基于高精度定位终端的特定车辆优先通行交通控制系统的制作方法

1.本发明属于交通车辆控制技术领域，具体涉及交通车辆控制系统。


背景技术：

2.现在城市道路交通压力较大，堵车依然是困扰着城市交通较突出问题。但特种车辆城市公共或特种车辆，如公交车辆、救护车及消防车量等）往往在紧急时候会被拥堵在路口或者时间延误，从而耽误紧急事情的黄金时间。随着车联网技术快速发展，以及高精度定位终端设备普及率迅速提升。对于城市交通中的特定车辆（城市公共或特种车辆，如公交车辆、救护车及消防车量等）属性进行迅速准确识别，并结合红绿灯的控制系统，可以有效的提前为特种车辆开放“绿灯”，并给予更高优先的路权，以最大程度地保障其道路通行效率。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种适用于特定车辆优先通行的交通控制系统，以便需要优先放行车辆，提前规划处理，并给予更高优先的路权，从而实现特定车辆在城市道路中优先通行的目的。
4.当特定车辆行驶至相关道路时，本发明交通信号灯控制系统可以根据车载设备和路侧射频定位设备所上传的信息，判断当前的交通状态，结合相应系统平台的优先通行策略，通过算法自动实现对交通信号机状态的调整，从而调节该特定车辆所在道路及相关道路的交通状态，实现该特种车辆快速安全通过路口。
5.本发明提供的特定车辆优先通行的交通信号灯控制系统，是基于射频定位设备车辆检测识别、信号处理及红绿灯控制相结合的原则，实现交通信号优先选择的功能本发明提供的适用于特定车辆优先通行的交通信号灯控制系统，其架构如图1所示，包括：车辆检测器，后台控制中心，智能信号机，其中：所述车辆检测器包含有射频定位模块：布置在各交通信号灯附近处（交通信号灯前方50m
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100m,根据路面实际情况做调整），需要优选通行的特种车辆预先在车上布置射频标签识别装置，当特种车辆通过布置了基于射频定位模块的车辆检测器的时候，该检测器能够快速的识别特种车辆，并通过无线传输设备将信息实时传回后台控制中心；控制中心根据当前特种车辆的位置、行驶速度、优先等级，判定是否需要调整交通信号灯的控制策略（如绿灯延长，或绿灯早起），以及交通信号灯的策略调整时间，以便特种车辆在满足前提条件需要顺利快速通过交通路口时，无需等待，可以实现快速通过该路口。
6.所述后台控制中心：作为该套交通信号控制系统核心装置，包含如下功能模块：（1）收集道路实时数据及特种车辆实时数据：并实时与各智能信号机做信号交互，了解各特种车辆在行驶过程中的状态，以及特种车行驶经过路线的交通信号灯状态，作为为交通信号控制系统做决策的前提条件；（2）支持优先通行车辆信息创建和优先车辆服务创建：优先通行车辆信息创建，包括系统平台对满足要求的特种车辆信息进行添加、记录，特种车辆信息包括车辆牌照等；优
先车辆服务创建，包括登记优先通行车牌信息、通行路口、服务时间等。
7.（3）计算系统性能优化，根据获取的交通状态信息、信号状态信息、特种车辆信息，根据特种车优先算法，负责系统性能指标函数计算，根据所采用的信号实施策略，预测并计算特种车延误、交叉口饱和度等，确定各性能指标的权重，计算系统综合性能指标，为交叉口或路网信号控制状态的调整提供依据。
8.（4）优先通行车辆信息管理：根据系统平台创建的优先通行服务对车辆优先通行车况进行管理，记录所有优先通行车辆数据列表，通过车侧设备和路侧设备识别特种车辆并分析车辆号码、优先策略、位置信息、行驶方向，优先通行路口，优先通行时间，可以对优先通行服务车辆进行监控。
9.（5）优先通行参数管理：根据路侧设备上报信息分析当前路口车流状态、路口不同方向的车流量对于优先通行决策的影响度，在系统后台配置不同的通行参数信息，填写策略选择，优先通行距离参数设置，绿灯延长设置，感应时信号灯状态。
10.（6）优先通行策略管理：系统后台可以添加不同的优先通行策略，如：绿灯延长，绿灯早起，跳跃相位等优先通行策略，提供多种优先通行方案，为车辆优先通行的实现提供策略选择。系统接收到优先请求后，根据系统提供的车辆信息，对交叉口或路网的当前排队长度、实施优先期间到达的车辆数、这一时间范围内驶离的车辆数等交叉口或路网交通运行状态进行评估。
11.（7）历史优先服务回放：通过车侧或者车内设备记录所有优先通行车辆的通行数据，可以查询车辆优先通行回放信息。
12.（8）优先通行服务记录：记录所有优先通行车辆的服务数据，记录车辆服务状态成功或者失败，可以查看服务失败详情，可以根据路口和车牌号查询通行服务记录。
