专利名称：基于车路协作技术的智能交通灯辅助系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种智能交通控制技术领域的装置，具体是一种基于车路协作技 术的智能交通灯辅助系统。
背景技术：
路口交通信号灯是城市交通的重要组成部分，它在确保交通安全，规范车辆行为 方面起到了不可替代的作用，同时交通信号灯在提升城市交通效率等方面也发挥了重要的 作用。随着人们生活水平的提高，城市居民拥有家庭汽车的比例也逐渐增大，因此道路变得 越来越拥挤，路口正越来越成为交通事故高发的地区。目前城市交通灯主要有以下问题在路口区域，当驾驶员误闯红灯，势必会引起严重的交通事故，造成生命和财产的 巨大损失。作为传统的防止驾驶员违反交通灯信号的方法，一种是基于驾驶员自身道德而 自发的遵守交通信号，另一种是在交通灯上安装摄像头以对违反交通信号的驾驶员施加惩 罚，从而促使驾驶员遵守交通信号。然而，第一种方法的缺陷在于没有留意交通灯变化的驾 驶员会违反交通信号；第二种方法的缺陷在于在路口安装摄像头需要大量资金，并且作为 一种事后处罚的方式人性化不够。目前，道路交通信号灯是靠红、黄、绿三种颜色来指示能否通行，尽管在有的道路 上个别灯的形状有所改进，但仍然不能达到令色弱/色盲者也能识别的程度。导致一些色 弱/色盲者不仅不能驾驶机动车，甚至不能独立通过设有交通灯的马路。根据相关调查显 示，我国男性色盲率为4. 72%，女性色盲绿为0. 67%，色盲基因携带者约占总人口的9%。 色盲不能正确区分交通灯信号，很大程度上限制了色盲/色弱者驾驶汽车等交通工具。但 是当仅仅为了能被色盲/色弱者辨别而替换掉现有的全部交通灯，又无疑是一种浪费。随着城市化的不断深化，城市道路越来越复杂，导致路口越来越复杂，路口交通灯 的数量越来越多，给驾驶员辨别自己通行方向上的交通灯造成一定的干扰。这在一定程度 上增加了路口出现交通事故的隐患。另外，在一些极端情况下，小车会被行驶在前面的大货 车挡住视线而无法获知交通灯信号，从而有可能导致违反交通规则。目前交通灯一般都采用定时控制的方式，即每个路口各个运行方向红绿灯的指示 时间都是确定的。然而，在某些时间段内，可能某个方向车流量很小，而其他方向车流量很 大，此时按照确定时间定时控制交通灯指示的方式就无法充分利用交通资源，造成车辆的 “空等”现象，降低交通的运行效率。经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号2008200卯492. 7公开了一种交 通信号显示系统，该技术包括获取交通灯的交通信号并作定向无线发射处理的发射装置、 以无线方式获取上述发射装置发射的交通信号并控制显示交通信号的车载接收装置。该技 术只涉及了交通信号的显示，并不能实现辅助驾驶以及主动交通灯功能，且需要在路边额 外设置无线发射装置，维护不易且成本高，另外无线发射装置获取交通信号的准确性也无 法保证。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于车路协作技术的智能交通灯 辅助系统，能够有效提高道路通行效率并提供车辆辅助交通信号。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括交通灯控制箱、车载无线模块、 车载交通灯显示与辅助预警模块和车载车道识别模块，其中交通灯控制箱通过无线方式 与车载无线模块相连接并传输交通灯信号和车辆车道信息，车载无线模块与车载交通灯显 示与辅助预警模块相连并传输交通灯信号和车辆车道信息，车载车道识别模块与车载交通 灯显示与辅助预警模块相连并输出车辆所在车道信息，车载交通灯显示与辅助预警模块显 示当前路口的所有转向上的交通信号并重点显示车辆前进方向上交通信号，实现闯红灯预 警和红灯变绿灯提示功能。所述的交通灯控制箱用于发送交通灯信号以及智能控制交通灯显示，包括交通 灯控制器、无线通信单元和交通灯驱动电路，其中无线通信单元输出交通灯信号至车载无 线模块并接收车载无线模块输出的车辆所在车道信息并传输给交通灯控制器，交通灯控制 器根据交通灯指示的当前运行方向的车流量对应调整当前运行方向的最长运行时间并生 成交通信号控制结果输出至交通灯驱动电路，交通灯驱动电路与交通灯相连并根据交通信 号控制结果驱动相应交通灯显示。