一种人行横道红绿灯的智能控制方法和系统与流程

本发明涉及电子控制领域，尤其涉及一种人行横道红绿灯的智能控制方法和系统。

背景技术：

在城市的一些人流比较大、路面比较宽的道路中间，通常要设置供行人穿过道路的设施，其中，建设成本最多、使用最广泛的就是人行横道、即斑马线。并且，人行横道设置了红绿灯来对行人和车辆的通行进行控制，使两者不能同时通过，以避免交通事故。

目前，人行横道的红绿灯控制方式通常有两种：一种是周期性的红绿灯切换，即红灯和绿灯交替亮灯，且各自亮灯时长是固定的，另一种是设置延时按钮，只有当行人手动按动按钮后经过一定的时间后，行人方向的绿灯才会亮，并且一定时间后变成红灯。

无论是固定时长的红绿灯亮起时间，还是行人手动按延时按钮，行人放行的时长都是预先设定的。但是实际生活中，在不同时间行人和车辆的流量不一样，这种固定长度的红绿灯亮起时间会浪费了行人和车辆宝贵的时间，即人少的时候会浪费车辆宝贵的时间，人多的时候则影响行人的通过量，可能造成人们急于闯红灯，造成交通事故。而且第二种方式需要行人手动操作，因此现有的红绿灯装置均不智能。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种人行横道红绿灯的智能控制方法和系统，用于根据行人和车辆的多少自动设置人行横道的红绿灯切换时间，从而实现对人行横道红绿灯智能的控制。

本发明提供的技术方案如下：

一种人行横道红绿灯的智能控制方法，包括：通过激光分别监测需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据；结合所述需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据以及当前红绿灯信息，制定红绿灯显示策略；根据所述红绿灯显示策略，控制红绿灯的显示。

在本技术方案中，根据行人和车辆的多少自动设置人行横道的红绿灯切换时间，从而实现对人行横道红绿灯智能的控制。

进一步优选地，所述通过激光分别监测需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据具体为：通过红外激光发射器和接收器分别监测靠近人行横道的车辆和行人个数，以他们距离人行横道的远近为加权值，分别计算所述需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据。

在本技术方案中，结合待通过人行横道的车辆和行人的个数，以及他们距离人行横道的远近来计算流量数据，从而更加精确的估算实际要通过斑马线的流量。

进一步优选地，所述结合所述需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据以及当前红绿灯信息，制定红绿灯显示策略具体为：如果所述需要通过人行横道的车辆和行人流量数据均为0，则采用默认的红绿灯固定间隔时长显示策略；如果所述需要通过人行横道的车辆流量数据为0且行人流量数据不为0，若当前行人侧为红灯，在延时第一指定时间后行人侧亮绿灯；如果所述需要通过人行横道的行人流量数据为0且车辆流量数据不为0，若当前车辆侧为红灯，在延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯；如果所述需要通过人行横道的车辆和行人流量数据均不为0，则根据车辆和行人数目的比例分配两侧的绿灯亮灯时长。

在本技术方案中，定义了具体的红绿灯显示策略，根据待通过人行横道的车辆和行人的流量对比来决定是否马上改变红绿灯以及亮灯时长，从而使得等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯，保证了通行的通畅和最优规划。

进一步优选地，所述如果所述需要通过人行横道的车辆流量数据为0且行人流量数据不为0，若当前行人侧为红灯，在延时第一指定时间后行人侧亮绿灯进一步包括：根据所述行人的流量数据来控制行人侧亮绿灯的时长；所述如果所述需要通过人行横道的行人流量数据为0且车辆流量数据不为0，若当前车辆侧为红灯，在延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯进一步包括：根据所述车辆的流量数据来控制车辆侧亮绿灯的时长。

在本技术方案中，在保证等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯的同时，还保证该侧能获得更多的绿灯时间，从而进一步优化红绿灯策略。

进一步优选地，所述如果所述需要通过人行横道的车辆流量数据为0且行人流量数据不为0，若当前行人侧为红灯，在延时第一指定时间后行人侧亮绿灯进一步包括：根据所述行人的流量数据来控制所述第一指定时间的值；所述如果所述需要通过人行横道的行人流量数据为0且车辆流量数据不为0，若当前车辆侧为红灯，在延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯进一步包括：根据所述车辆的流量数据来控制所述第二指定时间的值。

在本技术方案中，在保证等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯的同时，还能根据该侧实际流量的大小来控制所述等待绿灯的时长。

本发明还提供了一种人行横道红绿灯的智能控制系统，包括：流量监测模块、分析决策模块、红绿灯显示模块；所述流量监测模块，用于通过激光分别监测需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据；所述分析决策模块，用于结合所述需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据以及当前红绿灯信息，制定红绿灯显示策略；所述红绿灯显示模块，用于根据所述红绿灯显示策略，进行红绿灯的显示。

