基于定向天線的交通信號燈系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及智能天線領域、802.lip協(xié)議、智能交通系統(tǒng)領域、嵌入式系統(tǒng)領域，尤其涉及一種基于定向天線的交通信號燈系統(tǒng)領域。
【背景技術】
[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，汽車無疑是人們日常出行中必不可少的交通工具。援引人民網(wǎng)《2014年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》(下稱《公報》)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國2014年底全國民用汽車保有量達到歷史新高，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8307萬輛;私人轎車增長了 18.4%，達7590萬輛。《公報》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，這與我國機動車數(shù)量的不斷增加密切相關。因此，為了保障汽車的安全行駛，智能交通系統(tǒng)、輔助駕駛以及自動駕駛成為現(xiàn)代社會發(fā)展的很重要的研究課題。
[0003]交通信號燈是智能交通系統(tǒng)中非常重要的一部分，其加強了道路交通管理，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)的交通信號燈系統(tǒng)的工作模式是:通過實時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)圖案作出相應的行為。這樣不利于司機在可視條件差的環(huán)境下(霧天、雨天)獲取交通信號燈的信息，并且分散司機對汽車周圍其他信息(如行人信息等)收集的注意力，從而很可能導致交通事故。
[0004]同時，傳統(tǒng)的信號燈系統(tǒng)也為自動駕駛的發(fā)展帶來了難題。由于目前自動駕駛中對交通信號燈的識別是通過攝像頭采集信息，當汽車前方有大車遮擋住攝像頭視線或可視條件極差時，就無法準確獲得交通信號燈信息；并且這種識別方式很難區(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燈系統(tǒng)的信息是非常必要的。
【發(fā)明內容】
[0005]為克服現(xiàn)有技術的不足，提供基于定向天線的交通信號燈系統(tǒng)，實現(xiàn)駕駛員可以通過車載設備隨時隨地了解到前方交通信號燈的狀態(tài)信息，并根據(jù)信號燈狀態(tài)即時采取相應的駕駛行為，即使前方可視條件差，也可以實時的掌握交通信號燈的狀態(tài)；同理，自動行駛的汽車可以實時的掌握前方交通信號燈的狀態(tài)，從而能夠及時采取相應的行駛行為，避免因前方車輛尾燈等復雜環(huán)境因素導致的錯誤識別，提高行駛安全系數(shù)。為此，本發(fā)明采取的技術方案是，基于定向天線的交通信號燈系統(tǒng)，包括:核心CPU、帶有定向天線的無線發(fā)射裝置、LED信號燈，核心CPU用于產生交通信號燈的狀態(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信息發(fā)射到相應的方向，對應方向的汽車通過車載設備上的無線接收裝置與交通信號燈通信，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燈發(fā)出的無線電信號，并從中獲取信息。
[0006]此外，還包括片外存儲器EEPROM用于接收來自核心CPU的信息，以存儲掉電保持參數(shù)，包括交通信號燈的運行邏輯、掉電時間、預置信息；復位電路用于重新啟動交通信號燈系統(tǒng)；電源用于為交通信號燈系統(tǒng)供電。
[0007]核心CPU內部進一步設置有初始化模塊、通信接口設置模塊、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)設置、中斷設置、定時器時間設置;通信接口設置模塊根據(jù)設定的通信模式配置通信協(xié)議參數(shù);交通信號燈狀態(tài)信息來自定時器中斷。當定時器達到預設的定時時間后，會執(zhí)行動作，即產生交通信號燈下一狀態(tài)，此狀態(tài)供LED顯示并傳輸給信息處理模塊;信息處理模塊對需要傳輸、顯示的交通信號燈狀態(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)明的特點及有益效果是:
[0009](1)本發(fā)明是一個帶有無線發(fā)射裝置的交通信號燈系統(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，例如允許前行、禁止前行、允許左轉、禁止左轉燈，方便行人對交通信號的獲?。?br>[0011](3)安裝有定向天線的無線發(fā)射裝置實時的從處理器接收交通信號燈的狀態(tài)信息，然后以無線電波的形式在對應方向上發(fā)射出去，避免了各個方向交通信號燈信號間的相互干擾，便于對應方向上車輛對信號的接收；
[0012](4)交通信號燈的無線發(fā)射裝置采用802.1 lp協(xié)議進行通信，802.1 lp協(xié)議是一個由IEEE802.1l標準擴充的通信協(xié)議，主要用于車載電子無線通信，接入速度快，通信距離遠，解決了因汽車與交通信號燈之間的可通信時間短無法正常進行信息傳輸?shù)膯栴}。
【附圖說明】
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[0013]圖1基于定向天線的交通信號燈系統(tǒng)的整體效果圖。
[0014]圖2基于定向天線的交通信號燈系統(tǒng)框圖。
[0015]圖3基于定向天線的交通信號燈系統(tǒng)的軟件流程圖。
[0016]圖4基于定向天線的交通信號燈系統(tǒng)與傳統(tǒng)的交通信號燈對比效果。
【具體實施方式】
[0017]由于通常安裝交通信號燈的位置是十字路口，一個十字路口對應四個方向，每一個方向對應一個交通信號燈，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信號，所以采用定向天線，確定每一個信號燈發(fā)出的信號方向，從而在每個方向只有一個信號，同時車載的無線通信模塊也采用定向天線，便于汽車接收對應方向交通信號燈的信號。
[0018]由于汽車的行駛速度較快，導致汽車與交通信號燈的可通信時間很短，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)是一個由IEEE 802.11標準擴充的通信協(xié)議，主要用于車載電子無線通信。它本質上是IEEE 802.11的擴充延伸，符合智能交通系統(tǒng)的相關應用。應用層面包括高速車輛之間以及車輛與ITS路邊基礎設施(5.9千兆赫頻段)之間的數(shù)據(jù)交換。IEEE 1609標準則基于IEEE 802.lip通信協(xié)議的上層應用標準。
[0019]本發(fā)明就是通過采用定向天線技術、嵌入式技術，并結802.lip通信協(xié)議發(fā)明了一種基于定向天線的交通信號燈系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以在可視條件好的條件下為行人、司機提供交通信號燈信息，還可以在可視條件極差的環(huán)境下給司機提供交通信號燈信息，而且有利于自動駕駛中對前方交通信號燈信息的獲取，促進了自動駕駛的發(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)射到相應的方向，對應方向的汽車通過車載設備上的無線接收裝置與交通信號燈通信，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燈發(fā)出的無線電信號，并從中獲取信息，駕駛員便可以通過車載設備隨時隨地了解到前方交通信號燈的狀態(tài)信息，并根據(jù)信號燈狀態(tài)即時采取相應的駕駛行為，即使前方可視條件差，也可以實時的掌握交通信號燈的狀態(tài)；同理，自動行駛的汽車可以實時的掌握前方交通信號燈的狀態(tài)，從而能夠及時采取相應的行駛行為，避免了因前方車輛尾燈等復雜環(huán)境因素導致的錯誤識別，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、嵌入式技術，并結802.lip協(xié)議發(fā)明了一種基于定向天線的智能交通信號燈系統(tǒng)。該發(fā)明在保證行人正常獲取交通信號的前提下，不僅可以使駕駛員實時掌握前方信號燈的狀態(tài)信息，及時采取相應的駕駛行為，而且能夠促進自動駕駛的發(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燈信號而導致的意外事故的概率。
[0022]本發(fā)明借助于