專利名稱：路口交通信號控制機與交通控制中心無線通信方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及交通信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種交通信息實時無線傳輸?shù)姆椒ê脱b置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代社會對交通運輸?shù)囊蕾囆栽絹碓綇姡煌刂葡到y(tǒng)受到的重視程度也越來越大。城市道路的交通控制主要是對交通信號的控制，在交通信號控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)中，分布在各個路口的交通信號控制機和交通控制中心服務(wù)器之間的通信層是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它是交通控制中心連接各個交通路口、獲取實時路況以及實施智能交通控制的 ■石出?，F(xiàn)行的交通信息傳輸方案主要有有線傳輸方案和基于第2. 5代移動通信技術(shù) GPRS (General Packet Radio krvice，通用分組無線服務(wù)技術(shù))的交通信息傳輸方案。有線傳輸方案主要是利用光纖接入或租用電信光纜傳輸交通信號，這種方法雖然穩(wěn)定可靠， 但施工成本投入大，擴展性較差，設(shè)備維護(hù)也不方便，因而在發(fā)展前景、環(huán)境適應(yīng)等方面存在較大不足；而基于第2. 5代移動通信技術(shù)GPRS的交通信息傳輸方案，則由于GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自身的不足，在交通信息傳輸過程中的通信時延、數(shù)據(jù)帶寬等方面的局限性較大。采用基于第3代移動通信技術(shù)的3G網(wǎng)絡(luò)，則可避免上述問題。3G技術(shù)相比較GPRS 技術(shù)，技術(shù)更加成熟，數(shù)據(jù)帶寬更大，穩(wěn)定性和可靠性更強。此外它利用在不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫漫游技術(shù)，可將無線通信系統(tǒng)和因特網(wǎng)連接起來，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用，完全滿足交通數(shù)據(jù)傳輸對實時性的要求。在費用方面，3G網(wǎng)絡(luò)使用的費用是以消費者的數(shù)據(jù)傳輸量來計費， 可以永遠(yuǎn)在線，能夠提供一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。對于交通信息傳輸過程中這種間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點多分散的中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，以及偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸，十分適用。并且，隨著3G通信技術(shù)的發(fā)展，3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋、通信質(zhì)量及通信成本等方面的優(yōu)化，3G網(wǎng)絡(luò)將更加有利于交通信息的傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
1)發(fā)明目的一方面，現(xiàn)行的交通信息有線傳輸方案雖然穩(wěn)定可靠，但施工成本投入大，擴展性較差，設(shè)備維護(hù)也不方便，因而在發(fā)展前景、環(huán)境適應(yīng)等方面存在較大不足。另一方面，基于第2. 5代移動通信技術(shù)GPRS的交通信息傳輸方案，則由于GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自身的不足，在交通信息傳輸過程中的通信時延、數(shù)據(jù)帶寬等方面的局限性較大。為了解決以上問題，本發(fā)明提供了一種路口交通信號控制機至控制中心的無線通信方法和裝置。該方法和裝置不需要額外的現(xiàn)場土木施工，對環(huán)境造成的破壞小，建設(shè)周期時間短，大大降低了交通信息傳輸系統(tǒng)的建設(shè)和運行維護(hù)的成本，而且進(jìn)一步提高了交通信息無線傳輸過程中的實時性、穩(wěn)定性、安全性等方面的性能。2)技術(shù)方案
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方面提供了一種路口交通信號控制機至控制中心的無線通信方法，用于路口交通信號控制機與交通控制中心之間交通信息數(shù)據(jù)的傳輸。一種路口交通信號控制機與交通控制中心的無線通信方法，包括步驟1)路口交通信號控制機向交通控制中心發(fā)送上行傳輸數(shù)據(jù)，步驟包括101)把路口交通信號控制機得到的交通信息數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線纜傳給嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊；102)嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊先把交通信息數(shù)據(jù)封裝為數(shù)據(jù)包；再將封裝后的數(shù)據(jù)包通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到公共通信網(wǎng)絡(luò)中；103)中繼服務(wù)器通過公共通信網(wǎng)絡(luò)接收所述數(shù)據(jù)包后，進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，得到路口交通信號控制機傳出的交通信息數(shù)據(jù)；104)中繼服務(wù)器將解析所得的交通信息數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線纜發(fā)送到交通控制中心， 完成上行數(shù)據(jù)傳輸過程；2)交通控制中心向路口交通信號控制機發(fā)送下行傳輸數(shù)據(jù)，步驟是所述步驟 101) 