專利名稱：交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用作城市交通信息管理系統(tǒng)、高等級公路的監(jiān)控防追尾警示和路網(wǎng)信息管理系統(tǒng)、鐵路交通的的監(jiān)控防追尾警示和指揮調(diào)度及信息管理系統(tǒng)、道路智能電子標示及交通信息管理系統(tǒng)以及停車場管理和泊車誘導(dǎo)信息管理系統(tǒng)，還可構(gòu)建具有車輛輔助駕駛功能的智能交通系統(tǒng)(ITS)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，陸路交通發(fā)展越來越快，車輛保有量更是膨脹發(fā)展，城市交通和公路交通擁堵現(xiàn)象時有發(fā)生，高速公路上惡性追尾事故發(fā)生不斷，鐵路運力遠遠落后于時代的要求，在大中型城市的泊車問題也逾顯突出?？偟膩碚f交通問題已是政府、民眾關(guān)注的焦點問題之一，使得大量的人力、物力、資金投入到道路改造和道路建設(shè)方面，即便如此，也跟不上交通壓力的高速增長，這種情況非常普遍，特別是經(jīng)濟越發(fā)達的地區(qū)，交通問題越嚴重。有些地區(qū)，由于資金不足、道路改造和道路建設(shè)客觀上也有難度，面對交通壓力的不利局面將會較長時期的存在。另一方面，由于交通管理這一重要環(huán)節(jié)比較薄弱，如紅綠燈自動智能分時及泊車引導(dǎo)系統(tǒng)還比較落后，使得道路資源和停車場資源沒有充分利用和挖潛，出租汽車呼叫平臺還不健全，使得空載率居高不下，造成資源的很大浪費；超載車輛對路面破壞嚴重，高速公路惡性追尾事故時有發(fā)生，交通路況突發(fā)事件得不到及時處理而造成事故頻發(fā)和事故蔓延也相當嚴重，諸如此類屢見不鮮，讓人倍感痛惜。因此，怎樣充分利用和挖潛道路和泊車場地資源，低成本地、有效地改善和提高道路(包括城市道路、高速公路和鐵路)車流量和泊車場地的使用率，減少高速公路追尾事故的發(fā)生，提高交通安全，構(gòu)建智能化、數(shù)字化交通系統(tǒng)，是值得考慮和追求的目標。因此，建立完善的、高效的、低成本的、技術(shù)可行的、更貼近民眾的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)顯得尤為緊迫和現(xiàn)實。
目前，真正高效的、低成本的和具有交互功能的智能交通系統(tǒng)(ITS)還不多見，已建和在建的交通指揮系統(tǒng)不同程度地存在著造價高、安裝不便、維修和系統(tǒng)擴展困難、實時性差或通用性差等缺點，功能強大的視頻信息交通指揮系統(tǒng)在能見度惡劣的天氣(如大霧、大風沙或雨雪天)條件下也不能發(fā)揮正常功能，同時它們也不具備對高速公路和鐵路全程達到實時智能監(jiān)控、防追尾警示和輔助駕駛功能，據(jù)現(xiàn)代ITS的技術(shù)要求還有很大的差距。因此，研發(fā)全新理念的、功能強大的、能充分體現(xiàn)最新技術(shù)成果、展現(xiàn)更高智能化水平的、使智能交通系統(tǒng)(ITS)更貼近交通參與者的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，是新時期賦予我們的時代要求和迫切的社會責任。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用作城市交通信息管理系統(tǒng)、高等級公路的監(jiān)控防追尾警示和路網(wǎng)信息管理系統(tǒng)、鐵路交通的的監(jiān)控防追尾警示和指揮調(diào)度及信息管理系統(tǒng)以及停車場管理和泊車誘導(dǎo)信息管理系統(tǒng)，還可構(gòu)建具有車輛輔助駕駛功能的智能交通系統(tǒng)(ITS)，以解決現(xiàn)有交通指揮、交通信息管理系統(tǒng)和智能交通系統(tǒng)的不足。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，它由至少一組交互式智能道釘、多功能車載卡/盒構(gòu)成，交互式智能道釘以適當?shù)拈g距布設(shè)在道路上、道路路側(cè)或泊車位置處，多功能車載卡/盒安放在車輛上，交互式智能道釘之間通過其內(nèi)嵌的有線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置進行直接的或間接的數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，交互式智能道釘與其附近駛經(jīng)或停留的車輛上的多功能車載卡/盒之間可通過它們各自內(nèi)嵌的無線數(shù)據(jù)通訊裝置進行單/雙向信息通訊。
如上所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，每組交互式智能道釘設(shè)置相配的網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器，它們組成互聯(lián)通訊/局域網(wǎng)系統(tǒng)，網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器之間通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)通訊媒介進行有線或無線數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，該通訊聯(lián)接可接駁路網(wǎng)中心計算機系統(tǒng)、路側(cè)設(shè)備或輸入/輸出控制信號接口模塊，路網(wǎng)中心計算機通過相應(yīng)的互聯(lián)媒介與相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器、指定的交互式智能道釘及其附近的多功能車載卡/盒構(gòu)成信息發(fā)布或信息采集聯(lián)接。