所述的车载交通灯显示与辅助预警模块用于显示交通灯信号并实现闯红灯预警 和红灯变绿灯提示功能，包括测速单元、车载控制单元、交通信号显示单元、闯红灯预警单 元和红灯变绿灯提示单元，其中测速单元与车载控制单元相连接并将车辆速度信息实时 传输给车载控制单元，车载控制单元分别与交通信号显示单元、闯红灯预警单元和红灯变 绿灯提示单元相连并实时采集交通灯信号、车道信息和车辆速度信息，车载控制单元将控 制结果分别传输给交通信号显示单元、闯红灯预警单元和红灯变绿灯提示单元。所述的车载控制单元根据车辆所在车道信息得到车辆前进方向，如直行、左转、右 转或掉头，根据车辆前进方向上交通信号，如红灯信号、绿灯信号、黄灯信号、红灯持续时间 或绿灯持续时间进行判断当车辆前进方向上交通信号为红灯，则根据红灯持续时间在红灯变为绿灯前k 将红灯变绿灯提示信号置为1 ；当交通信号由红灯变为绿灯则将红灯变绿灯提示信号复位为0，并将此信号传输 给红灯变绿灯提示单元。所述的车载控制单元根据车辆前进方向上交通信号和车辆速度信息生成车辆闯 红灯信号，并将此信号传输给闯红灯预警单元当车辆前进方向上交通信号为红灯而此时 车辆速度信息大于零，则将车辆闯红灯信号置为1，否则车辆闯红灯信号置为0。所述的交通信号显示单元与车载控制单元相连并接收车载控制单元输出的路口 各方向上交通灯信号和车辆前进方向信号，该交通信号显示单元使用液晶显示屏显示路口 各方向交通灯信号，并重点显示车辆前进方向上交通灯信号，以提醒驾驶员，防止驾驶员误 判交通灯造成交通事故。所述的闯红灯预警单元与车载控制单元相连并接收车载控制单元输出的车辆闯 红灯信号，当车辆闯红灯信号为1则闯红灯预警单元会发出语音提示音提示车主正在闯红 灯。
所述的红灯变绿灯提示单元与车载控制单元相连并接收车载控制单元输出的红 灯变绿灯提示信号，当红灯变绿灯提示信号为1，则红灯变绿灯提示单元会每隔一秒发出一 声清脆的提示音提醒驾驶员准备启动车辆。所述的车载车道识别模块用于采集路口道路信息，车载车道识别模块采用RFID 技术，检测位于路口的道路RFID标签，从而识别车道方向，若当前路口没有检测到，则保持 上一次检测的车道方向不变。与现有技术相比，本发明的优点在于当驾驶员没有意识到自己闯红灯时，车载闯红灯预警单元会立即发出闯红灯提示 音(语音提示“您正在闯红灯”)，从而有效防止人为因素造成的路口交通事故。在车辆等红灯期间，车载红灯变绿灯提示单元能在交通灯信号由红灯变为绿灯之 前的5秒开始，每隔一秒发出一声清脆的提示音，提醒驾驶员准备启动车辆，从而提高路口 通行效率。车载交通信号显示单元通过将交通灯信号用颜色与形状的不同加以区别，能够有 效帮助色盲/色弱者识别交通信号。车载交通信号显示单元显示当前路口所有方向交通灯信号，并重点显示车辆前进 方向上的交通灯信号，在复杂路口能帮助驾驶员迅速识别当前行驶方向上的交通灯信号， 避免驾驶员误判交通灯信号造成的交通事故。交通灯控制箱分析路口车辆情况，智能调整交通灯显示状态，避免车辆的“空等” 现象，能有效提高道路通行效率。
图1为本发明系统结构示意图。图2为交通信号显示单元界面示意图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。如图1所示，本实施例包括交通灯控制箱、车载无线模块、车载交通灯显示与辅 助预警模块和车载车道识别模块，其中交通灯控制箱通过无线方式与车载无线模块相连 接并传输交通灯信号，如红灯信号、绿灯信号、黄灯信号、红灯持续时间或绿灯持续时间，以 及车辆车道信息，车载无线模块与车载交通灯显示与辅助预警模块相连并传输交通灯信号 和车辆车道信息，车载车道识别模块与车载交通灯显示与辅助预警模块相连并输出车辆所 在车道信息，车载交通灯显示与辅助预警模块显示当前路口所有方向，如直行、左转、右转 或掉头，上交通信号并重点显示车辆前进方向上交通信号，实现闯红灯预警和红灯变绿灯 提示功能。