105)的逆過程，具體包括201)交通控制中心把數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線纜傳給中繼服務(wù)器；202)中繼服務(wù)器將來自交通控制中心的數(shù)據(jù)封裝為數(shù)據(jù)包；再將封裝后的數(shù)據(jù)包通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到公共通信網(wǎng)絡(luò)中203)嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊通過公共通信網(wǎng)絡(luò)接收所述數(shù)據(jù)包后，進(jìn)行數(shù)據(jù)解析， 得到交通控制中心數(shù)據(jù)；204)嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊將解析所得的來自交通控制中心的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線纜發(fā)送到路口交通信號控制機，完成下行數(shù)據(jù)傳輸過程；所述步驟1)和2)中，嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊和中繼服務(wù)器之間采用面向數(shù)據(jù)流的 TCP數(shù)據(jù)傳輸方式通過公共通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。所述步驟101)中，路口交通信號控制機通過UDP協(xié)議發(fā)出交通信息數(shù)據(jù)，嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊通過原始套接字RAW SOCKET接收來自路口交通信號控制機的交通信息數(shù)據(jù)。所述步驟10 和步驟20 中，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)包形式的方法是，在每個數(shù)據(jù)包前加上包頭，包頭內(nèi)容為該數(shù)據(jù)包的長度，對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝。本方法的原理說明對數(shù)據(jù)進(jìn)行封包的原因是路口交通信號控制機得到的交通信息數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線纜傳給嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊，可以采用傳輸可靠性相對低一些的UDP 協(xié)議，來降低成本；而無線通信環(huán)境復(fù)雜，需要的傳輸可靠性高的TCP方式，對于面向流的 TCP傳輸方式，為了能夠?qū)ⅹ毩⒌臄?shù)據(jù)包區(qū)分開來，嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊需要把交通信息數(shù)據(jù)進(jìn)行封包。所述步驟10 和20 中，解析數(shù)據(jù)包的方法是，根據(jù)每個包頭內(nèi)的數(shù)據(jù)包長度， 讀取該長度的數(shù)據(jù)作為該包頭對應(yīng)的數(shù)據(jù)包內(nèi)容，從TCP傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中得到獨立完整的數(shù)據(jù)包，完成對數(shù)據(jù)的解析過程。步驟104)，中繼服務(wù)器將解析所得的交通信息數(shù)據(jù)封裝為以太幀，經(jīng)有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到交通控制中心；步驟201)，中繼服務(wù)器是從網(wǎng)卡上截取所有的以太幀，經(jīng)過分析和過濾得到交通控制中心發(fā)出的數(shù)據(jù)。所述公共通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選3G網(wǎng)絡(luò)。
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一種實現(xiàn)上述方法的無線傳輸裝置，包括嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊、電源和天線；所述電源為嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊供電；所述嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊與無線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，無線通信模塊通過天線進(jìn)行無線信號的收/發(fā)。所述嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊與無線通信模塊通過USB協(xié)議連接。包括以太網(wǎng)物理接口模塊，以太網(wǎng)物理接口模塊與嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口連接。3)技術(shù)效果本發(fā)明的技術(shù)效果主要體現(xiàn)在三個方面第一，相比較有線傳輸方案，無線傳輸方式無需額外的現(xiàn)場土木施工，成本低，易于安裝和維護(hù)，能夠帶來更大的經(jīng)濟效益和社會效益，具有明顯的優(yōu)勢。第二，相比較基于第2. 5代移動通信技術(shù)GPRS的交通信息傳輸方案，3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加成熟，數(shù)據(jù)帶寬更大，穩(wěn)定性和可靠性更強。第三，所述方法和裝置在使用過程中無需對原有的路口交通信號控制機和交通控制中心服務(wù)器的內(nèi)部程序及數(shù)據(jù)做任何修改，即插即用，簡單方便，可實現(xiàn)透明傳輸。


圖1 示出了路口交通信號控制機至控制中心的無線通信裝置結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2 示出了路口交通信號控制機至控制中心的無線通信裝置和過程；圖3 示出了路口交通信號控制機至控制中心的無線通信方法實例流程圖。
具體實施例方式以下參照

本發(fā)明的具體實施方式
