基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，包括車載終端設備和路側輔助設備，所述車載終端設備包括車載終端CPU、GPS模塊、RFID定向讀卡器、ZigBee無線通訊從機模塊和LCD顯示屏，所述路側輔助設備包括設置在路側燈桿上的公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽和出口點電子標簽以及設置在路側電子警察監(jiān)控桿上的ZigBee無線通訊路由模塊。本實用新型具有較高的性價比，能夠克服公交司機目測信號燈狀態(tài)、綜合布線和當前公交優(yōu)先控制策略的缺點，具有施工簡單、成本低、受外界變化影響小的優(yōu)點，可有效實現(xiàn)BRT快速公交信號優(yōu)先控制。
【專利說明】
基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及道路交通信號控制技術領域，具體是一種基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置。
【背景技術】
[0002]目前我國大部分一線、二線城市均已部署快速公交優(yōu)先系統(tǒng)，雖然在道路空間上分配出公交車專用道，但是公交優(yōu)先信號控制等智能化管理措施嵌入到城市道路交通信號系統(tǒng)中所占比例不及40%，并且所采用的公交優(yōu)先控制策略主要是交叉口的基站式RFID定向讀卡器將檢測的BRT車輛信息由專用電纜或光纜傳至交通信號機，然后該信號機適當延長BRT路線綠燈時間或縮短紅燈時間，實現(xiàn)降低BRT車輛的停車延誤。
[0003]上述控制策略的不足，一是綜合布線難度大，不能充分利用現(xiàn)有的電子警察或卡口土建設施，且易被道路改造施工所破壞，造成資源浪費;二是載有電子標簽的BRT車輛，只能憑公交司機目測信號燈狀態(tài)，在夜行期間，BRT公交司機在距離停車線大約100米時，才能辨別倒計時信號燈狀態(tài)，倉促做出行駛調(diào)整，這樣可能導致BRT車輛熄火或者因準備不足導致不能駛過路口。
[0004]目前，隨著智能交通的發(fā)展以及民眾對公交優(yōu)先控制的需求越來越高，當前的公交優(yōu)先控制不足之處愈加明顯，這類的快速公交優(yōu)先系統(tǒng)具有較大的改進空間。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，利用無線傳輸技術來實現(xiàn)公交優(yōu)先控制。
[0006]本實用新型的技術方案為:
[0007]—種基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，包括車載終端設備和路側輔助設備，所述車載終端設備包括車載終端CPU、GPS模塊、RFID定向讀卡器、ZigBee無線通訊從機模塊和LCD顯示屏，所述路側輔助設備包括公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽、公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽和ZigBee無線通訊路由模塊，所述公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽和公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽設置在路側的燈桿上，所述ZigBee無線通訊路由模塊設置在路側的電子警察監(jiān)控桿上；
[0008]所述GPS模塊的輸出端與車載終端CPU的輸入端連接，所述RFID定向讀卡器的輸入端與公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽和公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽的輸出端連接，所述RFID定向讀卡器的輸出端與車載終端CPU的輸入端連接，所述LCD顯示屏的輸入端與車載終端CPU的輸出端連接，所述車載終端CPU與ZigBee無線通訊從機模塊交互式連接，所述ZigBee無線通訊從機模塊通過ZigBee無線通訊路由模塊與綁定在交通信號機上的ZigBee無線通訊主機模塊交互式連接，所述ZigBee無線通訊主機模塊與交通信號機CPU交互式連接。
[0009]所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，所述車載終端設備還包括DC24V電源和DC/DC電源轉換與穩(wěn)壓電路，所述DC24V電源通過DC/DC電源轉換與穩(wěn)壓電路為車載終端CPU、GPS模塊、RFID定向讀卡器、ZigBee無線通訊從機模塊和LCD顯示屏提供工作電源。
[0010]所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，所述公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽和公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽均為主動型有源電子標簽，內(nèi)置高能鋰聚合物微型電池。
