专利名称：车联网智能交通信息系统及其实现方法
技术领域：
本发明属于电子通信及传感器领域，涉及一种新型智能网络交通信息系统及其实 现方法。
背景技术：
如今，在我国多数大中城市里，拥挤的交通已令人们感到疲惫不堪，不断增长的交 通事故给人们的生命安全带来威胁。在通用汽车于上海世博园举办的一场高峰论坛上，云集于此的各方专家围绕“车 联网”这个新命题展开了热烈讨论。车联网时代的智能交通以及智能生活让在座所有人兴 奋不已。车与车之间将相互连接，并成为人们相互交流的新途径。本发明提出了一种智能 网络交通信息系统实现“车联网”，是对本领域的一个实践。汽车电子发展迅速，汽车电子的大数据量处理能力，快速反应能力及可靠性都得 到了极大的提高，应用也越来越多。这为本发明的实现提供了很好的技术保障。作为一种固体照明光源，LED以其长寿命、环保、低功耗、高光效、多光色、可调光、 响应迅速、可连续开关闪断、可在安全低电压下工作等诸多优势，日渐朝着成为新一代照明 光源的方向发展。越来越多的被应用到道路照明和隧道照明等功能性照明领域。所以本发 明利用LED路灯作为实现数据传输的重要途径。LED灯的响应时间为纳秒级，因此高频响应 好。由于LED进行频繁开关(高频)对其没有太大的损伤。通过调节占空比或工作频率， 能够有效控制LED灯的闪光，这样即可将数据加载到LED灯光上去。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能网络交通信息系统，实现车与车相 连、车与城市网络相连，形成一个智能网络交通信息系统，实现对道路交通的监控和预测。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案智能网络交通信息系统包括交控中心和车子之间的数据交换模块、车子与车子之 间的数据交换模块、交通监控模块以及交通预测模块。所述交控中心和车子之间的数据交换模块包括车子通过激光和LED路灯灯光传 递数据给车子；车子通过超声波和激光传递数据给交控中心。所述车子与车子之间的数据交换模块包括车子通过超声波实现与临近车子之间 的数据交换以及车子通过超声波和LED路灯灯光实现与周边车子间的数据交换。所述交通监控模块，指交控中心获取所有路段的车辆信息以及路况信息，通过综 合处理，从而疏导车辆，调节道路车辆流向，避免堵车。所述交通预测模块，指交控中心通过长时间监测车辆，收集路况信息数据，建立一 个中长期的道路交通预报模型。搜集道路交通敏感信息，并根据短期或者长期情况预测道 路交通情况。及时发布信息，引导车主合理安排行程。作为本发明的优选方案之一，激光传递数据过程如下
激光传递数据使用的是激光模组，发射端是激光器，激励时间短(纳秒级)、功耗 小(只需几毫瓦)、光斑小、传输距离远；接收端是光敏二极管，反应时间短(纳秒级)、功耗 小(只需几毫瓦)。发射端通过脉冲开关激光器，在接收端可以形成一个占空比、频率跟发射端相对 应的方波。利用单片机接收这个方波，通过解码就可以得到发射端发送的数据。发射端在不发送数据的时候，发射端将其设置成关闭状态，即没有激光发射出来， 可以节约电能。作为本发明的优选方案之一，超声波传递数据过程如下超声波现在用的很广泛，技术很成熟。但是大部分都是用在障碍物探测领域。本 发明使用超声波使车子向路灯灯杆发送数据的具体实现方法是当要发送数据时，超声波 先发送一段时间的声波，作用是使接收端完全起震(超声波接收器需要一定时间的起震时 间)，然后发射端停止发送声波，以停止时间的长短来区分“1”、“0”、以及起始信号等。作为本发明的优选方案之一，LED灯光传递数据过程如下LED进行频繁开关(高频)对其没有太大的损伤，无论是频繁地开关电源还是通过 控制系统调节电流，只要电流在额定范围内，对LED的寿命均无影响。因此，可以通过改变 LED开关频率或者占空比就可以加载数据到LED灯光上去。LED灯光传递数据需要区分白天和夜晚两种情况。夜晚的时候LED灯光既要照明 又要传递数据，而白天只需要传递数据。夜晚不发送数据时使其以一定的频率闪烁(频率很高)，当要发送数据时改变其 闪烁频率或者占空比，这样车子上的接收器就可以读取此频率或者占空比，进而区别“ 1”、 “0”、以及起始信号等(有的LED路灯调光就是采用控制开关电源的频率方法)。不发送数 据时使其以一定的频率闪烁的好处是可以使得灯光在发送数据和不发送数据时亮度变化 不是很大。白天时，如果不发送数据的话，LED灯熄灭，当发送数据时，使其以一定的频率闪烁 (频率很高)，根据要发送的数据，改变频率或者占空比，这样车子上的接收器就可以读取 此频率和占空比，进而区别“1”、“0”、以及起始信号等。由于发送数据时间短，人眼是看不 出路灯的闪烁的。本发明的有益效果在于本发明提出的方案在于建立一个智能网络交通信息系 统，便于交控中心的控制、管理交通，实现交通信息的及时发布，做到短期中期长期的交通 预报；便于车主及时获取交通信息，路况信息。实现交控中心和车辆之间的实时信息交互， 大大改善交通系统。
图1为车联网智能交通信息系统总框图；图2为本发明数据传输总框图；图3为车与交控中心之间数据传输框图；图4为车与车之间的数据传输框图。
具体实施例方式下面结合附图进一步详细说明本发明的
