发明智能在线式红绿灯及其智慧交通系统和方法

本发明专利涉及电子信息技术，尤其涉及发明智能在线式红绿灯及其智慧 交通系统和方法。

众所周知，代表道路、管理道路的最好方式是红绿灯。红绿灯的智能控制， 目前主要有下列四种方式：道路中埋设线圈法、道路中埋设磁铁法、摄像头的 图像判断法、微波探测法。上述方式存在如下缺陷：探测距离比较近、对道路 的气候要求较高、更改维护不方便。

更重要的是：提高汽车在道路口的通行效率，不仅取决于红绿灯智能控制， 还取决于汽车行驶车道的正确性；需要在车内显示红绿灯；需要红绿灯切换时 的音响提醒。对于这些新要求，用上述红绿灯都无法实现。

互联网时代，智能红绿灯不仅指挥交通，还要检测流量、车速、拥堵等级。 智能红绿灯需要在线式与许多汽车交互，才能形成智慧交通。

然而，所面临瓶颈问题是：在汽车安装智能终端数量偏少的阶段，智能红 绿灯如何发挥智能功能？智慧交通系统如何得到广大司机的支持？

本发明目的是：发明智能在线式红绿灯及其智慧交通系统和方法；创新用 一种新方法，让智能在线式红绿灯、在汽车安装智能终端数量偏少时，仍然具 有智能功能；并且在车内智能终端中显示红绿灯信息、交通信息、宣传广告的 信息；实现车路互联、车管互联、车车互联的智慧交通系统；有效提高交通管 理、提高道路畅通、降低事故发生、获得广大司机的支持。

本发明所述的系统，包括五部分：智能终端、路口在线装置、转接装置、 红绿灯装置、交通管理中心。

第一部分。所说的智能终端，由电脑通信模块、协同定位模块、显示模块、 APP开车软件组成。智能终端安装在汽车内，让司机察看方便。

具体的智能终端可用智能手机、平板电脑、车载电子设备、外挂式导航仪、 车载投影仪改进而成。

所说的电脑通信模块，是由电脑芯片、存贮芯片、软件程序、无线通信的 相关电路所组成。具体的无线通信方式有多种。例如：可以采用WIFI通信、或 电信CDMA、3G、4G、5G等通信方式。

所说的协同定位模块，是由智能终端中的定位装置及软件程序所组成。用 GPS、GIS、通信等方式协同进行精确定位。

所说的显示模块，是指采用直接显示、或反射显示、或投影显示红绿灯信 息、交通信息的装置。例如：用电子显示屏、或投影仪等。

所说的APP开车软件，是指安装在智能终端中的应用软件。

APP开车软件主要功能：

(1)形成车车互联。受激后发布汽车码；可接收外界的汽车码；

(2)用车车互联，避让事故汽车、避开预警汽车。发布事故码，可接收外 界汽车的事故码；发布预警码，可接收外界汽车的预警码；

(3)形成车管互联。与交通管理中心交互，获取与智能在线式红绿灯联系 的密码、可进行APP开车软件升级、获得即时的交通信息；

(4)形成车路互联。与智能在线式红绿灯交互，获得红绿灯信息、交通信 息；从而可以在智能终端中显示红绿灯信息、交通信息；

(5)红绿灯信号切换时，针对不同用户、给予不同提前量的提醒；

(6)在汽车暂停的间隙，可以播放交通管理的通知、广告宣传节目；

所说的汽车码，至少包括汽车当前位置、速度、方向、通行级别、车牌号。 所说的通行级别，是根据汽车的用处预先设置的级别。

所说的受激后发布汽车码，是指一种交互的过程；当汽车的智能终端收到 一条激发码后，就立即发布自身的汽车码。激发码可以由外界的智能终端发出， 也可以由智能在线式红绿灯发出、或者由交通管理中心发出。

所说的红绿灯信息，是关于指挥交通的信号信息、有时还包括路牌信息。 主要有：红绿灯的灯光显示信息、切换倒计时的信息、红绿灯切换时发出提醒、 行驶车道信息，提示行驶正确车道的信息、附近路名信息、附近加油站、停车 的位置、商店信息、景点信息等。