所述的交通灯控制箱用于发送交通灯信号以及智能控制交通灯显示，包括交通 灯控制器、无线通信单元和交通灯驱动电路，其中无线通信单元输出交通灯信号至车载无 线模块并接收车载无线模块输出的车辆所在车道信息并传输给交通灯控制器，交通灯控制器根据交通灯指示的当前运行方向的车流量对应调整当前运行方向的最长运行时间并生 成交通信号控制结果输出至交通灯驱动电路，交通灯驱动电路与交通灯相连并根据交通信 号控制结果驱动相应交通灯显示。所述的车载无线模块，用于将车辆所在车道信息发送到交通灯控制箱的无线通信 单元，接收交通灯控制箱的无线通信单元发出的交通灯信号，并将交通灯信号传输给车载 交通灯显示与辅助预警模块。所述的车载交通灯显示与辅助预警模块用于显示交通灯信号并实现闯红灯预警 和红灯变绿灯提示功能，包括测速单元、车载控制单元、交通信号显示单元、闯红灯预警单 元和红灯变绿灯提示单元，其中测速单元与车载控制单元相连接，主要实现测量车辆速度 信息并将车辆速度信息实时传输给车载控制单元。车载控制单元与交通信号显示单元、闯 红灯预警单元和红灯变绿灯提示单元相连，车载控制单元实时采集交通灯信号、车道信息 和车辆速度信息，将控制结果传输给交通信号显示单元、闯红灯预警单元和红灯变绿灯提 示单元。车载控制单元分析车辆所在车道信息，得到车辆前进方向，分析车辆前进方向上 交通信号，当车辆前进方向上交通信号为红灯，则根据红灯持续时间在红灯变为绿灯前^ 将红灯变绿灯提示信号置为1，当交通信号由红灯变为绿灯则将红灯变绿灯提示信号复位 为0，并将此信号传输给红灯变绿灯提示单元。车载控制单元结合车辆前进方向上交通信号 和车辆速度信息计算产生车辆闯红灯信号，当车辆前进方向上交通信号为红灯而此时车辆 速度信息大于零，则将车辆闯红灯信号置为1，说明此时车辆正在闯红灯，否则车辆闯红灯 信号置为0，说明车辆没有闯红灯，并将此信号传输给闯红灯预警单元。交通信号显示单元与车载控制单元相连，接收车载控制单元输出的路口各方向上 交通灯信号和车辆前进方向信号。交通信号显示单元使用液晶显示屏显示路口各方向交通 灯信号，并重点显示车辆前进方向上交通灯信号，以提醒驾驶员，防止驾驶员误判交通灯造 成交通事故。闯红灯预警单元与车载控制单元相连，接收车载控制单元输出的车辆闯红灯信 号，当车辆闯红灯信号为1，说明车辆正在闯红灯，闯红灯预警单元会发出语音提示信号提 示车主正在闯红灯，当车辆闯红灯信号为0则无提示音。红灯变绿灯提示单元与车载控制单元相连，接收车载控制单元输出的红灯变绿灯 提示信号，当红灯变绿灯提示信号为1，说明红灯即将变为绿灯，红灯变绿灯提示单元会每 隔一秒发出一声清脆的提示音，提醒驾驶员准备启动车辆，当红灯变绿灯提示信号为0则 无提示音。所述的车载车道识别模块用于采集路口道路信息，车载车道识别模块采用RFID 技术，检测位于路口的道路RFID标签，从而识别车道方向，若当前路口没有检测到，则保持 上一次检测的车道方向不变。本实施例通过车辆与交通灯之间的无线通信，车载无线模块接收交通灯信号，并 将信号传输给车载交通灯显示与辅助预警模块，车载交通灯显示与辅助预警模块将交通信 号在车载交通灯信号显示界面上显示，车载交通灯信号显示界面显示路口所有方向交通灯 信号，并重点显示车辆前进方向上交通灯信号，一定程度上防止驾驶员误判交通信号造成 的路口交通事故；车载交通信号显示界面的交通灯信号通过颜色和形状区别，能过帮助色盲/色弱者有效辨别路口情况；当驾驶员闯红灯时，车载交通灯显示与辅助预警模块能够 做出有效预警提示驾驶员，避免交通事故；路口交通灯红灯变绿灯时车载交通灯显示与辅 助预警模块能有效提示驾驶员启动车辆，提高路口通行率；交通灯与路口车辆无线通信了 解当前路口车辆情况，若交通灯指示的当前运行方向一段时间内车流量很小，则逐步减小 当前运行方向的最长运行时间；反之，若当前运行方向上一段时间内车流量增加，则逐步增 加当前运行方向的最长运行时间。
权利要求
1.一种基于车路协作技术的智能交通灯辅助系统，其特征在于，包括交通灯控制箱、 车载无线模块、车载交通灯显示与辅助预警模块和车载车道识别模块，其中交通灯控制箱 通过无线方式与车载无线模块相连接并传输交通灯信号和车辆车道信息，车载无线模块与 车载交通灯显示与辅助预警模块相连并传输交通灯信号和车辆车道信息，车载车道识别模 块与车载交通灯显示与辅助预警模块相连并输出车辆所在车道信息，车载交通灯显示与辅 助预警模块显示当前路口的所有转向上的交通信号并重点显示车辆前进方向上交通信号， 实现闯红灯预警和红灯变绿灯提示功能。