13.（9）决策输出：根据获得的各种数据做出的决策，指导及控制智能信号机做出信号变更（如绿灯延长，绿灯早起，跳跃相位等）。
14.所述智能信号机，作为交通信号控制系统的执行机构，在与车辆检测器做数据交互的同时，判定是否满足优先通行的优先级需求，满足优先级需求的，将优先通行请求发往后台控制中心，以便满足优先等级的特种车辆能够顺利快速的通过交通路口。
15.本发明中，所述射频定位模块包括：控制器、收发器和现场存储计算单元；所述控制器分别连接收发器和现场存储计算单元；本发明中，还包括无线通信模块，该无线通信模块和远程控制终端相连；所述远程控制终端能够通过发送远程控制命令控制智能信号机的红绿灯颜色切换。
16.系统运行时，车辆检测器按照固定频率检测通过的车辆，当检测有需要优选通行的特种车辆时，通过无线通信模块将信号传输给后台的控制中心，该信号被后台的控制中心接收后，经过后台计算，得到特种车辆的位置、速度等信息，并控制相应的智能信号灯进行状态快速切换，确保特种车辆的优选通行。
17.本发明中，所述射频定位模块对特种车辆进行定位，具体流程为：（）射频定位模块与特种车辆之间的射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递；（2）射频定位模块与特种车辆无线通信，通过多特种车辆识别碰撞算法获得接收信号强度，即：rssi值；（3） 获取射频定位模块自己的坐标值，将获取到的坐标值和rssi值传递至后台控
制中心，后台控制中心根据接收到数据信息，经过定位算法，得到特种车辆的位置信息；本发明中，定位算法具体如下：确定接受信号强度和信号传输距离关系为：rssi＝
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(a+10n log10d)
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eaf；其中，rssi是接收信号强度，d是周发节点之间的距离，n 是信号传播因子；eaf是环境因子；设读写器三个位置为：p1(x1，y1)、p2(x2，y2)、p1(x3，y3)，利用如下公式计算出待定位特种车辆坐标，计算公式：得出特种车辆的坐标位置为：系统运行时，车辆检测器按照固定频率检测通过的车辆，当检测有需要优选通行的特种车辆时，通过无线通信模块将信号传输给后台的控制中心，该信号被后台的控制中心接收后，经过后台计算，得到特种车辆的位置、速度等信息，并控制相应的智能信号灯进行状态快速切换，确保特种车辆的优选通行。
附图说明
18.图1为本发明系统架构图。
19.图2为特种车辆优先通行控制策略图。
20.图3为典型例子流程图示。
具体实施方式
21.下面结合具体例子，进一步介绍本发明系统。
22.系统后台管理员根据于以下前置条件，提前配置好特种车优先通行交通控制系统的优先通行规则：ⅰ.优先通行规则(根据规则权重配置，如救护车第一，火警车第二，警车第三，其他车辆设置为普通车辆)；ⅱ.各项拥堵规则管理（根据拥堵状况，动态配置优先通行规则，如极度拥堵情况下，特定车辆优先通行规则设置为无效，一般拥堵及无拥堵状态下，特定车辆可优先通行）；ⅲ.特种车辆预定路线管理（根据定位终端获取到的当前特种车辆位置，提前预测特种车辆可能经过的路线，并在需要的情况下，提前将经过的路口交通灯设置为绿色状态，以避免拥堵）（1）当后台管理员将系统配置好以后，设置救护车为最高通行优先级。假如，有一台救护车经过布置了高精度定位终端的路线后，射频定位模块与特种车辆无线通信，通过
多特种车辆识别碰撞算法获得接收信号强度，即：rssi值；（2）定位模块通过无线传输方式，将该特种车辆的信息（位置，类型，速度等）上传到后台系统，并发出优先通行请求；（3）后台系统识别到该车辆的位置，类型，速度等信息（信号状态评估），按照上述（1）设定的通行规则，确定为优先通行车辆；（4）后台系统根据布置在马路两边的各个定位终端，进行大数据分析，预测该救护车预计通行道路的拥堵情况（交通状态评估）；（5）后台系统评估该救护车预计通行道路的拥堵情况为一般拥堵，根据配置规则，该救护车满足优先通行规则；（6）后台系统下发指令给交通灯，提前将该特种车前方通过的交叉口的交通车设置为绿色；（7）特种车顺利通过前方路口；（8）下一个埋设在交通路口的前方的高精度定位终端再次检测到该特种车辆，循环执行上述指令；（9）特种车到达指定位置，上述指令执行完毕；（10）该交通控制系统循环检测下一台经过道路的特种车辆，循环执行上述指令。