影响信号灯设备的汽车模块和方法 【发明领域】
本发明涉及一种用于影响信号灯设备的汽车模块，以及一种用于影响信号灯设备的方法，本发明尤其涉及在街道范围内的信号灯设备上特种车辆用的优先转换的实现方案。
现有技术描述
从公众乘客近距交通(PNV)领域中公开了，街道范围内的信号灯设备的电路是譬如按公共汽车或电车的行驶来协调的，以便尽可能避免或减少公共汽车在信号灯设备处的等候时间。为此通常采用所谓地通报点链系统，以便通过在车辆和信号灯设备的控制装置之间的无线通信来调节PNV车辆的先行权。除了PNV的用途之外，该公知的通报点链系统在小范围内也可以用于急救车辆(譬如救护车、消防车)。
在通报点链系统中，在每个通向信号灯设备的、譬如由公交线上公共汽车所使用的交通道路上，以离信号灯设备的不同间距给所述的信号灯设备分配一系列的通报点。譬如以无线电信标或红外线信标的形式来构成所述的通报点。如果相应装备的车辆通过第一个、即通向信号灯设备的最远的通报点，该车辆则通过无线电给信号灯设备传送该通报点的号。信号灯设备的控制装置借助所传送的通报点的号来识别车辆的距离，并可以借助譬如50km/h的假设的车辆平均速度从中计算出直至车辆到达信号灯设备处的理论行驶时间。其它的、即较近的通报点仅仅用于修正所计算出的理论行驶时间。基于该直至车辆到达信号灯设备处的理论的行驶时间，信号灯设备的控制装置确定信号灯设备的最佳控制流程，以便将应影响的信号灯组的绿灯时间朝车辆到达时间的方向上移动，并因此给所报告的车辆保证了畅通的行驶，其中，当然应考虑规定的中间时间、最短的绿灯时间和其它交通参与者的最长的等候时间。
用于对于某些车辆来实现信号灯设备优先转换的通报点链系统的这种常规原理但是具有几个缺点。由信号灯设备计算出的直至车辆到达信号灯设备处的行驶时间基于假设的车辆平均速度(譬如50km/h)。如果车辆的实际速度由于路段分布中的高或低的交通流量、或建筑工地而偏离该假设的速度，所计算的行驶时间则偏离实际的行驶时间，使得公共汽车有可能在交通信号灯处必须等候它的绿灯信号，或者其它的交通参与者则不必要长久地被所述公共汽车的绿灯信号所阻留。在该系统中短时改变由信号灯设备计算出的行驶时间是不可能的。
此外，所述的通报点链系统要求很高的规划和准备的工作量。车辆的每个行驶路线是与信号灯设备的通报点固定连接的，其中，对于每个行驶路线首先必须进行一次测量行驶，以便将通报点纳入路段分布图中。然后必须用相应的数据来供应使用该行驶路线的车辆。该方法决定了，对于新的或改变的行驶路线应实施重新的完整的规划，这很费时费钱；短时间的改动几乎是不可能的。
为了保障最佳的功能性，所述的通报点链系统还需要持续的照料和优化。对于该通报点链系统此外在车辆中还要求专门的硬件，这导至高的系统费用。另一个缺点是从车辆通向信号灯设备的仅单向的无线通信连接，以至于不存在检查信号灯设备是否已接收到车辆无线电信号的可能性。
发明目的
所以本发明的目的在于提供一种用于影响信号灯设备的汽车模块和一种方法，用其避免上述与常规通报点链系统相连系的问题。所述的汽车模块或方法尤其应该能够实现准确地(即与实际的行驶时间更好一致地)求出直至车辆到达信号灯设备处的行驶时间。
发明简述
通过具有权利要求1所述特征的用于影响信号灯设备的一种汽车模块，以及具有权利要求16所述步骤的用于影响信号灯设备的一种方法来解决该任务。在各个从属权利要求中说明了本发明的有利的扩展方案和改进方案。下面对这些内容作简要说明：