所说的交通信息，涉及交通的各个方面。主要有：交通规定规则、道路的 拥堵信息、拥堵区域、电子导航地图、自动导航语音、建议避让的语音、交通 管理的通知、周边汽车动态位置、周边汽车事故位置、周边加油站及商店、停 车场、保单信息、汽车的注册信息、景点介绍、救援措施信息等。

关于针对不同用户、给予不同提前量的提醒，举例说明：对于男性、自动 档、豪车、行车速度快等，提前量时间短(例如设置为1.3秒)；对于女性、手 动档、普通汽车、行车速度慢等，提前量时间长(例如设置为2.2秒)。对于启 动速度最慢的大型卡车等，提前量时间最长(例如设置为3.2秒)。

不同提前量的提醒，所达到的效果是：不同的车、启动提前量不一样，通 过道路口的速度一样、耗时最短，汽车通行效率最高。

所说的事故码，主要包括汽车当前位置、用户注册的部分信息、当前事故 所请求的内容。

关于事故码的说明。当汽车发生事故(包括故障)时，可自动或人为操作 向外发布事故码；智能终端可接收周边若干距离内，他人汽车发布的事故码， 并且进行提醒，有益司机提前避让。

所说的预警码，主要包括汽车当前位置、用户注册的部分信息、当前预警 等级的内容。

关于预警码的说明。如果用户本身的汽车危险指数较高时，则自动定时向 外发布危险指数高的预警码。智能终端可接收周边若干距离内，他人汽车危险 指数高的预警码；并且进行提醒，有益司机提前做出预警。

所说的提醒，是指智能终端中突出显示图标、发出声响或语音提示。

所说的密码，是反映每个智能在线式红绿灯的编号及信号密码。用于防止 外部装置的干扰。智能终端只有知道密码，才能与智能在线式红绿灯交互。而 且，设置密码也可以控制智能终端、在规定时间内升级。

第二部分。所说的路口在线装置，主要由电脑鉴别单元、在线通信单元、 接口单元所组成。

所说的电脑鉴别单元，由电脑芯片、软件程序所组成。主要功能是：鉴别 本路口的路况，形成对红绿灯装置显示的智能控制；与交通管理中心交互、采 集本道路口各个道路的车流、行驶速度、拥堵等级。

所说的在线通信单元，由无线通信电路、通信天线所组成。在线通信单元 将本道路口的各个车道红绿灯信息、相关的交通信息，通过电信的在线方式， 不断地发送到电信网络上。

所说的接口单元，采用有线或无线方式与转接装置进行通信，让路口在线 装置发出的控制红绿灯显示的命令、传送给红绿灯装置。

第三部分。所说的转接装置，主要由电脑通信电路、软件程序组成。转接 装置用有线方式与红绿灯装置相连接；转接装置用有线或无线方式与路口在线 装置中的接口单元相连接，从而接收路口在线装置的控制命令。

第四部分。所说的红绿灯装置，指普通的道路口信号灯系统。具体的红绿 灯装置有多种品牌、型号、品种、式样。不仅有指挥道路口汽车行驶的信号灯， 还有指挥行人过马路的信号灯。

由路口在线装置、转接装置、红绿灯装置组成智能在线式红绿灯。

智能在线式红绿灯主要功能：

(1)建立在线通信、与各个汽车的智能终端交互，接收周边汽车的汽车码；

(2)计算并识别各个道路的汽车停泊的数量、等候时间、通行级别；从而 智能控制红绿灯装置的各项显示工作；

(3)通过在线通信单元，与智能终端交互；不断发布本道路口、各个车道 的红绿灯信息、交通信息给周边汽车的智能终端；

(4)与交通管理中心交互，接受交通管理中心控制；采集本道路口各个道 路的车流、行车速度、拥堵等级，并且及时向外发布；

(5)形成车路互联、路管互联，有效提高道路的智慧管理、减少交通拥堵。

第五部分。交通管理中心主要由服务器、数据库、服务软件、控制软件所 组成。交通管理中心整合各项信息资源，用大数据、云计算全面管理交通。

交通管理中心主要功能：

(1)对智能在线式红绿灯进行管理和控制，避免大范围的交通拥堵；

(2)对智能终端进行各种信息服务；提供电子导航地图；提供APP开车软 件升级，提供与红绿灯交流的密码；还可以发布道路灾害信息、气象 灾害信息、紧急救援信息；将交通规则、道路行驶规定、危险区域位 置，及时在地图上显示；

