专利名称：根据车辆位置控制交通信号灯的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及定位及控制技术，尤其涉及一种控制交通信号灯的装置。
背景技术：
随着我国城市建设规模的扩大，车辆日益增多，交通运输的经营管理和实时合理调度已成为交通系统中的一个重要问题。过去，用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备，由调度中心向行驶车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员只能根据自己的判断说出该车辆所在的大概位置，而在十字交通路口、行驶的车辆只能被动等待交通路口的信号指示灯变为能够通行的绿色信号灯后，才能通行，即使是需要执行紧急任务的特种车辆，还是在夜间，其他方向长时间没有来车时。当行驶车辆需要某种特定的服务时，交通信号控制机不能确定他们的位置和预行驶方向，就无法为他们提供优先服务。GPS(Global PositioningSystem,全球定位系统)定位技术的出现给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了实时的定位能力和实现的可行性。
发明内容本实用新型所要解决的问题是提供一种当行驶车辆有紧急情况需要特殊服务时，让交通路口的交通信号指示灯为该车辆提供优先通行的一种控制装置。本装置采用GPS的连续性、实时性定位和无线RF技术相结合的特点。 本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，设计一种控制交通信号灯的装置，该装置包括车载控制部分和地面控制部分。车载控制部分包括GPS模块、电平转换模块、微控制单元MCU、 RF模块，微控制单元的一个串行接口通过电平转换模块1连接GPS模块的串行接口 ，另一个串行接口通过电平转换模块2连接RF模块；地面控制部分包括RF模块、MCU、电平转换模块、与交通信号控制机通信的接口 ， MCU的串行接口通过电平转换模块连接RF模块，MCU输出接口连接交通信号控制机，交通信号控制机的输出端连接交通信号指示灯的切换控制端。车载部分GPS模块接收卫星信号并提取该行驶车辆的当前位置信息，输出的位置信息经电平转换模块对其进行TTL电平转换后，由串行通讯接口输入到车载部分MCU，该MCU提取车辆当前位置坐标信息，将车辆的当前位置信息和预行驶方向信息经电平转换后，通过RF模块发送到地面控制部分；地面控制部分RF模块接收上述信息，送入地面控制部分的MCU进行数据的处理，MCU的定位算法模块将确定该行驶车辆与交通路口信号控制机的距离以及方位角，并发送控制命令到交通信号控制机，及时发送切换控制命令，启动交通路口的通行指示灯亮，让该车辆优先通行。 本实用新型利用GPS (Global Positioning System,全球定位系统)具有连续性和实时性的定位功能来实时获取行驶车辆的位置信息，通过无线RF技术自动发送车辆位置和预行驶方向信息给地面装置，使交通路口的信号控制机根据车辆的距离和预行驶方向切换交通路口的信号指示灯。本实用新型能够为需要提供特殊服务的车辆，以及正在执行特种任务的车辆在经过交通路口时，为其提供优先通行服务。
图1本实用新型电路原理框图[0007] 图2车载控制部分控制流程图[0008] 图3地面控制部分控制流程图
具体实施方式当行驶车辆有紧急情况需要快速通过交通路口时，本实用新型为让交通路口的信号指示灯为该车辆提供优先通行服务的一种控制装置。本装置采用GPS实时定位和无线RF技术相结合的特点，使其具有在某种特定情况下，为该车辆提供优先通行的功能。该装置包括以下两部分实现车辆定位信息获取的车载控制部分和安装在交通路口的信号控制机内完成信息接收、处理及控制信号灯切换的地面控制部分。车载控制部分实时获取该车辆所在的具体位置及车辆驾驶员选择的预行驶方向信息，车载控制部分MCU对上述信息进行有效提取和实时处理后，通过无线射频RF模块自动发送给地面控制部分；同时，车载部分接收地面控制部分返回的该车辆坐标信息，MCU对坐标信息进行处理后送到TFT屏上显示，为该车辆的驾驶员提供可视界面，并让驾驶员确定预行驶方向；驾驶员确定的预行驶方向信息通过RF射频模块发送给地面控制部分。地面控制部分接收到车载控制部分发送的信息后，首先对接收的信息进行确认，并向车载控制部分发回一个应答信号，MCU中的定位算法模块对该行驶车辆位置和地面控制部分两点位置进行计算，并确定车辆的方位和距离，提供车辆实时、有效的动态位置及预行驶方向信息，并发送控制命令给交通信号控制机，触发交通路口的信号指示灯切换为通行指示灯亮，使需要特殊服务的车辆能优先通过。[0010] 图1为本实用新型电路原理结构框图。 车载部分包括GPS模块、串行接口、电平转换模块、MCU ((Microcontroller Unit,微控制单元))、RF (Radio frequency)模块。MCU可采用ATMEL公司生产的Atmega64芯片，它有两个全双工的串行通讯接口 ， GPS模块的串行通讯接口通过电平转换模块1连接MCU的一个串行通讯接口 ， MCU的另一个串行通讯接口通过电平转换模块2连接RF模块。GPS模块可采用GR-87系列，该模块以无线导航定位的连续性和实时性来实现车辆的导航、定位，并能实时、准确地获取车辆的方位信息，可同时跟踪20颗通信卫星信息及每秒更新一次导航信息，为实时、准确地获取行驶车辆信息提供了保障。 