如上所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的交互式智能道釘由用于檢測道釘位置附近是否有車輛存在或駛過的車輛探測單元、至少一組發(fā)光警示單元、用于完成智能道釘之間、智能道釘與網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器之間或智能道釘與多功能車載卡/盒之間的數(shù)據(jù)通訊的嵌入式現(xiàn)場總線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置單元、用于完成信號采集和控制及數(shù)據(jù)處理和管理的嵌入式單片機/DSP單元、用來為各單元提供電力的電源單元以及外殼構(gòu)成，車輛探測單元由至少一軸磁阻傳感及其磁映像信號處理裝置構(gòu)成，發(fā)光警示單元由單/多色半導(dǎo)體發(fā)光元件、高亮度發(fā)光二極管或彩燈及其驅(qū)動電路構(gòu)成，車輛探測單元的磁映像信號輸出端、發(fā)光警示單元的控制端及嵌入式現(xiàn)場通訊總線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置單元的數(shù)據(jù)輸入/輸出/控制端口分別與其內(nèi)嵌的單片機/DSP單元的相應(yīng)數(shù)據(jù)端口相連，交互式智能道釘中的嵌入式現(xiàn)場總線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置單元構(gòu)成交互式智能道釘之間的數(shù)據(jù)通訊互聯(lián)，發(fā)光警示單元根據(jù)需要設(shè)置有定向聚光罩/透光外殼，交互式智能道釘呈一體式結(jié)構(gòu)或者發(fā)光警示單元與交互式智能道釘本體呈分體式結(jié)構(gòu)，并且交互式智能道釘可根據(jù)需要制作成道路側(cè)裝式、路面貼裝式或地埋式，路面貼裝式或地埋式分為單車道型和雙車道型，電源單元由有線調(diào)制/集中供電式的解調(diào)/穩(wěn)壓電路或由太陽能電池組分立/集中供電組件構(gòu)成，交互式智能道釘設(shè)有可識別的地址碼或區(qū)分碼。
如上所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的多功能車載卡/盒由多彩LED警示單元、圖文顯示單元、音頻輸出/揚聲單元、操作鍵、I/O接口單元、無線數(shù)據(jù)通訊裝置、嵌入式單片機/DSP單元、電源裝置及外殼構(gòu)成，多彩LED警示單元的控制端、圖文顯示單元的數(shù)據(jù)和控制端口、音頻輸出/揚聲單元的輸入端口、操作鍵的數(shù)據(jù)線、I/O接口單元的數(shù)據(jù)線以及無線數(shù)據(jù)通訊裝置的數(shù)據(jù)和控制端口分別與其嵌入式單片機/DSP單元的相應(yīng)數(shù)據(jù)、輸入/輸出端口相連，多功能車載卡/盒中的無線數(shù)據(jù)通訊裝置與其附近的設(shè)置在道路上的交互式智能道釘中的無線數(shù)據(jù)通訊裝置構(gòu)成無線單/雙向數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，為多功能車載卡/盒中的各電路提供電源的電源裝置采用電池組件、太陽能電池組件或車載電源供電裝置，多功能車載卡/盒分設(shè)有編碼的可識別型和不可識別的通用型。
如上所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的用于建立或擴展路網(wǎng)信息系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器之間、網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器與中心計算機之間、網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器與交互式智能道釘之間的數(shù)據(jù)通訊媒介為有線/無線工業(yè)總線、CDMA/GPRS移動通訊、寬帶互聯(lián)網(wǎng)、以太網(wǎng)、專業(yè)局域網(wǎng)、微波通訊或混合互聯(lián)通訊媒介，現(xiàn)場總線傳輸媒介可分別根據(jù)需要采用雙絞線、供電電源線調(diào)制/解調(diào)、電纜、光纜、射頻或復(fù)合異質(zhì)媒介，有線或無線通訊體制可呈獨立、混合或集成型制，網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器設(shè)有地址編碼或區(qū)分碼。
如上所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的交互式智能道釘和多功能車載卡/盒中的嵌入式無線數(shù)據(jù)通訊裝置構(gòu)建其二者之間的數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，相距較近的交互式智能道釘和多功能車載卡/盒之間可進行數(shù)據(jù)通訊。
如上所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的交互式智能道釘中的嵌入式無線數(shù)據(jù)通訊裝置還可為交互式智能道釘之間的數(shù)據(jù)通訊提供點對點功能或點對多點功能的無線數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，相應(yīng)網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器下轄的交互式智能道釘之間呈鏈式或接力式網(wǎng)絡(luò)信息傳遞方式。
如上所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的交互式智能道釘之間的數(shù)據(jù)通訊或由交互式智能道釘中的嵌入式現(xiàn)場總線提供數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接。