(3)可以修改智能在线式红绿灯的密码，并提供软件升级支持；

(4)发出命令，让智能在线式红绿灯采集每个道路流量、行车速度、拥堵 等级；

(5)提供学习交规的节目、交通管理通知、提供广告宣传节目；

(6)形成车管互联、路管互联，有效提高城市交通的智慧管理。

所说的拥堵等级，可以根据汽车停泊道路上的数量、停泊时间来设定。所 说的道路流量，是指通过道路的单位时间内的汽车数量。

所说的车路互联，是指汽车的智能终端与智能在线式红绿灯的交互。

所说的车车互联，是指汽车的智能终端与汽车的智能终端的交互。

所说的人车互联，是指人携带的智能手机与汽车的智能终端的交互。

所说的人路互联，是指人携带的智能手机与智能在线式红绿灯的交互。

所说的车管互联，是指汽车的智能终端与交通管理中心的交互。

所说的路管互联，是指智能在线式红绿灯与交通管理中心的交互。

进一步，本发明所说的系统，增加行人的智能手机；并且在智能手机中安 装行人出行APP。当行人走到斑马线等候过马路时，会被路口在线装置发现， 从而适当调整红绿灯信号、给予行人及时通行。形成人路互联。

更进一步，本发明所说的系统，增加警察随身携带的警用智能终端，并且 安装有警察执行交通管理、执行社会治安的APP。让警察随时可以与用户车辆、 与路口在线装置、与交通管理中心交互，大幅提高交通管理效能。并且可通过 交通管理中心与城市治安中心联网，提高治安防范的效能。形成人路互联。

本发明所述的方法，包括步骤：

步骤1、智能终端中安装APP开车软件，并根据汽车特征、司机习性进行 注册登记；在红绿灯切换时，针对不同用户、给予不同提前量的提醒；发布或 接收事故码、预警码，并显示出位置；智能终端受激后向外发布汽车码；

步骤2、智能终端根据所行驶位置、行驶方向，与交通管理中心交互，获知 前方的智能在线式红绿灯的密码、或者通过电子地图获知密码，从而可以与前 方智能在线式红绿灯进行交互；并且在智能终端中显示红绿灯信息、交通信息、 广告宣传信息；

步骤3、智能在线式红绿灯接收各个汽车的汽车码，并且用间隔算法、倍数 算法计算各个车道停泊的汽车总数，获知汽车等候时间、通行级别，综合判断 后进行红绿灯信号的智能切换；将红绿灯信息、交通信息向外发布；还可采集 本道路口每个道路流量、行车速度、拥堵等级；

步骤4、在汽车的智能终端支持下，智能在线式红绿灯发挥智能切换交通信 号的功能；交通管理中心与智能在线式红绿灯交互、与智能终端交互，且实现 车路互联、路管互联、车管互联、车车互联、人车互联、人路互联，形成智慧 交通系统。

所说的间隔算法是指：计算停车线至最远一辆(安装有智能终端)汽车之 间的汽车数量的算法。所说的倍数算法是指：计算若干相同方向车道的汽车总 数的算法。

设置间隔算法、倍数算法的理由是：由于道路上有部分汽车没有安装智能 终端；如红绿灯要有智能功能，则需要用这二种方法计算汽车的数量。

另外，当行车速度较慢时，也可以用间隔算法、倍数算法计算道路流量。

本发明的优点之一：本发明进行跨界整合创新，突破技术瓶颈。适用安装 智能终端的不同数量，都能够自动识别每个车道上的汽车数量、等候时间、通 行级别，从而进行智能控制红绿灯显示。在红绿灯显示切换时，针对不同的用 户、给予不同提前量的提醒，让汽车通过道路口的效率最高。

