[发明专利]一种基于5G的分布式交通信号控制系统

说明书

本发明是一种基于5G通信的分布式道路交通信号控制系统，属于道路交通信号控制领域。该系统包括该系统包括路口控制中心、分布式控制信号灯以及雷达视频一体机；雷达视频一体机通过雷达、视频传感器采集路口交通流量数据，将采集到的流量数据通过5G通信网络发送给路口控制中心；分布式控制信号灯通过电压、电流传感器采集信号单元运行状态，将信号单元状态通过5G通信网络发送给路口控制中心，接受并执行路口控制中心下发的运行方案；路口控制中心根据接收到的路口交通流量数据和信号灯状态信息分析产生路口方向方案，将路口放行方案通过5G通信网络发送给雷达视频一体机和分布式控制信号灯，并完成控制节点自主监测功能。本发明利用5G通信技术，将信号机功能前置，减少了路口布线工作量，提高了系统可用性。

技术领域

本发明属于道路交通信号控制领域，具体为一种基于5G的分布式交通信号控制系统。

背景技术

城市道路交通系统主要由路网系统、交通流和交通监测、控制系统构成。随着中国城市化和机动化进程的不断加快，人口向城市流动造成城市人口骤增，交通出行压力持续增加。如何准确、高效对城市道路进行监测，获取城市道路的车流运行状态，加以判断并控制成为了缓解城市交通压力的重要手段。2007年底我国智能交通系统投资额为247亿元，2014年达到837.69亿元，年复合增长率约为19.06%，2017年达到1413.81亿元，以该增长速度推算，2020年智能交通行业规模可达2000亿元。根据公安部交管局公布全国机动车最新数据显示，截至2019年6月，全国机动车保有量达3.4亿辆，其中汽车2.5亿辆。同时交通运输部统计数据显示，截止到2018年末，全国公路总里程484.65万公里，比上年增加7.31万公里。公路密度50.48公里/百平方公里，增加0.76公里/百平方公里。2018年全年完成公路建设投资21335亿元，比上年增长0.4%。

城市道路交通系统作为受众最广交通工具，其安全性直接关系到广大交通参与者的生命安全，其运行效率直接影响广大交通参与者的出行体验，而城市道路交通信号控制系统是确保行车安全和高效运行的核心技术和关键装备。城市道路交通信号控制系统用来控制交通流的通断，确保各相位间不存在相位冲突，并保持安全的时间间隔，在保证车辆、行人安全通行的前提下提高城市道路交通系统的运输能力的控制系统。随着通信与计算机技术的发展，城市道路交通信号控制系统发展成为智能交通系统(IntelligentTransportation System ,ITS)。

ITS系统集先进的信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能一体，具有系统化、网络化、智能化和信息化的特点。目前应用最为广泛的ITS系统由控制中心（服务器和中心指挥平台等）、路口设备（信号控制设备、交通信息采集设备和信息发布设备）及网络通信设备三大部分组成。

控制中心主要包括服务器和中心指挥平台，主要负责城市交通控制，城市交通流量信息、放行方案的监督和对路口运行的控制功能。为实现上述功能，在控制中心设置了应用服务器、数据库服务器等一系列设备。

路口设备主要包括道路交通信号控制机、交通流量检测设备及交通信息发布设备，负责交通数据的逻辑处理、管理，交通流量的采集、分析，交通信息的显示、指示等功能。道路交通信号控制机是ITS系统核心控制设备，其主要职责是根据流量信息，为其控制的路口计算生成方案，确保在其控制路口的相位安全运行。交通流量检测设备是ITS系统中重要的数据收集设备，主要负责路口机动车、非机动车及行人流量、速度、排队长度等信息的采集。交通信息发布设备是路口稳定通行的核心设备。它负责接收信号控制机的控制指令，进行相应信息的显示。

具备以上结构的ITS系统在城市道路交通的发展中发挥了巨大的作用，但是5G通信技术的发展以及5G技术的商用化给ITS系统的发展和优化带来了更多的机会，在当前技术背景下，传统ITS系统存在以下几个问题：

(1) 交通信息发布设备数量庞大、维护成本高、故障隐患多