CN1885367A - 一种交通信号灯的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交通信号灯的控制方法，其特征在于先进行初始化，即将设置好平面交叉路口的交通运行配时程序和标准时间输入到信号机的主机和子机中；再待命，按通讯协议使子机进入正常状态，使主机与子机同步；后正常工作，主机驱动主机方向的信号灯工作，同时发射无线信号，子机接收无线信号，子机接收到一个正确的命令，修改本地时钟，使子机与主机时钟保持同步，并修改子机的信号灯灯色；接收到的信息不正确，子机的微处理器驱动子机方向的信号灯工作。本发明施工方便、省时，信号机主机与子机之间无需电缆，控制命令通过无线电传递，信号机制作简单；可靠性高，抗干扰能力强。

Description

一种交通信号灯的控制方法

(一)技术领域：本发明涉及一种交通信号灯的控制方法。

(二)背景技术：交通信号灯(以下简称信号灯)主要是由交通信号机(以下简称信号机)控制，信号机控制平面交叉路口交通信号灯的灯色变化，以达到安全有序地指挥交通的目的。目前，信号机可以分为以下两大类：有线信号机和无线信号机。有线信号机的控制命令由电缆传送到信号灯，无线信号机的控制命令由无线电波或红外波传送到信号灯，有线信号机虽然控制命令简单，信号机设计、制作简单、性能可靠，可以组网实现功能完善的交通控制系统，但是信号机与信号灯之间必须铺设电缆，工程施工费时、麻烦，有些已完工的平面交叉路口无法进行破路施工。无线信号机虽然信号机与信号灯之间无需铺设电缆，工程施工省时、省力，但是控制命令易受到干扰、可靠性差，信号机设计、制造比较复杂。

为了解决无线信号机控制命令易受干扰、可靠性差的问题，目前主要采用采用以下两种方法：

1、命令单向传输方式：一个平面交叉路口由一个命令发送机(以下简称主机)和几个命令接收机(以下简称子机)构成。主机和子机之间的命令是单方向传递的，子机接收到主机发送的命令后，将各个方向的灯色状态这一数据还原，用以驱动信号灯灯色的变化。这样，主机在每一次需要改变信号灯状态时，至少发送一次数据，否则，子机就无法正常运行，虽然工程施工、调试简单，信号机与信号灯之间无电缆直接连通，信号机本身简单、方便制作，但是如果出现了同频的、功率大于主机发射功率的干扰信号，子机将无法正确接受主机的信号，这样，子机的状态就不能与主机同步，进而造成交通指挥的混乱。因此，采用该方法实现的信号机在实际使用时，会因抗干扰能力差而出现与主机不同步的现象。

2、命令双向传输方式：一个平面交叉路口由一个主机和几个子机构成，主机与子机的信号是双向传递的，当主机需要改变信号灯色时，发送一次呼叫命令后，进入等待状态，等待被呼叫子机的应答，若子机不应答则继续呼叫，直到认为有故障时才停止发送命令，虽然施工方便、不用连接电缆，抗干扰能力有所提高，但是设备复杂、调试难度大；在主机需要改变灯色时，如果存在同频且功率大于主机的发射功率的无线电干扰，则会出现因主机与子机的短时间不同步而产生的短时间的交通指挥混乱。因此，其抗干扰能力虽有所提高，但还是存在抗干扰能力不足、信号灯不同步的现象。

(三)发明内容：本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种施工方便、省时，信号机主机与子机之间无需电缆，控制命令通过无线电传递，信号机制作简单；可靠性高，抗干扰能力强的一种交通信号灯的控制方法。

本发明的目的可以通过如下措施来实现：一种交通信号灯的控制方法，其特征在于：

(1)初始化：

①将设置好平面交叉路口的交通运行配时程序输入到信号机的主机和子机内部的微处理器中，该微处理器掉电不丢失数据；

②将标准时间输入信号机的主机和子机中，主机和子机含有掉电不停时钟的本地实时时钟；

③在整个设备初始化时，交通信号灯的灯色为全熄灭或黄闪状态；

(2)待命：

①将子机通过硬件开关切换到实时运行状态，此时子机所控制的交通信号灯处于黄闪状态；

②将其他几个方向的子机均切换为实时运行状态；

③子机都处于实时运行状态后，将主机硬件开关切换入实时状态，此时主机的开始发射无线电信号，其通讯协议的组成为：

帧开始

时间信息

控制命令

校验和

帧结束

使子机进入正常状态，使主机与子机同步；

(3)正常工作：

进入正常同步工作以后，主机的微处理器所形成的信号机控制命令驱动主机方向的信号灯工作，同时当需要改变信号灯的灯色时，主机的微处理器所形成的信号机控制命令和时间信息经过无线编码，并通过无线发射模块发射无线信号，其通讯协议的组成为：

