信号机的制作方法

本公开涉及交通管理领域，尤其涉及一种信号机。

背景技术：

目前传统交通信号机在交通路口车辆管控中发挥着重要作用，它可以根据路口车流量的大小，自适应调整红绿灯亮灭时间。同时，交通管控人员可以在交控指挥中心远程进行设置红绿灯的亮灭时间。2018年以内，国内智能网联汽车技术的迅速发展，在北京、上海、武汉、重庆等部分道路已经开放部分道路作为智能网联测试道路。传统交通信号机不能通过c-v2x通信标准可实现智能网联汽车与交通信号机的互联。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开提出了一种信号机，包括信号采集模块、信号广播模块和电源转换模块；

所述信号采集模块的输出端与所述信号广播模块的输入端电连接；

所述电源转换模块的输入端适用于与外部电源电连接；

所述电源转换模块的输出端与所述信号广播模块的电源输入端电连接；

所述电源转换模块的输出端与所述信号采集模块的电源输入端电连接；

所述信号采集模块，被配置为采集每个路口的信号灯状态并转换成信号；

所述信号广播模块，被配置为从所述信号采集模块获取采集到的所述信号，将所述信号通过中央处理器按照智能网联通信标准进行编码，并以设定频段广播信号；

所述电源转换模块，被配置为适用于接入外部电源，将所述外部电源通过电源转换器转换到合适的电压并分配到所述信号采集模块和所述信号广播模块。

在一种可能的实现方式中，信号采集模块包括多路信号采集子模块；所述多路信号采集子模块并行设置；

其中，多路所述信号采集子模块被配置为采集所述信号机所在路口的各个方向的信号灯的状态；

其中，信号灯的状态包括掉头、左转、直行、右转、行人中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，所述信号采集模块还包括ad转换芯片；

所述ad转换芯片的输入端与所述多路信号采集子模块的输出端电连接。

在一种可能的实现方式中，所述信号广播模块包括信号编码单元和信号发送单元；

所述信号编码单元的输入端与所述信号采集模块的输出端电连接；

所述信号编码单元的输出端与所述信号发送单元的输入端电连接；

所述信号编码单元，被配置为将通过信号采集模块到的信号使用c-v2x通信标准进行编码；

所述信号发送单元，被配置为将通过所述信号编码单元编码后的信号以特定波段和频率进行广播。

在一种可能的实现方式中，所述电源转换模块包括电源接入单元、电源转换器单元和降压单元；

所述电源接入单元的输入端适用于与所述外部电源电连接；

所述电源接入单元的输出端与所述电源转换器单元的输入端电连接；

所述电源转换器的输出端与所述降压单元的输入端电连接；

所述降压单元的输出端与所述信号广播模块的电源输入端电连接；

所述降压单元的输出端与所述信号采集模块的电源输入端电连接；

所述电源接入单元，被配置为适用于接入所述外部电源；

所述电源转换器单元，被配置为将接入的电信号的电压转换为特定的电压；

所述降压单元，被配置为接收所述电源转换器单元转换的电信号并通过ldo降压芯片将电压分配到所述信号采集模块和信号广播模块。

在一种可能的实现方式中，所述电源转换模块还包括蓄电单元；

所述蓄电单元，被配置为接收所述外部电源的电信号蓄电，并当所述外部电源断开时，为所述信号采集模块和所述信号广播模块供电。

在一种可能的实现方式中，所述信号发送单元的发送方式还包括wifi、蓝牙、433频段和zigbee中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，所述信号采集模块还包括usb接口和网络接口中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，所述信号采集模块的采集时延小于10ms。

在一种可能的实现方式中，所述网络接口为rj45接口。

通过在信号采集模块采集每个路口的信号灯状态并转换成信号，信号广播模块从信号采集模块获取采集到的信号，接着将信号通过中央处理器按照智能网联通信标准进行编码，并以设定频段广播信号，并且电源转换模块适用于接入外部电源，将外部电源通过电源转换器转换到合适的电压并分配到信号采集模块和信号广播模块，当智能网联汽车进入到该信号机发射的区域，就可以接收到该信号机的当前红绿灯的信号灯的状态，从而选择是停车等待还是继续行走，通过c-v2x通信标准可实现智能网联汽车与交通信号机的互联。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出本公开实施例的信号机的总体框架示意图；

图2示出本公开实施例的信号机的信号采集模块的原理的示意图；

图3示出本公开实施例的信号机的信号采集模块的电路图；

图4示出本公开实施例的信号机的信号广播模块的原理的示意图；

图5示出本公开实施例的信号机的信号处理的电路图；

图6示出本公开实施例的信号机的电源转换模块的原理的示意图；

图7示出本公开实施例的信号机的电源降压电路的电路图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出根据本公开一实施例的信号机的框图。如图1所示，该信号机包括：