如上所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的輸入/輸出控制信號接口模塊為開關(guān)量輸入/輸出接口模塊、模擬量輸入/輸出接口模塊、音/視頻/圖文信息輸入/輸出接口模塊、觸點輸入/輸出接口模塊或通用串/并行接口模塊，輸入/輸出控制信號接口模塊可接駁傳感器、擋桿機、門控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、揚聲器、交通誘導(dǎo)屏/電子標示牌、交通信號燈系統(tǒng)、控制開關(guān)/按鈕/鍵盤、路段交通狀況的天氣/路況/能見度檢測傳感裝置，還可接駁信號變送/調(diào)制/解調(diào)器、執(zhí)行機構(gòu)、車型/車牌識別裝置、電子身份證無接觸識別裝置、車輛稱重裝置或相應(yīng)的應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)。
如上所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的多功能車載卡/盒的I/O接口單元可根據(jù)輔助駕駛的需要接駁到車輛控制器上相應(yīng)的控制端口上，多功能車載卡/盒中根據(jù)路網(wǎng)收費系統(tǒng)或車輛識別的需要設(shè)有IC卡裝置或射頻卡裝置，多功能車載卡/盒中根據(jù)需要還設(shè)有GPS衛(wèi)星定位裝置/防盜裝置/電子地圖誘導(dǎo)和定位裝置以及相配合的觸摸屏操作和手寫輸入裝置，其信息或控制輸出端與車載卡/盒中的嵌入式單片機/DSP單元的相應(yīng)數(shù)據(jù)、輸入/輸出端口相連。
本發(fā)明的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)各部分的工作機理闡述如下車輛探測單元的工作原理由于任何車輛到來時，都會對探測器周圍的地球磁場造成擾動，可得到與車輛成對應(yīng)關(guān)系的地磁映像，依此可檢測到探測器周圍是否存在車輛、車輛相對于探測器的方位以及車輛行駛的方向；利用這一探測優(yōu)勢，在多車道應(yīng)用場合，每一車道的中線上設(shè)置一個這樣的車輛探測裝置還可檢測路面的斷面車流量；當相隔一段距離設(shè)置多個車輛探測裝置時，可判斷車輛是否有變車道行駛的情況等等。以此可為系統(tǒng)精確交互“車、路”信息提供可靠的依據(jù)，也為構(gòu)建完善的停車場泊車誘導(dǎo)及信息管理系統(tǒng)提供了強有力的技術(shù)平臺。
交互式智能道釘有兩種工作方式，一是車輛探測警示器獨立工作方式，嵌入式單片機/DSP單元在收到車輛探測單元的車輛探測信號后，以此為依據(jù)，得到駛經(jīng)或停留此處的車輛信息，分析得出本身發(fā)光警示器的控制信息，包括燈的顏色、閃爍/長亮模式、控制時序、起始/停止/延時時間等，控制本身的發(fā)光警示器工作，并把車輛探測信息報告給控制器或中心計算機；控制器或中心計算機也可對交互式智能道釘進行控制操作。二是交互式智能道釘聯(lián)網(wǎng)/交互工作方式，嵌入式單片機/DSP單元在收到車輛探測單元的車輛探測信號或通訊聯(lián)接發(fā)來的信息，包括與交互式智能道釘?shù)牡乩砦恢孟噜?相近的交互式智能道釘發(fā)來的、與本交互式智能道釘相聯(lián)的網(wǎng)關(guān)、控制器、中繼器或中心計算機系統(tǒng)發(fā)來的控制和路況信息等，經(jīng)綜合分析得出相應(yīng)的控制信息，并向駛經(jīng)或停靠此處的車輛上的多功能車載卡/盒發(fā)布有關(guān)信息，同時向地理位置與其相鄰或相近的其它交互式智能道釘、相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)、控制器、中繼器或中心計算機系統(tǒng)發(fā)送本智能道釘?shù)牡刂沸畔?、探測信息、工作狀態(tài)信息和控制信息。例如，如果判斷此車輛的行駛速度較慢、停車、超速或逆行，則通訊/現(xiàn)場總線向智能道釘、相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)、控制器、中繼器或中心計算機系統(tǒng)發(fā)送警示信息(包括地址、事件的警示和控制編碼等)，同時向地理位置相鄰/相近的一些智能道釘發(fā)出警示控制信息(包括控制地址、閃爍/長亮模式、控制時序、起始/停止/延時時間等)，來控制相應(yīng)的智能道釘上的發(fā)光警示器工作。
多功能車載卡/盒是一個功能強大的集聲、光和圖文輸出及掌中電腦的功能于一體的安放于車輛上的智能終端設(shè)備，它的功能多或少，可根據(jù)需要增加或刪減。其內(nèi)嵌的無線數(shù)據(jù)通訊裝置可與道路上的車輛駛經(jīng)處或相距較近的交互式智能道釘、路側(cè)設(shè)備進行無線數(shù)據(jù)通訊，實時指示當前路況信息，也可接收各種交通信息發(fā)布平臺發(fā)布的有關(guān)路況信息、停車場停車位信息及天氣實況/預(yù)報信息等供駕駛員隨時查閱；多功能車載卡/盒接到有關(guān)路況和控制信息后，控制本身的聲/光/圖文誘導(dǎo)裝置工作，同時還可形成并輸出相關(guān)的控制信號，主動地輔助駕駛車輛，及時采取有效措施(如減速、剎車等)避免發(fā)生安全事故。另外，根據(jù)需要系統(tǒng)設(shè)置成雙向控制功能，通過人工或自動操作多功能車載卡/盒，向交互式路網(wǎng)信息系統(tǒng)發(fā)布路況信息或緊急信號(如急剎車等)，以便更有效地、更及時地路網(wǎng)聯(lián)動控制。內(nèi)嵌式無線數(shù)據(jù)通訊裝置可采用Bluetooth技術(shù)或以nRF無線通訊集成電路模塊為基礎(chǔ)構(gòu)建而成。
交互式智能道釘和多功能車載卡/盒中的嵌入式無線數(shù)據(jù)通訊裝置為無線短距離數(shù)據(jù)通訊集成電路或模塊，它們一方面可為交互式智能道釘和多功能車載卡/盒之間構(gòu)建數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接；另一方面還可為相距較近的或相鄰的交互式智能道釘之間構(gòu)建數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，以此形成接力式、傳遞式或鏈式無線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。