用于影响信号灯设备的本发明的汽车模块含有一个用于生成信号灯设备用的信息信号的控制装置，该信号灯设备位于配备有所述汽车模块的车辆的行驶路段上，以及含有一个用于给所述信号灯设备发送由所述控制装置所生成信息信号的发射机。汽车模块的控制装置是与确定车辆当前所在位置的装置、确定车辆当前速度的装置、以及确定车辆行驶路段和信号灯设备所在位置的装置相耦连的。该控制装置查明，在车辆的行驶路段上在车辆当前所在位置的规定距离之内是否存在着一个要影响的信号灯设备，并还从车辆当前的所在位置和车辆当前的速度中求出直至车辆到达要影响的信号灯设备处的行驶时间。由控制装置以此方式生成的、和最终由汽车模块的发射机发送的信息信号含有有关直至车辆到达要影响的信号灯设备处的所求出行驶时间的数据，和/或车辆相对于信号灯设备的行驶方向和转弯方向。
本发明的汽车模块是可以通用的，并不预先要求费事地规划车辆行驶路线和/或进行车辆的测量行驶，使得也可以随时毫无问题地实施新的行驶路线和行驶路线的改变。与常规的通报点链系统相反，不通过信号灯设备的控制装置和不基于车辆的假设的速度，而是在汽车中借助车辆当前的速度来求出直至车辆到达信号灯设备处的行驶时间。在本发明的范围内，直至车辆到达信号灯设备处的行驶时间是与车辆到达信号灯设备处的时间相同含义的，而不必在每个文本位置上对此作出说明。所述的汽车模块形成一个单独系统，该单独系统与通报点链系统的常规原理相反，不必预先集成到信号灯设备、通报点链系统和行驶路线的整套系统中。以此方式可以将对信号灯设备的影响最佳地与车辆实际的和可变的接近相协调。换言之，在本发明的汽车模块中采用了所谓的浮动车数据(FCD)技术，以便自主确定车辆的行驶时间和其它的参数。
在本发明的有利的实施形式中，汽车模块的控制装置在车辆接近期间采集车辆的速度变化，并在由速度变化超过规定的阈值时生成一个给信号灯设备的相应修正的信息信号。以此可以在车辆接近信号灯设备期间最佳和短时地对交通流量的变化情况作出反应。在车辆接近信号灯设备期间的几乎恒定的速度下不必输出其它的信息信号。
此外，应传输给信号灯设备的信息信号优选地还含有车辆的优先权代码，以便给予譬如急救车辆在所有其它的交通参与者之前的绝对优先权，和/或含有车辆的识别号，以便使得信号灯设备能在车辆接近期间跟踪该车辆。
根据车辆当前的速度可以变化从车辆当前的所在位置到要影响的信号灯设备的规定距离，换言之，因而考虑了车辆到信号灯设备的时间上的距离。
用于确定车辆行驶路段和信号灯设备所在位置的装置优选是一个装在车辆中的汽车导航系统。在求取直至车辆到达要影响的信号灯设备处的行驶时间时，汽车模块的控制装置也可以通过该汽车导航系统随同计入当前的交通情况(譬如粉尘形成、建筑工地等等)。
为了实现在汽车模块和信号灯设备之间的双向通信，汽车模块还可以具有一个用于接收信号灯设备信号的接收机。
在本发明的另一个扩展方案中，汽车模块还具有一个其中存放了以往的实际行驶时间的存储器；在此情况下所述的控制装置在与以往的实际行驶时间相协调地求出直至车辆到达要影响的信号灯设备处的行驶时间，使得譬如根据日内的时间、周内的日、建筑工地和类似物，已经可以在接近信号灯设备的过程中预先考虑车辆速度的可能的变化。
优选通过无线电来传输信息信号。
可采用本发明汽车模块的车辆优选是一种象PNV车辆或急救车辆那样的特种车辆；但是本发明原则上也可以设想用于独有的交通。
在用于影响信号灯设备的系统中，信号灯设备的控制装置根据直至车辆到达信号灯设备处的当前的行驶时间，和/或根据车辆相对于信号灯设备的行驶方向来控制信号灯设备的工作，该系统由安排在车辆中的本发明汽车模块和安排在信号灯设备中的用于控制信号灯设备工作的控制装置所构成，该信号灯设备是与用于从汽车模块的发射机接收信息信号的接收机相耦连的。
