辆在哪个方向的道路上行驶; 16)信号机切换绿灯相位,信号机控制系统(3)根据特种车辆的行驶轨迹将信号机切换成绿灯。2.根据权利要求1所述的一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法,其特征在于,所述的计算距离路口长度包括以下步骤: 21)计算特种车辆距离路口的长度D,其计算公式如下: D=R*arccos(cos(latl*pi()/180)*cos(lat2*pi()/180)*cos(lngl*pi()/180_lng2*pi()/180)+sin(latl*pi()/180)*sin(lat2*pi()/180)), 其中,1? = 6370996.8,?丨()为圆周率31,(1即1,1社1)为路口的经玮度、(1即2,1&七2)为特种车辆当前的经玮度; 22)将特种车辆距离路口的长度D与道路长度阈值Μ进行对比;若D>M,则继续等待特种车辆驶近路口 ;若D〈M,则进行特种车辆行驶方向的判断。3.根据权利要求1所述的一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法,其特征在于,所述的特种车辆行驶方向的判断包括以下步骤: 31)设定GPS方向角范围,GPS的方向角Θ的范围为0°-360° ; 32)根据GPS获取的方向角Θ,按方向分配法则确定特种车辆行驶方向,方向分配法则如下: 若315° < θ<360°或0° < θ<45°,则特种车辆为向正北方向行驶; 若45° < θ<135°,则特种车辆为向正东方向行驶; 若135° < θ<225°,则特种车辆为向正南方向行驶; 若225° <θ<315°,则特种车辆为向西方向行驶。4.根据权利要求1所述的一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法,其特征在于,所述的信号机切换绿灯相位包括以下步骤: 41)接收主控单元(21)通过通讯模块(23)向信号机控制系统(3)发送需进行相位调整的道路方向; 42)信号机控制系统(3)针对特种车辆行驶方向调整信号灯灯色,信号机控制系统(3)跑完当前相位的预定转换流程后调整到请求相位; 43)接收主控单元(21)判断特种车辆距离路口的长度D的变化趋势;若D距离持续增大,说明特种车辆离开路口,则信号机控制系统(3)运行跑完当前相位的预定转换流程后恢复正常信号机相位;若持续减小,则继续保持相当道路绿灯相位。5.根据权利要求4所述的一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法,其特征在于,还包括绿灯调整相位T的设定,设定最大绿灯时间Tmax和最小绿灯时间Tmin,其中Tmin<T<Tmaxo
【专利摘要】本发明涉及一种用于特种车辆优先通行的交通信号机控制方法,与现有技术相比解决了特种车辆优先通行在实际应用中难以实现的缺陷。本发明包括以下步骤:特种车辆定位信息的获取;车辆定位信息的传输;车辆定位信息的接收;计算距离路口长度;特种车辆行驶方向的判断;信号机切换绿灯相位。本发明基于GPS定位技术和Zigbee传输技术,有效地实现了特种车辆的优先通行。
【IPC分类】G08G1/087
【公开号】CN105489029
【申请号】CN201510970311
【发明人】王玉梅, 梁子君, 岳彩林, 杨志华
【申请人】安徽科力信息产业有限责任公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月21日

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