信号采集模块110，被配置为采集每个路口的信号灯状态并转换成信号，信号广播模块120，被配置为从信号采集模块110获取采集到的信号，将信号通过中央处理器按照智能网联通信标准进行编码，并以设定频段广播信号，电源转换模块130，被配置为适用于接入外部电源，将外部电源通过电源转换器转换到合适的电压并分配到信号采集模块110和信号广播模块120。信号采集模块110的输出端与信号广播模块120的输入端电连接，电源转换模块130的输入端适用于与外部电源电连接，电源转换模块130的输出端与信号广播模块120的电源输入端电连接，电源转换模块130的输出端与信号采集模块110的电源输入端电连接。

通过在信号采集模块110采集每个路口的信号灯状态并转换成信号，信号广播模块120从信号采集模块110获取采集到的信号，接着将信号通过中央处理器按照智能网联通信标准进行编码，并以设定频段广播信号，并且电源转换模块130适用于接入外部电源，将外部电源通过电源转换器转换到合适的电压并分配到信号采集模块110和信号广播模块120，当智能网联汽车进入到该信号机发射的区域，就可以接收到该信号机的当前红绿灯的信号灯的状态，从而选择是停车等待还是继续行走，通过c-v2x通信标准可实现智能网联汽车与交通信号机的互联。

具体的，参见图1，其中的信号采集模块110，被配置为采集每个路口的信号灯状态并转换成信号。

在一种可能的实现方式中，参见图2，信号采集模块110包括多路信号采集子模块，多路信号采集子模块并行设置，其中，多路所述信号采集子模块被配置为采集所述信号机所在路口的各个方向的信号灯的状态，其中，信号灯的状态包括掉头、左转、直行、右转、行人中的至少一种。信号采集模块110还包括ad转换芯片，ad转换芯片的输入端与多路信号采集子模块的输出端电连接。信号采集模块110采集的路口包括东、西、南、北四个方向中的至少一个，其中，每个方向包括掉头、左转、直行、右转、行人五种状态中的至少一种，并且信号采集模块110以多路并行方式采集信号灯状态并通过ad芯片转换为信号，即可同时采集20路以上的信号，且采集的时延低于10ms。例如，在一个十字路口，有东、南、西、北四个方向，每个方向包括五个信号灯的状态，五个状态分别为车辆是否可以掉头，车辆是否可以左转，车辆是否可以直行，车辆是否可以右转以及行人是否可以通过，在某一时刻，在东侧路口信号灯状态为车辆不可以左转，车辆可以直行，车辆可以右转，车辆不可以掉头，行人不可以通过。在西侧路口信号灯状态为车辆不可以左转，车辆可以直行，车辆可以右转，车辆不可以掉头，行人不可以通过。在北侧信号灯状态为车辆不可以左转，车辆不可以直行，车辆不可以右转，车辆可以掉头，行人可以通过。在南侧信号灯状态为车辆不可以左转，车辆不可以直行，车辆不可以右转，车辆可以掉头，行人可以通过。信号采集模块110同时对这二十种信号灯状态进行采集，且每一路信号的采集时延低于10ms，可以保证车辆状况的实时性传输。其中，参见图3，为信号采集电路图，优选的，信号采集模块可以采用sp3232芯片，其中，电容c61为0.1uf，电容c61串联在管脚vcc和接地端之间，电容c62为0.1uf，电容c62串联在管脚c1+和管脚c1-之间，电容c63为0.1uf，电容c63串联在管脚c2+和管脚c2-之间，电容c64为0.1uf，电容c64串联在管脚v+和接地端之间，电容c65为0.1uf，电容c65串联在管脚v-和接地端之间。

需要说明的，信号的采集除通过ad芯片转换以外，还包括usb接口和网络接口中的一种，其中，网络接口的形式可以是rj45接口，通过usb接口和网络接口进行采集可通过本领域常规技术手段自定义通信协议进行数据的传输，此处不再进行赘述。另外，信号灯的状态不限于掉头、左转、直行、右转、行人五种状态，根据需要设定其功能即可。

