一种非机动车闯红灯检测系统及方法与流程

【技术领域】

本发明涉及智慧交通管理领域，具体涉及一种非机动车闯红灯检测系统及方法。

背景技术：

自行车、电动车等非机动车是重要交通工具，其中两轮电动车以其廉价、便捷、环保、省力且速度快的功能优势使其需求量高速增长。然而涉及非机动车的违反交通规则现象越来越多。占用机动车道、随处乱停、闯红灯等现象，导致交通秩序越来越混乱给交通管理带来巨大问题。其中问题比较严重的非机动车闯红灯现象屡禁不止，导致的交通事故也是屡见不鲜。为了促进交通秩序减少非机动车闯红灯现象，亟需一种非机动车闯红灯检测系统及方法来实现对非机动车闯红灯的违法行为进行检测，使非机动车用户的行为规范起到积极的约束作用。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种非机动车闯红灯检测系统及方法，可实现对非机动车闯红灯的违法行为进行检测，使非机动车用户的行为规范起到积极的约束作用。

为达成上述目的，本发明的第一方面所提供的技术方案是，提供一种非机动车闯红灯检测系统，包括：两个间隔设置的低频信号发射器，其中，每个低频信号发射器用于发射低频信号，所述低频信号带有与低频信号发射器的物理位置对应的物理位置信息以及微波频点信息；电子车牌，安装在非机动车上，所述电子车牌包括车牌信息、低频信号接收器和微波收发器，所述低频信号接收器用于依次接收所述两个低频信号发射器发射的低频信号，所述微波收发器在所述低频信号接收器接收所述低频信号后根据所述微波频点信息将所述车牌信息、所述物理位置信息发送到5g网关；5g网关，用于根据接收到的所述车牌信息、所述物理位置信息与红绿灯运行策略进行比较，以判断所述非机动车是否闯红灯。

作为优选的技术方案，还包括与所述5g网关通信连接的服务器，所述服务器用于给所述5g网关下发所述红绿灯运行策略；所述5g网关若判断出所述非机动车闯红灯，则发送所述非机动车经过所述物理位置的时间段、所述车牌信息以及所述非机动车闯红灯的违规信息到所述服务器。

作为优选的技术方案，所述低频信号发射器包括第一mcu、mos管以及由lc组成的谐振频率的天线，所述天线用于发射所述低频信号。

作为优选的技术方案，所述低频信号发射器为125khz信号发射器，所述125khz信号发射器的发射距离为0-10米，所述微波收发器为2.4ghz信号收发器。

作为优选的技术方案，所述微波收发器包括微波接收器和微波发射器；所述微波发射器未受到激励时处于休眠状态。

作为优选的技术方案，所述5g网关通过5g网络与所述服务器进行通信。

本发明的第二方面提供一种非机动车闯红灯检测方法，包括以下步骤：s1、通过两个间隔设置的低频信号发射器分别发射低频信号，所述低频信号带有与低频信号发射器的物理位置对应的物理位置信息以及微波频点信息；s3、通过安装在非机动车上的电子车牌的低频信号接收器依次接收所述两个低频信号发射器发射的低频信号，通过所述电子车牌的微波收发器在所述低频信号接收器接收所述低频信号后根据所述微波频点信息将所述物理位置信息和所述电子车牌的车牌信息发送到5g网关；s5、通过所述5g网关根据接收到的所述车牌信息、所述物理位置信息与红绿灯运行策略进行比较，以判断所述非机动车是否闯红灯。

作为优选的技术方案，步骤s5之前还包括：s4、通过服务器给所述5g网关下发所述红绿灯运行策略；步骤s5之后还包括：s7、所述5g网关若判断出所述非机动车闯红灯，则发送所述非机动车经过所述物理位置的时间段、所述车牌信息以及所述非机动车闯红灯的违规信息到所述服务器。

