有關(guān)防止闖紅綠燈的智能化設(shè)計方案

摘 要：本文主要研究了有關(guān)禁闖紅綠燈的智能化控制的方案。在現(xiàn)有的闖紅燈違章抓拍系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合毫米波雷達、自動控制車速等智能化系統(tǒng)，實現(xiàn)對目標(biāo)車輛行駛狀態(tài)的檢測及其智能化控制。該方案設(shè)計如下：在紅綠燈的桿架上裝有毫米波雷達感應(yīng)，該毫米波雷達與紅綠燈ECU相連，系統(tǒng)通過分析目標(biāo)車輛的行駛狀態(tài)，判斷是否將控制信號傳至目標(biāo)車輛的ECU中。當(dāng)車主在紅燈持續(xù)時間內(nèi)不能按規(guī)定速度停下，則毫米波雷達系統(tǒng)將會將減速信號傳至汽車，汽車進行減速，并在所設(shè)計的安全距離之內(nèi)停下，從而保證其不會闖紅燈。這項理想設(shè)計方案，不僅僅使交通管理更趨于智能化，更重要的是它從源頭上解決了因闖紅燈而發(fā)生的交通事故這一關(guān)乎生命的問題。

關(guān)鍵詞：紅綠燈；毫米波雷達；藍牙設(shè)備；安全智能

隨著人民生活水平的提高，人們?yōu)榱讼硎埽絹碓讲蛔⒅匕踩膯栴}。本文基于毫米波雷達的工作原理和藍牙無線傳輸技術(shù)，巧妙地勾勒出了未來紅綠燈智能化控制的發(fā)展藍圖。該設(shè)計方案能夠在紅綠燈運用上智能化的控制車速，從源頭上消除了闖紅燈發(fā)生事故的隱患。

1 重要裝置

毫米波雷達：毫米波雷達運用在交通上的測距方式為調(diào)頻連續(xù)波測距方式（FMCW）。它的工作過程是：雷達天線連續(xù)的發(fā)射調(diào)頻信號，若前方有障礙物時，會產(chǎn)生一定規(guī)律的回波，無線接收器接收到此回波信號之后，將此信號與發(fā)射時的信號比對，微處理器經(jīng)過分析處理之后，顯示出障礙物相對于雷達的速度。

AIRcable Host XR藍牙設(shè)備：藍牙是一種支持設(shè)備短距離通信（一般是10m之內(nèi)）的無線電技術(shù)，能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進行無線信息交換。藍牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15，工作在2.4GHz頻帶，帶寬為1Mb/s。通過裝備一個強力的藍牙信號發(fā)射器，再加上一些專業(yè)設(shè)備，這款藍牙器件的傳輸距離可達到空前的30公里之遠。通過一個9dBi的全方位天線，這款藍牙器件的傳輸距離可以達到2公里，如果換用一個18dBi的全方位天線，其信號傳輸距離可以達到10公里。

2 智能化紅綠燈設(shè)計原理

如圖1所示，當(dāng)一輛車從紅綠燈正前方駛向紅綠燈時，安裝在紅綠燈架桿上的ECU發(fā)出指令，使毫米波雷達工作對目標(biāo)車輛進行多次測量，在該車輛到達安全控制線之前，毫米波雷達完成對該車輛的車速測量，然后將測量的多組數(shù)據(jù)傳給紅綠燈ECU，ECU經(jīng)過處理數(shù)據(jù)，分析計算出其平均加速度，然后結(jié)合紅燈即將持續(xù)時間（當(dāng)然，也可以把黃燈的持續(xù)時間的一半算入其中），進而計算出在此時間段內(nèi)該車行駛的距離，ECU將此距離與標(biāo)準(zhǔn)的安全距離比較之后，控制藍牙設(shè)備發(fā)出無線信號，進而控制車上的ECU，對目標(biāo)車輛的行駛狀態(tài)進行控制。

3 智能化紅綠燈控制的工作過程

當(dāng)處于紅燈狀態(tài)時，假設(shè)一輛車在安全線之前行駛，毫米波雷達迅速完成對該車的速度V和平均加速度ā，ECU結(jié)合紅燈將要持續(xù)的時間段t，并計算出在此狀態(tài)下該目標(biāo)車輛在此時間段t內(nèi)行駛的距離L，之后在編定程序下進行L與安全距離L’進行對比。

運用公式：

注：V表示對目標(biāo)車輛檢測時的初速度；

t表示對目標(biāo)車輛測量開始紅燈所持續(xù)的的時間；

L表示該目標(biāo)車輛在紅燈持續(xù)時間段內(nèi)行駛的距離；

ā表示目標(biāo)車輛的平均加速度；

若ECU處理結(jié)果是L>L’，則ECU將此信號通過編訂程序傳至藍牙設(shè)備，使其與該行駛車輛建立無線信號傳輸橋梁，進而控制車輛ECU，使其做減速運動，并保證車輛在紅燈持續(xù)時間內(nèi)、在臨界安全線處停下。此過程的控制，由紅燈持續(xù)時間緊密聯(lián)系，進而將不符合程序規(guī)定的車輛在車頭未跨出臨界安全線處停下。若紅綠燈ECU檢測目標(biāo)車輛的車速和加速度在允許范圍內(nèi)，則紅綠燈ECU不會發(fā)出控制指令，藍牙設(shè)備也不會工作，從而使車輛正常行駛。

當(dāng)處于綠燈狀態(tài)時， 中的紅燈持續(xù)時間t為0，所以此時該車輛的行駛狀態(tài)符合安全規(guī)定，ECU和藍牙設(shè)備不工作。

4 結(jié)論

本文的設(shè)計方案簡單可行，智能化控制精確度高。將現(xiàn)有毫米波雷達技術(shù)與藍牙設(shè)備的巧妙結(jié)合，使得車輛在臨界安全線處停下，保證了汽車在過紅綠燈是的安全，從源頭上減少了交通事故的發(fā)生，是未來交通智能化的發(fā)展方向。

[參考文獻]

[1]林元新.超聲波測距和汽車防撞雷達的設(shè)計[J].汽車電器，2006（12）：52-55.

[2]廖術(shù)娟，劉然，崔德琦.基于毫米波雷達測距的汽車防撞系統(tǒng)研究[J].技術(shù)與市場，2010（10）：10-10.

[3]Designing robust network topologies for wireless sensor networks in adversarial environments.

[4]Wireless sensors for predictive maintenance of rotating equipment in research reactorsWireless sensors for predictive maintenance of rotatingequipment in research reactors.