基于定向天線的交通信號(hào)燈系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能天線領(lǐng)域、802.lip協(xié)議、智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域、嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于定向天線的交通信號(hào)燈系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著中國現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，不論是城市還是鄉(xiāng)鎮(zhèn)，汽車的數(shù)量都飛速上升，汽車無疑是人們?nèi)粘３鲂兄斜夭豢缮俚慕煌üぞ摺Ｔ嗣窬W(wǎng)《2014年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》(下稱《公報(bào)》)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國2014年底全國民用汽車保有量達(dá)到歷史新高，為15447萬輛，比2013年末增長了 12.4%。其中，民用轎車數(shù)量增長了 16.6%，達(dá)8307萬輛;私人轎車增長了 18.4%，達(dá)7590萬輛。《公報(bào)》指出，全國道路交通事故萬車死亡人數(shù)為2.22人，比2013年底萬車死亡人數(shù)2.3人下降了5%，但通過2014年汽車保有量數(shù)據(jù)可得出2014年的交通事故死亡人數(shù)為34292.34人，比2013年的死亡31604.3人增加了 2688.04人，增長率為8.5%;相比2012年的死亡30222.5人，增加了4069.84人，增長率為13.46% ;相比2011年的死亡29618人，增加了4676.34人，增長率為15.78%?？梢?，近些年來，我國交通事故死亡人數(shù)呈逐年小幅度上升趨勢(shì)，這與我國機(jī)動(dòng)車數(shù)量的不斷增加密切相關(guān)。因此，為了保障汽車的安全行駛，智能交通系統(tǒng)、輔助駕駛以及自動(dòng)駕駛成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的很重要的研究課題。
[0003]交通信號(hào)燈是智能交通系統(tǒng)中非常重要的一部分，其加強(qiáng)了道路交通管理，減少了交通事故的發(fā)生，提高了道路使用效率，是改善交通狀況的一種重要工具。傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈系統(tǒng)的工作模式是:通過實(shí)時(shí)的提供不同顏色或形狀的圖案，然后由人眼區(qū)分圖案，最后人根據(jù)圖案作出相應(yīng)的行為。這樣不利于司機(jī)在可視條件差的環(huán)境下(霧天、雨天)獲取交通信號(hào)燈的信息，并且分散司機(jī)對(duì)汽車周圍其他信息(如行人信息等)收集的注意力，從而很可能導(dǎo)致交通事故。
[0004]同時(shí)，傳統(tǒng)的信號(hào)燈系統(tǒng)也為自動(dòng)駕駛的發(fā)展帶來了難題。由于目前自動(dòng)駕駛中對(duì)交通信號(hào)燈的識(shí)別是通過攝像頭采集信息，當(dāng)汽車前方有大車遮擋住攝像頭視線或可視條件極差時(shí)，就無法準(zhǔn)確獲得交通信號(hào)燈信息；并且這種識(shí)別方式很難區(qū)分出前方汽車尾燈和紅燈，因此，通過非視覺的方式傳遞交通信號(hào)燈系統(tǒng)的信息是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供基于定向天線的交通信號(hào)燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)駕駛員可以通過車載設(shè)備隨時(shí)隨地了解到前方交通信號(hào)燈的狀態(tài)信息，并根據(jù)信號(hào)燈狀態(tài)即時(shí)采取相應(yīng)的駕駛行為，即使前方可視條件差，也可以實(shí)時(shí)的掌握交通信號(hào)燈的狀態(tài)；同理，自動(dòng)行駛的汽車可以實(shí)時(shí)的掌握前方交通信號(hào)燈的狀態(tài)，從而能夠及時(shí)采取相應(yīng)的行駛行為，避免因前方車輛尾燈等復(fù)雜環(huán)境因素導(dǎo)致的錯(cuò)誤識(shí)別，提高行駛安全系數(shù)。