在本技术方案中，根据行人和车辆的多少自动设置人行横道的红绿灯切换时间，从而实现对人行横道红绿灯智能的控制。

进一步优选地，所述流量监测模块包括红外激光发射器和接收器、数据计算单元；所述红外激光发射器和接收器，用于通过红外激光分别监测需要通过人行横道的车辆和行人个数以及距离人行横道的远近；所述数据计算单元，用于以所述需要通过人行横道的车辆和行人距离人行横道的远近为加权值，根据所述车辆和行人个数分别计算所述需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据。

在本技术方案中，结合待通过人行横道的车辆和行人的个数，以及他们距离人行横道的远近来计算流量数据，从而更加精确的估算实际要通过斑马线的流量。

进一步优选地，所述分析决策模块包括第一分析决策单元，第二分析决策单元，第三分析决策单元，第四分析决策单元；所述第一分析决策单元，用于在需要通过人行横道的车辆和行人流量数据均为0时，采用默认的红绿灯固定间隔时长显示策略；所述第二分析决策单元，用于在需要通过人行横道的车辆流量数据为0且行人流量数据不为0时，以及当前行人侧为红灯时，制定的策略为延时第一指定时间后行人侧亮绿灯；所述第三分析决策单元，用于在需要通过人行横道的行人流量数据为0且车辆流量数据不为0时，以及当前车辆侧为红灯时，制定的策略为延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯；所述第四分析决策单元，用于在需要通过人行横道的车辆和行人流量数据均不为0时，制定的策略为根据车辆和行人数目的比例分配两侧的绿灯亮灯时长。

在本技术方案中，定义了具体的红绿灯显示策略，根据待通过人行横道的车辆和行人的流量对比来决定是否马上改变红绿灯以及亮灯时长，从而使得等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯，保证了通行的通畅和最优规划。

进一步优选地，所述第二分析决策单元制定的策略为延时第一指定时间后行人侧亮绿灯，进一步还包括根据所述行人的流量数据来控制行人侧亮绿灯的时长；所述第三分析决策单元制定的策略为延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯，进一步还包括根据所述车辆的流量数据多少来控制车辆侧亮绿灯的时长。

在本技术方案中，在保证等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯的同时，还保证该侧能获得更多的绿灯时间，从而进一步优化红绿灯策略。

进一步优选地，所述第二分析决策单元制定的策略为延时第一指定时间后行人侧亮绿灯，进一步还包括根据所述行人的流量数据来控制所述第一指定时间的值；所述第三分析决策单元制定的策略为延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯，进一步还包括根据所述车辆的流量数据来控制所述第二指定时间的值。

在本技术方案中，在保证等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯的同时，还能根据该侧实际流量的大小来控制所述等待绿灯的时长。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对人行横道红绿灯的智能控制方法和系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明中人行横道红绿灯的智能控制系统一种实施方式结构示意图；

图2为本发明图1对应实施例中人行横道红绿灯的智能控制系统的实际部署示意图；

图3为本发明中人行横道红绿灯的智能控制系统另一种实施方式结构示意图；

图4为为本发明中人行横道红绿灯的智能控制方法一种实施方式流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

如图1所示为本发明提供的人行横道红绿灯的智能控制系统一种实施方式结构示意图，从图中可以看出，该人行横道红绿灯的智能控制系统100包括：流量监测模块110、分析决策模块120、红绿灯显示模块130。

流量监测模块110，用于通过激光分别监测需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据。

具体的，可以在人行横道附近的马路和行人等待平台两端，分布部署红外激光发射器和激光接收器；用于监测需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据。如图2所示，其中红外激光发射器210发射激光，接收器220接收激光，若接收器220接收不到激光，表明有车辆或行人在等待，为了得到更准确的行人和车辆信息，可以隔一段距离放置多对激光器。为了平衡经济性和收益，部署激光发射、接收装置时，行人端密度适当密集，车辆端密度适当疏松。

分析决策模块120，用于结合所述需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据以及当前红绿灯信息，制定红绿灯显示策略。

具体的，可以通过一颗微处理单元(microcontrollerunit，mcu)，例如armcortextm4系列的stm32f417xx，来对所述流量数据和当前红绿灯信息进行分析，并制定红绿灯显示策略。该策略的原则是等待穿过人行横道的数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯，保证通行的通畅和最优规划。如图2所示，cpu230是制定策略的芯片。

红绿灯显示模块130，用于根据分析决策模块120制定的红绿灯显示策略，进行红绿灯的显示。

在本实施例对应的方案中，通过激光分别监测需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据；结合所述需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据以及当前红绿灯信息，制定红绿灯显示策略；根据所述红绿灯显示策略，控制红绿灯的显示，该方案能够根据行人和车辆的多少自动设置人行横道的红绿灯切换时间，从而实现对人行横道红绿灯智能的控制。