帧开始

时间信息

控制命令

校验和

帧结束

这时子机通过无线接收模块接收无线信号，并通过解码器进行解码，输出信号机还原命令和时间信息；

如果子机的解码器输出的时间信息，通过与子机时钟的比较，误差小于等于5-20秒，而且接收的信息满足上述通讯协议，同时校验和无误，则子机认为接收到一个正确的命令，接收到正确的命令后，子机的微处理器修改本地时钟，使子机与主机时钟保持同步，并修改子机的信号灯灯色；

如果子机接收到的信息中：

·接收的信息部不满足上述通讯协议；

·接收的信息校验和不正确；

·主机时钟与子机时钟误差偏大，比如大于5秒；则子机认为接收到的信息不正确，这样在子机不能接收到有效数据的情况下，子机的微处理器驱动子机方向的信号灯工作，子机控制的信号灯的灯色是由下列信息决定的：

·子机内部保存的运行配时程序：其在初始化工作中已设置好；

·子机本地时钟：在初始化部分已与主机同步，或在一次有效的接收后已与主机同步。

为了进一步实现本发明的目的，所述的本地实时时钟用普通石英晶体钟。

为了进一步实现本发明的目的，所述的本地实时时钟用恒温晶体钟。

为了进一步实现本发明的目的，所述的本地实时时钟用GPS钟。

本发明同已有技术相比可以产生如下积极效果：(1)施工方便、省时，信号机主机与子机之间无需电缆，控制命令通过无线电传递；

(2)信号机制作简单；

(3)可靠性高，抗干扰能力强。

(四)附图：

附图为本发明的方法流程图。

(五)具体实施方式：下面对本发明的最佳实施方式作详细说明：

实施例：一种交通信号灯的控制方法(参见附图)，其工作流程是：

(1)初始化：

①用笔记本电脑，或其他便携式设备，设置好平面交叉路口的交通运行配时程序，用RS-232或USB口将设置好的运行配时程序输入到信号机的主机和子机内部的掉电不丢失数据的EEROM(微处理器)中。

②将笔记本电脑或便携式设备的时间调整为标准时间后，输入信号机的主机和子机中，主机和子机含有掉电不停时钟的本地实时时钟。

③在整个设备初始化时，交通信号灯的灯色为全熄灭或黄闪状态，这样不误导交通。

(2)待命：

①将子机通过硬件开关切换到实时运行状态，由于此时主机还没有进入实时状态，不发射无线信号，子机还不能接收到有效的控制命令，因此子机处于待命状态，此时子机所控制的交通信号灯处于黄闪状态。

②将其他几个方向的子机均切换为实时运行状态。

③子机都处于实时运行状态后，将主机硬件开关切换入实时状态，此时主机的开始发射无线电信号，其通讯协议的组成为：

帧开始

时间信息

控制命令

校验和

帧结束

观察子机是否进入正常灯色状态，如果子机未能进入正常状态，强行手动多次发射无线信号，(一般情况下，主机切换入实时状态后，无需再次手动发射)，直到主机与子机同步为止。

(3)正常工作：

进入正常同步工作以后，主机的微处理器所形成的信号机控制命令驱动主机方向的信号灯(红灯、黄灯、绿灯)工作，同时当需要改变信号灯的灯色时，主机的微处理器所形成的信号机控制命令和时间信息经过无线编码，并通过无线发射模块发射无线信号，其通讯协议的组成为：