具体实施例方式请参照附图1，本发明的交通监控模块和交通预测模块是建立在上述数据传输基 础上。交控中心获取所有路段的车辆信息以及路况信息，通过综合处理，及时发布交通路况 信息从而疏导车辆，调节道路车辆流向，避免堵车。交控中心通过长时间监测车辆，收集路 况信息数据，建立一个中长期的道路交通预报模型。搜集道路交通敏感信息，并根据短期或 者长期情况预测道路交通情况。及时发布信息，引导车主合理安排行程。请参照附图2，本发明数据交换包括交控中心、车子以及路灯灯杆这三者之间的数 据交换过程，从而构成一个完整的网络交通信息系统。请参照附图3，本发明交控中心和车子之间的数据交换过程包括交控中心向车子 传递数据和车子向交控中心传递数据。当交控中心要向车子传递数据时，交控中心将数据 通过激光传递给路灯灯杆，灯杆再通过激光不断的把数据传递到后一级灯杆，从而将数据 传递到道路上每一根灯杆上。灯杆再将接收到的数据加载到LED路灯灯光上去，将这些数 据传递到道路上每一辆车子上；当车子向交控中心传输数据时，车子通过超声波将数据传 输到临近的灯杆上，灯杆再将数据通过激光传输到上一级灯杆，一直传递到交控中心。交控中心和车子之间的数据交换可以实现交控中心和车子之间双向数据交换。请参照附图4，本发明车子与车子之间的数据交换包括以下两点第一，车子通过 超声波将数据传递给临近的灯杆上，灯杆再将数据通过激光传递给上一级灯杆，一直传递 到交控中心。交控中心再将数据传递给灯杆，通过LED灯光将数据传递给道路上的每一辆 车子(即前面讲到的交控中心传输数据到车子的过程)；第二，车子通过超声波将数据传递 给临近的灯杆，这根灯杆再将接收到的数据加载到这根灯杆的LED灯光上，这样这根灯杆 周边的车子都可以接收到该车发送的数据。车子和车子之间这两种数据交换应用在不同场合，实现车与车相连，使道路上的 车形成一个庞大的网络，在人、车、路三者间建立了相互间的信息依存、数据共享的关系。这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例 中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实 施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明 的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、 材料和部件来实现。这些均属于本发明范畴。
权利要求
车联网智能交通信息系统，其特征包括利用超声波、激光和LED路灯灯光实现车与交控中心、车与车之间的数据交换。一方面，交控中心获取车辆信息，对整个道路进行监测，并对车辆信息进行综合处理，进而预测中长期交通路况，疏导交通。另一方面，车辆通过交控中心获取路况信息，也可以和周边车辆进行信息共享。
2.车联网智能交通信息系统的数据交换分为三个部分第一，交控中心将数据通过激 光传输给路灯灯杆，灯杆间通过激光不断的把数据传递到后一级灯杆，从而将数据传递到 道路上每一根灯杆上。灯杆再将接收到的数据加载到LED路灯灯光上去，将这些数据传输 给道路上每一辆车子；第二，车子通过超声波将数据传递给临近的灯杆，灯杆再将数据通过 激光传递到上一级灯杆，一直传递到交控中心；第三，车子将数据通过超声波传递给临近灯 杆，灯杆再将数据加载到LED灯光上，继而将数据传递给临近的其他车子。前两点实现了交 控中心和车子之间的数据交换；第三点实现了车子与车子之间的数据交换。
3.根据权利要求2所述，车和路灯灯杆之间的数据传输用的是超声波。其特征在于数 据传输方向性适宜，便于车子向灯杆传输数据。
4.根据权利要求2所述，路灯灯杆和路灯灯杆之间的数据交换用的是激光。其特征是 可以实现较远距离的数据传输，且传输数据量大。
5.根据权利要求2所述，灯杆和交控中心之间的数据交换用的是激光。其特征是可以 实现较远距离的数据传输，且传输数据量大。
6.根据权利要求2所述，路灯灯杆向车子传输数据使用LED路灯灯光。其特征是在灯 光上加载信息，既不影响LED路灯照明功能，又可以传递数据。
7.根据权利要求2所述，本发明使用激光、超声波以及LED路灯灯光传递数据，不占用 无线通道，实现数据无线远程传输。
8.根据权利要求1所述，道路上车辆将路况及车辆信息传递到交控中心，交控中心能 获取道路上每辆车子以及每段道路的路况，并对这些数据进行综合处理，发布路况信息，引 导车辆行驶方向，实现对交通系统的监控。
9.根据权利要求1所述，交控中心对路况进行长时间监控，通过处理，建立一个路况信 息预测系统，进而做到交通预测。发布交通预测，引导车主合理安排行程。
全文摘要
本发明公布了一种智能交通信息系统，包括以激光、超声波、LED路灯灯光为介质传递数据实现交通网络上的车与车之间的信息互通，车与交控中心之间的信息互通。其中交控中心和路灯灯杆通过激光交互数据，LED路灯灯杆之间通过激光交互数据，LED路灯加载数据到灯光上传递数据到道路车辆上，车辆通过超声波传递数据到LED路灯灯杆，车辆与车辆间通过超声波交互数据。本发明还包括交控中心对道路交通进行实时监测、信息发布、交通疏导并进行中长期交通路况预测。本发明能真正实现车与车相连、车与城市网络相连。使道路上的车形成一个庞大的网络，在人、车、路三者间建立了相互间的信息依存和共享的关系，真正实现车联网。
文档编号G08G1/123GK101996487SQ20101051400
公开日2011年3月30日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者吴兵, 孔祥洪, 宋连伟, 江瑞煌, 陈功 申请人:上海海洋大学