在本发明的一个优选的扩展方案中，信号灯设备还配备有一个以规则的时间间隔发送出信息信号的发射机，该信息信号含有有关信号灯设备所在位置的数据，以便将信号灯设备的所在位置通知可能的车辆。通过该发射机也可以选择性地输出关于接收汽车模块信息信号的确认信号。
用于通过接近着信号设备的车辆来影响信号灯设备的本发明方法含有以下的由汽车模块实施的步骤，该车辆装备有用于影响信号灯设备的汽车模块：确定车辆当前的所在位置和当前的速度；查明车辆的行驶路段和要影响的信号灯设备的所在位置，在车辆行驶路段上该信号灯设备位于车辆所在位置的规定距离之内；从车辆的当前所在位置和车辆的当前速度中求出直至车辆到达要影响的信号灯设备处的行驶时间；以及给要影响的信号灯设备发送出第一信息信号，其中，该第一信息信号含有有关直至车辆到达要影响的信号灯设备处的所求出的行驶时间的数据，和/或车辆相对于信号灯设备的行驶方向和转弯方向。该方法的优点是象上面在阐述汽车模块时所说明那样的相同优点。此外，可以减少用于在信号灯设备上实现优先转换的规划工作量，并能够考虑车辆行驶路线和速度的短时变化。
汽车模块在接近信号灯设备期间优选地也采集车辆可能的速度变化，并在由于速度变化超过规定的阈值时发送相应修正的第一信息信号给信号灯设备。
在本发明的一个优选的实施形式中，信号灯设备以规则的时间间隔发送出一个含有有关信号灯设备所在位置数据的第二信息信号，以及接近着信号灯设备的车辆的汽车模块接收信号灯设备的所述第二信息信号，并查明该信号灯设备是否位于所述车辆的行驶路段上。
信号灯设备也还可以输出一个关于接收汽车信息信号的确认信号。
不仅第一信息信号，而且第二信息信号优选通过无线电来传输。
【附图说明】
在优选实施例的以下说明中，根据附图来详述本发明的以上的、以及其它的特征。
图1展示了如本发明第一实施例所述的用于影响信号灯设备的系统的简化方框电路图；
图2展示了如本发明第二实施例所述的用于影响信号灯设备的系统的简化方框电路图；
图3展示了为了阐述用于影响信号灯设备的本发明系统的作用原理的示意性时间行程图；以及
图4展示了使用图1的系统来影响信号灯设备的过程的流程图。
实施例的描述
现在根据图1来说明用于影响信号灯设备的本发明系统的第一实施例。
在图1中用10汇总了安排在车辆中的系统部件，而用12汇总了安排在信号灯设备中的系统部件。车辆10通常是诸如象公共汽车或急救车辆那样的特种车辆。但是本发明也可以采用于独有的交通。
在信号灯设备12中布置了用于按规定的程序流程，必要时通过考虑由信号灯设备12的接收机16所接收的信息信号18来控制信号灯设备12的控制装置14。由车辆10发送出的信息信号18含有有关车辆10直至到达信号灯设备12处的行驶时间的数据，和/或有关由所述车辆10驶过信号灯设备12的行驶方向和转弯方向的数据。信息信号18还可选择地含有车辆12的优先权代码，以便譬如给于急救车辆在所有其他的交通参与者之前的绝对优先权，和/或含有车辆10的识别号，使用该识别号对所述的车辆10在它接近信号灯设备12期间进行跟踪，并可以将其从其它的车辆区分开。
此时，显然通过考虑规定的中间时间、最短的绿灯时间和其它交通参与者的最长等候时间，由控制装置14来控制信号灯设备12的工作。
在车辆10中安排了由控制装置20和发射机22组成的汽车模块。汽车模块的控制装置20是与譬如象GPS模块那样的用于确定车辆10的当前所在位置的装置24、譬如象常规速度传感器那样的用于确定车辆10的当前速度的装置26、以及譬如象汽车导航系统那样的用于确定车辆10的行驶路段和信号灯设备12所在位置的装置28相耦连的。在所述的GPS模块24、速度传感器26和汽车导航系统28中有利地涉及车辆10的标准部件。
