有關防止闖紅綠燈的智能化設計方案

摘 要：本文主要研究了有關禁闖紅綠燈的智能化控制的方案。在現有的闖紅燈違章抓拍系統的基礎上，結合毫米波雷達、自動控制車速等智能化系統，實現對目標車輛行駛狀態的檢測及其智能化控制。該方案設計如下：在紅綠燈的桿架上裝有毫米波雷達感應，該毫米波雷達與紅綠燈ECU相連，系統通過分析目標車輛的行駛狀態，判斷是否將控制信號傳至目標車輛的ECU中。當車主在紅燈持續時間內不能按規定速度停下，則毫米波雷達系統將會將減速信號傳至汽車，汽車進行減速，并在所設計的安全距離之內停下，從而保證其不會闖紅燈。這項理想設計方案，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生的交通事故這一關乎生命的問題。

關鍵詞：紅綠燈；毫米波雷達；藍牙設備；安全智能

隨著人民生活水平的提高，人們為了享受，越來越不注重安全的問題。本文基于毫米波雷達的工作原理和藍牙無線傳輸技術，巧妙地勾勒出了未來紅綠燈智能化控制的發展藍圖。該設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頻連續波測距方式（FMCW）。它的工作過程是：雷達天線連續的發射調頻信號，若前方有障礙物時，會產生一定規律的回波，無線接收器接收到此回波信號之后，將此信號與發射時的信號比對，微處理器經過分析處理之后，顯示出障礙物相對于雷達的速度。

AIRcable Host XR藍牙設備：藍牙是一種支持設備短距離通信（一般是10m之內）的無線電技術，能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。藍牙的標準是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射器，再加上一些專業設備，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 智能化紅綠燈設計原理

如圖1所示，當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發出指令，使毫米波雷達工作對目標車輛進行多次測量，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據傳給紅綠燈ECU，ECU經過處理數據，分析計算出其平均加速度，然后結合紅燈即將持續時間（當然，也可以把黃燈的持續時間的一半算入其中），進而計算出在此時間段內該車行駛的距離，ECU將此距離與標準的安全距離比較之后，控制藍牙設備發出無線信號，進而控制車上的ECU，對目標車輛的行駛狀態進行控制。

3 智能化紅綠燈控制的工作過程

當處于紅燈狀態時，假設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結合紅燈將要持續的時間段t，并計算出在此狀態下該目標車輛在此時間段t內行駛的距離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表示對目標車輛檢測時的初速度；

t表示對目標車輛測量開始紅燈所持續的的時間；

L表示該目標車輛在紅燈持續時間段內行駛的距離；

ā表示目標車輛的平均加速度；

若ECU處理結果是L>L’，則ECU將此信號通過編訂程序傳至藍牙設備，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時間內、在臨界安全線處停下。此過程的控制，由紅燈持續時間緊密聯系，進而將不符合程序規定的車輛在車頭未跨出臨界安全線處停下。若紅綠燈ECU檢測目標車輛的車速和加速度在允許范圍內，則紅綠燈ECU不會發出控制指令，藍牙設備也不會工作，從而使車輛正常行駛。

當處于綠燈狀態時， 中的紅燈持續時間t為0，所以此時該車輛的行駛狀態符合安全規定，ECU和藍牙設備不工作。

4 結論

本文的設計方案簡單可行，智能化控制精確度高。將現有毫米波雷達技術與藍牙設備的巧妙結合，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生，是未來交通智能化的發展方向。

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