基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，包括车载终端设备和路侧辅助设备，所述车载终端设备包括车载终端CPU、GPS模块、RFID定向读卡器、ZigBee无线通讯从机模块和LCD显示屏，所述路侧辅助设备包括设置在路侧灯杆上的公交优先车辆识别区域入口点电子标签和出口点电子标签以及设置在路侧电子警察监控杆上的ZigBee无线通讯路由模块。本实用新型具有较高的性价比，能够克服公交司机目测信号灯状态、综合布线和当前公交优先控制策略的缺点，具有施工简单、成本低、受外界变化影响小的优点，可有效实现BRT快速公交信号优先控制。
【专利说明】
基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及道路交通信号控制技术领域，具体是一种基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置。
【背景技术】
[0002]目前我国大部分一线、二线城市均已部署快速公交优先系统，虽然在道路空间上分配出公交车专用道，但是公交优先信号控制等智能化管理措施嵌入到城市道路交通信号系统中所占比例不及40%，并且所采用的公交优先控制策略主要是交叉口的基站式RFID定向读卡器将检测的BRT车辆信息由专用电缆或光缆传至交通信号机，然后该信号机适当延长BRT路线绿灯时间或缩短红灯时间，实现降低BRT车辆的停车延误。
[0003]上述控制策略的不足，一是综合布线难度大，不能充分利用现有的电子警察或卡口土建设施，且易被道路改造施工所破坏，造成资源浪费;二是载有电子标签的BRT车辆，只能凭公交司机目测信号灯状态，在夜行期间，BRT公交司机在距离停车线大约100米时，才能辨别倒计时信号灯状态，仓促做出行驶调整，这样可能导致BRT车辆熄火或者因准备不足导致不能驶过路口。
[0004]目前，随着智能交通的发展以及民众对公交优先控制的需求越来越高，当前的公交优先控制不足之处愈加明显，这类的快速公交优先系统具有较大的改进空间。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，利用无线传输技术来实现公交优先控制。
[0006]本实用新型的技术方案为:
[0007]—种基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，包括车载终端设备和路侧辅助设备，所述车载终端设备包括车载终端CPU、GPS模块、RFID定向读卡器、ZigBee无线通讯从机模块和LCD显示屏，所述路侧辅助设备包括公交优先车辆识别区域入口点电子标签、公交优先车辆识别区域出口点电子标签和ZigBee无线通讯路由模块，所述公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签设置在路侧的灯杆上，所述ZigBee无线通讯路由模块设置在路侧的电子警察监控杆上；
[0008]所述GPS模块的输出端与车载终端CPU的输入端连接，所述RFID定向读卡器的输入端与公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签的输出端连接，所述RFID定向读卡器的输出端与车载终端CPU的输入端连接，所述LCD显示屏的输入端与车载终端CPU的输出端连接，所述车载终端CPU与ZigBee无线通讯从机模块交互式连接，所述ZigBee无线通讯从机模块通过ZigBee无线通讯路由模块与绑定在交通信号机上的ZigBee无线通讯主机模块交互式连接，所述ZigBee无线通讯主机模块与交通信号机CPU交互式连接。
[0009]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述车载终端设备还包括DC24V电源和DC/DC电源转换与稳压电路，所述DC24V电源通过DC/DC电源转换与稳压电路为车载终端CPU、GPS模块、RFID定向读卡器、ZigBee无线通讯从机模块和LCD显示屏提供工作电源。
[0010]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签均为主动型有源电子标签，内置高能锂聚合物微型电池。
[0011]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述ZigBee无线通讯路由模块借助AC220V电源提供工作电源，所述ZigBee无线通讯主机模块由交通信号机CPU提供工作电源。
[0012]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述RFID定向读卡器、公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签的无线工作频率为2.4GHz?2.48GHz;所述ZigBee无线通讯从机模块、ZigBee无线通讯路由模块和ZigBee无线通讯主机模块的无线工作频率为2.38 GHz?2.5GHz。
[0013]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述车载终端CPU采用STM32F407VGT6 芯片。
[0014]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述DC/DC电源转换与稳压电路采用XL4016芯片。
[0015]本实用新型的有益效果为:
[0016]由上述技术方案可知，本实用新型具有较高的性价比，能够克服公交司机目测信号灯状态、综合布线和当前公交优先控制策略的缺点，增加RFID定向读卡器读取公交优先车辆识别区域入口点、出口点电子标签信息、发送公交优先权请求信息、接收公交优先权授权信息并通过LCD显示屏显示的功能，并且公交优先车辆识别区域入口点、出口点电子标签可安装在路旁灯杆上，ZigBee无线通讯路由模块可安装在路旁电子警察监控杆上，施工简单、成本低，受外界变化影响小，可有效实现BRT快速公交信号优先控制。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型。
