一种铁路红绿灯信号识别系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及交通信号采集领域，尤其涉及一种铁路红绿灯信号识别系统。


背景技术：

2.v2x(vehicle to x)通信作为未来智慧交通的核心技术，其主要功能是改善交通安全和交通效率。在智慧交通的车辆网系统中，路侧设备集成了多种通信和感知设备，与车辆、车联网云平台、道路基础设施进行通信。
3.铁路交通路口为保证铁路通行、车辆、人员安全，往往会采用闸机方式控制通行，并使用红绿灯信号显示通行状态。现有技术中，对红绿灯状态信号的采集方法包括：图像识别方法，通过车辆上的图像识别装置识别红绿灯的状态；或者时间周期算法，基于红绿灯的设定时间和周期，计算当前时刻红绿灯的状态。由于铁路路口的一侧为火车通信道路，不受红绿灯的限制，另一侧为车辆通信道路，在红绿灯的指示下直行通过路口或停车等待。相较于一般道路路口的红绿灯情况简单，而上述红绿灯信号采集方法成本较高、且安装复杂，不适用于铁路路口。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种铁路红绿灯信号识别系统，以实现能够提供一种对采集到的红绿灯的电压信号进行状态识别，并通过路侧设备将识别得到的目标状态信号发送至车辆，以使车辆直接根据目标状态信号作出决策行为，车辆只需具备和路侧通信的功能即可识别红绿灯信号，而无需对红绿灯信号作图像处理等复杂计算，节省车辆的硬件资源，且该系统简单、成本低，尤其适用于铁路路口的红绿灯信号识别的场景。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种铁路红绿灯信号识别系统具体包括：设置在铁路路口的红绿灯、红绿灯信号处理设备、路侧设备和目标车辆；红绿灯和红绿灯信号处理设备连接，红绿灯信号处理设备和路侧设备连接，路侧设备和目标车辆通过车联网无线通信技术连接；红绿灯信号处理设备用于将目标状态信号发送至路侧设备，目标状态信号为对红绿灯的电压状态信号解析转换后得到的，目标状态信号具有路侧设备能够识别的数据帧格式；路侧设备用于与通讯范围内的目标车辆通讯，向目标车辆发送目标状态信号。
6.进一步的，所述红绿灯信号处理设备包括：单片机、信号处理器和存储器，所述单片机和所述信号处理器通过串行接口连接；所述单片机用于对红绿灯产生的电压状态信号进行信号识别确定红绿灯数字信号；所述信号处理器用于接收所述单片机所发送的所述红绿灯数字信号，对所述红绿灯数字信号进行信号处理得到目标状态信号。
7.进一步的，所述信号处理器包括：数据接收器、处理芯片和数据发送器；
8.所述数据接收器用于接收红绿灯数字信号，并将所述红绿灯数字信号发送给所述处理芯片；
9.所述处理芯片用于将基于所述红绿灯数字信号解析确定的有效状态数据发送至
数据发送器；
10.所述数据发送器用于将所述有效状态数据发送至所述路侧设备。
11.进一步的，所述处理芯片包括第一处理芯片和第二处理芯片，
12.所述第一处理芯片用于将满足预设格式要求的有效状态数据传输至第二处理芯片；所述第二处理芯片用于将所述有效状态数据转化为目标状态信号。
13.进一步的，所述存储器用于存储包含预设格式要求的配置文件。
14.进一步的，所述红绿灯信号处理设备和路侧设备通过用户数据报协议udp进行数据交互。
15.进一步的，所述目标车辆通过车联网无线通信技术从所述路侧设备获取目标状态信号，基于所述目标状态信号停车或通过铁路路口。
16.进一步的，所述红绿灯信号处理设备设置在所述红绿灯所在的灯杆上。
17.进一步的，所述目标车辆包括自动驾驶车辆。
18.进一步的，所述红绿灯和所述红绿灯信号处理设备通过以太网连接。
19.本实用新型提供的一种铁路红绿灯信号识别系统，能够对采集到的红绿灯的电压信号进行状态识别，并通过路侧设备将识别得到的目标状态信号发送至车辆，以使车辆直接根据目标状态信号作出决策行为，车辆只需具备和路测通信的功能即可识别红绿灯信号，而无需对红绿灯信号作图像处理等复杂计算，节省车辆的硬件资源，且该系统简单、成本低，尤其适用于铁路路口的红绿灯信号识别的场景。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1是本实用新型实施例一中的一种铁路红绿灯信号识别系统的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例一中的一种红绿灯信号处理设备的结构示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.实施例一