作为优选的技术方案，所述低频信号发射器为125khz信号发射器，所述微波收发器为2.4ghz信号收发器。

作为优选的技术方案，所述微波收发器包括微波接收器和微波发射器；所述微波发射器未受到激励时处于休眠状态。

本发明可实现对非机动车闯红灯的违法行为进行检测，使非机动车用户的行为规范起到积极的约束作用。

【附图说明】

为进一步揭示本案之具体技术内容，首先请参阅附图，其中：

图1为本发明一实施例提供的一种非机动车闯红灯检测系统的示意图；

图2为图1所示系统的低频信号发射器的框图示意图；

图3为图1所示系统的电子车牌的框图示意图；

图4为图1所示系统的5g网关的框图示意图；

图5为基于图1所示的系统提供的一种非机动车闯红灯检测方法的流程框图。

符号说明：

低频信号发射器10第一mcu12

mos管14天线16

电子车牌20第二mcu22

低频信号接收器24车牌信息26

微波收发器28

非机动车30

5g网关40第三mcu42

第一通信模块44第二通信模块46

服务器50

【具体实施方式】

请参阅图1，本实施例提供一种非机动车闯红灯检测系统，包括低频信号发射器10(见图2)、电子车牌20(见图3)、5g网关40和服务器50。

本发明的系统可应用于十字路口、丁字路口、直行路上的红绿灯路口等，本实施例主要以系统应用于十字路口进行说明。十字路口的红绿灯所控制的通行方向上间隔设置有两个低频信号发射器10，优选地，两个低频信号发射器10分别位于对应的通行方向上的两个路口处。如图1所示，例如由西(w)向东(e)的通行方向上的两个低频信号发射器10分别为ws低频信号发射器、es低频信号发射器；由西(w)向北(n)的通行方向上的两个低频信号发射器10分别为ws低频信号发射器、ne低频信号发射器；由南(s)向北(n)的通行方向上的两个低频信号发射器10分别为se低频信号发射器、ne低频信号发射器；由南(s)向西(w)的通行方向上的两个低频信号发射器10分别为se低频信号发射器、wn低频信号发射器；由东(e)向西(w)的通行方向上的两个低频信号发射器10分别为en低频信号发射器、wn低频信号发射器；由东(e)向南(s)的通行方向上的两个低频信号发射器10分别为en低频信号发射器、sw低频信号发射器；由北(n)向南(s)的通行方向上的两个低频信号发射器10分别为nw低频信号发射器、sw低频信号发射器；由北(n)向东(e)的通行方向上的两个低频信号发射器10分别为nw低频信号发射器、es低频信号发射器。图1中的圆圈区域表示的是低频信号发射器10的发射范围。

每个低频信号发射10器用于发射低频信号，低频信号的低频频段为125-134khz(千赫兹)，低频信号带有与低频信号发射器10的物理位置对应的物理位置信息以及微波频点信息。微波频点信息的微波频段为300m-300g。

如图2所示，低频信号发射器10包括第一mcu12(microcontrollerunit，微控制单元)、mos管14(场效应管)以及由lc(电感和电容)组成的谐振频率的天线16。mos管14和天线16分别与第一mcu12连接。第一mcu12用于控制各部件的工作。天线16用于发射低频信号。mos管14作为低频调制开关用于和天线16产生低频信号波。

本实施例中，低频信号发射器10为125khz信号发射器，mos管14作为低频调制开关用于和天线16产生125khz信号波，由此，125khz信号发射器发射的低频信号的频段为125khz，由于125khz低频段工作在近场耦合区域，传播距离近，有很好的穿透性，有限与可精确控制的发射距离，因而采用125khz信号发射器可实现低功耗设计，降低了成本。

125khz信号发射器的发射距离为0-10米，该发射距离可根据实际道路的宽度进行调整。微波频点信息为2.4g频点信息。

电子车牌20安装在非机动车30上，电子车牌20包括第二mcu22、车牌信息26、低频信号接收器24和微波收发器28，如图3所示。低频信号接收器24用于依次接收两个低频信号发射器10发射的低频信号，微波收发器28在低频信号接收器24接收低频信号后根据微波频点信息将车牌信息、物理位置信息发送到5g网关40。非机动车30例如为摩托车、自行车、电动车等等。

