一种车载信号灯接收装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及交通信号控制领域，尤其涉及综合应用无线通信技术、计算机技术和交通信号控制技术的智能交通控制领域。
【背景技术】
[0002]随着城市规模的不断扩大以及城市内机动车保有量的日益增长，城市道路交通压力越来越大。为了保障道路通行安全、提高通行效率，城市内各平面交叉路口普遍采用交通信号灯来指挥各方向交通的通行或停止。具体来说，通过设置路口交通信号灯的周期、绿信比和相位差，在时间上给各方向的交通流分配通行权。交通信号灯已经从最初每个路口独立管理的单点模式，发展到在一条主干道上多个路口联动管理的“线控”模式，以及一个平面区域内多个路口之间的联动管理的“面控”模式。业内也推出了多种综合利用计算机技术、通信技术和道理交通控制技术而设计开发的智能交通控制系统，在城市交通管理领域得到广泛应用。这些智能交通管理系统大多按照路口控制、区域控制和中央控制三级部署。在路口部署信号灯、车辆检测器和路口信号机，用于采集、处理、传送交通信息和控制路口信号灯；路口信号机和区域控制中心通过通信系统连接，完成路口交通信息的上传和交通控制信号的下达；区域控制中心实时监控辖区内各路口交通状况以及信号机和信号灯的工作状态，对各路口交通进行协调控制，必要时通过人机命令进行人工干预；中央控制中心则汇总一个城市各区域控制中心的信息，进行统计分析和协调控制。
[0003]虽然城市交通特别是路口信号灯的智能管理已经取得了诸多进步，但是在实际应用中仍然有若干不足之处。例如，在交通流量较大的路口，车辆通行时通常时速不高、车距较小，此时如果前方有公交大巴、大型货车等大型车辆，紧随其后的小型车辆的视线会被严重遮挡，常常无法观察到信号灯的变化情况，往往在跟随前车驶入路口后才发现闯了红灯。再如，驾驶员在一条道路上通行时，无法预知下一路口的交通和信号灯情况，往往造成不必要的反复加速、刹车操作，不仅降低了燃油效率，而且间接造成了更多的环境污染。
[0004]本发明即针对上述不足之处，利用无线通信技术将路口信号灯信息从路口的视距显示延伸到机动车的操控台，极大方便了驾驶员对前方路口通行状况的预判，以便采用最优的操控方案驾驶车辆。
【发明内容】
[0005]本发明提出一种车载信号灯接收装置，包括无线收发单元、处理单元和输出单元，其中，
[0006]无线收发单元负责通过无线网络接入因特网，接收信号灯信息发布接口消息并送交处理单元，同时按照处理单元指令发送信号灯状态查询消息；
[0007]处理单元作为该装置的主控制器，负责根据车辆当前的位置坐标、车速、方向信息，以及预先内置的电子地图，得到车辆行使前方路口位置坐标和路名信息，并据此封装信号灯状态查询消息送交无线收发单元发送；同时负责解析无线收发单元送交的信号灯信息发布接口消息，获取前方路口信号灯状态信息和位置信息，并送交输出单元；
[0008]输出单元以图像、声音、电子接口或者上述任意几种组合的方式将前方路口信号灯状态信息输出；
[0009]GPS单元，负责实时测量车辆的位置坐标、车速、方向，并将测得信息上报处理单
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[0010]上述输出单元以电子接口方式输出车行前方路口信号灯的实时状态信息，是指按照预先确定的汽车控制总线接口协议，将输出信息封装后发送给车内其它汽车电子控制装置 ECU。
[0011]上述信号灯的实时状态包括信号灯控制的车道通行方向以及相应方向上的通行状态和状态切换倒计时间信息，其中车道通行方向信息包括直行、左转、右转、掉头信息。信号灯的位置信息包括信号灯的地理位置坐标和信号灯管理的道路通行方向信息。
[0012]上述信号灯信息发布接口消息中包括以下字段信息:发送者标识、接收者标识、发送时间标签、消息类型、本次消息包内包含的信号灯数量、各信号灯位置坐标、各信号灯控制的通行方向、各信号灯当前状态、各信号灯距离下次状态变化时间、各信号灯控制参数。
[0013]上述发送时间标签，是指信号灯信息发布接口消息发送时的时间，处理单元在解析信号灯信息发布接口消息时，将根据发送时间和本地时间之间的时间差，对所获取的前方路口信号灯状态信息中的信号灯状态切换倒计时时间做修正，补偿传输时延后将结果送交输出单元，并在本地继续对信号灯状态切换倒计时时间自动计时。
[0014]上述本地时间通过网络时间协议NTP与网络标准时间同步。
[0015]上述无线网络是指任何以无线方式提供因特网接入服务的通信网络，包括WiFi网络、WiMAX 网络、GPRS 网络、EDGE 网络、CDMA20001x 网络、CDMA2000EVD0 网络、WCDMA 网络、TD-SCDMA网络、4G网络、LTE网络以及基于上述无线网络的演进网络。
[0016]通过实施本发明，可以有效地将现行信号灯引入每个驾驶舱，方便驾驶员及时了解前方路口信号灯状态和变化趋势，并据此采取最佳操控方式驾驶车辆。进一步的，将本发明和车辆电子控制系统结合可帮助车辆实现自动驾驶功能。