参见图1，其中的信号广播模块120，被配置为从信号采集模块110获取采集到的信号，将信号通过中央处理器按照智能网联通信标准进行编码，并以设定频段广播信号。

在一种可能的实现方式中，参见图4，信号广播模块120包括信号编码单元和信号发送单元，信号编码单元的输入端与信号采集模块110的输出端电连接，信号编码单元的输出端与信号发送单元的输入端电连接，信号编码单元，被配置为将通过信号采集模块110到的信号使用c-v2x通信标准进行编码，信号发送单元，被配置为将通过信号编码单元编码后的信号以特定波段和频率进行广播，将信号广播出来，当智能网联汽车进入到该信号机发射的区域，就可以接收到该信号机的当前红绿灯的信号灯的状态，从而选择是停车等待还是继续行走。例如：在东侧路口采集到信号灯状态为车辆不可以左转，车辆可以直行，车辆可以右转，车辆不可以掉头，行人不可以通过，将信号采集模块110中ad器件采集到的信号通过中央处理器按照智能网联通信标准(即c-v2x通信标准)进行编码，并且依据c-v2x通信标准将信号加载到智能网联汽车特定的波段频率并将信号广播出来，当智能网联汽车进入到该信号机发射的区域，通过对应的车载接收信号的系统，即可接收到路况信息，若此车辆的目标路径是向右转或者直行，则可以继续行驶，若此车辆的目标路径是向左转，则停止继续行驶，在当前位置等待信号的改变，若此车辆的目标路径是掉头，则停止继续行驶，在当前位置等待信号的改变。对于信号灯的行人状态，若在右转时，同时信号灯的行人状态为可以通过，则需要车载行人监测装置配合使用，监测前方道路和周围环境是否有危险情况，若有行人通过或者周围环境危险则停止等待，若监测到周围环境安全和无行人通过，则可继续行驶。从而达到了规避危险的目的，使路口车辆有序行进。参见图5，为信号处理电路图，优选的，使用型号为stm32f103rct6芯片作为信号处理的芯片，其中，包括电容c1、c3、c4、c5、c6、c7、c8和c9，且电容c4、c5、c6、c7、c8和c9电容值的大小均为0.1uf，电容c1和c2的电容值均为20pf，电容c4、c5、c6、c7、c8和c9并联在vcc3.3和接地端之间，电容c1串联在管脚osc_in/pd0和接地端之间，电容c3串联在管脚osc_out/pd1和接地端之间，另外，电阻r6串联在管脚nrst和vcc3.3之间，电阻r6的阻值为10k。

需要指出的是，信号发送单元的发送方式不限于使用c-v2x通信标准中的信号波段，还包括wifi、蓝牙、433频段和zigbee中的一种，对应的，智能车辆上也许安装对应形式的信号接收器。

参见图1，电源转换模块130，被配置为适用于接入外部电源，将外部电源通过电源转换器转换到合适的电压并分配到信号采集模块110和信号广播模块120。

在一种可能的实现方式中，参见图6，电源转换模块130包括电源接入单元、电源转换器单元和降压单元，其中，电源接入单元，被配置为适用于接入外部电源，电源转换器单元，被配置为将接入的电信号的电压转换为特定的电压，降压单元，被配置为接收电源转换器单元转换的电信号并通过ldo降压芯片将电压分配到信号采集模块110和信号广播模块120。电源接入单元的输入端适用于与外部电源电连接，电源接入单元的输出端与电源转换器单元的输入端电连接，电源转换器的输出端与降压单元的输入端电连接，降压单元的输出端与信号广播模块120的电源输入端电连接，降压单元的输出端与信号采集模块110的电源输入端电连接，智能网联汽车信号控制转换器电源管理系统外接电源从交通信号机内部引入，通过电源转换器转换到合适的电压，然后再通过ldo降压芯片将电压分配到灯态信号高速采集模块和灯态信号广播模块120。同时电源管理系统具备自充电功能，当交通信号机外部电源断开，智能网联广播蓄电系统能提供至少15天以上稳定工作时间，同时智能网联灯态无线广播系统会对外广播该交通信号机功能异常。即电源转换模块130还包括蓄电单元，其中，蓄电单元，被配置为接收外部电源的电信号蓄电，并当外部电源断开时，为信号采集模块110和信号广播模块120供电。例如：从外部电源接入电信号后，分为两条线路，一条线路接入电源转换器，将电信号的电压降低到合适的电压范围，接着再由电源转换器将转换后的电信号传入ldo降压芯片，最后降压芯片分别分配给信号采集模块110和信号广播模块120。另一条线路接入智能网联蓄电系统，在外部电源进行供电时，智能网联蓄电系统就启动充电功进行充电，当断开外部电源时，智能网联系统接入信号采集模块110和信号广播模块120的供电线路进行电信号输出，以使信号机在紧急情况下还可以正常工作，提高稳定性。

参见图7，为电源降压电路图，优选的，使用型号为lm1117imp-3.3的稳压器，且包括一个有两个管脚的电源接口header2，其中，管脚1接电源vcc_5，管脚2为接地端，还包括电容c10、c11、c12和c13，其中，电容c10和c11为0.1uf，电容c12和c13为47uf，电容c10和c12并联在稳压器u2的管脚in和接地端之间，电容c11和c13并联在稳压器u2的管脚out和接地端之间。

另外，本公开的信号机不仅可以应用在实际的道路中，也可以应用在智能交通沙盘上，进行交通路况的模拟。

需要说明的是，尽管以上述作为示例介绍了本公开的信号机如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定信号机，只要到达所需功能即可。

这样，通过在信号采集模块110采集每个路口的信号灯状态并转换成信号，信号广播模块120从信号采集模块110获取采集到的信号，接着将信号通过中央处理器按照智能网联通信标准进行编码，并以设定频段广播信号，并且电源转换模块130适用于接入外部电源，将外部电源通过电源转换器转换到合适的电压并分配到信号采集模块110和信号广播模块120，当智能网联汽车进入到该信号机发射的区域，就可以接收到该信号机的当前红绿灯的信号灯的状态，从而选择是停车等待还是继续行走，通过c-v2x通信标准可实现智能网联汽车与交通信号机的互联。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。