專(zhuān)利名稱(chēng)：城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)通訊解耦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)，特別是涉及一種城市交通信號(hào)控制系統(tǒng) 通訊解耦方法。
背景技術(shù)：
在我國(guó)諸多城市交通管理實(shí)踐中應(yīng)用了多種執(zhí)行不同通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的路口交通 信號(hào)機(jī)，典型的如北京市就有西門(mén)子的ST200\ST800\MCU信號(hào)機(jī)、ATC2070信號(hào)機(jī)、海信HSC 信號(hào)機(jī)等。這些執(zhí)行不同通訊協(xié)議的交通信號(hào)機(jī)共存的局面，給網(wǎng)絡(luò)化交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制 帶來(lái)了諸多不便。目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的SC00T、SCATS等交通信號(hào)控制系統(tǒng)雖然具備良好 的區(qū)域信號(hào)控制能力，但只能控制某些特定的信號(hào)機(jī)型，大大限制了交通信號(hào)控制系統(tǒng)的 應(yīng)用范圍和控制能力。其主要原因在于當(dāng)前交通信號(hào)控制系統(tǒng)與交通信號(hào)機(jī)之間使用的是 具有自封閉性和高耦合性的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)交通信號(hào)控制系統(tǒng)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種可實(shí)現(xiàn)路口交通信號(hào)機(jī)與 信號(hào)控制系統(tǒng)相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)通訊解耦方法，特別適用于多種信號(hào)機(jī)與多種交通信號(hào)控制 系統(tǒng)共存的城市。本發(fā)明提供的城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)通訊解耦方法，包括如下步驟(1)將交通信號(hào)控制系統(tǒng)與信號(hào)機(jī)的通信聯(lián)系設(shè)置為“中心系統(tǒng)-中心系統(tǒng)數(shù)據(jù) 網(wǎng)關(guān)_通信網(wǎng)絡(luò)_本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)_路口信號(hào)機(jī)”的通信模式。(2)在交通信號(hào)控制系統(tǒng)的協(xié)議基礎(chǔ)上，分解應(yīng)用層數(shù)據(jù)并增加SID(Service ID) 數(shù)據(jù)包，構(gòu)成基于SID數(shù)據(jù)包的專(zhuān)用交通信號(hào)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。所述SID數(shù)據(jù)包是 對(duì)中心系統(tǒng)下發(fā)指令和信號(hào)機(jī)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行唯一性的服務(wù)編碼并封裝，編碼位置處于交通 系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)前。上述的城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)通訊解耦方法中，中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng) 關(guān)之間的通訊協(xié)議分為三層，包括鏈路層，實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)機(jī)的尋址；傳輸層，將封裝的數(shù) 據(jù)利用虛擬專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行傳輸；應(yīng)用層，包含交通系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)包和SID數(shù)據(jù)包兩部分，交通系 統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)包直接面向中心交通信號(hào)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交通數(shù)據(jù)上傳和控制指令接收，SID數(shù) 據(jù)包實(shí)現(xiàn)通訊解耦。上述的城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)通訊解耦方法中，中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng) 關(guān)均為通訊服務(wù)器。本發(fā)明的城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)通訊解耦方法，通過(guò)研發(fā)基于SID技術(shù)的專(zhuān)用遠(yuǎn) 程網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)路口信號(hào)機(jī)與中心交通信號(hào)控制系統(tǒng)間的通訊解耦，使交通信號(hào)控 制系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌穆房诮煌ㄐ盘?hào)機(jī)實(shí)施遠(yuǎn)程控制。


圖1是本發(fā)明所述的交通信號(hào)控制系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述的基于SID數(shù)據(jù)包的專(zhuān)用交通信號(hào)控制網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖3是本發(fā)明所述的基于SID的通訊協(xié)議包示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功 效易于明白了解，下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明提供一種城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)通訊解耦方法，具體包括如下步驟(1)將原有交通信號(hào)控制系統(tǒng)與信號(hào)機(jī)直接互聯(lián)的通信模式改造為“中心系 統(tǒng)_中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)_通信網(wǎng)絡(luò)_本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)_路口信號(hào)機(jī)”的通信模式，打破原有數(shù) 據(jù)通信的自封閉性。