本发明的优点之二：APP开车软件监控周边，当出现事故汽车时，及时提 醒避让。当出现危险指数高的汽车，预先提醒避开。智能终端显示车道、提示 正确行驶的车道，避免行驶在错误的车道上。本发明的智能终端可以直接显示、 或反射显示、或投影显示红绿灯信息、交通信息；并且在停车间隙，播放通知 和广告宣传节目。

本发明的优点之三：创建智能在线式红绿灯为基础，形成红绿灯在线、开 车在线、管理在线、行人在线。而且用户可借用智能手机代替智能终端、用户 投入成本趋于零，有益于体验智慧交通节省时间、减少拥堵、降低事故，从而 赢得用户的喜爱。本发明到交通与互联网融合的应用突破口，实现车路互联、 车管互联、车车互联、人车互联的智慧交通系统。具有技术先进、效果显著、 功能实用、容易获得广大司机的支持、推广方便的巨大优势。

图1是本发明系统原理的一种方框图。

图2是本发明系统在道路口计算汽车数量的一种示意图。

图3是本发明系统的智能终端显示红绿灯信息的一种示意图。

图4是本发明所述的方法步骤的一种示意图。

图中，100.智能终端；200.路口在线装置；300.转接装置；400.红绿灯装置； 500.交通管理中心；101.电脑通信模块；102.协同定位模块；103.显示模块；104.APP 开车软件；201.电脑鉴别单元；202.在线通信单元；203.接口单元。

参见图1，在汽车中安装有智能终端100；智能终端100中有电脑通信模块 101、协同定位模块102、显示模块103、APP开车软件104。

本实施例，智能终端100用智能手机。在手机中安装APP开车软件104，并 且针对汽车特征、司机习性进行用户注册登记。从而让汽车在线、进行智慧交 通的各项服务。

所说的汽车特征，主要包括汽车的车牌号、品牌型号、颜、外形尺寸、 百米启动速度、手动/自动档、启动特征、事故率、保单信息等。

所说的司机习性，主要包括：性别、年龄、驾龄、性格特征、开车特征、 近年的事故统计、近期违规统计、具体、亲属等。

每个道路口的红绿灯装置400附近，都需要配套安装路口在线装置200、转 接装置300，形成智能在线式红绿灯。

在路口在线装置200中有电脑鉴别单元201、在线通信单元202、接口单元 203。

本实施例，转接装置300，可以用现有的手动遥控红绿灯装置的接收装置来 代替。从而可以用无线方式、接收路口在线装置200的控制命令。

路口在线装置200计算道路拥堵，可以用间隔算法、倍数算法计算汽车数量， 并且根据拥堵范围、拥堵时间，得出拥堵的不同等级。并且与汽车的智能终端 及时进行动态交流，从而让用户司机有效地、自主地避堵。

智能终端100与交通管理中心500的交流、智能终端100与路口在线装置 200的交流、路口在线装置200与交通管理中心500的交流，本实施例均采用 WIFI通信方式。当然也可以采用其它的电信通信方式。

显然，路口在线装置200针对不同的车道方向，有不同的红绿灯信息、交通 信息。智能终端根据汽车的行驶方向、从中选择采用。

本发明据说的WIFI，可以是常用的WIFI信道，也可以是交通专用信道。

参见图2，图2可以理解为：若干道路口中的东面道路的部分截图。

图中有深7个示意图，表示安装有智能终端的汽车。淡19个示意图， 表示没有安装智能终端的汽车。因此，共有26辆汽车在停泊。

显然，路口在线装置200根据用户智能终端100所发出的汽车码，通过位置 及时间的判断，可以获知停泊等候汽车的位置(图中有A、B、C、D)。

图中右侧，有2根直行道，也就是图中标示1号车道(汽车A、B、C所在 的车道)；2号车道(汽车D所在的车道)。

举例说明：计算停泊在2根直行道方向的汽车总数。

第一步，用间隔算法，公式为：Xj＝L÷K+1

Xj是用间隔算法、计算的汽车数量。

L是停车线至最远一辆(安装有智能终端)汽车的距离。

K是根据车道的日常拥堵程度、所通行汽车的平均长度、二车之间的停泊 间距而设定。例如：设拥堵道路K＝6；设普通道路K＝7；设高速道路K＝8。

计算参数：停车线的位置预先知晓。根据相距停车线最远的一辆C汽车(安 装有智能终端)的汽车码，计算得出L1＝55米。普通道路K＝7米。

计算1号车道、汽车数量：

Xj1＝L1÷K+1＝55÷7+1＝8.86。取整数为9辆。

计算2号车道、汽车数量：(根据汽车码，计算D汽车距离停车线L2＝22)