[0011]所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，所述ZigBee無線通訊路由模塊借助AC220V電源提供工作電源，所述ZigBee無線通訊主機模塊由交通信號機CPU提供工作電源。
[0012]所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，所述RFID定向讀卡器、公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽和公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽的無線工作頻率為2.4GHz?2.48GHz;所述ZigBee無線通訊從機模塊、ZigBee無線通訊路由模塊和ZigBee無線通訊主機模塊的無線工作頻率為2.38 GHz?2.5GHz。
[0013]所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，所述車載終端CPU采用STM32F407VGT6 芯片。
[0014]所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，所述DC/DC電源轉換與穩(wěn)壓電路采用XL4016芯片。
[0015]本實用新型的有益效果為:
[0016]由上述技術方案可知，本實用新型具有較高的性價比，能夠克服公交司機目測信號燈狀態(tài)、綜合布線和當前公交優(yōu)先控制策略的缺點，增加RFID定向讀卡器讀取公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點、出口點電子標簽信息、發(fā)送公交優(yōu)先權請求信息、接收公交優(yōu)先權授權信息并通過LCD顯示屏顯示的功能，并且公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點、出口點電子標簽可安裝在路旁燈桿上，ZigBee無線通訊路由模塊可安裝在路旁電子警察監(jiān)控桿上，施工簡單、成本低，受外界變化影響小，可有效實現(xiàn)BRT快速公交信號優(yōu)先控制。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體實施例進一步說明本實用新型。
[0019]如圖1所示，一種基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，包括車載終端設備I和路側輔助設備2。車載終端設備I包括車載終端CPUll、GPS模塊12、RFID定向讀卡器13、ZigBee無線通訊從機模塊14、LCD顯示屏15、DC24V電源16和DC/DC電源轉換與穩(wěn)壓電路
17。路側輔助設備2包括公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽21、公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽22、ZigBee無線通訊路由模塊23和AC220V電源24。公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽21和公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽22設置在路側的燈桿上，ZigBee無線通訊路由模塊23設置在路側的電子警察監(jiān)控桿上。
[0020]GPS模塊12的輸出端與車載終端CPUll的輸入端連接;RFID定向讀卡器13的輸入端與公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽21和公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽22的輸出端連接，RFID定向讀卡器13的輸出端與車載終端CPUll的輸入端連接;LCD顯示屏15的輸入端與車載終端CPUll的輸出端連接;車載終端CPUll與ZigBee無線通訊從機模塊14交互式連接，ZigBee無線通訊從機模塊14通過ZigBee無線通訊路由模塊23與綁定在交通信號機3上的ZigBee無線通訊主機模塊31交互式連接，ZigBee無線通訊主機模塊31與交通信號機CPU32交互式連接。DC24V電源16通過DC/DC電源轉換與穩(wěn)壓電路17為車載終端CPU11、GPS模塊12、RFID定向讀卡器13、ZigBee無線通訊從機模塊14和LCD顯示屏15提供工作電源。公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽21和公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽22均為主動型有源電子標簽，內(nèi)置高能鋰聚合物微型電池。ZigBee無線通訊路由模塊23借助AC220V電源提供工作電源。ZigBee無線通訊主機模塊31由交通信號機CPU32提供工作電源。
[0021]本實用新型的工作原理:
[0022]當BRT車輛駛入公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域時，RFID定向讀卡器13通過平板無線接收天線捕獲到路側安裝的公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽21每隔400ms發(fā)送的標簽ID號，作為BRT車輛應獲得的無線感知信息，然后傳送至車載終端CPUl I;車載終端CPUl I完成解析后，將由本車ID號與GPS模塊12所獲取的上行或下行方向共同形成的公交優(yōu)先權請求信息，通過ZigBee無線通訊從機模塊14上的5dBi射頻天線，無線傳送至臨近路口的ZigBee無線通訊路由模塊23;ZigBee無線通訊路由模塊23再無線轉發(fā)至與該路口的交通信號機3綁定的ZigBee無線通訊主機模塊31 !ZigBee無線通訊主機模塊31將接收到的信息傳送至交通信號機CPU32進行處理。
[0023]交通信號機CPU32根據(jù)從各外設接口獲取的當前路口的交通管理狀況，配置合適的公交優(yōu)先配時策略，生成新的紅綠燈倒計時時間，并將生成的新的紅綠燈倒計時時間傳送至ZigBee無線通訊主機模塊31; ZigBee無線通訊主機模塊31通過5dBi射頻天線將信息傳送至ZigBee無線通訊路由模塊23 !ZigBee無線通訊路由模塊23再無線轉發(fā)至ZigBee無線通訊從機模塊14; ZigBee無線通訊從機模塊14再傳送至車載終端CPUl I;車載終端CPUl I解析后，再發(fā)送至IXD顯示屏15以圖文的方式顯示出來。至此，BRT車輛司機獲取到公交優(yōu)先權授權信息，以此調(diào)整車輛行駛狀態(tài)，并使得BRT車輛能夠優(yōu)先順利地通過路口，或者減少停車等待時間。
[0024]當BRT車輛離開公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域時，RFID定向讀卡器13捕獲到公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽22發(fā)送的標簽ID號，作為BRT車輛應獲得的無線感知信息，然后傳送至車載終端CPUl I;車載終端CPUl I完成解析后，通過ZigBee無線通訊從機模塊14、ZigBee無線通訊路由模塊23和ZigBee無線通訊主機模塊31向交通信號機CPU32發(fā)送公交優(yōu)先權請求結束信息，交通信號機CPU32控制紅綠燈恢復正常運行狀態(tài)。
[0025]車載終端I為整個裝置的核心控制單元，車載終端CPUll選用意法半導體公司出品的STM32F407VGT6，STM32F407VGT6是一個32位低功耗的基于ARM Cortex_M4內(nèi)核的嵌入式處理器。該處理器自帶四個USART串口和兩個UART串口，能夠同時與多個外設進行數(shù)據(jù)交互。其中，USART2與RFID定向讀卡器13進行數(shù)據(jù)交互，RFID定向讀卡器13的無線工作頻率為2.4GHz?2.48GHz，使用平板天線，具有良好的抗干擾性。USART3與ZigBee無線通訊從機模塊14進行數(shù)據(jù)交互，ZigBee無線通訊從機模塊14的無線工作頻率為2.38GHz?2.5GHz，不僅具有ZigBee無線標準的16個通道，還具有9個擴展頻段，可以有效避開W1-F1、藍牙等其他2.4GHz的空中無線信號干擾，其發(fā)送功率為22dbm，接收靈敏度達到-106dbm，無線視距傳輸距離可達2.5千米(使用5dBi全向天線)，數(shù)據(jù)空間傳輸速率可達3Kbps?1Mbps，無阻網(wǎng)延遲，采用時間空間權值均衡原則，路由時間短，通訊穩(wěn)定可靠。USART6與LCD顯示屏15相連，IXD顯示屏15采用16位真彩480*272分辨率，顯示亮度達到400cd/m2，可在日光燈下看清顯示內(nèi)容，以此最終完成公交優(yōu)先權請求圖文顯示。
[0026]車載終端CPUll的USART6通過RS232電平轉換芯片連接到LCD顯示屏15接口 J5的3、4引腳上；同理，車載終端CPUlI的USART2端口通過RS232電平轉換芯片連接到RFID定向讀卡器13接口的J4的5、6引腳上。DC24V電源16通過DC/DC電源轉換與穩(wěn)壓電路17向RFID定向讀卡器13、IXD顯示屏15提供穩(wěn)定的DC12V工作電源。
[0027]ZigBee無線通訊從機模塊14的外圍電路設計成硬件看門狗電路，采用CAT823芯片，幫助ZigBee無線通訊從機模塊14上電可靠工作。
[0028]DC/DC電源轉換與穩(wěn)壓電路17采用上海芯龍半導體公司出品的XL4016。該芯片具有出色的線性調(diào)整率與負載調(diào)整率，支持輸入與輸出壓差電壓范圍1.25V?36V間任意調(diào)整，芯片內(nèi)部集成輸入過壓保護、過流保護、過溫保護、短路保護等硬件電路。輸入標稱電壓為車載DC24V，電路能適應輸入電壓波動15V?40V范圍變化，通過對由Rl與R2組成的輸出電壓取樣電路進行取樣，始終調(diào)整輸出電壓為DC12V的穩(wěn)壓輸出。
[0029]本實用新型在路側部署的主動型有源電子標簽為微功耗電子部件，內(nèi)置高能鋰聚合物微型電池，在標準環(huán)境下，可保證電子標簽連續(xù)工作3?5年，可利用路旁燈桿進行快速安裝，僅需要更換電池，無需綜合布線，安裝無需考慮不同的現(xiàn)場環(huán)境，因而施工簡單、成本低，即使遇到道路局部改造，也不影響系統(tǒng)正常使用。另外，數(shù)據(jù)傳輸采用ZigBee無線通訊技術，只需借助電子警察監(jiān)控桿及AC220V電源，就能安裝ZigBee通訊模塊及棒狀天線作為路由器使用，來架設一條交通信號機攜帶的ZigBee無線通訊主機模塊與BRT車輛車載終端攜帶的ZigBee無線通訊從機模塊進行無線數(shù)據(jù)雙向收發(fā)的空中通訊鏈路，各項數(shù)據(jù)傳輸不受物理環(huán)境影響。