通信結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括路口信號(hào)機(jī)、本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、中心系統(tǒng)數(shù)據(jù) 網(wǎng)關(guān)和中心系統(tǒng)。(2)在原有交通信號(hào)控制系統(tǒng)的協(xié)議基礎(chǔ)上，分解應(yīng)用層數(shù)據(jù)并增加SID數(shù)據(jù)包， 構(gòu)成基于SID數(shù)據(jù)包的專(zhuān)用交通信號(hào)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。圖2為通訊協(xié)議結(jié)構(gòu)，中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)采用相同的協(xié)議結(jié)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)交互；圖3為具體的通訊協(xié)議包。由圖2和圖3可知，中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和本地?cái)?shù)據(jù) 網(wǎng)關(guān)之間通訊協(xié)議可分為三層，包括鏈路層，利用現(xiàn)有的HDLC數(shù)據(jù)包和IP數(shù)據(jù)包實(shí)現(xiàn)交 通信號(hào)機(jī)的尋址；傳輸層，將封裝的數(shù)據(jù)利用以UDP數(shù)據(jù)包為基礎(chǔ)的虛擬專(zhuān)網(wǎng)方式進(jìn)行傳 輸；應(yīng)用層，該層通訊數(shù)據(jù)分為交通系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)包和SID數(shù)據(jù)包兩部分。交通系統(tǒng)應(yīng)用數(shù) 據(jù)層直接面向中心交通信號(hào)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交通流數(shù)據(jù)、信號(hào)機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)等交通數(shù)據(jù)上傳 和信號(hào)控制指令接收；SID數(shù)據(jù)包實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容唯一性的判別。其中，中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和 本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)均為通訊服務(wù)器；SID數(shù)據(jù)包是對(duì)中心系統(tǒng)下發(fā)指令和信號(hào)機(jī)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行 唯一性的服務(wù)編碼并封裝，SID編碼可以是時(shí)間戳、自然數(shù)編碼、加密編碼等，編碼位置處于 交通系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)前。中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)之間的通訊協(xié)議可分為三層，包括鏈路層，用 于實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)機(jī)的尋址；傳輸層，用于將封裝的數(shù)據(jù)利用虛擬專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行傳輸；應(yīng)用層，包 含交通系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)包和SID數(shù)據(jù)包兩部分。交通系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)包直接面向中心交通信號(hào) 控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交通數(shù)據(jù)上傳和控制指令接收；SID數(shù)據(jù)包實(shí)現(xiàn)通訊解耦。通過(guò)上述專(zhuān)用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，中心系統(tǒng)與路口信號(hào)機(jī)之間實(shí)現(xiàn)通訊解耦，即第一層通訊路口信號(hào)機(jī)與本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)之間的通訊。由本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)具體 信號(hào)機(jī)的通訊數(shù)據(jù)打包、上傳，同時(shí)接收數(shù)據(jù)、解包、傳送至對(duì)應(yīng)信號(hào)機(jī)；第二層通訊本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)之間的通訊?；诨ヂ?lián)網(wǎng)，由本地 數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)將上行交通數(shù)據(jù)通過(guò)虛擬專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行打包、封裝、轉(zhuǎn)發(fā)至中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，下行數(shù) 據(jù)亦然；第三層通訊中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與中心系統(tǒng)之間的通訊。由于不同的中心交通 信號(hào)控制系統(tǒng)內(nèi)部均采用不同的通訊協(xié)議，需要將獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為中心系統(tǒng)可理解的內(nèi) 容；同時(shí)，將中心系統(tǒng)形成的交通決策數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)可識(shí)別的數(shù)據(jù)包，即包含控制指令和控制對(duì)象的數(shù)據(jù)包。實(shí)現(xiàn)對(duì)SC00T/NTCIP等交通應(yīng)用數(shù)據(jù)層的打包和傳輸。應(yīng)用SID技術(shù)可實(shí)現(xiàn)如下通信解耦功能(1)上端的中心系統(tǒng)與下端的路口交通信號(hào)機(jī)的設(shè)備解耦。由于原有信號(hào)控制系 統(tǒng)在通訊協(xié)議上的自封閉性，在國(guó)內(nèi)外諸多交通信號(hào)控制系統(tǒng)中均要求由專(zhuān)用的信號(hào)機(jī)與 信號(hào)控制系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。采用SID編碼后，交通數(shù)據(jù)或控制指令在互聯(lián)網(wǎng)上將具有唯一性和 易識(shí)別性，在路口交通信號(hào)機(jī)支持網(wǎng)絡(luò)控制的條件下，即可在不同交通信號(hào)控制系統(tǒng)下實(shí) 施控制。