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于定向天線的交通信號(hào)燈系統(tǒng)，包括:核心CPU、帶有定向天線的無線發(fā)射裝置、LED信號(hào)燈，核心CPU用于產(chǎn)生交通信號(hào)燈的狀態(tài)信息，并把這些信息傳輸給LED燈和無線發(fā)射裝置分別進(jìn)行顯示和發(fā)射;無線發(fā)射裝置用于以無線電的形式通過定向天線將交通信號(hào)信息發(fā)射到相應(yīng)的方向，對(duì)應(yīng)方向的汽車通過車載設(shè)備上的無線接收裝置與交通信號(hào)燈通信，二者的通信采用802.lip協(xié)議，從而汽車能夠接受到交通信號(hào)燈發(fā)出的無線電信號(hào)，并從中獲取信息。
[0006]此外，還包括片外存儲(chǔ)器EEPROM用于接收來自核心CPU的信息，以存儲(chǔ)掉電保持參數(shù)，包括交通信號(hào)燈的運(yùn)行邏輯、掉電時(shí)間、預(yù)置信息；復(fù)位電路用于重新啟動(dòng)交通信號(hào)燈系統(tǒng)；電源用于為交通信號(hào)燈系統(tǒng)供電。
[0007]核心CPU內(nèi)部進(jìn)一步設(shè)置有初始化模塊、通信接口設(shè)置模塊、信息處理模塊、無線發(fā)射模塊、LED顯示模塊;其中，初始化模塊主要完成系統(tǒng)初始參數(shù)設(shè)置、中斷設(shè)置、定時(shí)器時(shí)間設(shè)置;通信接口設(shè)置模塊根據(jù)設(shè)定的通信模式配置通信協(xié)議參數(shù);交通信號(hào)燈狀態(tài)信息來自定時(shí)器中斷。當(dāng)定時(shí)器達(dá)到預(yù)設(shè)的定時(shí)時(shí)間后，會(huì)執(zhí)行動(dòng)作，即產(chǎn)生交通信號(hào)燈下一狀態(tài)，此狀態(tài)供LED顯示并傳輸給信息處理模塊;信息處理模塊對(duì)需要傳輸、顯示的交通信號(hào)燈狀態(tài)信息按照既定的協(xié)議封裝處理，通過無線發(fā)射裝置將這些信息發(fā)送出去。
[0008]本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果是:
[0009](1)本發(fā)明是一個(gè)帶有無線發(fā)射裝置的交通信號(hào)燈系統(tǒng)，其中無線發(fā)射裝置帶有定向天線，通信協(xié)議采用802.lip協(xié)議。
[0010](2)本發(fā)明通過LED燈顯示不同的信號(hào)，例如允許前行、禁止前行、允許左轉(zhuǎn)、禁止左轉(zhuǎn)燈，方便行人對(duì)交通信號(hào)的獲??；
[0011](3)安裝有定向天線的無線發(fā)射裝置實(shí)時(shí)的從處理器接收交通信號(hào)燈的狀態(tài)信息，然后以無線電波的形式在對(duì)應(yīng)方向上發(fā)射出去，避免了各個(gè)方向交通信號(hào)燈信號(hào)間的相互干擾，便于對(duì)應(yīng)方向上車輛對(duì)信號(hào)的接收；
[0012](4)交通信號(hào)燈的無線發(fā)射裝置采用802.1 lp協(xié)議進(jìn)行通信，802.1 lp協(xié)議是一個(gè)由IEEE802.1l標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)充的通信協(xié)議，主要用于車載電子無線通信，接入速度快，通信距離遠(yuǎn)，解決了因汽車與交通信號(hào)燈之間的可通信時(shí)間短無法正常進(jìn)行信息傳輸?shù)膯栴}。
【附圖說明】
:
[0013]圖1基于定向天線的交通信號(hào)燈系統(tǒng)的整體效果圖。
[0014]圖2基于定向天線的交通信號(hào)燈系統(tǒng)框圖。
[0015]圖3基于定向天線的交通信號(hào)燈系統(tǒng)的軟件流程圖。
[0016]圖4基于定向天線的交通信號(hào)燈系統(tǒng)與傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈對(duì)比效果。
【具體實(shí)施方式】