[0030]本實用新型的車載終端，采用RFID定向讀卡器，很容易讀取到路側部署的電子標簽信息來為BRT車輛定位，并且采用成熟的ZigBee無線通訊數(shù)據(jù)傳送與接收雙向技術，使用2.38GHz?2.5GHz工作頻率，而且具有25個通道，可從物理上規(guī)避社會上W1-F1、藍牙等無線射頻干擾，數(shù)據(jù)收發(fā)準確，使得車載終端既能夠發(fā)送本車公交優(yōu)先權請求信息，又能夠接收交通信號機發(fā)回的公交優(yōu)先權授權信息，并且可將紅綠燈倒計時時間通過LCD顯示屏顯示出來，無需BRT車輛司機肉眼仔細觀察前方幾百米遠路口的紅綠燈現(xiàn)狀，便于用戶從容調(diào)整行車狀態(tài)。
[0031]以上所述實施方式僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，其特征在于:包括車載終端設備和路側輔助設備，所述車載終端設備包括車載終端CPU、GPS模塊、RFID定向讀卡器、ZigBee無線通訊從機模塊和LCD顯示屏，所述路側輔助設備包括公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽、公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽和ZigBee無線通訊路由模塊，所述公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽和公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽設置在路側的燈桿上，所述ZigBee無線通訊路由模塊設置在路側的電子警察監(jiān)控桿上； 所述GPS模塊的輸出端與車載終端CPU的輸入端連接，所述RFID定向讀卡器的輸入端與公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽和公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽的輸出端連接，所述RF ID定向讀卡器的輸出端與車載終端CPU的輸入端連接，所述LCD顯示屏的輸入端與車載終端CPU的輸出端連接，所述車載終端CPU與ZigBee無線通訊從機模塊交互式連接，所述ZigBee無線通訊從機模塊通過ZigBee無線通訊路由模塊與綁定在交通信號機上的ZigBee無線通訊主機模塊交互式連接，所述ZigBee無線通訊主機模塊與交通信號機CPU交互式連接。2.根據(jù)權利要求1所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，其特征在于:所述車載終端設備還包括DC24V電源和DC/DC電源轉換與穩(wěn)壓電路，所述DC24V電源通過DC/DC電源轉換與穩(wěn)壓電路為車載終端CPU、GPS模塊、RFID定向讀卡器、ZigBee無線通訊從機模塊和IXD顯示屏提供工作電源。3.根據(jù)權利要求1所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，其特征在于:所述公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽和公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽均為主動型有源電子標簽，內(nèi)置高能鋰聚合物微型電池。4.根據(jù)權利要求1所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，其特征在于:所述ZigBee無線通訊路由模塊借助AC220V電源提供工作電源，所述ZigBee無線通訊主機模塊由交通信號機CHJ提供工作電源。5.根據(jù)權利要求1所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，其特征在于:所述RFID定向讀卡器、公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域入口點電子標簽和公交優(yōu)先車輛識別區(qū)域出口點電子標簽的無線工作頻率為2.4GHz?2.48GHz ;所述ZigBee無線通訊從機模塊、ZigBee無線通訊路由模塊和ZigBee無線通訊主機模塊的無線工作頻率為2.38 GHz?2.5GHz ο6.根據(jù)權利要求1所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，其特征在于:所述車載終端CPU采用STM32F407VGT6芯片。7.根據(jù)權利要求2所述的基于快速公交優(yōu)先權請求的可視化智能控制裝置，其特征在于:所述DC/DC電源轉換與穩(wěn)壓電路采用XL4016芯片。
【文檔編號】G08G1/0967GK205541443SQ201620204645
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】王海亮, 張博, 閆歡歡, 李紅濤
【申請人】安徽科力信息產(chǎn)業(yè)有限責任公司