。圖1所示是一個示意方框圖，表示路口交通信號控制機與交通控制中心的無線通信裝置結(jié)構(gòu)示意框圖。該裝置在路口交通信號控制機向交通控制中心發(fā)送上行數(shù)據(jù)的傳輸過程中，能接收從路口交通信號控制機發(fā)出的上行傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)行封裝并無線發(fā)送到3G基站及其網(wǎng)絡(luò)中。在交通控制中心向路口交通信號控制機發(fā)送下行數(shù)據(jù)傳輸過程中，該裝置能從3G網(wǎng)絡(luò)中無線接收交通控制中心發(fā)往路口交通信號控制機的下行傳輸數(shù)據(jù)，并發(fā)送給路口交通信號控制機。如圖1所示，該裝置主要包括嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊、電源和天線幾個部分，此外還包括運行于裝置上的應(yīng)用程序。由圖可見，嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊之間由USB線連接，并被封裝為一個機頂盒，以保證裝置運行時的穩(wěn)定性。機頂盒由外部電源供電，天線置于機頂盒上方，機頂盒對外開放一個網(wǎng)口，作為和交通信號控制機之間的網(wǎng)線連接接口。圖2所示為路口交通信號控制機至控制中心的無線通信裝置和過程，示出了路口交通信號控制機與交通控制中心之間交通信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程以及所涉及的裝置。圖3所示是對圖2的一個具體描述，示出了用路口交通信號控制機至控制中心的無線通信方法傳輸路口交通信號控制機向交通控制中心發(fā)送的上行數(shù)據(jù)的一個實例流程圖，下面將參考圖3描述該傳輸過程。
如圖3所示，傳輸路口交通信號控制機向交通控制中心發(fā)送的上行傳輸數(shù)據(jù)的一個實例流程包括以下幾個步驟第一步(Si)路口交通信號控制機向交通控制中心發(fā)送上行傳輸數(shù)據(jù)。上行傳輸數(shù)據(jù)將首先通過路口交通信號控制機與無線傳輸裝置之間相連接的網(wǎng)線，發(fā)送到無線傳輸裝置；第二步(S》無線傳輸裝置內(nèi)部的嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊通過網(wǎng)線接收路口交通信號控制機輸出的上行傳輸數(shù)據(jù)，并對接收到的數(shù)據(jù)加上包頭封裝為數(shù)據(jù)包；第三步(S； )嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊將封裝后的數(shù)據(jù)包通過無線通信模塊無線發(fā)送到公共3G網(wǎng)絡(luò)中；第四步(S4)中繼服務(wù)器通過3G網(wǎng)絡(luò)無線接收封裝的上行傳輸數(shù)據(jù)包后，對封裝的數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，得到路口交通信號控制機傳出的交通信息數(shù)據(jù)；第五步(SQ 中繼服務(wù)器將解析得到的與路口交通信號控制機輸出相同的上行傳輸數(shù)據(jù)經(jīng)有線線路發(fā)送到交通控制中心，完成上行傳輸數(shù)據(jù)的傳輸過程。 交通控制中心向路口交通信號控制機發(fā)送下行傳輸數(shù)據(jù)時，傳輸過程與路口交通信號控制機向交通控制中心發(fā)送的上行傳輸數(shù)據(jù)的傳輸過程類似。前述的傳輸實例中，各個傳輸階段的數(shù)據(jù)包的內(nèi)容可以通過抓包的方法獲得，從抓包所得數(shù)據(jù)包內(nèi)容可以看出，路口交通信號控制機發(fā)出的數(shù)據(jù)內(nèi)容和交通控制中心服務(wù)器接收到的數(shù)據(jù)內(nèi)容完全相同，而中繼服務(wù)器接收到的數(shù)據(jù)內(nèi)容是在路口交通信號控制機發(fā)出的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上添加了若干包頭的數(shù)據(jù)，與預(yù)期結(jié)果完全相符。實際測試中，本發(fā)明的方法和裝置在實際運行的1個小時內(nèi)，丟包率為 0. 001751%,延時時間在200ms以內(nèi)的數(shù)據(jù)包所占百分比為99. 794%，可見本發(fā)明實時性能良好，滿足交通信息實時傳輸?shù)囊?。上述實施例和?yōu)點只是示例，不應(yīng)作為本發(fā)明的限制，在不違背本發(fā)明權(quán)利要求范圍和精神的情況下，可進(jìn)行變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種路口交通信號控制機與交通控制中心無線通信方法，其特征是包括步驟1)路口交通信號控制機向交通控制中心發(fā)送上行傳輸數(shù)據(jù)，步驟包括101)把路口交通信號控制機得到的交通信息數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線纜傳給嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊；102)嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊先把交通信息數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包；再將封裝后的數(shù)據(jù)包通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到公共通信網(wǎng)絡(luò)中；103)中繼服務(wù)器通過公共通信網(wǎng)絡(luò)接收所述數(shù)據(jù)包后，進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，得到路口交通信號控制機傳出的交通信息數(shù)據(jù)；104)中繼服務(wù)器將解析所得的交通信息數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線纜發(fā)送到交通控制中心，完成上行數(shù)據(jù)傳輸過程；2)交通控制中心向路口交通信號控制機發(fā)送下行傳輸數(shù)據(jù)，步驟是所述步驟101) 