Xj2＝L2÷K+1＝22÷7+1＝4.14。取整数为4辆。

因为有二根或二根以上的车道，则还要用倍数算法。

第二步，用倍数算法，公式为：X＝H×(取Xj中最大的汽车数量)。

参数说明：X是用倍数算法、计算的汽车数量；并且也是同方向、若干车 道的汽车总数。H是相同方向的车道数量。

计算参数：有二个车道，则H＝2。从Xj1＝9，Xj2＝4中，取最大数Xj1＝9。

计算上述二个车道的汽车总数：X＝H×Xj1＝2×9＝18辆。

计算例子说明：计算直行道方向的二个车道，汽车总数为18辆。图中二个 车道实际停泊的汽车总数为17辆；有点小误差，无碍大局。

参见图2，如智能终端100用WIFI为通信方式，而且路口在线装置200为 智能终端100提供WIFI信号。这种方式共用一个路由器，具有通信速度更快， 用户的智能终端100不消耗电信流量的优势。

具体安装天线位置，说明如下：

可以在图2深箭头位置，安装WIFI指向性天线，并且天线的指向，对准 道路的方向。

本发明所说的智能终端100旁边，也可以安装车载WIFI路由器。甚至将智 能终端100与车载WIFI路由器，合二为一；从而节省电信的流量。

如果智能终端100采用电信CDMA、3G、4G、5G等通信方式，则路口在 线装置200的天线安装就很简单。

另外，还可在汽车外侧安装WIFI天线，增强智能终端的通信能力。

如果在每个红绿灯装置400附近，都配备交通专用的WIFI路由器、并且信 号足够强大。则本发明所说的智慧交通系统，将运行更趋完善。

参见图3，有一根淡左转道，表示是红。表示此时禁止向图中的“湘江 路”方向通行。有二根深直行道，表示是绿。表示此时可以向图中的“前 方，爱国者路、阳光大道”方向通行。有一根深右转道，表示是绿。表示 此时可以向图中的“春苗路”方向通行。

图中数字“35”表示红绿灯信号切换的倒计时时间。图中下方有一个小箭 头，表示在闪动，提示用户司机行驶在正确的车道上，向前直行。

参见图4，本发明的方法步骤的说明。简要说明智能终端、智能在线式红绿 灯、交通管理中心的各项重要方法。

发明创造的重点在于广泛应用。移动互联网与交通的整合是大势所趋。在 全世界，智慧交通为何至今没有大范围应用，就是缺少跨界整合的创新。头痛 医头，脚痛医脚，往往不能解决实质性的问题。

本发明以“智能在线式红绿灯”为智慧交通系统的应用突破口，因为开车 离不开红绿灯。而且用户可借用智能手机作为智能终端100。

在移动互联网时代，O2O是一种潮流。需要用在线的方式，解决现实中难 以解决的问题。因此车在线、红绿灯在线、交通管理在线是大趋势。

在汽车的内部、用司机的智能手机，不需要投入成本，就能形成智慧交通 系统。这是一项技术突破，极容易获得广大司机的支持。

如果采用专门设计、定制生产智能终端，而且让定位更精准，交通通信的 距离更远，抗干扰能力更强，并且避免安装其它的软件。显示屏幕尺寸加大， 还能自动调整亮度。那么，给司机的体验就会更佳。

另外，智能终端具体显示红绿灯信息的界面，采用的图标方式，行驶方向 箭头的式样，可以有多种方案。在此不作详细介绍。

上述是本发明的说明，基于本发明的基本思想，实现车路互联、车管互联、 车车互联、人车互联，创建智慧交通系统；还可以有多种的变形方案，均在本 发明的技术特征范围之内。