现在根据图3的时间行程图和图4的流程图来详述用于影响信号灯设备12的、上面借助图1所说明系统的作用原理。
车辆10首先借助GPS模块24和汽车导航系统28来确定其当前的所在位置x1和其行驶路段(步骤S10)。于是在步骤S20中借助汽车导航系统28来查明，在车辆行驶路段上要影响的信号灯设备12是否位于当前所在位置x1的规定距离ΔxLSA＝xLSA-x1之内。如果这是这种情况，流程进一步走向步骤S30，否则系统重新返回步骤S10。当然只有如果信号灯设备12位于车辆行驶路段上、如果由所述的车辆10已经在可预计的时间之内到达该信号灯设备12、以及如果该信号灯设备12也是为了由接近的车辆10来相应地影响它的工作而构成的，则进一步的程序流程才是必要的。也可以使用时间间隔τ的阈值来代替地点的距离ΔxLSA的阈值，其方式是除了车辆10的当前所在位置之外也随同计入车辆10的当前速度。
然后在步骤S30中借助速度传感器26来确定车辆10的当前速度v1。汽车模块的控制装置20从车辆10的如此确定的当前速度v1和如此确定的当前所在位置x1中，来求出直至车辆10到达信号灯设备12处的行驶时间τ1(步骤S40)。
汽车模块的控制装置20现在生成一个相应的信息信号18，该信息信号18由汽车模块的发射机22发射出，并由信号灯设备12的接收机16来接收(步骤S50)。该信息信号18含有上面说明的数据，这些数据对于将信号灯设备12的工作与到达车辆10用的优先转换进行优化的匹配是必要的。信号灯设备12的控制装置14譬如如下来控制信号灯设备12的工作，即按照车辆是否早于或迟于正常的绿灯时间A到达信号灯设备12处，不受车辆10影响地附加于信号灯设备12的有关信号灯组的正常绿灯时间A地，来直接在正常的绿灯时间A之前或之后生成一个附加的绿灯时窗B。图3中展示了这种情况，即根据在所在位置x1上所求出的行驶时间τ1，车辆10稍微迟于正常的绿灯时间A地到达信号灯设备处(所在位置xLSA)(曲线α)，信号灯设备12的控制装置14因而生成一个在正常绿灯时间A之后的附加的绿灯时窗B。
在接近信号灯设备12期间，汽车模块通过速度传感器26持续地采集车辆10的当前速度v1(步骤S60)，而控制装置20从中求出车辆的相应的速度变化Δv。在步骤S70中控制装置20检验，该求出的车辆10的速度变化Δv是否位于规定的阈值Δvmax之上。
如果所求出的车辆10的速度变化Δv位于规定的阈值Δvmax之下，即车辆10以近似恒定的速度行驶，流程则继续走向步骤S80。汽车模块的控制装置20在这里借助GPS模块24和汽车导航系统28来确定，车辆10是否已经通过所述的信号灯设备12。如果车辆10已经通过所述的信号灯设备12，车辆10则尽可能及时，即譬如在直接在信号灯设备12之后的所在位置x3上，通过相应的信息信号在信号灯设备12处报告离境(步骤S90)。如果与此相反地所述的车辆10还未通过所述的信号灯设备12，流程则重新返回到步骤S60，以便继续对车辆10在其接近要影响的信号灯设备12期间的速度变化进行监控。
如果在步骤S70中已确定，所求出的速度变化Δv已超过规定的阈值Δvmax，即直至车辆到达信号灯设备12处的事先确定的行驶时间τ1，超过某种尺度地偏离现在由于所改变的速度而可期待的行驶时间，并车辆10因此将不在信号灯设备12的绿灯时窗A，B之内到达该信号灯设备12处(请参阅图3中的曲线β)，流程则返回到步骤S40。现在求取从车辆10的所在位置x2直至到达信号灯设备12处的新的行驶时间τ2，并生成和发送出相应修正的信息信号18(步骤S50)。于是如上所述，步骤S60-S90的流程继续进行。