網(wǎng)關(guān)、控制器或中繼器用于交互式智能道釘、路側(cè)設(shè)備和I/O模塊的分組或分片聯(lián)網(wǎng)，對其下轄設(shè)備節(jié)點之間的數(shù)據(jù)信息進行分析、處理，提高通訊效率和通訊距離，便于組建大型路網(wǎng)信息系統(tǒng)；網(wǎng)關(guān)、控制器或中繼器與其下轄設(shè)備節(jié)點之間可采用有線數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，也可采用無線數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接。
中心計算機系統(tǒng)，具有更強大的信息處理、遠程聯(lián)網(wǎng)、智能控制和系統(tǒng)管理能力，用來與網(wǎng)關(guān)、控制器或中繼器和更高級別中心計算機系統(tǒng)之間的遠程聯(lián)網(wǎng)，完成綜合信息處理、智能控制和管理、信息發(fā)布、人機對話等工作，也可作為控制器使用。
現(xiàn)場總線，用于完成總線節(jié)點設(shè)備、控制器之間的數(shù)字化、雙向、多變量、多設(shè)備、實時性優(yōu)良的智能互聯(lián)通信，目前國內(nèi)外流行的現(xiàn)場總線約有40多種，并以迅猛之勢推向市場，已有大量的、低成本的實際應(yīng)用，達到了眾多分散節(jié)點設(shè)備的遠距離、雙向?qū)崟r通訊和控制，具有可擴展互聯(lián)、低成本、高可靠性的優(yōu)秀特性，還有多種協(xié)議型號的現(xiàn)場總線支持節(jié)點設(shè)備集中供電。具有代表性的現(xiàn)場總線有LonWorks、CAN、ARCnet、INTERBUS、FF基金會、DeviceNet、PROFIBUS、嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)、ControlNet、WorldFIP、P-NET、HART、SERCOS和SDS現(xiàn)場總線等，還有R-fieldbus、Bluetooth無線現(xiàn)場總線，以及以nRF無線通訊集成電路模塊為基礎(chǔ)構(gòu)成的無線現(xiàn)場總線等等。對傳輸距離相對較短、節(jié)點較少、實時性要求不高及對成本要求更低的場合，可選用RS485、RS422等簡易現(xiàn)場總線。有線型現(xiàn)場總線兼或其節(jié)點設(shè)備的集中供電。
路側(cè)設(shè)備包括擋桿機、門控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、揚聲器、交通誘導(dǎo)屏/電子標示牌、交通信號燈系統(tǒng)、控制開關(guān)/按鈕/鍵盤、路段交通狀況的天氣/路況/能見度檢測傳感裝置，還可接駁信號變送/調(diào)制/解調(diào)器、執(zhí)行機構(gòu)、車型/車牌識別裝置、電子身份證無接觸識別裝置、車輛稱重裝置或相應(yīng)的應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)。
輸入/輸出控制信號接口模塊，用于系統(tǒng)擴展，接駁系統(tǒng)組成所需要的標準/非標路側(cè)設(shè)備、輸入/輸出設(shè)備和執(zhí)行機構(gòu)，以及應(yīng)急/報警/呼叫按鈕或電話等。
本發(fā)明的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)具有如下特點可用作大規(guī)模高速公路監(jiān)控防追尾事故警示指揮系統(tǒng)、鐵路監(jiān)控防追尾事故警示指揮調(diào)度系統(tǒng)、道路智能電子標示及交通信息管理系統(tǒng)、城市交通監(jiān)控指揮管理及交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、城市出租汽車呼叫系統(tǒng)或停車場監(jiān)控引導(dǎo)管理系統(tǒng)使用等，也可用作大中小規(guī)模紅綠燈綠波帶交通指揮系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、道路車流量檢測裝置、車速檢測裝置、監(jiān)控防盜系統(tǒng)、停車場管理和車輛泊車誘導(dǎo)系統(tǒng)，多功能車載卡/盒中設(shè)有IC卡裝置或射頻卡裝置，可與現(xiàn)有公路收費站的車輛收費系統(tǒng)進行融合或兼容。多功能車載卡/盒中設(shè)有GPS衛(wèi)星定位裝置/防盜裝置/電子地圖誘導(dǎo)和定位裝置，可與現(xiàn)有城市出租車GPS衛(wèi)星定位裝置/防盜裝置/電子地圖誘導(dǎo)和定位裝置相融合。
該發(fā)明還具有車輛主動輔佐駕駛功能，利用完善的交互式智能道釘與多功能車載卡/盒之間的信息交互，地址識別、導(dǎo)航定位和比對誘導(dǎo)、路況/事件處理及其高度智能化控制控制功能，加上車輛智能駕駛技術(shù)裝置的支持，可實現(xiàn)車輛主動輔佐駕駛功能，以至車輛自動駕駛功能也能實現(xiàn)。
此外，該發(fā)明還具有故障自動報警、故障設(shè)備自動卸載及系統(tǒng)自愈功能。
該發(fā)明具有多功能、可靠性高，安裝方便，基本上不破壞路面等優(yōu)點。路網(wǎng)信息系統(tǒng)造價低、維修和系統(tǒng)擴展容易、探測和控制具有實時性、應(yīng)用面廣、通用性好，在能見度惡劣的天氣(如大霧、大風沙或雨雪天)條件下也能發(fā)揮正常功能。
總之，該發(fā)明可為構(gòu)成更健全的、功能更強大的、智能化信息化水平更高的ITS系統(tǒng)提供一個全新理念的技術(shù)平臺。


圖1為本發(fā)明用作公路單車道交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)的實施例1原理框圖。
圖2為本發(fā)明實施例1中的交互式智能道釘原理框圖。