如图3所示为本发明提供的人行横道红绿灯的智能控制系统另一种实施方式结构示意图，从图中可以看出，该人行横道红绿灯的智能控制系统300包括：流量监测模块310、分析决策模块320、红绿灯显示模块330。

流量监测模块310用于通过激光分别监测需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据，具体的包括红外激光发射器311和接收器312、数据计算单元313；所述红外激光发射器311和接收器312，用于通过红外激光分别监测需要通过人行横道的车辆和行人个数以及距离人行横道的远近；所述数据计算单元313，用于以所述需要通过人行横道的车辆和行人距离人行横道的远近为加权值，根据所述车辆和行人个数分别计算所述需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据。

具体的，红外激光发射器311和接收器312可以部署在人行横道附近的马路和行人等待平台两端；发射器311发射激光，接收器312接收激光；若接收器312接收不到激光，表明有车辆或行人在等待，为了得到更准确的行人和车辆信息，可以隔一段距离放置多对激光器。为了平衡经济性和收益，部署激光发射、接收装置时，行人端密度适当密集，车辆端密度适当疏松。实际的部署图可以参考图2。

具体的，不同位置的激光接收器信号代表行人或车辆多少的权重是不一样的，越靠近斑马线代表的权重越大，反之越小，比如假设最靠近斑马线的权重为12，次远点的为4，最远的为1，具体权重可以根据道路车道的多少调整，从而可以更加精确的估算实际要通过斑马线的流量。

本方案中，通过模块310结合待通过人行横道的车辆和行人的个数，以及他们距离人行横道的远近来计算流量数据，从而更加精确的估算实际要通过斑马线的流量。

分析决策模块320，用于结合所述需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据以及当前红绿灯信息，制定红绿灯显示策略，具体的包括第一分析决策单元321，第二分析决策单元322，第三分析决策单元323，第四分析决策单元324。例如，该模块可以通过一颗微处理单元(microcontrollerunit，mcu)，例如armcortextm4系列的stm32f417xx来实现。

所述第一分析决策单元321，用于在需要通过人行横道的车辆和行人流量数据均为0时，采用默认的红绿灯固定间隔时长显示策略。具体的，系统具有默认的显示策略，该策略采用传统的红绿灯固定间隔时长来显示，例如，始终是车辆侧绿灯亮40秒后行人侧绿灯亮20秒。

所述第二分析决策单元322，用于在需要通过人行横道的车辆流量数据为0且行人流量数据不为0时，以及当前行人侧为红灯时，制定的策略为延时第一指定时间后行人侧亮绿灯。例如，延时5秒后行人侧亮绿灯。如果当前行人侧本来就是绿灯，则不修改当前的策略。

所述第三分析决策单元323，用于在需要通过人行横道的行人流量数据为0且车辆流量数据不为0时，以及当前车辆侧为红灯时，制定的策略为延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯。例如，延时5秒后车辆侧亮绿灯。如果当前车辆侧本来就是绿灯，则不修改当前的策略。

所述第四分析决策单元324，用于在需要通过人行横道的车辆和行人流量数据均不为0时，制定的策略为根据车辆和行人数目的比例分配两侧的绿灯亮灯时长。例如，车辆侧和行人侧的流量数据分别是20和10，则分配给车辆侧和行人侧的绿灯分别是40秒和20秒。

模块320的四个分析决策单元定义了具体的红绿灯显示策略，根据待通过人行横道的车辆和行人的流量对比来决定是否马上改变红绿灯以及亮灯时长，从而使得等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯，保证了通行的通畅和最优规划。

红绿灯显示模块330，用于根据分析决策模块320制定的红绿灯显示策略，进行红绿灯的显示。

在本技术方案中，根据行人和车辆的多少自动设置人行横道的红绿灯切换时间，从而实现对人行横道红绿灯智能的控制。

进一步可选的，第二分析决策单元322制定的策略为延时第一指定时间后行人侧亮绿灯，进一步还包括根据所述行人的流量数据来控制行人侧亮绿灯的时长；第三分析决策单元323制定的策略为延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯，进一步还包括根据所述车辆的流量数据多少来控制车辆侧亮绿灯的时长。例如，当前车辆或行人的流量数据为10，则为车辆或行人侧分配亮绿灯的时长为10秒，当前车辆或行人的流量数据为50，则为车辆或行人侧分配亮绿灯的时长为50秒；结束后根据新的监测结果来定义新的控制策略。

因此，在保证等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯的同时，还保证该侧能获得更多的绿灯时间，从而进一步优化红绿灯策略。