[0017]结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0018]图1是市场现有信号灯控制器功能框图；
[0019]图2是本发明一个实施例系统框图；
[0020]图3是本发明一个实施例中新型信号灯控制器的功能框图；
[0021]图4是本发明一个实施例中车载信号灯接收装置的功能框图；
[0022]图5是本发明一个实施例中车载信号灯接收装置采用图像方式输出信号灯状态信息示意图；
[0023]图6是本发明一个实施例中车载信号灯接收装置提取行车前方路口信号灯状态信息的流程图；
[0024]图7是本发明另一个实施例的系统框图；
[0025]图8是本发明另一个实施例中智能交通管理服务器与新型信号灯控制器之间保持信号灯状态信息同步的流程。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0027]图1是目前市场使用的路口信号灯控制器功能框图，其工作原理如下:
[0028]接口单元外接路口行人、车辆检测装置，将这些装置检测到的路口行人过街感应信息、车辆通行密度、通行量等信息经总线传送给主控单元；接口单元还包括信号灯信号驱动电路，负责根据主控单元给出的控制信号驱动路口信号灯工作；接口单元还包括一个远程控制接口，用于连接远程控制中心，上报现场信息或接收控制中心远程指令；
[0029]主控单元根据现场检测的路口行人、车辆通行信息，以及预设的路口信号控制参数，产生(或调整)信号灯控制信号，输入接口单元并通过驱动电路完成信号灯控制；主控单元还负责解析并执行接口单元收到的远程控制中心指令，根据预先确定的接口协议打包上报信息；
[0030]存储单元中保存系统软件和配置信息；
[0031]时钟和监控单元在系统启动时完成系统自检，在系统进入正常工作状态后提供系统计时功能，同时监测系统工作状态，一旦发现故障，立即产生故障信号封闭接口单元的信号灯驱动口，转而产生黄色闪烁信号驱动信号灯。
[0032]此外，路口信号灯控制器还具备现场手动控制功能，通常是通过接口单元的一个键盘和显示子单元来实现。
[0033]图2是本发明一个实施例的系统功能框图，其中新型信号灯控制器在完成现场交通信息采集、信号灯驱动控制等通用功能之外，还将交通控制信号状态和信号灯位置信息通过无线发送给车载信号灯接收装置，由后者向驾驶员输出前方路口交通信号灯当前状态?目息O
[0034]图3给出了本发明实施例中新型信号灯控制器的功能框图。如图可见，它是在现有的信号灯控制器基础上增加一个无线收发单元构成。在完成现有信号灯控制器所有功能的同时，将当前路口信号灯的信号状态和信号灯位置信息编码后通过无线收发单元发送出去。信号灯的信号状态包括车道通行方向以及相应方向上的通行状态和状态切换倒计时时间等信息，其中车道通行方向信息包括直行、左转、右转、掉头等信息，相应方向上的通行状态是指当前在此方向上是通行还是禁行，另一个重要信息就是在各车道通行方向上的信号距离下一次状态切换时间，如当前是直行通行状态(绿灯)，距离下一次状态切换的时间为20秒，即20秒后信号灯将由绿变红(经过黄灯过渡)。信号灯位置信息包括信号灯的地理位置坐标和信号灯管理的道路通行方向，如南向北通行方向。上述路口信号灯信号状态和位置信息按照预先定义的信号灯信息发布接口消息格式进行编码、封装，然后通过图3中的无线收发单元以广播方式发送出去。
[0035]图4则给出了本发明实施例中车载信号灯接收装置的功能框图。其中无线收发单元负责接收新型信号灯控制器发出的信号状态信息和信号灯位置信息，送交处理单元进一步分析处理，同时还根据处理单元的指令将本车的位置、车速、行使方向等信息上报；处理单元作为该装置的主控制器，负责解析无线收发单元送交的路口信号灯信号状态信息和位置信息，并结合本机当前的位置坐标、车速、方向信息，以及预先内置的本地电子地图，选出车辆行使前方路口的信号灯状态信息，送交输出单元；输出单元以图像、声音、电子接口或者上述任意几种组合的方式将前方路口信号灯状态信息输出，以便驾驶员和车辆控制系统及时了解前方路口通信状态。上述本机当前的位置坐标、车速、方向信息由GPS单元实时测量获得。
[0036]—种以图像方式输出的前方路口信号灯状态信息如图5所示，即以分栏或浮动窗方式在通常的导航仪显示界面上显示车行前方路口的信号灯状态，包括路口路名信息(如黄兴路国定路)，路口红绿灯当前状态(图中可见此时为直行通行，左转弯禁行)，以及以秒为单位的各信号灯倒计时时间(图中可见15秒后将变为直行禁行，左转弯通行)。当然，倒计时时间是动态变化的，只要车载信号灯接收装置成功接收到一次前方路口信号灯状态信息和位置信息，就可以根据其中的信号灯切换倒计时时间在本地自行计数显示。市场现有的智能手机大多已经具备导航功能，它们有内置GPS、无线通行功能和强大的计算能力，只要安装导航