圖3為本發(fā)明實施例1中的多功能車載卡/盒原理框4為本發(fā)明用作公路雙車道交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)的實施例2原理框圖。
圖5為本發(fā)明用作鐵路單車道交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)的實施例3原理框圖。
圖6為本發(fā)明用作公路雙車道無線通訊型交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)的實施例4原理框圖。
具體實施例方式
實施例1如圖1為公路單車道交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，它由一體化地埋式或貼裝式交互式智能道釘(3)、控制器(1)、互聯(lián)通訊電纜線(4)、采用LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)場總線(6)、車輛(7)上的多功能車載卡/盒(5)、給每組交互式智能道釘(3)和控制器(1)集中供電的太陽能電池組(2)、交通誘導(dǎo)屏/電子標示牌(8)及中心計算機(9)構(gòu)成，交互式智能道釘(3)以適當?shù)拈g距(25-50米)布設(shè)在道路(11)上，多功能車載卡/盒(5)安放在行駛在道路上的車輛(7)上面，交互式智能道釘(3)之間通過其內(nèi)嵌的有線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置進行直接的或間接的數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，交互式智能道釘(3)與其附近駛經(jīng)或停留的車輛上的多功能車載卡/盒(5)之間通過它們各自內(nèi)嵌的無線數(shù)據(jù)通訊裝置可進行單/雙向信息通訊，每組交互式智能道釘(3)配置的控制器(1)之間通過互聯(lián)通訊電纜線(4)相聯(lián)，并與路網(wǎng)中心計算機系統(tǒng)(9)相聯(lián)接。作為路側(cè)設(shè)備的交通誘導(dǎo)屏/電子標示牌(8)的輸入/輸出信號接口與控制器(1)的I/O接口相聯(lián)接。交互式智能道釘(3)和多功能車載卡/盒(5)中內(nèi)嵌的無線通訊模塊采用藍牙技術(shù)、nRF技術(shù)或其它點對點和點對多點短距離無線通訊技術(shù)構(gòu)建。
如圖2為交互式智能道釘工作原理框圖，它由用于檢測道釘位置附近是否有車輛存在/停留或駛過的車輛探測單元(A、C)、至少一組發(fā)光警示單元(D)、用于完成智能道釘之間、智能道釘與網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器之間或智能道釘與多功能車載卡/盒之間的數(shù)據(jù)通訊的嵌入式現(xiàn)場總線(G)或無線數(shù)據(jù)通訊裝置單元(F)、用于完成信號采集和控制及數(shù)據(jù)處理和管理的嵌入式單片機/DSP單元(E)、用來為各單元提供電力的電源單元(B)構(gòu)成，車輛探測單元由三軸(X、Y、Z)磁阻傳感(A)及其信號處理裝置(C)構(gòu)成，發(fā)光警示單元(D)由紅、黃、綠高亮度發(fā)光二極管及其驅(qū)動電路構(gòu)成，車輛探測單元的磁映像信號輸出端、發(fā)光警示單元的控制端及嵌入式現(xiàn)場通訊總線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置單元的數(shù)據(jù)輸入/輸出/控制端口分別與其內(nèi)嵌的單片機的相應(yīng)數(shù)據(jù)端口相連，交互式智能道釘中的嵌入式現(xiàn)場總線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置單元構(gòu)成交互式智能道釘之間的數(shù)據(jù)通訊互聯(lián)，發(fā)光警示單元根據(jù)需要設(shè)置有定向透光聚光罩外殼，交互式智能道釘呈一體式結(jié)構(gòu)，貼裝在路面車道上，有線調(diào)制/集中供電式的電源單元為道釘各電路提供電力，交互式智能道釘設(shè)有可識別的地址碼。交互式智能道釘?shù)母鞴δ軉卧筛鶕?jù)需要進行模塊集成，或采用混合信號單片機集成電路，或采用內(nèi)置有有線/無線通訊單元、增益可程控的模擬信號放大器、A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換器、信號驅(qū)動器等功能單元的單片機/DSP，或采用專門設(shè)計的集成電路/模塊以提高交互式智能道釘?shù)募苫胶推浼夹阅芩健?br> 如圖3為多功能車載卡/盒工作原理框圖，它由多彩LED警示單元(K)、圖文顯示單元(N)、音頻輸出/揚聲單元(I)、操作鍵(L)、I/O接口單元(J)、無線數(shù)據(jù)通訊裝置(W)、嵌入式單片機/DSP單元(M)、電源裝置(H)構(gòu)成，多彩LED警示單元(K)的控制端、圖文顯示單元(N)的數(shù)據(jù)和控制端口、音頻輸出/揚聲單元(I)的輸入端口、操作鍵(L)的數(shù)據(jù)線、I/O接口單元(J)的數(shù)據(jù)線、無線數(shù)據(jù)通訊裝置(W)的數(shù)據(jù)和控制端口分別與其嵌入式單片機單元(M)的相應(yīng)數(shù)據(jù)、輸入/輸出端口相連，多功能車載卡/盒中的無線數(shù)據(jù)通訊裝置(W)與其附近的設(shè)置在道路上的交互式智能道釘中的無線數(shù)據(jù)通訊裝置構(gòu)成無線單/雙向數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，為多功能車載卡/盒中的各電路提供電源的電源裝置采用車載電源供電裝置，多功能車載卡/盒為不可識別的通用型。多功能車載卡/盒的各功能單元可根據(jù)需要進行模塊集成，或采用混合信號單片機集成電路，或采用內(nèi)置有無線通訊單元、增益可程控的模擬信號放大器、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、信號驅(qū)動器、LCD顯示屏驅(qū)動、大容量存儲器等功能單元的單片機/DSP，或采用專門設(shè)計的集成電路/模塊以提高多功能車載卡/盒的集成化水平和其技性能水平。