[0019]如图1所示，一种基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，包括车载终端设备I和路侧辅助设备2。车载终端设备I包括车载终端CPUll、GPS模块12、RFID定向读卡器13、ZigBee无线通讯从机模块14、LCD显示屏15、DC24V电源16和DC/DC电源转换与稳压电路
17。路侧辅助设备2包括公交优先车辆识别区域入口点电子标签21、公交优先车辆识别区域出口点电子标签22、ZigBee无线通讯路由模块23和AC220V电源24。公交优先车辆识别区域入口点电子标签21和公交优先车辆识别区域出口点电子标签22设置在路侧的灯杆上，ZigBee无线通讯路由模块23设置在路侧的电子警察监控杆上。
[0020]GPS模块12的输出端与车载终端CPUll的输入端连接;RFID定向读卡器13的输入端与公交优先车辆识别区域入口点电子标签21和公交优先车辆识别区域出口点电子标签22的输出端连接，RFID定向读卡器13的输出端与车载终端CPUll的输入端连接;LCD显示屏15的输入端与车载终端CPUll的输出端连接;车载终端CPUll与ZigBee无线通讯从机模块14交互式连接，ZigBee无线通讯从机模块14通过ZigBee无线通讯路由模块23与绑定在交通信号机3上的ZigBee无线通讯主机模块31交互式连接，ZigBee无线通讯主机模块31与交通信号机CPU32交互式连接。DC24V电源16通过DC/DC电源转换与稳压电路17为车载终端CPU11、GPS模块12、RFID定向读卡器13、ZigBee无线通讯从机模块14和LCD显示屏15提供工作电源。公交优先车辆识别区域入口点电子标签21和公交优先车辆识别区域出口点电子标签22均为主动型有源电子标签，内置高能锂聚合物微型电池。ZigBee无线通讯路由模块23借助AC220V电源提供工作电源。ZigBee无线通讯主机模块31由交通信号机CPU32提供工作电源。
[0021]本实用新型的工作原理:
[0022]当BRT车辆驶入公交优先车辆识别区域时，RFID定向读卡器13通过平板无线接收天线捕获到路侧安装的公交优先车辆识别区域入口点电子标签21每隔400ms发送的标签ID号，作为BRT车辆应获得的无线感知信息，然后传送至车载终端CPUl I;车载终端CPUl I完成解析后，将由本车ID号与GPS模块12所获取的上行或下行方向共同形成的公交优先权请求信息，通过ZigBee无线通讯从机模块14上的5dBi射频天线，无线传送至临近路口的ZigBee无线通讯路由模块23;ZigBee无线通讯路由模块23再无线转发至与该路口的交通信号机3绑定的ZigBee无线通讯主机模块31 !ZigBee无线通讯主机模块31将接收到的信息传送至交通信号机CPU32进行处理。
[0023]交通信号机CPU32根据从各外设接口获取的当前路口的交通管理状况，配置合适的公交优先配时策略，生成新的红绿灯倒计时时间，并将生成的新的红绿灯倒计时时间传送至ZigBee无线通讯主机模块31; ZigBee无线通讯主机模块31通过5dBi射频天线将信息传送至ZigBee无线通讯路由模块23 !ZigBee无线通讯路由模块23再无线转发至ZigBee无线通讯从机模块14; ZigBee无线通讯从机模块14再传送至车载终端CPUl I;车载终端CPUl I解析后，再发送至IXD显示屏15以图文的方式显示出来。至此，BRT车辆司机获取到公交优先权授权信息，以此调整车辆行驶状态，并使得BRT车辆能够优先顺利地通过路口，或者减少停车等待时间。
[0024]当BRT车辆离开公交优先车辆识别区域时，RFID定向读卡器13捕获到公交优先车辆识别区域出口点电子标签22发送的标签ID号，作为BRT车辆应获得的无线感知信息，然后传送至车载终端CPUl I;车载终端CPUl I完成解析后，通过ZigBee无线通讯从机模块14、ZigBee无线通讯路由模块23和ZigBee无线通讯主机模块31向交通信号机CPU32发送公交优先权请求结束信息，交通信号机CPU32控制红绿灯恢复正常运行状态。
[0025]车载终端I为整个装置的核心控制单元，车载终端CPUll选用意法半导体公司出品的STM32F407VGT6，STM32F407VGT6是一个32位低功耗的基于ARM Cortex_M4内核的嵌入式处理器。该处理器自带四个USART串口和两个UART串口，能够同时与多个外设进行数据交互。其中，USART2与RFID定向读卡器13进行数据交互，RFID定向读卡器13的无线工作频率为2.4GHz?2.48GHz，使用平板天线，具有良好的抗干扰性。USART3与ZigBee无线通讯从机模块14进行数据交互，ZigBee无线通讯从机模块14的无线工作频率为2.38GHz?2.5GHz，不仅具有ZigBee无线标准的16个通道，还具有9个扩展频段，可以有效避开W1-F1、蓝牙等其他2.4GHz的空中无线信号干扰，其发送功率为22dbm，接收灵敏度达到-106dbm，无线视距传输距离可达2.5千米(使用5dBi全向天线)，数据空间传输速率可达3Kbps?1Mbps，无阻网延迟，采用时间空间权值均衡原则，路由时间短，通讯稳定可靠。USART6与LCD显示屏15相连，IXD显示屏15采用16位真彩480*272分辨率，显示亮度达到400cd/m2，可在日光灯下看清显示内容，以此最终完成公交优先权请求图文显示。
[0026]车载终端CPUll的USART6通过RS232电平转换芯片连接到LCD显示屏15接口 J5的3、4引脚上；同理，车载终端CPUlI的USART2端口通过RS232电平转换芯片连接到RFID定向读卡器13接口的J4的5、6引脚上。DC24V电源16通过DC/DC电源转换与稳压电路17向RFID定向读卡器13、IXD显示屏15提供稳定的DC12V工作电源。