本实施例的系统应用于十字路口时，相邻的两个低频信号发射器10的发射范围会存在交叉区域，如图1所示，例如ws低频信号发射器的发射范围与wn低频信号发射器的发射范围、sw低频信号发射器的发射范围会存在交叉区域。假设非机动车30由西(w)向东(e)行驶，则非机动车30的电子车牌20在非机动车30经过十字路口时将有可能接收到ws低频信号发射器、wn低频信号发射器、sw低频信号发射器、se低频信号发射器、es低频信号发射器、en低频信号发射器发射的低频信号，则非机动车30的电子车牌20接收各个低频信号发射器10的时间顺序为ws低频信号发射器-wn低频信号发射器-ws低频信号发射器-sw低频信号发射器-se低频信号发射器-es低频信号发射器-en低频信号发射器-es低频信号发射器。非机动车30在西(w)向东(e)行驶的过程中，也有可能接收到ws低频信号发射器、wn低频信号发射器、es低频信号发射器、en低频信号发射器发射的低频信号，则非机动车30的电子车牌20接收各个低频信号发射器10的时间顺序为ws低频信号发射器-wn低频信号发射器-ws低频信号发射器-es低频信号发射器-en低频信号发射器-es低频信号发射器。非机动车30在西(w)向东(e)行驶的过程中，也有可能接收到ws低频信号发射器、sw低频信号发射器、se低频信号发射器、es低频信号发射器发射的低频信号，则非机动车30的电子车牌20接收各个低频信号发射器10的时间顺序为ws低频信号发射器-sw低频信号发射器-se低频信号发射器-es低频信号发射器。非机动车30在西(w)向东(e)行驶的过程中，也有可能只接收到ws低频信号发射器、es低频信号发射器发射的低频信号，则非机动车30的电子车牌20接收各个低频信号发射器10的时间顺序为ws低频信号发射器-es低频信号发射器。非机动车30的其他行驶方向类似，这里不再赘述。

当将本发明的系统应用于丁字路口时，非机动车30的电子车牌20接收低频信号发射器10发射的低频信号的情形与上述系统应用于十字路口时类似。

当将本发明的系统应用于直行路上的红绿灯路口时，非机动车30的电子车牌20则只会接收红绿灯所控制的通行方向上间隔设置的两个低频信号发射器10发射的低频信号。

本实施例中，低频信号接收器24为低功耗lf125k接收器(即as3933接收器)，低功耗lf125k接收器的特点是在接收到信号时才开始工作，因此功耗极低，可以使用纽扣电池供电，节省成本。微波收发器28包括微波接收器和微波发射器。当低频信号接收器24接收到低频信号后会激励微波发射器与5g网关40通信，微波发射器未受到激励时处于休眠状态，降低耗电量，降低了成本。

5g网关40用于根据接收到的车牌信息、物理位置信息与红绿灯运行策略进行比较，以判断非机动车30是否闯红灯。

例如以由西(w)向东(e)直行行驶为例：非机动车30在行驶过程中，假设非机动车30的电子车牌20接收到ws低频信号发射器、sw低频信号发射器、se低频信号发射器、es低频信号发射器发射的低频信号，则非机动车30的电子车牌20接收各个低频信号发射器10的时间顺序为ws低频信号发射器-sw低频信号发射器-se低频信号发射器-es低频信号发射器。电子车牌20在接收到低频信号后会立马发送车牌信息、物理位置信息到5g网关，即在由西(w)向东(e)行驶过程中会依次将车牌信息和ws低频信号发射器的物理位置信息、车牌信息和sw低频信号发射器的物理位置信息、车牌信息和se低频信号发射器的物理位置信息、车牌信息和es低频信号发射器的物理位置信息发送到5g网关。5g网关在接收到物理位置信息后按接收的顺序分别计录时间t，即t1、t2、t3、t4，并根据时间顺序中的第一个时间即t1和最后一个时间即t4记录非机动车30的行驶方向，即非机动车30是由西(w)向东(e)行驶的。假设红绿灯运行策略中，在t0～t6时间内西(w)向东(e)是红灯，若时间大小依次是t0<t1<t2<t3<t4<t6，则5g网关可通过判断t0～t6时间轴上先后出现的ws低频信号发射器的物理位置信息、sw低频信号发射器的物理位置信息、se低频信号发射器的物理位置信息、es低频信号发射器的物理位置信息判断该非机动车30闯红灯。