系統(tǒng)工作流程表述如下兩輛車(包括?？炕蛘谛旭偟能囕v)之間的距離小于50米時，此路段上的交互式智能道釘?shù)募t燈閃爍；車輛后方的交互式智能道釘與車輛之間的距離在50-100米時，此路段上的車輛探測警示器黃燈閃爍警示；車輛后方的車輛探測警示器與車輛之間的距離在100-200米時，此路段上的車輛探測警示器綠燈閃爍提示；車輛后方的車輛探測警示器與車輛之間的距離在200米以外時，此路段上的車輛探測警示器不亮；若車輛逆行行駛，則車輛前方100米以內(nèi)的車輛探測警示器的紅燈長亮警示。
多功能車載卡/盒(5)可實時接收交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)發(fā)布的路況信息，并在圖文屏上顯示相應(yīng)誘導(dǎo)信息，便于駕駛?cè)藛T及時調(diào)整出行時間和路線；當車輛前方50米以內(nèi)有車輛存在時，車載卡/盒(5)輸出聲、光、圖文警示，當車輛前方相距較近的車輛發(fā)生緊急剎車時，車載卡/盒(5)輸出緊急報警或發(fā)出主動剎車控制信號，強制本車輛減速或提前處理駕駛操作，減少追尾事故的發(fā)生。
實施例2如圖4為公路雙車道交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，它與實施例1的不同之處在于，公路為同向雙車道，每個車道上均布設(shè)交互式智能道釘，為車輛配置的多功能車載卡/盒為可識別型，路網(wǎng)信息系統(tǒng)可根據(jù)道釘與多功能車載卡/盒之間的信息編碼通訊，來識別不同車道上的接收信息來源或信息發(fā)布對象，工作流程與實施例1相似，除具有實施例1的系統(tǒng)功能外，道釘與多功能車載卡/盒之間還可一對一進行問/答對話，系統(tǒng)也可對車輛進行搜索、定位等。
實施例3如圖5為鐵路單車道交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，它由一體化道路側(cè)裝式交互式智能道釘(12)、控制器(15)、互聯(lián)通訊電纜線(13)、采用LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)場總線(14)、列車上的多功能車載卡/盒、輸入/輸出控制信號接口模塊(11)、交通信號燈(16)及中心計算機(17)構(gòu)成，交互式智能道釘(12)以適當?shù)拈g距(200-300米)布設(shè)在道路(18)一側(cè)，控制器(15)上設(shè)有兩路現(xiàn)場總線，用雙絞線作為現(xiàn)場總線(14)通訊傳輸媒介，并給交互式智能道釘(12)、I/O模塊(11)供電，兩路現(xiàn)場總線鐵路相反方向敷設(shè)，路段交通信號燈(16)接駁于控制器(15)上的I/O控制接口上和現(xiàn)場總線上的I/O模塊(11)上，控制器(15)和中心計算機(17)通過一太網(wǎng)互聯(lián)通訊電纜線(13)相聯(lián)。
兩輛列車之間的距離小于500米時，此路段上的交互式智能道釘或交通指揮信號燈的紅燈閃爍；列車后方的交互式智能道釘與該列車之間的距離在500-1000米時，此路段上的交互式智能道釘或交通指揮信號燈的黃燈閃爍，列車后方的交互式智能道釘與該列車之間的距離大于1000米時，此路段上的交互式智能道釘或交通指揮信號燈的綠燈閃爍，列車后方的交互式智能道釘與車輛之間的距離在2000米以外時，此路段上的交互式智能道釘或交通指揮系統(tǒng)無燈光閃爍，若列車前方無列車或列車相距較遠、路況適合列車高速行駛，則列車前方500米以內(nèi)的交互式智能道釘或交通指揮信號燈的的綠燈閃爍提示；系統(tǒng)設(shè)有列車逆行、錯道/錯誤行駛、違章停車智能報警；列車前方1000米處的鐵路、公路交叉路口預(yù)警、門禁智能控制；系統(tǒng)可提供設(shè)定路段的列車流量數(shù)據(jù)、列車所處位置、設(shè)定路段的路況實時監(jiān)控信息、系統(tǒng)故障診斷/容錯/報警、列車調(diào)度、道叉監(jiān)控/控制、自動化信息管理和事件應(yīng)急處理等。
列車上的多功能車載卡/盒可實時接收交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)發(fā)布的路況信息，并在圖文屏上顯示相應(yīng)輔助操作信息；當車輛前方1000米以內(nèi)有車輛存在時，車載卡/盒輸出聲、光、圖文警示，當車輛前方相距較近的列車發(fā)生緊急剎車時，車載卡/盒輸出緊急報警或發(fā)出主動剎車控制信號，強制本列車減速或提前處理駕駛操作，減少追尾事故的發(fā)生。
該系統(tǒng)可有效警示列車駕駛?cè)藛T避免追尾事故、列車錯行、道岔執(zhí)行錯誤及公路鐵路交叉口交通事故的發(fā)生，較有效地提高鐵路的運行效率和運輸能力。
實施例4如圖6為公路雙車道無線通訊型交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，它由地埋式無線通訊交互式智能道釘(22)、無線網(wǎng)關(guān)(24)和其互聯(lián)通訊電纜(23)及多功能車載卡/盒構(gòu)成，無線通訊交互式智能道釘(22)埋設(shè)于車道的路中央，其上的發(fā)光警示器露出路面或與路面處于同一平面，每個無線通訊交互式智能道釘(22)按間隔25-50米設(shè)置，多功能車載卡/盒安放于行駛在道路上的車輛上。交互式智能道釘(22)之間、交互式智能道釘(22)與多功能車載卡/盒之間的通訊共用它們內(nèi)部的嵌入式短距離無線數(shù)據(jù)通訊單元，如基于Bluetooth技術(shù)或nRF技術(shù)的點對點、點對多點的網(wǎng)絡(luò)無線數(shù)據(jù)通訊模塊均可用作嵌入式短距離無線數(shù)據(jù)通訊單元。交互式智能道釘(22)由其本身設(shè)置的太陽能電池組提供電源。
