[发明专利]基于定向天线的交通信号灯系统

说明书

技术领域

本发明涉及智能天线领域、802.11p协议、智能交通系统领域、嵌入式系统领域，尤其 涉及一种基于定向天线的交通信号灯系统领域。

背景技术

随着中国现代工业的快速发展，不论是城市还是乡镇，汽车的数量都飞速上升，汽车无 疑是人们日常出行中必不可少的交通工具。援引人民网《2014年国民经济和社会发展统计公 报》(下称《公报》)的统计数据，我国2014年底全国民用汽车保有量达到历史新高，为15447 万辆，比2013年末增长了12.4％。其中，民用轿车数量增长了16.6％，达8307万辆；私人轿 车增长了18.4％，达7590万辆。《公报》指出，全国道路交通事故万车死亡人数为2.22人， 比2013年底万车死亡人数2.3人下降了5％，但通过2014年汽车保有量数据可得出2014年 的交通事故死亡人数为34292.34人，比2013年的死亡31604.3人增加了2688.04人，增长 率为8.5％；相比2012年的死亡30222.5人，增加了4069.84人，增长率为13.46％；相比2011 年的死亡29618人，增加了4676.34人，增长率为15.78％。可见，近些年来，我国交通事故 死亡人数呈逐年小幅度上升趋势，这与我国机动车数量的不断增加密切相关。因此，为了保 障汽车的安全行驶，智能交通系统、辅助驾驶以及自动驾驶成为现代社会发展的很重要的研 究课题。

交通信号灯是智能交通系统中非常重要的一部分，其加强了道路交通管理，减少了交通 事故的发生，提高了道路使用效率，是改善交通状况的一种重要工具。传统的交通信号灯系 统的工作模式是：通过实时的提供不同颜色或形状的图案，然后由人眼区分图案，最后人根 据图案作出相应的行为。这样不利于司机在可视条件差的环境下(雾天、雨天)获取交通信 号灯的信息，并且分散司机对汽车周围其他信息(如行人信息等)收集的注意力，从而很可 能导致交通事故。

同时，传统的信号灯系统也为自动驾驶的发展带来了难题。由于目前自动驾驶中对交通 信号灯的识别是通过摄像头采集信息，当汽车前方有大车遮挡住摄像头视线或可视条件极差 时，就无法准确获得交通信号灯信息；并且这种识别方式很难区分出前方汽车尾灯和红灯， 因此，通过非视觉的方式传递交通信号灯系统的信息是非常必要的。

发明内容

为克服现有技术的不足，提供基于定向天线的交通信号灯系统，实现驾驶员可以通过车 载设备随时随地了解到前方交通信号灯的状态信息，并根据信号灯状态即时采取相应的驾驶 行为，即使前方可视条件差，也可以实时的掌握交通信号灯的状态；同理，自动行驶的汽车 可以实时的掌握前方交通信号灯的状态，从而能够及时采取相应的行驶行为，避免因前方车 辆尾灯等复杂环境因素导致的错误识别，提高行驶安全系数。为此，本发明采取的技术方案 是，基于定向天线的交通信号灯系统，包括：核心CPU、带有定向天线的无线发射装置、LED 信号灯，核心CPU用于产生交通信号灯的状态信息，并把这些信息传输给LED灯和无线发 射装置分别进行显示和发射；无线发射装置用于以无线电的形式通过定向天线将交通信号信 息发射到相应的方向，对应方向的汽车通过车载设备上的无线接收装置与交通信号灯通信， 二者的通信采用802.11p协议，从而汽车能够接受到交通信号灯发出的无线电信号，并从中 获取信息。

此外，还包括片外存储器EEPROM用于接收来自核心CPU的信息，以存储掉电保持参 数，包括交通信号灯的运行逻辑、掉电时间、预置信息；复位电路用于重新启动交通信号灯 系统；电源用于为交通信号灯系统供电。

核心CPU内部进一步设置有初始化模块、通信接口设置模块、信息处理模块、无线发射 模块、LED显示模块；其中，初始化模块主要完成系统初始参数设置、中断设置、定时器时 间设置；通信接口设置模块根据设定的通信模式配置通信协议参数；交通信号灯状态信息来 自定时器中断。当定时器达到预设的定时时间后，会执行动作，即产生交通信号灯下一状态， 此状态供LED显示并传输给信息处理模块；信息处理模块对需要传输、显示的交通信号灯状 态信息按照既定的协议封装处理，通过无线发射装置将这些信息发送出去。

本发明的特点及有益效果是：

(1)本发明是一个带有无线发射装置的交通信号灯系统，其中无线发射装置带有定向天 线，通信协议采用802.11p协议。