105)的逆過程，具體包括201)交通控制中心把數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線纜傳給中繼服務(wù)器；202)中繼服務(wù)器將來自交通控制中心的數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包；再將封裝后的數(shù)據(jù)包通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到公共通信網(wǎng)絡(luò)中203)嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊通過公共通信網(wǎng)絡(luò)接收所述數(shù)據(jù)包后，進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，得到交通控制中心數(shù)據(jù)；204)嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊將解析所得的來自交通控制中心的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線纜發(fā)送到路口交通信號控制機，完成下行數(shù)據(jù)傳輸過程；所述步驟1)和2)中，嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊和中繼服務(wù)器之間采用面向數(shù)據(jù)流的TCP 數(shù)據(jù)傳輸方式通過公共通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路口交通信號控制機與交通控制中心無線通信方法，其特征是所述步驟101)中，路口交通信號控制機通過UDP協(xié)議發(fā)出交通信息數(shù)據(jù)，嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊通過原始套接字RAW SOCKET接收來自路口交通信號控制機的交通信息數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路口交通信號控制機與交通控制中心無線通信方法，其特征是所述步驟10 和步驟20 中，封裝數(shù)據(jù)包的方法是，在每個數(shù)據(jù)包前加上包頭，包頭內(nèi)容為該數(shù)據(jù)包的長度，對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路口交通信號控制機與交通控制中心無線通信方法，其特征是所述步驟10 和20 中，解析數(shù)據(jù)包的方法是，根據(jù)每個包頭內(nèi)的數(shù)據(jù)包長度，讀取該長度的數(shù)據(jù)作為該包頭對應(yīng)的數(shù)據(jù)包內(nèi)容，從TCP傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中得到獨立完整的數(shù)據(jù)包，完成對數(shù)據(jù)的解析過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路口交通信號控制機與交通控制中心無線通信方法，其特征是步驟104)，中繼服務(wù)器將解析所得的交通信息數(shù)據(jù)封裝為以太幀，經(jīng)有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到交通控制中心；步驟201)，中繼服務(wù)器從網(wǎng)卡上截取所有的以太幀，經(jīng)過分析和過濾得到交通控制中心發(fā)出的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路口交通信號控制機與交通控制中心無線通信方法，其特征是所述公共通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選3G網(wǎng)絡(luò)。
7.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1 6任一所述方法的無線傳輸裝置，其特征是包括嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊、電源和天線；所述電源為嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊供電；所述嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊與無線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，無線通信模塊通過天線進(jìn)行無線信號的收/發(fā)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特征的無線傳輸裝置，其特征是所述嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊與無線通信模塊通過USB協(xié)議連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特征的無線傳輸裝置，其特征是包括以太網(wǎng)物理接口模塊， 以太網(wǎng)物理接口模塊與嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種路口交通信號控制機與交通控制中心無線通信方法和裝置。本方法通過放置于路口交通信號控制機中的基于3G技術(shù)的無線通信裝置實現(xiàn)路口交通信號控制機與交通控制中心之間的無線通信，步驟包括路口交通信號控制機向交通控制中心上傳數(shù)據(jù)、交通控制中心向路口交通信號控制機下傳數(shù)據(jù)兩個過程。路口交通信號控制機通過網(wǎng)線連接無線通信裝置，并通過該裝置與3G基站無線連接，從而接入3G網(wǎng)絡(luò)，再通過3G運營商的有線網(wǎng)絡(luò)與位于交通控制中心的專用中繼服務(wù)器相連接，最終接入交通控制中心網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明可靠性強，易于安裝和維護(hù)，無需修改原有線通信系統(tǒng)的硬件和軟件，且與原有有線通信方式相比，在建設(shè)和運行階段都具有明顯的優(yōu)勢。
文檔編號G08G1/07GK102316023SQ20111019281
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者孫兵兵, 李麗慈, 秦偉, 衡偉 申請人:東南大學(xué)