兩輛車(包括?？炕蛘谛旭偟能囕v)之間的距離小于50米時，此路段上的交互式智能道釘?shù)募t燈閃爍；車輛后方的交互式智能道釘與車輛之間的距離在50-100米時，此路段上的交互式智能道釘?shù)狞S燈閃爍警示；車輛后方的交互式智能道釘與車輛之間的距離在100-200米時，此路段上的交互式智能道釘?shù)木G燈閃爍提示；車輛后方的交互式智能道釘與車輛之間的距離在200米以外時，此路段上的交互式智能道釘不亮；若車輛逆行行駛，則車輛前方100米以內(nèi)的交互式智能道釘?shù)募t燈長亮警示。
多功能車載卡/盒可實時接收交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)發(fā)布的路況信息，并在圖文屏上顯示相應(yīng)誘導(dǎo)信息，便于駕駛?cè)藛T及時調(diào)整出行時間和路線；當車輛前方50米以內(nèi)有車輛存在時，車載卡/盒輸出聲、光、圖文警示，當車輛前方相距較近的車輛發(fā)生緊急剎車時，車載卡/盒輸出緊急報警或發(fā)出主動剎車控制信號，強制本車輛減速或提前處理駕駛操作，減少追尾事故的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，它由至少一組交互式智能道釘、多功能車載卡/盒構(gòu)成，交互式智能道釘以適當?shù)拈g距布設(shè)在道路上、道路路側(cè)或泊車位置處，多功能車載卡/盒安放在車輛上，交互式智能道釘之間通過其內(nèi)嵌的有線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置進行直接的或間接的數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，交互式智能道釘與其附近駛經(jīng)或停留的車輛上的多功能車載卡/盒之間可通過它們各自內(nèi)嵌的無線數(shù)據(jù)通訊裝置進行單/雙向信息通訊。
2.如權(quán)利要求1所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，每組交互式智能道釘設(shè)置相配的網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器，它們組成互聯(lián)通訊/局域網(wǎng)系統(tǒng)，網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器之間通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)通訊媒介進行有線或無線數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，該通訊聯(lián)接可接駁路網(wǎng)中心計算機系統(tǒng)、路側(cè)設(shè)備或輸入/輸出控制信號接口模塊，路網(wǎng)中心計算機通過相應(yīng)的互聯(lián)媒介與相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器、指定的交互式智能道釘及其附近的多功能車載卡/盒構(gòu)成信息發(fā)布或信息采集聯(lián)接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的交互式智能道釘由用于檢測道釘位置附近是否有車輛存在或駛過的車輛探測單元、至少一組發(fā)光警示單元、用于完成智能道釘之間、智能道釘與網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器之間或智能道釘與多功能車載卡/盒之間的數(shù)據(jù)通訊的嵌入式現(xiàn)場總線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置單元、用于完成信號采集和控制及數(shù)據(jù)處理和管理的嵌入式單片機/DSP單元、用來為各單元提供電力的電源單元以及外殼構(gòu)成，車輛探測單元由至少一軸磁阻傳感及其磁映像信號處理裝置構(gòu)成，發(fā)光警示單元由單/多色半導(dǎo)體發(fā)光元件、高亮度發(fā)光二極管或彩燈及其驅(qū)動電路構(gòu)成，車輛探測單元的磁映像信號輸出端、發(fā)光警示單元的控制端及嵌入式現(xiàn)場通訊總線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置單元的數(shù)據(jù)輸入/輸出/控制端口分別與其內(nèi)嵌的單片機/DSP單元的相應(yīng)數(shù)據(jù)端口相連，交互式智能道釘中的嵌入式現(xiàn)場總線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置單元構(gòu)成交互式智能道釘之間的數(shù)據(jù)通訊互聯(lián)，發(fā)光警示單元根據(jù)需要設(shè)置有定向聚光罩/透光外殼，交互式智能道釘呈一體式結(jié)構(gòu)或者發(fā)光警示單元與交互式智能道釘本體呈分體式結(jié)構(gòu)，并且交互式智能道釘可根據(jù)需要制作成道路側(cè)裝式、路面貼裝式或地埋式，路面貼裝式或地埋式分為單車道型和雙車道型，電源單元由有線調(diào)制/集中供電式的解調(diào)/穩(wěn)壓電路或由太陽能電池組分立/集中供電組件構(gòu)成，交互式智能道釘設(shè)有可識別的地址碼或區(qū)分碼。
4.如權(quán)利要求1或2所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的多功能車載卡/盒由多彩LED警示單元、圖文顯示單元、音頻輸出/揚聲單元、操作鍵、I/O接口單元、無線數(shù)據(jù)通訊裝置、嵌入式單片機/DSP單元、電源裝置及外殼構(gòu)成，多彩LED警示單元的控制端、圖文顯示單元的數(shù)據(jù)和控制端口、音頻輸出/揚聲單元的輸入端口、操作鍵的數(shù)據(jù)線、I/O接口單元的數(shù)據(jù)線以及無線數(shù)據(jù)通訊裝置的數(shù)據(jù)和控制端口分別與其嵌入式單片機/DSP單元的相應(yīng)數(shù)據(jù)、輸入/輸出端口相連，多功能車載卡/盒中的無線數(shù)據(jù)通訊裝置與其附近的設(shè)置在道路上的交互式智能道釘中的無線數(shù)據(jù)通訊裝置構(gòu)成無線單/雙向數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，為多功能車載卡/盒中的各電路提供電源的電源裝置采用電池組件、太陽能電池組件或車載電源供電裝置，多功能車載卡/盒分設(shè)有編碼的可識別型和不可識別的通用型。
