基于北斗的交通信号灯统一授时系统装置及工作方法与流程

本发明涉及一种基于北斗的交通信号灯统一授时系统装置及工作方法，属于智能交通的技术领域。

背景技术：

如今，城市拥堵情况日渐加剧，公交优先、电子地图中实时优化行程等优化策略相应而出，这些优化策略的前提都需要信号灯的实时相位监控。控制交通灯的相位状态需要交通信号灯的时间信号同步，如何高效、准确、实时的对城市交通信号灯进行统一授时是当前迫在眉睫的问题。

许多专家、学者针对北斗授时提出了解决方案，例如，中国专利文献CN205692395U公开了《一种基于北斗授时的无线同步交通信号灯装置》，但是此技术方案只是设计出北斗授时装置，每一个交通信号灯必须装载北斗模块，成本高，安装设备耗费大量人力、物力。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于北斗的交通信号灯统一授时系统装置。

本发明还提供一种上述装置的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于北斗的交通信号灯统一授时系统装置，包括客户端和服务端；所述客户端包括，北斗卫星信号接收模块和NTP服务器模块；所述服务端包括，在同一子网内的带有GPRS/CDMA模块的交通信号灯；所述北斗卫星信号接收模块包括GNSS模块。

根据本发明优选的，NTP服务器模块向下分发时间信息：NTP服务器模块作为初始节点向下分发时间信号，所述交通信号灯包括多级，每一级的交通信号灯都具有接收与转发功能，向下一级的交通信号灯转发时间信号，并且同级交通信号灯之间进行通信以互相校正时间。

一种利用上述装置对交通信号灯统一授时的方法，包括解算授权时间流程，包括步骤(1)和步骤(2)：

(1)所述北斗卫星信号接收模块接收北斗授时时间信号，并把所述时间信号转发给所述NTP服务器模块；

(2)所述NTP服务器模块按照国际标准解算协议解算出正确时间。

一种利用上述装置对交通信号灯统一授时的方法，还包括交通灯授时时间同步流程，包括步骤(3)-步骤(6)：

(3)所述NTP服务器模块发送一个带有时间戳t1的NTP信息给交通信号灯上的接收机，所述t1是指NTP信息离开NTP服务器模块的时刻；

(4)当所述交通信号灯的接收机接收到步骤(3)所述的NTP信息时，再向所述NTP服务器模块发送所述步骤(3)的NTP信息，并将NTP信息加载时间戳t2，所述t2为NTP服务器模块接收到NTP信息的时刻；

(5)当NTP服务器模块接收到上述回传的NTP信息后，再向交通信号灯的接收机发送一次NTP信息，并记载时间戳t3，所述t3指NTP信息离开NTP服务器模块的时刻；

(6)交通信号灯的接收机接收到回传NTP信息的时刻为t4；

所述NTP服务器模块与交通信号灯的接收机之间的时间偏差θ、两者单程的网络传输时间δ:

上述时间偏差θ和网络传输时间δ只与时间差值相关。交通信号灯上的时间信号接收机可根据θ、δ调整本地时钟。考虑到网络延时，本发明可以精确到到2的-32次方秒，实际使用大约只有50ms(广域网)左右，在局域网可达1ms。

本发明的优势在于：

1.本发明所述基于北斗的交通信号灯统一授时系统装置，无需专人看守，精确度高，可实时监控各个交通信号灯的状态信息，节省了人力、物力。

2.本发明所述基于北斗的交通信号灯统一授时系统装置，通过统一对交通信号灯授时，可根据各个路口的交通状态作出有效的控制，有效合理的减轻了交通压力；

3.本发明所述基于北斗的交通信号灯统一授时系统装置，基于北斗授时和NTP时间服务技术，精准度高，更具有说服力。

4.本发明所述基于北斗的交通信号灯统一授时系统装置，基于北斗授时和NTP时间服务技术，通过算法和接收机实现精准授时，不必每个交通信号灯都安装北斗模块(接收、处理信号，用于高精度定位及授时)，节省人力、物力。

附图说明

图1是本发明所述装置的原理图；

图2是本发明中所述交通灯授时时间同步的原理图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例1、

一种基于北斗的交通信号灯统一授时系统装置，包括客户端和服务端；所述客户端包括，北斗卫星信号接收模块和NTP服务器模块；所述服务端包括，在同一子网内的带有GPRS/CDMA模块的交通信号灯；所述北斗卫星信号接收模块包括GNSS模块。

NTP服务器模块向下分发时间信息：NTP服务器模块作为初始节点向下分发时间信号，所述交通信号灯包括多级，每一级的交通信号灯都具有接收与转发功能，向下一级的交通信号灯转发时间信号，并且同级交通信号灯之间进行通信以互相校正时间。

实施例2、

利用如实施例1所述装置对交通信号灯统一授时的方法，包括解算授权时间流程，包括步骤(1)和步骤(2)：

(1)所述北斗卫星信号接收模块接收北斗授时时间信号，并把所述时间信号转发给所述NTP服务器模块；

(2)所述NTP服务器模块按照国际标准解算协议解算出正确时间。

还包括交通灯授时时间同步流程，包括步骤(3)-步骤(6)：

(3)所述NTP服务器模块发送一个带有时间戳t1的NTP信息给交通信号灯上的接收机，所述t1是指NTP信息离开NTP服务器模块的时刻；

(4)当所述交通信号灯的接收机接收到步骤(3)所述的NTP信息时，再向所述NTP服务器模块发送所述步骤(3)的NTP信息，并将NTP信息加载时间戳t2，所述t2为NTP服务器模块接收到NTP信息的时刻；

(5)当NTP服务器模块接收到上述回传的NTP信息后，再向交通信号灯的接收机发送一次NTP信息，并记载时间戳t3，所述t3指NTP信息离开NTP服务器模块的时刻；

(6)交通信号灯的接收机接收到回传NTP信息的时刻为t4；

所述NTP服务器模块与交通信号灯的接收机之间的时间偏差θ、两者单程的网络传输时间δ:

上述时间偏差θ和网络传输时间δ只与时间差值相关。交通信号灯上的时间信号接收机可根据θ、δ调整本地时钟。考虑到网络延时，本发明可以精确到到2的-32次方秒，实际使用大约只有50ms(广域网)左右，在局域网可达1ms。

本发明利用北斗卫星和NTP时间服务对城市中呈现稀疏分布式网络结构的交通信号灯进行统一授时，保证了实时监控和管理城市路口交通状态、公交优先策略的实施，对改善交通拥堵有着重要意义。