一种多信息采集发布一体化智能路侧系统的制作方法

本发明涉及智能交通领域，尤其是涉及一种多信息采集发布一体化智能路侧系统。

背景技术：

随着国家城市化进程的不断加快，汽车行业和智能交通产业得到快速发展，汽车联网化智能化成为新的趋势，交通智能化也是大势所趋，智能网联汽车产业作为两个行业的交叉结合点，将会促进汽车产业升级，缓解城市交通拥堵。智能网联汽车产业发展势头异常迅猛，国家高度重视这一领域，已制订相关政策指导和推动行业的发展。

车辆辅助驾驶或自动驾驶过程中需要大量的路侧信息，在城市道路驾驶过程中需要交叉口的各种信息，包括交通信号灯及交通标志标线，在高速公路驾驶过程中需要高速公路标志标线及出入口处信号灯信息。

实现车辆与路侧设备的通讯，打通v2x(车对外界的信息交换)的信息链路，是智能网联汽车行业发展过程中必不可少的一个环节，但在目前的来看，国内在此方面目前暂时并未出现类似技术。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多信息采集发布一体化智能路侧系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多信息采集发布一体化智能路侧系统，用以实现路测信息的实时获取，并为周边交通参与者提供支持信息，该系统包括：

数据中心：用以接收智能主控机的上传路测信息，包括交通感知数据和交通管控数据；

智能主控机：用以实现路测信息的实时获取、处理及发送，通过光纤或者4g/5g微蜂窝基站网络与数据中心通信；

环境感知模块：通过路由器与智能主控机通信，包括微波雷达、视频摄像头和天气环境感知传感器，用以获取环境因素信息包括湿度、温度、噪音度、雨、雾、风速；

车路通信模块：通过路由器与智能主控机通信，包括车载dsrc通讯机和lte-v通信机。

所述的智能主控机包括背板、监控显示屏以及通过母排设置在背板上的控制主板、相位板、i/o板和系统电源，所述的控制主板、相位板和i/o板分别通过cpld进行扩展，所述的控制主板为arm处理器，通过spi方式分别与相位板和i/o板通信，并通过以太网口与路由器通信，所述的监控显示屏与控制主板连接。

所述的i/o板设有多个，每个i/o板上设有8路的可编程数字i/o接口，所述的i/o板与信号灯连接，用以控制信号灯的相位。

所述的相位板包括相位板扩展cpld、电压互感器、光电传感器以及依次连接的放大器、滤波器和模数转换器，所述的模数转换器与相位板扩展cpld连接，所述的电压互感器与放大器连接，所述的光电传感器通过滤波器与相位板扩展cpld连接，所述的相位板扩展cpld通过控制主板的扩展cpld与控制主板连接，所述的电压互感器和光电传感器分别与信号灯连接。

所述的电压互感器的型号为ta1005-2m，所述的模数转换器的型号为ad7327。

所述的环境感知模块设置在交叉口、十字路口、弯道和斑马线处。

所述的i/o板与外部设备进行连接，所述的外部设备包括etc读卡器、电子车牌读卡器和匝道控制机。

该系统还包括与控制主板连接的gps模块。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、采集精度高：采集高精度智能网联汽车行驶信息、道路环境信息和交通参与者信息，获取道路交通状态，并进行处理推送。

二、功能统一、互通性高：以及改善现有路侧交通设施功能单一、子系统间信息互通性差的局限性，使得所有子单元形成一个完整的系统，完善整体信息链。

三、以中国汽车工程协会出台的《合作式智能运输系统》数据交互标准(t/csae53-2017)为基础，打破现有路侧交通设施功能单一、子系统间信息壁垒。

四、支持各种通信协议：国内各城市运行的信号机目前未采用统一的通信协议，国家标准的通信协议已经发布，但尚未强制执行，该系统支持读取各种协议类型信号机(如合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准、gb25280-201道路交通信号控制机以及gb/t20999-2017交通信号控制机与上位机间的数据通信协议等车联网通讯协议)的控制方案及相位灯组状态，并实现反控。

附图说明

图1为本发明的硬件系统构架图。

图2为本发明环境感知模块的布置图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明提供一种多信息采集发布一体化智能路侧系统，提供局部路况信息、交通管制信息、交通信号灯实时状态及周边交通参与者信息等交通信息服务。对车路通信数据进行解析、处理、融合，向智能网联汽车提供高精度定位地图、道路情况、车辆信息以及行人信息等信息支持服务

整个系统的架构包含了智能主控机、环境感知模块、gps模块、车路通信设备、路由设备、通信模块。

环境感知设备：微波雷达、视频摄像设备、天气环境感知设备、

车路通信设备(v2x设备)：dsrc通讯机、lte-v通信机、4g/5g微蜂窝基站；

其他设备：etc读卡器、电子车牌读卡器、匝道控制机；

本发明的数据交互如下：

交通感知数据：包括目标、位置、速度、交通流量，以及违章信息；

交通管控数据：信号灯状态信息；

gps数据：定位信息。

如图1所示，图为本发明的主控机的结构示意图，主控机包含了控制主板、相位板、i/o板、系统电源以及监控显示屏，采用中国汽车工程协会出台的《合作式智能运输系统》数据交互标准(t/csae53-2017)的通信协议。

主控机的工作环境如下：

工作电压：176～264vac；功耗：<＝10w；工作温度：-40℃～70℃；存储温度：-40℃～85℃；湿度：5％～95％，无冷凝；采用19英寸标准尺寸机柜及盒子两种方式，安装方便