5.如權(quán)利要求1或2所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的用于建立或擴展路網(wǎng)信息系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器之間、網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器與中心計算機之間、網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器與交互式智能道釘之間的數(shù)據(jù)通訊媒介為有線/無線工業(yè)總線、CDMA/GPRS移動通訊、寬帶互聯(lián)網(wǎng)、以太網(wǎng)、專業(yè)局域網(wǎng)、微波通訊或混合互聯(lián)通訊媒介，現(xiàn)場總線傳輸媒介可分別根據(jù)需要采用雙絞線、供電電源線調(diào)制/解調(diào)、電纜、光纜、射頻或復(fù)合異質(zhì)媒介，有線或無線通訊體制可呈獨立、混合或集成型制，網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器設(shè)有地址編碼或區(qū)分碼。
6.如權(quán)利要求1或2所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的交互式智能道釘和多功能車載卡/盒中的嵌入式無線數(shù)據(jù)通訊裝置構(gòu)建其二者之間的數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，相距較近的交互式智能道釘和多功能車載卡/盒之間可進行數(shù)據(jù)通訊。
7.如權(quán)利要求1或2所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的交互式智能道釘中的嵌入式無線數(shù)據(jù)通訊裝置還可為交互式智能道釘之間的數(shù)據(jù)通訊提供點對點功能或點對多點功能的無線數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，相應(yīng)網(wǎng)關(guān)/控制器/中繼器下轄的交互式智能道釘之間呈鏈式或接力式網(wǎng)絡(luò)信息傳遞方式。
8.如權(quán)利要求1或2所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的交互式智能道釘之間的數(shù)據(jù)通訊或由交互式智能道釘中的嵌入式現(xiàn)場總線提供數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接。
9.如權(quán)利要求1或2所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的輸入/輸出控制信號接口模塊為開關(guān)量輸入/輸出接口模塊、模擬量輸入/輸出接口模塊、音/視頻/圖文信息輸入/輸出接口模塊、觸點輸入/輸出接口模塊或通用串/并行接口模塊，輸入/輸出控制信號接口模塊可接駁傳感器、擋桿機、門控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、揚聲器、交通誘導(dǎo)屏/電子標示牌、交通信號燈系統(tǒng)、控制開關(guān)/按鈕/鍵盤、路段交通狀況的天氣/路況/能見度檢測傳感裝置，還可接駁信號變送/調(diào)制/解調(diào)器、執(zhí)行機構(gòu)、車型/車牌識別裝置、電子身份證無接觸識別裝置、車輛稱重裝置或相應(yīng)的應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求1或2所述的交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，所述的多功能車載卡/盒的I/O接口單元可根據(jù)輔助駕駛的需要接駁到車輛控制器上相應(yīng)的控制端口上，多功能車載卡/盒中根據(jù)路網(wǎng)收費系統(tǒng)或車輛識別的需要設(shè)有IC卡裝置或射頻卡裝置，多功能車載卡/盒中根據(jù)需要還設(shè)有GPS衛(wèi)星定位裝置/防盜裝置/電子地圖誘導(dǎo)和定位裝置以及相配合的觸摸屏操作和手寫輸入裝置，其信息或控制輸出端與車載卡/盒中的嵌入式單片機/DSP單元的相應(yīng)數(shù)據(jù)、輸入/輸出端口相連。
全文摘要
一種交互式智能道釘及其路網(wǎng)信息系統(tǒng)，其特征在于，它由至少一組交互式智能道釘、多功能車載卡/盒構(gòu)成，交互式智能道釘以適當?shù)拈g距布設(shè)在道路上、道路路側(cè)或泊車位置處，多功能車載卡/盒安放在車輛上，交互式智能道釘之間通過其內(nèi)嵌的有線或無線數(shù)據(jù)通訊裝置進行直接的或間接的數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，交互式智能道釘與其附近駛經(jīng)或停留的車輛上的多功能車載卡/盒之間通過它們各自內(nèi)嵌的無線數(shù)據(jù)通訊裝置可進行單/雙向信息通訊。本發(fā)明具有功能多、智能化信息化水平高、性能可靠、系統(tǒng)造價低、安裝方便等優(yōu)點，而且系統(tǒng)維修和擴展容易，可在全天候氣象條件下應(yīng)用。
文檔編號G08G1/0962GK101071526SQ200610017749
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者林貴生 申請人:林貴生