(2)上端的中心系統(tǒng)與下端的路口交通信號(hào)機(jī)的控制解耦。能夠保障下端k時(shí)刻 上傳的數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡(luò)時(shí)延允許的范圍內(nèi)仍作為第k時(shí)刻的交通狀態(tài)被上端進(jìn)行運(yùn)算處 理，同理上端第k時(shí)刻下發(fā)的指令能夠在網(wǎng)絡(luò)時(shí)延允許的范圍內(nèi)仍作為第k時(shí)刻的控制要 求被下端執(zhí)行。這樣即使存在一定的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延也能夠保證信號(hào)控制的正確性。路口交通信號(hào)機(jī)與中心交通信號(hào)控制系統(tǒng)之間的通訊解耦，從理論上實(shí)現(xiàn)了信號(hào) 機(jī)與控制系統(tǒng)的設(shè)備獨(dú)立性，因此，對(duì)于交通信號(hào)控制系統(tǒng)而言，不同城市、不同區(qū)域、不同 型號(hào)的路口交通信號(hào)機(jī)便成為“虛擬化”的控制單元，可以實(shí)現(xiàn)交通控制策略、控制模式上 的無(wú)差別控制。另一方面，對(duì)于路口交通信號(hào)機(jī)而言，它接受的僅僅是控制指令，而不關(guān)心 來(lái)自哪個(gè)系統(tǒng)。從數(shù)學(xué)模型的角度出發(fā)，通過(guò)這樣的虛擬化方式就將交通信號(hào)控制系統(tǒng)抽象成為 多源端與多終端的復(fù)合映射，交通信號(hào)控制系統(tǒng)的核心任務(wù)從對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)機(jī)的實(shí)時(shí)控制轉(zhuǎn) 化為對(duì)交通數(shù)據(jù)的分析和控制決策上，為深入挖掘交通信號(hào)控制系統(tǒng)的控制能力提供條件。以上描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該了 解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理， 在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都 落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界 定。
權(quán)利要求
一種城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)通訊解耦方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟(1)將交通信號(hào)控制系統(tǒng)與信號(hào)機(jī)的通信聯(lián)系設(shè)置為“中心系統(tǒng) 中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān) 通信網(wǎng)絡(luò) 本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān) 路口信號(hào)機(jī)”的通信模式；(2)在交通信號(hào)控制系統(tǒng)的協(xié)議基礎(chǔ)上，分解應(yīng)用層數(shù)據(jù)并增加SID(Service ID)數(shù)據(jù)包，構(gòu)成基于SID數(shù)據(jù)包的專(zhuān)用交通信號(hào)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議；所述SID數(shù)據(jù)包是對(duì)中心系統(tǒng)下發(fā)指令和信號(hào)機(jī)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行唯一性的服務(wù)編碼并封裝，編碼位置處于交通系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)前。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)之 間的通訊協(xié)議分為三層，包括鏈路層，實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)機(jī)的尋址；傳輸層，將封裝的數(shù)據(jù)利 用虛擬專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行傳輸；應(yīng)用層，包含交通系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)包和SID數(shù)據(jù)包兩部分，交通系統(tǒng)應(yīng) 用數(shù)據(jù)包直接面向中心交通信號(hào)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交通數(shù)據(jù)上傳和控制指令接收，SID數(shù)據(jù)包 實(shí)現(xiàn)通訊解耦。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān) 均為通訊服務(wù)器。
全文摘要
一種城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)通訊解耦方法，包括如下步驟(1)將交通信號(hào)控制系統(tǒng)與信號(hào)機(jī)的通信聯(lián)系設(shè)置為“中心系統(tǒng)-中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)-通信網(wǎng)絡(luò)-本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)-路口信號(hào)機(jī)”的通信模式；(2)在交通信號(hào)控制系統(tǒng)的協(xié)議基礎(chǔ)上，分解應(yīng)用層數(shù)據(jù)并增加SID(Service ID)數(shù)據(jù)包，構(gòu)成基于SID數(shù)據(jù)包的專(zhuān)用交通信號(hào)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議；所述SID數(shù)據(jù)包是對(duì)中心系統(tǒng)下發(fā)指令和信號(hào)機(jī)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行唯一性的服務(wù)編碼并封裝，編碼位置處于交通系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)前。本發(fā)明的城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)通訊解耦方法，能夠?qū)Σ煌穆房诮煌ㄐ盘?hào)機(jī)實(shí)施遠(yuǎn)程控制。
文檔編號(hào)H04L1/00GK101996495SQ20101051077
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者劉小明, 張永忠, 張海波, 張福生, 李正熙, 李穎宏, 熊昌鎮(zhèn), 王力, 王玉全, 陳兆盟 申請(qǐng)人:北方工業(yè)大學(xué)