帧开始

时间信息

控制命令

校验和

帧结束

这时子机通过无线接收模块接收无线信号，并通过解码器进行解码，输出信号机还原命令和时间信息，这样有两种情况：

①子机成功地接收到主机命令：

如果子机的解码器输出的时间信息，通过与子机时钟的比较，误差在一个合理的范围内，比如小于5秒，而且接收的信息满足上述通讯协议，同时校验和无误，则子机认为接收到一个正确的命令，接收到正确的命令后，子机的微处理器修改本地时钟，使子机与主机时钟保持同步，并修改子机的信号灯灯色。

②子机没有接收到有效命令：

在子机接收到的信息中如果具备以下条件：

·接收的信息不满足上述通讯协议；

·接收的信息校验和不正确；

·主机时钟与子机时钟误差偏大，比如大于5秒。则子机认为接收到的信息不正确，这种情况一般是由同频无线电干扰信号引起的。

这样在子机不能接收到有效数据的情况下，子机的微处理器驱动子机方向的信号灯(红灯、黄灯、绿灯)工作，子机控制的信号灯的灯色是由下列信息决定的：

·子机内部保存的运行配时程序：其在初始化工作中已设置好；

·子机本地时钟：在初始化部分已与主机同步，或在一次有效的接收后已与主机同步。

子机的微处理器根据以上的两种信息可以准确无误的计算出现在信号灯的灯色。这样无论主机命令是否能准时到达，子机和主机都能正常运行。

一般情况下，用普通石英晶体作为时钟源，2-3天内能接收到一次主机的控制命令，整个系统便可准确无误的运行。在干扰持续时间更长，比如超出3天的环境中，可采用恒温晶体或GPS作为实时时钟源，可进一步提高系统的可靠性。

Claims (4)

1、一种交通信号灯的控制方法，其特征在于：

(1)初始化：

①将设置好平面交叉路口的交通运行配时程序输入到信号机的主机和子机内部的微处理器中，该微处理器掉电不丢失数据；

②将标准时间输入信号机的主机和子机中，主机和子机含有掉电不停时钟的本地实时时钟；

③在整个设备初始化时，交通信号灯的灯色为全熄灭或黄闪状态；

(2)待命：

①将子机通过硬件开关切换到实时运行状态，此时子机所控制的交通信号灯处于黄闪状态；

②将其他几个方向的子机均切换为实时运行状态；

③子机都处于实时运行状态后，将主机硬件开关切换入实时状态，此时主机的开始发射无线电信号，其通讯协议的组成为：   帧开始   时间信息   控制命令   校验和   帧结束

使子机进入正常状态，使主机与子机同步；

(3)正常工作：

进入正常同步工作以后，主机的微处理器所形成的信号机控制命令驱动主机方向的信号灯工作，同时当需要改变信号灯的灯色时，主机的微处理器所形成的信号机控制命令和时间信息经过无线编码，并通过无线发射模块发射无线信号，其通讯协议的组成为：   帧开始   时间信息   控制命令   校验和   帧结束

这时子机通过无线接收模块接收无线信号，并通过解码器进行解码，输出信号机还原命令和时间信息；

如果子机的解码器输出的时间信息，通过与子机时钟的比较，误差小于等于5-20秒，而且接收的信息满足上述通讯协议，同时校验和无误，则子机认为接收到一个正确的命令，接收到正确的命令后，子机的微处理器修改本地时钟，使子机与主机时钟保持同步，并修改子机的信号灯灯色；

如果子机接收到的信息中：

·接收的信息部不满足上述通讯协议；

·接收的信息校验和不正确；

·主机时钟与子机时钟误差偏大，比如大于5秒；则子机认为接收到的信息不正确，这样在子机不能接收到有效数据的情况下，子机的微处理器驱动子机方向的信号灯工作，子机控制的信号灯的灯色是由下列信息决定的：

·子机内部保存的运行配时程序：其在初始化工作中已设置好；

·子机本地时钟：在初始化部分已与主机同步，或在一次有效的接收后已与主机同步。

2、根据权利要求1所述的一种交通信号灯的控制方法，其特征在于所述的本地实时时钟用普通石英晶体钟。

3、根据权利要求1所述的一种交通信号灯的控制方法，其特征在于所述的本地实时时钟用恒温晶体钟。

4、根据权利要求1所述的一种交通信号灯的控制方法，其特征在于所述的本地实时时钟用GPS钟。