26.图1为本实用新型实施例提供的一种铁路红绿灯信号识别系统的结构示意图。本实施例可适用于v2x(vehicle to x)车辆网环境下车辆识别铁路路口的红绿灯信号的情况。如图1所示，铁路红绿灯信号识别系统具体包括：设置在铁路路口的红绿灯1、红绿灯信
号处理设备2、路侧设备3和目标车辆4；红绿灯1和红绿灯信号处理设备2连接，红绿灯信号处理设备2和路侧设备3连接，路侧设备3和目标车辆4通过车联网无线通信技术连接；红绿灯信号处理设备2用于将目标状态信号发送至路侧设备，目标状态信号为对红绿灯1的电压状态信号解析转换后得到的，目标状态信号具有路侧设备3能够识别的数据帧格式；路侧设备3用于与通讯范围内的目标车辆通讯，向目标车辆4发送目标状态信号。
27.其中，红绿灯可以设置在铁轨和公路的交汇路口，用于提示车辆通过路口。红绿灯包括红灯状态和绿灯状态，在铁轨上有火车通过路口时显示红灯状态，提示公路上的车辆停车等待；在铁轨上有火车通过路口时显示绿灯，提示公路上的车辆可以直行通过铁路。
28.其中，路侧设备rsu是指v2x(vehicle to x)车辆网环境中专用通信基础设施，作为路侧基础设施的数据汇聚中心，用于实现车路协同。目标车辆可以是需要通过铁路与公路的交互路口的车辆，目标车辆上装载有能够和路测设备rsu通信的车载设备obu，目标车辆可以包括自动驾驶车辆。目标车辆通过车联网无线通信技术从路侧设备获取目标状态信号，基于目标状态信号停车或通过铁路路口。
29.红绿灯信号处理设备和红绿灯连接，用于对红绿灯的电压状态信号进行识别处理确定红绿灯的目标状态信号。目标状态信号用于表示红绿灯的状态。目标状态信号具有路侧设备能够识别的数据帧格式，路侧设备接收数据的帧格式由相关的行业标准或国家标准规定。
30.具体的，铁路红绿灯信号识别系统中各硬件装置的连接或通信方式为：红绿灯信号处理设备设置在红绿灯所在的灯杆上，红绿灯和红绿灯信号处理设备可以通过通用接口、以太网或其他方式连接；红绿灯信号处理设备和路侧设备通过用户数据报协议udp进行数据交互；路侧设备和目标车辆通过车辆网通信。
31.可选的，如图2所示，红绿灯信号处理设备包括：单片机21、信号处理器22和存储器23，单片机和信号处理器通过串行接口连接；单片机用于对红绿灯产生的电压状态信号进行信号识别确定红绿灯数字信号；信号处理器用于接收单片机所发送的红绿灯数字信号，对红绿灯数字信号进行信号处理得到目标状态信号。
32.其中，串行接口可以为rs232串口。
33.可选的，信号处理器22包括：数据接收器221、处理芯片222和数据发送器223；
34.数据接收器用于接收红绿灯数字信号，并将红绿灯数字信号发送给处理芯片；
35.处理芯片用于将基于红绿灯数字信号解析确定的有效状态数据发送至数据发送器；
36.数据发送器用于将有效状态数据发送至路侧设备。
37.具体的，数据接收器用于接收红绿灯状态信号。其中，红绿灯状态信号为能够表示红绿灯状态的信号，可以根据所采集的红绿灯电压信号转化得到。红绿灯状态信号可以是由帧头、帧尾和数据帧构成的帧信号。
38.处理芯片用于对红绿灯状态信号解析，识别红绿灯状态信号中的有效状态信号，有效状态信号为帧头尾符合预设帧数据的信号；提取有效状态信号中的数据帧，将数据帧作为红绿灯的有效状态数据。
39.可选的，处理芯片222包括第一处理芯片和第二处理芯片，
40.第一处理芯片用于将满足预设格式要求的有效状态数据传输至第二处理芯片；第
二处理芯片用于将有效状态数据转化为目标状态信号。
41.所述存储器223用于存储包含预设格式要求的配置文件。
42.其中，第一处理芯片接收的红绿灯状态信号中除了包括能体现红绿灯状态的有效状态信号，其他干扰信号。因此，根据红绿灯状态信号的帧头尾从中确定有效状态信号，从有效状态信号中提取数据帧，将数据帧作为红绿灯的有效状态数据。
43.示例性的，若红绿灯状态信号中的帧头包括“fa”或“fb”；帧尾包括“ea”或“eb”，则将该红绿灯状态信号确定为有效状态信号，从该有效状态信号中提取数据帧，作为红绿灯的有效状态数据。
44.第二处理芯片用于基于预设标准对有效状态数据进行组帧得到目标状态信号；目标状信号具有路侧设备能够识别的数据帧格式。预设标准可以是行业标准或国家标准等规范性文件中所规定的目标状态信号的信号结构。例如，国标规定的信号灯消息(signal phase and timing，spat)。
45.需要说明的是，第一处理芯片和第二处理芯片可以是分别独立的两个封装芯片，也可以封装于同一个封装模块内。在本实用新型实施例中处理芯片的数量是两个，但可理解的是，处理芯片的数量也可以是多个。