主控机的总体结构及其工作原理为：

(1)主控板：

采用了工业级32位arm9高效处理器对数据进行处理；支持32组信号灯电流电压采集；同时支持dsrc、lte-v以及5g和4g通讯、2个rj45网络通信口；1个rs232接口；1个rs485接口；1个usb接口；通过cpld进行了扩展，与i/o板、相位板通过spi的方式进行通信。通过以太网口与路由设备和通信设备进行相互的通信。主控板最多可以支持16路可编程数字i/o，其中单个i/o板具备8路的可编程数字i/o；主控板最多可以支持具有32路相位数据采集，其中单个相位板支持4路数据的采集；单个图像处理模块可支持8个高清摄像头的数据处理。

主要功能：

a对接收到的外部设备的注册信息进行处理；

b对接收到的数据信息进行处理，转换成一定格式打包发送给注册设备；

c对所有接收采集的数据进行处理分析，打包转发给数据中心

(2)相位板：

每个相位板具备4路信号的采集功能，可以同时对电路的电压信息和电流信息进行采集，电压信息的采集首先通过接入ta1005-2m型电压互感器，再通过放大器和滤波电路对采集到的电压信号进行滤波放大，再将采集到的电压信号通过ad7327模数转换模块，将得到的模拟信号转换成数字信号，再通过cpld将数据将相应的数据进行处理后发给主控板；电流信息主要通过光电传感器进行采集，将采集到电流信号经过滤波后，通过cpld传输至主控板。

a通过逻辑箱的背板接口插头实现设备和信号灯组的线路连接；

b相位板内部电压电流检测装置对信号灯控制线路上的电压电流进行采集；

c内部逻辑运算器cpld根据采集到的电压电流信息推算出信号灯当前的运行状态信息

(3)i/o板：相位板内部逻辑运算器和控制主板的连接接口，可用于信号灯的反控等；

i/o板的数据采集和相位板电流信号类似，都是利用光电传感器进行。其信号的输出主要是主控板，给出相应的信号，通过spi将数据传输至cpld，cpld根据得到的数据，输出相应的数据，对继电器进行控制，从而进行数据输出，完成对终端进行控制。

(4)电源板：主要采用开关电源进行转换

a通过开关电源将220v的市电转换为，24v和5v电压供主控板使用；

b提供稳定的220v电压供其他设备使用

(5)监控屏：主要采用成品的组态屏进行显示等

a设置设备工作参数；

b模拟信号灯状态信息的实时显示；

c故障信息显示

(6)背板：通过母排，使得整个控制机的各个模块之间互通，形成一个整体。且每个模块可以进行自由的添加和删减，

gps设备：实现和相关通讯设备的无线传输，给出道路的定位信息。

环境感知模块：

如图2所示，环境感知设备包含了微波雷达、视频摄像设备、天气环境感知设备，其中微波雷达与摄像头主要进行车辆行人的速度，位置，车道信息，路口信息，交通信息以及其他信息。视频数据和雷达数据的处理，由专业设备进行处理，处理的信息通过网线由路由设备传输至主控机。

v2x车路通信设备：用以支持lte-v和dsrc设备

v2x技术是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术，其中v代表车辆，x代表任何与车交互信息的对象，当前x主要包含车、人、交通路侧基础设施和网络。v2x交互的信息模式包括：车与车之间(vehicletovehicle,v2v)、车与路之间(vehicletoinfrastructure,v2i)、车与人之间(vehicletopedestrian,v2p)、车与网络之间(vehicletonetwork,v2n)的交互)

本发明的具体工作模式如下：

(1)首先通过环境感知设备获得交叉口、十字路口、弯道、斑马线等场景的路面情况以及行人的实时位置和速度信息、路口的拥堵情况等。通过相位采集设备获得实时交通信号灯状态数据、通过辅助定位设备获取差分定位信息；

控制主板根据上述实时交通信号灯状态数据几何信息、信号灯状态信息、行人位置和速度信息以及差分定位信息，进行边缘计算，对路口信息、路面信息以及行人信息，进行分析计算和判定，生成相应的车道引导、路线引导等，并对可能存在的潜在危险行为进行分析，并将相关的危险警告信息与其他相关信息打包；

然后控制机通过v2x通信设备将打包数据发送给智能网联汽车车载设备，做到提前的预警和提示，避免潜在的风险。

(2)通过环境感知设备获得非智能网联汽车和智能网联汽车的实时位置和速度信息及实时交通流量信息、通过相位采集设备获得实时交通信号灯状态数据、通过辅助定位设备获取差分定位信息，协同控制机根据实时交通流量生成信号控制优化方案。

控制机根据获取的环境信息、交通信号信息以及所有车辆信息数据，进行边缘计算，判定车辆之间是否有冲突可能，生成车车冲突可能性判定信息；对信号灯控制进行优化、车速引导和车车冲突预警，控制机通过v2x通信设备发送给智能网联汽车车载设备向驾驶员提供最优行驶车速以及车车冲突预警。

(3)通过环境感知设备获得得交叉口、十字路口、弯道、斑马线等场景的路面情况以及行人的实时位置和速度信息、路口的拥堵情况等，以及获取非智能网联汽车和智能网联汽车的实时位置和速度信息及实时交通流量信息、通过相位采集设备获得实时交通信号灯状态数据、通过辅助定位设备获取差分定位信息。

(4)控制机根据获取的所有信息，进行边缘计算，进行信息的预处理，将相关信息通过蜂窝网或5g网等回传至数据中心，数据中心根据获得信息进行处理，分析数据，得到相关道路，路口的行人、车辆信息，通过服务商远距离发送给具备相关功能的移动端和车载端。