一种基于RFID与地磁检测的公交优先信号的实时控制方法与流程

本发明涉及交通信号控制领域，具体涉及一种基于RFID与地磁检测的公交优先信号的实时控制方法。

背景技术：

采用公交优先信号控制是一种合理有效提高公交车辆运营质量和效果的措施，充分体现公交优先思想，尤其对高载客量公交车辆给予优先后，可降低交叉口的人均延误，提高交叉口服务水平，为公交车吸引更多客流量提供条件。合理的公交优先信号配时能够减少车辆延误。但现有的基于RFID的公交优先控制系统在检测到优先车辆经过后，是根据人工设置给予优先车辆固定时间的通行权，优先放行时间全凭经验设置，存在因设置不合理及车辆行驶速度差异而产生的相位空放、或优先相位放行时间不足的隐患。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于RFID与地磁检测的公交优先信号的实时控制方法，通过RFID与地磁检测相结合，优先公交车辆的通行，解决了现有技术的不足。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于RFID与地磁检测的公交优先信号的实时控制方法，其特征在于，包括公交车辆上的RFID电子标签、RFID阅读器、地磁车辆检测器、数据采集处理设备和交通信号相位控制设备；

RFID阅读器读取车辆上RFID电子标签信息，地磁车辆检测器检测车辆通过的信息；RFID阅读器和地磁车辆检测器将采集到的信息传送至数据采集处理设备，数据采集处理设备将处理后的信息传送至交通信号相位控制设备，通过交通信号相位控制设备控制信号灯优先放行或停止优先放行。

进一步的，该方法包括以下步骤：

1)在需要实施优先控制的公交车辆上安装RFID电子标签，并录入车辆信息；

在交叉路口的公交车专用道上安装RFID阅读器；在安装RFID阅读器的路口埋设地磁车辆检测器；所述RFID阅读器和地磁车辆检测器与数据采集处理设备连接；数据采集处理设备与交通信号相位控制设备连接；

2)给每一个RFID阅读器、地磁车辆检测器、数据采集处理设备和交通信号相位控制设备分配一个唯一的可识别的地址；

3)当车辆经过RFID阅读器时，阅读器将车辆上的RFID电子标签信息及该RFID阅读器的地址传送至数据采集处理设备；

所述数据采集处理设备对车辆电子标签信息进行检索及判别，对于判别结果符合预设优先条件的车辆，数据采集处理设备将该车辆RFID电子标签信息及RFID阅读器的地址传送至交通信号相位控制设备并提起优先申请；

4)交通信号相位控制设备改变步骤3)中提出优先申请车辆通行路段的放行方式，给予该车辆优先通行权；

5)当车辆通过该路段地磁车辆检测器时记录起止时间，将起止时间信息传送到数据采集处理设备计算车辆通过速度；数据采集处理设备将车辆通过速度以及RFID电子标签信息发送至交通信号相位控制设备，交通信号相位控制设备计算出车辆通过交叉口冲突点的时间；

6)信号灯管理设备在车辆通过交叉口冲突点时间结束优先相位放行，恢复交叉口正常放行，并解除优先申请。

进一步的，步骤1)中，RFID电子标签安装在车辆前端；RFID阅读器面向公交车的来车方向；埋设地磁车辆检测器的位置为交叉路口的停车线位置。

有益效果：本发明通过对优先车辆行驶过程中关键位置(接近交叉口位置、经过停车线位置)的精确采集，辅助以车辆行驶速度的分析，系统可以精确的计算出公交车辆安全通过交叉口所需时间：即优先相位放行的时长。无需再人工设置优先放行时长，避免因设置不合理及车辆行驶速度差异产生的相位空放或优先相位放行时间不足的情况。有效减少公交优先车辆对社会车辆影响，提高交叉口通行效率。

附图说明

图1为本专利基于RFID与地磁检测相结合的公交优先信号的实时控制方法的硬件结构及功能示意图。

图2为本专利基于RFID与地磁检测相结合的公交优先信号的实时控制方法的整体实施流程图。

图3为本专利基于RFID与地磁检测相结合的公交优先信号的实时控制方法的具体实施原理示意图。

图中所示：1、地磁车辆检测器2、安装于公交车上的RFID电子标签3、公交车4、RFID读卡器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

射频识别即RFID(Radio Frequency IDentification)技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术。可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID系统主要由电子标签(Tag)、读写器两部分组成，读写器包括高频模块、控制单元、天线等。

地磁车辆检测技术，车辆本身含有的铁磁物质会对车辆存在区域的地磁信号产生影响，使车辆存在区域的地球磁力线发生弯曲。当车辆经过传感器附近，传感器能够灵敏感知到信号的变化，经信号分析就可以得到检测目标的相关信息。

如图1所示，本实施案例中使用的系统包括以下几个部分：RFID电子标签、RFID读卡器、地磁车辆检测器、数据采集处理设备、交通信号相位控制设备。

RFID电子标签：是放置在车辆驾驶室中，作为车辆的全球唯一号码自动识别和存储车辆相关信息，配合读写设备能完成对车辆的自动识别和信息的自动交换。

RFID读卡器：采用固定方式安装的电子标签读写设备，包括高频模块、控制单元、天线等。负责在某一区域完成对该区域电子标签的信息自动采集，同时将这些数据转发到后端的接收主机或系统平台。基站式阅读器提供对电子标签长距离、双向通讯的能力，能在0-150米范围内同时监控数以百计配备电子标签的物品。本系统中该设备用于读取公交车辆的RFID电子标签身份信息，并将该身份信息传送至后端数据采集处理设备。

