[发明专利]一种基于WiFi技术的交通信号灯识别系统及识别方法

说明书

技术领域

本发明属于交通安全领域，尤其涉及一种基于WiFi技术的交通信号灯识别系统及识别方法。

背景技术

道路环境感知是影响车辆驾驶的重要因素，其中交通信号灯能够使车辆在十字路口有序、安全通行，大幅度提高路口的通行效率。因此，准确高效的信号灯识别系统是智能车辆环境感知不可或缺的组成部分。国内外学者已进行了多年交通信号灯识别的研究，取得不少进展及成果。

已有的交通信号灯的识别方法主要分为基于图像处理的方法和基于网络信息传输的方法两类。基于图像处理的方法通常是使用摄像头采集车辆前方的视频图像，然后依靠颜色、形状等信息检测感兴趣区域并提取特征进行类别判定，从而得到交通信号灯的状况。根据交通信号灯的特征属性，信号灯的检测可以分为基于颜色空间的检测方法、基于形状特征的检测方法以及其他一些综合类方法。基于颜色空间检测的算法实时性较好，是目前交通信号灯检测方法中采用较多的方法之一。此种方法对于环境对比强烈、颜色明显的图像能取得比较好的结果，然而单单依靠颜色信息无法应对复杂背景下的信号灯检测。形状检测方法能克服颜色模糊、光照不均匀等问题的影响，但若复杂背景下存在形状相似的干扰物，则会导致信号灯检测的失败。另有一些研究方法将颜色和形状综合考虑。相比于单独利用某种特征，此种方式能进一步减少识别错误率，但在夜晚、恶劣天气等情况下仍无法达到系统的实时性和鲁棒性要求。因此，采用基于图像处理的方法很难较好完成全天时、全天候条件下的交通信号灯识别工作。

相比之下，基于网络信息传输的方法在应对复杂环境方面更为鲁棒。该类方法主要包括采用车联网、ZigBee、WiFi的交通信号灯识别方法。其中，车联网是利用装载在车辆上的RFID电子标签，获取车辆的行驶属性和车辆运行状态信息，通过GPS、北斗等定位技术获取车辆行驶位置等参数，通过GPRS、3G等无线传输技术实现信息传输和共享，以及通过RFID、传感器获取道路等交通基础设施的使用状况，最后通过互联网信息平台来为车辆提供各种交通综合服务，如红绿灯警告等。该方案实施的前提是具有良好的硬件条件且所在城市具备智能交通信号系统。此外，车联网自身存在的数据信息量巨大，安全性难以保证等问题均有可能对交通信号灯的有效识别造成一定的影响。

在采用ZigBee进行信号灯识别方面，采用的方案为通过ZigBee在信号灯周围组成局域网，当汽车进入交通信号发射半径范围内时，车辆上的ZigBee模块会自动作为终端节点加入该网络中，以实时获取交通信号灯的状态。但是ZigBee节点的有效传输范围一般为10—75米，数据传输速率低，在2.4GHz的频段也只有250Kb/s，而且ZigBee采用随机接入MAC层，且不支持时分复用的信道接入方式，不能很好地支持一些实时的业务，因此该方法在识别范围和速率方面较实际应用需求还有差距。

发明内容

为了克服现有技术所存在的问题，本发明提供了一种基于WiFi技术的交通信号灯识别系统及识别方法，利用WiFi技术有效传输距离较远、传输速度较快的特点，在十字路口区域组建交通信号灯和车辆之间的局域网，并将交通信号灯的实时状态和位置信息发送到车辆的客户端上，实现客户端对交通信号灯的识别。

本发明提供的一种基于WiFi技术的交通信号灯识别系统，包括客户端和服务器；

所述客户端与服务器建立WiFi连接，并采用自定义通信协议发送和接收交通信号灯状态；

其中，所述自定义通信协议规定每个数据包至少由开始符、协议版本号、交通信号灯状态和结束符构成。

发明人在研究过程中发现，由于在系统实际运行过程中，同时连接到服务器的客户端数量可能超过几十个，如果服务器与客户端通信的数据量较大，则会导致数据推送延迟，从而导致客户端无法及时获取当前路口的交通信号灯状况。发明人在研究过程中尝试了采用XML格式或者JSON格式等多种现有通信协议规定的格式进行数据传输，但是无论采用哪一种数据格式，每个数据包的数据量均会在200字节以上。因此，为了降低数据臃肿程度，发明人设计了一种采用简化数据包的自定义通信协议，极大地降低了数据长度，保证了数据推送的实时性。

进一步的，所述交通信号灯状态至少包括：经度、纬度、北向红绿灯信息、西向红绿灯信息、南向红绿灯信息和东向红绿灯信息。