[0027]ZigBee无线通讯从机模块14的外围电路设计成硬件看门狗电路，采用CAT823芯片，帮助ZigBee无线通讯从机模块14上电可靠工作。
[0028]DC/DC电源转换与稳压电路17采用上海芯龙半导体公司出品的XL4016。该芯片具有出色的线性调整率与负载调整率，支持输入与输出压差电压范围1.25V?36V间任意调整，芯片内部集成输入过压保护、过流保护、过温保护、短路保护等硬件电路。输入标称电压为车载DC24V，电路能适应输入电压波动15V?40V范围变化，通过对由Rl与R2组成的输出电压取样电路进行取样，始终调整输出电压为DC12V的稳压输出。
[0029]本实用新型在路侧部署的主动型有源电子标签为微功耗电子部件，内置高能锂聚合物微型电池，在标准环境下，可保证电子标签连续工作3?5年，可利用路旁灯杆进行快速安装，仅需要更换电池，无需综合布线，安装无需考虑不同的现场环境，因而施工简单、成本低，即使遇到道路局部改造，也不影响系统正常使用。另外，数据传输采用ZigBee无线通讯技术，只需借助电子警察监控杆及AC220V电源，就能安装ZigBee通讯模块及棒状天线作为路由器使用，来架设一条交通信号机携带的ZigBee无线通讯主机模块与BRT车辆车载终端携带的ZigBee无线通讯从机模块进行无线数据双向收发的空中通讯链路，各项数据传输不受物理环境影响。
[0030]本实用新型的车载终端，采用RFID定向读卡器，很容易读取到路侧部署的电子标签信息来为BRT车辆定位，并且采用成熟的ZigBee无线通讯数据传送与接收双向技术，使用2.38GHz?2.5GHz工作频率，而且具有25个通道，可从物理上规避社会上W1-F1、蓝牙等无线射频干扰，数据收发准确，使得车载终端既能够发送本车公交优先权请求信息，又能够接收交通信号机发回的公交优先权授权信息，并且可将红绿灯倒计时时间通过LCD显示屏显示出来，无需BRT车辆司机肉眼仔细观察前方几百米远路口的红绿灯现状，便于用户从容调整行车状态。
[0031]以上所述实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，其特征在于:包括车载终端设备和路侧辅助设备，所述车载终端设备包括车载终端CPU、GPS模块、RFID定向读卡器、ZigBee无线通讯从机模块和LCD显示屏，所述路侧辅助设备包括公交优先车辆识别区域入口点电子标签、公交优先车辆识别区域出口点电子标签和ZigBee无线通讯路由模块，所述公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签设置在路侧的灯杆上，所述ZigBee无线通讯路由模块设置在路侧的电子警察监控杆上； 所述GPS模块的输出端与车载终端CPU的输入端连接，所述RFID定向读卡器的输入端与公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签的输出端连接，所述RF ID定向读卡器的输出端与车载终端CPU的输入端连接，所述LCD显示屏的输入端与车载终端CPU的输出端连接，所述车载终端CPU与ZigBee无线通讯从机模块交互式连接，所述ZigBee无线通讯从机模块通过ZigBee无线通讯路由模块与绑定在交通信号机上的ZigBee无线通讯主机模块交互式连接，所述ZigBee无线通讯主机模块与交通信号机CPU交互式连接。2.根据权利要求1所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，其特征在于:所述车载终端设备还包括DC24V电源和DC/DC电源转换与稳压电路，所述DC24V电源通过DC/DC电源转换与稳压电路为车载终端CPU、GPS模块、RFID定向读卡器、ZigBee无线通讯从机模块和IXD显示屏提供工作电源。3.根据权利要求1所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，其特征在于:所述公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签均为主动型有源电子标签，内置高能锂聚合物微型电池。4.根据权利要求1所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，其特征在于:所述ZigBee无线通讯路由模块借助AC220V电源提供工作电源，所述ZigBee无线通讯主机模块由交通信号机CHJ提供工作电源。5.根据权利要求1所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，其特征在于:所述RFID定向读卡器、公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签的无线工作频率为2.4GHz?2.48GHz ;所述ZigBee无线通讯从机模块、ZigBee无线通讯路由模块和ZigBee无线通讯主机模块的无线工作频率为2.38 GHz?2.5GHz ο6.根据权利要求1所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，其特征在于:所述车载终端CPU采用STM32F407VGT6芯片。7.根据权利要求2所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，其特征在于:所述DC/DC电源转换与稳压电路采用XL4016芯片。
【文档编号】G08G1/0967GK205541443SQ201620204645
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】王海亮, 张博, 闫欢欢, 李红涛
【申请人】安徽科力信息产业有限责任公司