GPS模块接收卫星信号并提取该行驶车辆的当前位置信息，GPS模块的串行通讯接口输出该位置信息，经电平转换模块对其TTL电平进行转换后，输入MCU的串行通讯接口， MCU对接收到的位置信号进行处理，将车辆当前位置信息送到显示屏上显示，为驾驶员提供可视界面，驾驶员确定预行驶方向，MCU将车辆的当前位置信息和预行驶方向信息经电平转换后通过RF模块发送到地面控制部分。 地面控制部分包括RF模块、MCU、电平转换模块、交通信号控制机。该部分进行数据的接收及处理，MCU信号处理单元可采用Atmega64芯片，MCU的串行通讯接口通过电平转换模块连接RF模块，MCU输出接口连接交通信号控制机。地面控制部分RF模块接收车载部分发送的车辆当前位置坐标以及车辆预行驶方向信息，送入地面控制部分的MCU进行数据的判断和处理，根据车辆当前的位置坐标和行驶方向，MCU的定位算法模块将确定该行驶车辆距离交通路口信号灯的距离以及行驶方向，并发送控制命令到交通信号控制机，交通信号控制机及时发送切换控制命令，启动车辆将经过的交通路口的通行指示灯亮，让该车辆优先通行。如果当前交通信号灯指示为允许通行的绿灯，则维持指示灯为允许通行状态，不进行指示灯的切换。 MCU的定位算法模块以地面控制部分所在的位置(经度和纬度)为原点建立一个平面二维坐标系，讳度为X轴，其正方向设为360度，负方向为180度；经度为Y轴，其正方向设为90度，负方向为270度。当车辆行驶到某区域时，地面控制部分的MCU接收到车辆的位置坐标和预行驶方向信息，该算法模块由区域平面的坐标点通过一定的函数关系计算出车辆在二维平面坐标中的角度，从而判别出它相对于地面控制部分的行驶方向，由此可准确地对行驶的车辆进行方向定位，为交通路口的相应方向指示灯发出正确的切换命令。[0015] 如图2所示为本实用新型发送部分控制流程示意图。GPS模块提取卫星的有效信息，并将其信息通过串行接口实时输出到MCU，如GPS模块每秒输出一次$GPGGA $GPGSA$GPGSV $GPRMC的定位信息，并采用SGPRMC精简数据输出该信息，在定位信息内包含经度、纬度、速度(海里/小时)、运动方向角、年份、月份、时、分、秒、毫秒、定位信息的有效性等重要信息。车载部分MCU对接收到的数据信息进行分析处理，根据帧起始$进行判断，其次以帧头RMC进行判断数据的有效性，最后再进行数据的分段提取和处理，经过TTL电平转换后以无线的方式通过RF模块将处理结果和车辆预行驶方向信息发送给地面装置。发送完成后等待地面控制部分传来的确认信息。 如图3所示为本实用新型地面控制部分控制流程示意图。地面控制部分通过RF模块接收车载装置传来的信息，并对该车辆进行位置和方向的确定；同时将确认信息发送给车辆的车载部分，并接收驾驶员确定的预行驶方向；定位算法模块调用两点定位、距离计算程序，对接收信息进行处理，实时将信号灯切换命令传送给交通信号控制机，交通信号控制机切换信号指示灯为允许通行的绿灯亮，让该车辆优先通行。 本实用新型设计的一种基于GPS的车辆无线通信定位装置，让行驶车辆通过地面装置间接地与路口交通信号灯控制装置进行实时、准确、有效通信，并控制交通路口的信号指示灯切换为通行指示灯亮，为行驶车辆提供优先通行服务。 本实用新型安装在例如救护车、消防车等特种车辆上，在执行任务时能够为其提供优先通行服务。
权利要求根据车辆位置控制交通信号灯的装置，包括车载控制部分和地面控制部分，其特征在于车载控制部分包括全球定位系统GPS模块、电平转换模块、微控制单元MCU、射频RF模块；地面控制部分包括RF模块、MCU、电平转换模块、交通信号控制机，GPS模块接收卫星信号获取车辆的当前位置信息，由其串行通讯接口输出位置信息，送入电平转换模块对其进行TTL电平转换，然后输入到车载控制部分的MCU，该MCU将车辆的当前位置信息和预行驶方向信息经电平转换模块转换后通过车载控制部分RF模块发送到地面控制部分；地面控制部分RF模块接收上述信息，送入地面控制部分的MCU进行数据处理，该MCU的定位算法模块确定车辆与地面装置的距离和方位角，并通过地面控制部分RF模块发送控制命令到交通信号控制机，交通信号控制机启动交通路口相应方向的通行指示灯亮。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，车载控制部分的MCU有两个全双工的串行 通讯接口，其中一个串行通讯接口通过电平转换模块连接GPS模块的串行通讯接口 ；另一 个串行通讯接口通过电平转换模块连接车载控制部分的MCU模块。
专利摘要本实用新型请求保护一种根据车辆位置控制交通信号灯的装置，涉及定位及控制技术。本装置通过车载控制部分的GPS模块实时获取该车辆所在的位置坐标和确定预行驶方向；地面控制部分确定行驶车辆与交通路口的距离和方位角，发送控制命令给交通信号控制机，触发交通路口的信号指示灯切换为通行指示灯亮，让其优先通过。本实用新型采用GPS实时定位和无线RF技术相结合的特点，为执行任务的特种车辆提供特殊的优先通行服务。
文档编号G08G1/07GK201465297SQ200920127149
公开日2010年5月12日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者吴登权, 尤永, 汪然, 薛平 申请人:重庆市易博数字技术有限公司