如从附图1，3和4的以上说明中可以清楚地识别的那样，本发明的汽车模块形成一个可自主确定直至到达要影响的信号灯设备处的行驶时间的装置，而不必为此预先用相应的行驶时间来学习一种行驶路线，并对之进行编程，即所述的系统是与固定规定的行驶路线无关的。因此与常规通报点链系统相反，所述的汽车模块也允许对路段分布方面的、或实际行驶时间方面的很短时的变化作出反应。此外，所述的汽车模块还允许更准确地确定直至到达信号灯设备处的行驶时间，因为不是基于假设的车辆速度，而是借助其实际的速度来求出行驶时间的。由于本发明的汽车模块此外还随同计入汽车的标准部件(GPS模块、速度传感器、汽车导航系统)，不用太大的花费和费用也可以按本发明来实现优先转换。除此之外，也可以相对于所述的通报点链系统来简化和因而更加费用有利地实现信号灯设备的控制装置，因为在汽车模块中求出直至车辆到达信号灯设备处的行驶时间。
现在借助附图2将第一实施例的一种修改方案作为第二实施例来阐述。在附图2中用相同的参考符号来配备象附图1的第一实施例中那样的相同部件，而对相同的作用原理不再阐述。
在该实施例中，附加于附图1的系统用发射机30来配备信号灯设备12，而用接收机32来配备汽车模块。信号灯设备12通过该发射机30以规则的时间间隔发送出一个第二信息信号31，该第二信息信号含有有关要影响的信号灯设备12所在位置的数据，并由位于信号灯设备12附近的车辆10的汽车模块的接收机32来接收。
汽车模块的控制装置20于是借助汽车导航系统28来查明，由其已接收了第二信息信号31的信号灯设备12是否位于车辆10的行驶路段上。如果这是这种情况，汽车模块则以上面借助第一实施例所说明的方式来生成一个第一信息信号18，并将其发送给信号灯设备12。
在第二实施例中，车辆10的汽车导航系统28只须查明车辆的行驶路段，但是不必知道要影响的信号灯设备12的所在位置，因为这些信号灯设备12自己通知它们的所在位置。因此可以安装新的信号灯设备12，不必持续地用相应的数据来更新所述的汽车导航系统。此外，只有如果要影响的信号灯设备真的在工作，而且是可以影响的，即如果这个要影响的信号灯设备发射出它的第二信息信号31，则本发明的汽车模块也才必须变成激活的。
通过信号灯设备12的发射机30和汽车模块的接收机32也可以选择性地由信号灯设备12传输一个确认信号给车辆10，即已接收到车辆10的第一信息信号18。如果未由信号灯设备12确认已接收到由汽车模块生成和发送出的信息信号18，则可以重复发送出信息信号18。
第二实施例的汽车模块还含有一个与汽车模块的控制装置20耦连的存储器34。在该存储器34中存放着以往的实际行驶时间，这些行驶时间对于某些行驶路段譬如也考虑了对交通流量和因而对行驶时间有影响的周内的日、日内的时间、信号灯设备处的堵车、和/或行驶路段上的变更的交通标记。汽车模块的控制装置20于是也通过考虑这些以往的实际行驶时间来求出直至车辆10到达信号灯设备12处的行驶时间。附加地也可以通过汽车导航系统28随同计入当前的交通情况(建筑工地、堵车等等)。由控制装置20所求出的行驶时间以此方式更确切地符合实际的行驶时间，并进一步优化了信号灯设备工作的控制。
存储器34也可以装在附图1的第一实施例的汽车模块中。
参考符号表
10 车辆
12 信号灯设备
14 12的控制装置
16 12的接收机
18 (第一)信息信号
20 10的控制装置
22 10的发射机
24 GPS模块
26 速度传感器
28 汽车导航系统
30 12的发射机
31 第二信息信号
32 10的接收机
34 存储器