46.本实用新型实施例提供的铁路红绿灯信号识别系统通过红绿灯信号处理设备采集红绿灯的电压状态信号，并对电压状态信号就进行解析转换得到目标状态信号，通过路侧设备将目标状态信号发送至目标车辆，以使目标车辆接收路侧设备发送的目标状态信号，并基于路侧设备做出决策。具体的，若目标状态信号表示红绿灯为红灯状态，则目标车辆停车等待；若标状态信号表示红绿灯为绿灯状态，则目标车辆直行通过铁路路口。相对于现有技术中，通过图像采集设备采集红绿灯的图像，利用车辆gpu执行图像处理等计算任务，识别红绿灯的状态，在本实用新型实施例提供的铁路红绿灯信号识别系统中，目标车辆上只需具备和路测通信的功能即可接收表示红绿灯状态的目标状态信号，无需作图像处理等复杂计算，节省车辆的硬件资源，而且该系统简单、成本低，尤其适用于铁路路口的红绿灯信号识别的场景。
47.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：
1.一种铁路红绿灯信号识别系统，其特征在于，包括：设置在铁路路口的红绿灯、红绿灯信号处理设备、路侧设备和目标车辆；所述红绿灯和所述红绿灯信号处理设备连接，所述红绿灯信号处理设备和所述路侧设备连接，所述路侧设备和所述目标车辆通过车联网无线通信技术连接；所述红绿灯信号处理设备用于将目标状态信号发送至路侧设备，所述目标状态信号为对红绿灯的电压状态信号解析转换后得到的，所述目标状态信号具有所述路侧设备能够识别的数据帧格式；所述路侧设备用于与通讯范围内的目标车辆通讯，向所述目标车辆发送所述目标状态信号。2.根据权利要求1所述的铁路红绿灯信号识别系统，其特征在于，所述红绿灯信号处理设备包括：单片机、信号处理器和存储器，所述单片机和所述信号处理器通过串行接口连接；所述单片机用于对红绿灯产生的电压状态信号进行信号识别确定红绿灯数字信号；所述信号处理器用于接收所述单片机所发送的所述红绿灯数字信号，对所述红绿灯数字信号进行信号处理得到目标状态信号。3.根据权利要求2所述的铁路红绿灯信号识别系统，其特征在于，所述信号处理器包括：数据接收器、处理芯片和数据发送器；所述数据接收器用于接收红绿灯数字信号，并将所述红绿灯数字信号发送给所述处理芯片；所述处理芯片用于将基于所述红绿灯数字信号解析确定的有效状态数据发送至数据发送器；所述数据发送器用于将所述有效状态数据发送至所述路侧设备。4.根据权利要求3所述的铁路红绿灯信号识别系统，其特征在于，所述处理芯片包括第一处理芯片和第二处理芯片，所述第一处理芯片用于将满足预设格式要求的有效状态数据传输至第二处理芯片；所述第二处理芯片用于将所述有效状态数据转化为目标状态信号。5.根据权利要求2所述的铁路红绿灯信号识别系统，其特征在于，所述存储器用于存储包含预设格式要求的配置文件。6.根据权利要求1所述的铁路红绿灯信号识别系统，其特征在于，所述红绿灯信号处理设备和路侧设备通过用户数据报协议udp进行数据交互。7.根据权利要求1所述的铁路红绿灯信号识别系统，其特征在于，所述目标车辆通过车联网无线通信技术从所述路侧设备获取目标状态信号，基于所述目标状态信号停车或通过铁路路口。8.根据权利要求1所述的铁路红绿灯信号识别系统，其特征在于，所述红绿灯信号处理设备设置在所述红绿灯所在的灯杆上。9.根据权利要求1所述的铁路红绿灯信号识别系统，其特征在于，所述目标车辆包括自动驾驶车辆。10.根据权利要求1所述的铁路红绿灯信号识别系统，其特征在于，所述红绿灯和所述红绿灯信号处理设备通过以太网连接。

技术总结
本实用新型公开了一种铁路红绿灯信号识别系统，具体包括：设置在铁路路口的红绿灯、红绿灯信号处理设备、路侧设备和目标车辆；红绿灯和红绿灯信号处理设备连接，红绿灯信号处理设备和路侧设备连接，路侧设备和目标车辆通过车联网无线通信技术连接；红绿灯信号处理设备用于将目标状态信号发送至路侧设备；路侧设备用于与通讯范围内的目标车辆通讯，向目标车辆发送目标状态信号。通过本实用新型提供的铁路红绿灯信号识别系统，车辆只需具备和路侧通信的功能即可识别红绿灯信号，而无需对红绿灯信号作图像处理等复杂计算，节省车辆的硬件资源，且该系统简单、成本低，尤其适用于铁路路口的红绿灯信号识别的场景。的红绿灯信号识别的场景。的红绿灯信号识别的场景。


技术研发人员：何冀军 石勇 王易之
受保护的技术使用者：安徽星云互联科技有限责任公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2023/5/31