2.根据权利要求1所述的基于车路协作技术的智能交通灯辅助系统，其特征是，所述 的交通灯控制箱包括交通灯控制器、无线通信单元和交通灯驱动电路，其中无线通信单 元输出交通灯信号至车载无线模块并接收车载无线模块输出的车辆所在车道信息并传输 给交通灯控制器，交通灯控制器根据交通灯指示的当前运行方向的车流量对应调整当前运 行方向的最长运行时间并生成交通信号控制结果输出至交通灯驱动电路，交通灯驱动电路 与交通灯相连并根据交通信号控制结果驱动相应交通灯显示。
3.根据权利要求1所述的基于车路协作技术的智能交通灯辅助系统，其特征是，所述 的车载交通灯显示与辅助预警模块包括测速单元、车载控制单元、交通信号显示单元、闯 红灯预警单元和红灯变绿灯提示单元，其中测速单元与车载控制单元相连接并将车辆速 度信息实时传输给车载控制单元，车载控制单元分别与交通信号显示单元、闯红灯预警单 元和红灯变绿灯提示单元相连并实时采集交通灯信号、车道信息和车辆速度信息，车载控 制单元将控制结果分别传输给交通信号显示单元、闯红灯预警单元和红灯变绿灯提示单兀。
4.根据权利要求1或3所述的基于车路协作技术的智能交通灯辅助系统，其特征是，所 述的车载控制单元根据车辆所在车道信息得到车辆前进方向，根据车辆前进方向上交通信 号进行判断当车辆前进方向上交通信号为红灯，则根据红灯持续时间在红灯变为绿灯前^将红 灯变绿灯提示信号置为1 ；当交通信号由红灯变为绿灯则将红灯变绿灯提示信号复位为0，并将此信号传输给红 灯变绿灯提示单元。
5.根据权利要求1或3所述的基于车路协作技术的智能交通灯辅助系统，其特征是，所 述的车载控制单元根据车辆前进方向上交通信号和车辆速度信息生成车辆闯红灯信号，并 将此信号传输给闯红灯预警单元当车辆前进方向上交通信号为红灯而此时车辆速度信息 大于零，则将车辆闯红灯信号置为1，否则车辆闯红灯信号置为0。
6.根据权利要求1或3所述的基于车路协作技术的智能交通灯辅助系统，其特征是，所 述的交通信号显示单元与车载控制单元相连并接收车载控制单元输出的路口各方向上交 通灯信号和车辆前进方向信号，该交通信号显示单元使用液晶显示屏显示路口各方向交通 灯信号，并重点显示车辆前进方向上交通灯信号，以提醒驾驶员，防止驾驶员误判交通灯造 成交通事故。
7.根据权利要求1或3所述的基于车路协作技术的智能交通灯辅助系统，其特征是，所 述的闯红灯预警单元与车载控制单元相连并接收车载控制单元输出的车辆闯红灯信号，当 车辆闯红灯信号为1则闯红灯预警单元会发出语音提示音提示车主正在闯红灯。
8.根据权利要求1或3所述的基于车路协作技术的智能交通灯辅助系统，其特征是，所 述的红灯变绿灯提示单元与车载控制单元相连并接收车载控制单元输出的红灯变绿灯提 示信号，当红灯变绿灯提示信号为1，则红灯变绿灯提示单元会每隔一秒发出一声清脆的提 示音提醒驾驶员准备启动车辆。
9.根据权利要求1所述的基于车路协作技术的智能交通灯辅助系统，其特征是，所述 的车载车道识别模块用于采集路口道路信息，车载车道识别模块采用RFID技术，检测位于 路口的道路RFID标签，从而识别车道方向，若当前路口没有检测到，则保持上一次检测的 车道方向不变。
全文摘要
一种智能交通控制技术领域的基于车路协作技术的智能交通灯辅助系统，包括交通灯控制箱、车载无线模块、车载交通灯显示与辅助预警模块和车载车道识别模块，其中交通灯控制箱通过无线方式与车载无线模块相连接并传输交通灯信号和车辆车道信息，车载无线模块与车载交通灯显示与辅助预警模块相连并传输交通灯信号和车辆车道信息，车载车道识别模块与车载交通灯显示与辅助预警模块相连并输出车辆所在车道信息，车载交通灯显示与辅助预警模块显示当前路口的所有转向上的交通信号并重点显示车辆前进方向上交通信号，实现闯红灯预警和红灯变绿灯提示功能。本发明能够有效提高道路通行效率并提供车辆辅助交通信号。
文档编号G08G1/07GK102122441SQ20111006084
公开日2011年7月13日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者杨明, 王冰, 王春香, 郭伟 申请人:上海交通大学