进一步可选的，第二分析决策单元322制定的策略为延时第一指定时间后行人侧亮绿灯，进一步还包括根据所述行人的流量数据来控制所述第一指定时间的值；第三分析决策单元323制定的策略为延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯，进一步还包括根据所述车辆的流量数据来控制所述第二指定时间的值。例如，当前行人的流量数据为10，则第一指定时间的值为6秒，如果当前行人的流量数据为50，则第一指定时间的值为2秒。

因此，在保证等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯的同时，还能根据该侧实际流量的大小来控制所述等待绿灯的时长。

如图4所示为本发明提供的人行横道红绿灯的智能控制方法一种实施方式流程示意图，从图中可以看出，该方法包括：

步骤s401：通过激光分别监测需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据。

该步骤具体为，通过红外激光发射器和接收器分别监测靠近人行横道的车辆和行人个数，以他们距离人行横道的远近为加权值，分别计算所述需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据。这里结合待通过人行横道的车辆和行人的个数，以及他们距离人行横道的远近来计算流量数据，从而更加精确的估算实际要通过斑马线的流量。

具体的，红外激光发射器和接收器可以部署在人行横道附近的马路和行人等待平台两端；发射器发射激光，接收器接收激光；若接收器接收不到激光，表明有车辆或行人在等待，为了得到更准确的行人和车辆信息，可以隔一段距离放置多对激光器。为了平衡经济性和收益，部署激光发射、接收装置时，行人端密度适当密集，车辆端密度适当疏松。实际的部署图可以参考图2。

具体的，不同位置的激光接收器信号代表行人或车辆多少的权重是不一样的，越靠近斑马线代表的权重越大，反之越小，比如假设最靠近斑马线的权重为12，次远点的为4，最远的为1，具体权重可以根据道路车道的多少调整，从而可以更加精确的估算实际要通过斑马线的流量。

步骤s402：结合所述需要通过人行横道的车辆和行人的流量数据以及当前红绿灯信息，制定红绿灯显示策略。

例如，可以通过一颗微处理单元(microcontrollerunit，mcu)，例如armcortextm4系列的stm32f417xx来实现该步骤的功能。

该步骤具体为：

如果所述需要通过人行横道的车辆和行人流量数据均为0，则采用默认的红绿灯固定间隔时长显示策略；

如果所述需要通过人行横道的车辆流量数据为0且行人流量数据不为0，若当前行人侧为红灯，在延时第一指定时间后行人侧亮绿灯；

如果所述需要通过人行横道的行人流量数据为0且车辆流量数据不为0，若当前车辆侧为红灯，在延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯；

如果所述需要通过人行横道的车辆和行人流量数据均不为0，则根据车辆和行人数目的比例分配两侧的绿灯亮灯时长。

上面定义了四种具体的红绿灯显示策略，根据待通过人行横道的车辆和行人的流量对比来决定是否马上改变红绿灯以及亮灯时长，从而使得等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯，保证了通行的通畅和最优规划。

可选的，如果所述需要通过人行横道的车辆流量数据为0且行人流量数据不为0，若当前行人侧为红灯，在延时第一指定时间后行人侧亮绿灯进一步包括：根据所述行人的流量数据来控制行人侧亮绿灯的时长；所述如果所述需要通过人行横道的行人流量数据为0且车辆流量数据不为0，若当前车辆侧为红灯，在延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯进一步包括：根据所述车辆的流量数据来控制车辆侧亮绿灯的时长。

例如，当前车辆或行人的流量数据为10，则为车辆或行人侧分配亮绿灯的时长为10秒，当前车辆或行人的流量数据为50，则为车辆或行人侧分配亮绿灯的时长为50秒；结束后根据新的监测结果来定义新的控制策略。因此，在保证等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯的同时，还保证该侧能获得更多的绿灯时间，从而进一步优化红绿灯策略。

进一步可选的，所述如果所述需要通过人行横道的车辆流量数据为0且行人流量数据不为0，若当前行人侧为红灯，在延时第一指定时间后行人侧亮绿灯进一步包括：根据所述行人的流量数据来控制所述第一指定时间的值；所述如果所述需要通过人行横道的行人流量数据为0且车辆流量数据不为0，若当前车辆侧为红灯，在延时第二指定时间后车辆侧亮绿灯进一步包括：根据所述车辆的流量数据来控制所述第二指定时间的值。

例如，当前行人的流量数据为10，则第一指定时间的值为6秒，如果当前行人的流量数据为50，则第一指定时间的值为2秒。因此，在保证等待数目最多的那一侧在更短的时间获得绿灯的同时，还能根据该侧实际流量的大小来控制所述等待绿灯的时长。

步骤s403：根据所述红绿灯显示策略，控制红绿灯的显示。

在本实施例对应的技术方案中，根据行人和车辆的多少自动设置人行横道的红绿灯切换时间，从而实现对人行横道红绿灯智能的控制。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。