再例如以由西(w)向东(e)直行行驶为例：非机动车30在行驶过程中，假设非机动车30的电子车牌20接收到ws低频信号发射器、es低频信号发射器发射的低频信号，则非机动车30的电子车牌20接收各个低频信号发射器10的时间顺序为ws低频信号发射器-es低频信号发射器。电子车牌20在接收到低频信号后会立马发送车牌信息、物理位置信息到5g网关，即在由西(w)向东(e)行驶过程中会依次将车牌信息和ws低频信号发射器的物理位置信息、车牌信息和es低频信号发射器的物理位置信息发送到5g网关。5g网关在接收到物理位置信息后按接收的顺序分别计录时间t，即t1、t2，并根据时间顺序中的第一个时间t1和最后一个时间t2记录非机动车30的行驶方向，即非机动车30是由西(w)向东(e)行驶的。假设红绿灯运行策略中，在t0～t6时间内西(w)向东(e)是红灯，若时间大小依次是t0<t1<t2<t6，则5g网关可通过判断t0～t6时间轴上先后出现的ws低频信号发射器的物理位置信息、es低频信号发射器的物理位置信息判断该非机动车30闯红灯。

在判断闯红灯行为的过程中出现在t0、t6上的临界物理位置信息不影响判断。

服务器50与5g网关通信连接，服务器50用于给5g网关下发红灯绿运行策略。5g网关40通过5g网络与服务器50进行通信。若5g网关40判断出非机动车30闯红灯，则发送非机动车30经过物理位置的时间段、非机动车30的车牌信息以及非机动车30闯红灯的违规信息到服务器50，如此，交通管理人员即可根据服务器50的违规信息对非机动车30的用户进行违规处罚，以实现对非机动车30的用户的行为规范起到积极的约束作用。

如图4所示，5g网关40包括第三mcu42、第一通信模块44和第二通信模块46。

第三mcu42用于根据接收到的车牌信息、物理位置信息与红绿灯运行策略进行比较，以判断非机动车30是否闯红灯。

第一通信模块44用于与电子车牌20的微波收发器28的微波发射器通信连接，用于接收微波收发器28的微波发射器发送的车牌信息、物理位置信息。

第二通信模块46与服务器50通信连接以实现与服务器50之间的数据交互，用于接收服务器50下发的红绿灯运行策略以及在5g网关40判断出非机动车30闯红灯时，非机动车30经过物理位置的时间段、车牌信息以及非机动车30闯红灯的违规信息到服务器50。第二通信模块46还用于获取服务器50的当前时间以实现5g网关40与服务器50的时间同步。

本实施例中，第一通信模块44为2.4g通信模块，第二通信模块46为5g通信模块。采用5g网关和5g通信模块，可实现高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量。

请参阅图5，本实施例还提供一种非机动车30闯红灯检测方法，包括以下步骤：

s1、通过两个间隔设置的低频信号发射器10分别发射低频信号，低频信号带有与低频信号发射器的物理位置对应的物理位置信息以及微波频点信息。

s3、通过安装在非机动车30上的电子车牌20的低频信号接收器24依次接收两个低频信号发射器10发射的低频信号，通过电子车牌20的微波收发器28在低频信号接收器24接收低频信号后根据微波频点信息将物理位置信息和电子车牌的车牌信息发送到5g网关40。

s4、通过服务器50给5g网关40下发红绿灯运行策略。

s5、通过5g网关40根据接收到的车牌信息、物理位置信息与红绿灯运行策略进行比较，以判断非机动车30是否闯红灯。

s7、5g网关40若判断出非机动车30闯红灯，则发送非机动车30经过物理位置的时间段、车牌信息以及非机动车30闯红灯的违规信息到服务器50，如此，交通管理人员即可根据服务器50的违规信息对非机动车30的用户进行违规处罚，以实现对非机动车30的用户的行为规范起到积极的约束作用。

本发明可实现对非机动车30闯红灯的违法行为进行检测，若检测到非机动车30闯红灯，则发送非机动车30经过物理位置的时间段、车牌信息以及非机动车30闯红灯的违规信息到服务器50，如此，交通管理人员即可根据服务器50的违规信息对非机动车30的用户进行违规处罚，使非机动车30用户的行为规范起到积极的约束作用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。