[0017]由于通常安裝交通信號(hào)燈的位置是十字路口，一個(gè)十字路口對(duì)應(yīng)四個(gè)方向，每一個(gè)方向?qū)?yīng)一個(gè)交通信號(hào)燈，若無線發(fā)射裝置采用全向天線，安裝帶有無線通信功能的車載的汽車很難確定要接收哪一個(gè)信號(hào)，所以采用定向天線，確定每一個(gè)信號(hào)燈發(fā)出的信號(hào)方向，從而在每個(gè)方向只有一個(gè)信號(hào)，同時(shí)車載的無線通信模塊也采用定向天線，便于汽車接收對(duì)應(yīng)方向交通信號(hào)燈的信號(hào)。
[0018]由于汽車的行駛速度較快，導(dǎo)致汽車與交通信號(hào)燈的可通信時(shí)間很短，所以無線通信裝置需要采用接入速度快、通信距離遠(yuǎn)的通信協(xié)議，本發(fā)明采用IEEE802.lip協(xié)議。IEEE 802.lip(又稱WAVE，Wireless Access in the Vehicular Environment)是一個(gè)由IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)充的通信協(xié)議，主要用于車載電子無線通信。它本質(zhì)上是IEEE 802.11的擴(kuò)充延伸，符合智能交通系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用。應(yīng)用層面包括高速車輛之間以及車輛與ITS路邊基礎(chǔ)設(shè)施(5.9千兆赫頻段)之間的數(shù)據(jù)交換。IEEE 1609標(biāo)準(zhǔn)則基于IEEE 802.lip通信協(xié)議的上層應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
[0019]本發(fā)明就是通過采用定向天線技術(shù)、嵌入式技術(shù)，并結(jié)802.lip通信協(xié)議發(fā)明了一種基于定向天線的交通信號(hào)燈系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以在可視條件好的條件下為行人、司機(jī)提供交通信號(hào)燈信息，還可以在可視條件極差的環(huán)境下給司機(jī)提供交通信號(hào)燈信息，而且有利于自動(dòng)駕駛中對(duì)前方交通信號(hào)燈信息的獲取，促進(jìn)了自動(dòng)駕駛的發(fā)展。此外，本發(fā)明可以輔助紅綠色盲患者獲取交通信號(hào)燈信息，給他們帶來合法駕駛的可能。
[0020]本發(fā)明的目的在于把交通信號(hào)燈的信息通過以LED燈的形式顯出以外，再通過帶有定向天線的無線發(fā)射裝置以無線電的形式發(fā)射到相應(yīng)的方向，對(duì)應(yīng)方向的汽車通過車載設(shè)備上的無線接收裝置與交通信號(hào)燈通信，二者的通信采用802.1 lp協(xié)議，從而汽車能夠接受到交通信號(hào)燈發(fā)出的無線電信號(hào)，并從中獲取信息，駕駛員便可以通過車載設(shè)備隨時(shí)隨地了解到前方交通信號(hào)燈的狀態(tài)信息，并根據(jù)信號(hào)燈狀態(tài)即時(shí)采取相應(yīng)的駕駛行為，即使前方可視條件差，也可以實(shí)時(shí)的掌握交通信號(hào)燈的狀態(tài)；同理，自動(dòng)行駛的汽車可以實(shí)時(shí)的掌握前方交通信號(hào)燈的狀態(tài)，從而能夠及時(shí)采取相應(yīng)的行駛行為，避免了因前方車輛尾燈等復(fù)雜環(huán)境因素導(dǎo)致的錯(cuò)誤識(shí)別，提高了行駛安全系數(shù)。
[0021]本發(fā)明就是通過采用定向天線技術(shù)、嵌入式技術(shù)，并結(jié)802.lip協(xié)議發(fā)明了一種基于定向天線的智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)。該發(fā)明在保證行人正常獲取交通信號(hào)的前提下，不僅可以使駕駛員實(shí)時(shí)掌握前方信號(hào)燈的狀態(tài)信息，及時(shí)采取相應(yīng)的駕駛行為，而且能夠促進(jìn)自動(dòng)駕駛的發(fā)展，最重要的是可以降低因可視條件差無法獲取交通信號(hào)燈信號(hào)而導(dǎo)致的意外事故的概率。
[0022]本發(fā)明借助于