地磁车辆检测器：由车辆检测器、区域控制器、无线路由模块等组成。本系统中该设备用于判断公交车辆经过停车线的时间及车速。

数据采集处理设备：由处理器(MCU或DSP)及外围电路构成，内部预置经过该交叉口的所有公交车辆信息、及优先控制等级。应用于交叉路口跟RFID读卡器、地磁车辆检测器相连接。在公交车辆经过RFID读卡器时，从RFID读卡器处获取公交车辆身份信息，并根据其身份信息检索出该车辆前进方向及优先等级、确定优先请求相位，同时根据控制优先等级向路口信号机发出优先申请信号。

交通信号相位控制设备：优先控制执行的主体。当交通信号相位控制设备接收到优先申请时，会根据当前执行的控制策略确定是否执行优先以及执行哪种优先，并对交叉口红绿灯进行相应的切换。

以上所述的RFID电子标签、RFID读卡器、数据采集处理设备、交通信号相位控制设备均为现有技术。

本专利利用现有技术的RFID技术、地磁车辆检测技术，在城市公交车辆上安装具有唯一身份标识的RFID电子标签，在交叉口临近路段安装RFID阅读器，在交叉口停车线位置埋设地磁车辆检测器。RFID阅读器、地磁车辆检测器与数据采集处理设备相连接，数据采集处理设备与交通信号相位控制设备连接。当车辆经过RFID阅读器时，数据采集处理设备对车辆身份信息进行检索及判别，对于符合优先条件的车辆，数据采集处理设备会将其信息传输给交通信号相位控制设备同时提起优先申请。交通信号相位控制设备通过改变路口相位放行的方式给予申请车辆优先通行权。当车辆通过停车线位置的地磁车辆检测器时，数据采集处理设备将车辆通过信息及车辆行驶速度发送至信号灯管理设备，信号灯管理设备根据车辆离开停车线时间及行驶速度，精确的计算出车辆到达交叉口冲突点的时间；在车辆通过交叉口冲突点后立即结束优先相位放行，恢复交叉口正常放行，并解除优先申请。

本实施案例的整体实施流程图如图2所示，实施案例应用于十字交叉口。实施原理如图3所示。

1、在需要实施优先控制的公交车辆3安装RFID电子标签2，电子标签内存储车辆身份信息；在交叉口公交车辆来车方向路段距离停车线30米处安装RFID读卡器4，本案例为四个方向路段，共安装RFID读卡器四个；在该路段进入交叉口的停车线位置埋设地磁车辆检测器1，本案例为四个方向，共安装地磁车辆检测器四个；将上述四个RFID读卡器、四个地磁车辆检测器与数据采集处理设备通过电缆连接；数据采集处理设备与交通信号相位控制设备通过电缆连接。

2、给四个安装RFID读卡器的路段分别定义路段地址：路段A、路段B、路段C、路段D，且此四个地址RFID读卡器、数据采集处理设备、交通信号相位控制设备均可识别且唯一。同时将四个地址分别写入改路段对应的RFID读卡器内的存储单元。

3、给四个安装地磁车辆检测器的停车线分别定义停车线地址：停车线A、停车线B、停车线C、停车线D，且此四个地址数据采集处理设备、交通信号相位控制设备均可识别且唯一。同时在交通信号相位控制设备将四个停车线地址A、B、C、D与四个路段地址A、B、C、D进行映射，即：路段A对应停车线A、路段B对应停车线B、路段C对应停车线C、路段D对应停车线D。

4、当公交车辆3经过图中任一RFID读卡器4时，RFID读卡器4读取公交车上安装的RFID电子标签2的信息，并将公交车辆身份信息及所在路段地址一起传送至数据采集处理设备。数据采集处理设备对车辆身份信息进行检索及判别，对于符合优先条件的车辆，数据采集处理设备将其车辆身份信息及所在路段地址一起传输至交通信号相位控制设备并提起优先申请。

5、交通信号相位控制设备通过改变路口相位放行的方式给予申请车辆优先通行权。

6、当公交车辆3通过停车线位置的地磁车辆检测器1时，数据采集处理设备记录车辆通过信息、并计算出车辆通过速度。同时将通过信息、通过速度、停车线地址发送至交通信号相位控制设备。交通信号相位控制设备根据车辆离开停车线时间及通过速度计算出车辆通过交叉口冲突点的时间，并根据内部存储的停车线地址查找相映射的路段地址，最终查找出车辆身份信息。

7、交通信号相位控制设备在该车辆通过交叉口冲突点时间结束其优先相位放行，恢复交叉口正常放行。并解除该车辆的优先申请。

8、当交叉口各方向均有公交车辆申请优先控制时，可根据时间优先原则按时间顺序相应优先申请；也可根据交通信号相位控制设备内部存储的位置优先顺序，优先相应等级高方向的车辆优先申请。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。