本發明涉及智能交通安全與技術領域，具體是一種基于手機app的交通信號燈提示系統。
背景技術：
隨著城市經濟與技術的發展，人們的出行與消費需求日益擴大，交通擁堵問題日益加重，城市道路交通不堪重負，交通事故頻發。交通信號燈作為交通管理與控制最常見也最有效的手段，有利于疏導交通流、改善道路通行能力、提高交通安全，在一定程度上緩解了交通擁堵問題。因此作為重要的交通標志，對交通信號燈信號狀態的有效識別尤為重要。但由于交通信號燈目標小，尤其在陰雨天氣或霧霹天氣等能見度低的情況下，駕駛員無法及時準確地獲取交通燈的狀態信息，因此無法選擇合理的駕駛速度與前車保持安全距離，從而不能有序的通過或停止在交叉口，無法避免交通事故的發生。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種基于手機app的交通信號燈提示系統，在幫助駕駛員有效識別信號燈狀態，提高駕駛安全性。
為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：
基于手機app的交通信號燈提示系統，其特征在于：包括設置在道路現場的交通信號機、交通信號采集模塊、信控模塊、無線通訊模塊，設置在車內的車載裝置，以及設置在駕駛員手機中的手機app，其中：
所述車載裝置采集車輛的速度、本車與前車的行車間距、車輛的實時位置信息和行駛方向，并將車輛的速度、本車與前車的行車間距、車輛的實時位置信息和行駛方向通過無線方式傳輸至信控模塊；
所述交通信號采集模塊輸入端與交通信號機輸出端連接，交通信號采集模塊輸出端與信控模塊輸入端連接，信控模塊的通訊端與無線通訊模塊連接，由交通信號采集模塊采集交通信號機中交通信號燈實時狀態信息，并將交通信號燈實時狀態信息傳輸至信控模塊，且信控模塊通過無線通訊模塊接收車載裝置采集的車輛的速度、本車與前車的行車間距、車輛的實時位置信息和行駛方向，信控模塊中設定有最優行駛速度關系式，且信控模塊采用最優行駛速度關系式對交通信號燈實時狀態信息、車輛的速度、本車與前車的行車間距、車輛的實時位置信息和行駛方向進行分析，判斷車輛在一定時間內的最優行駛速度，然后將車輛的速度、交通信號燈實時狀態信息、最優行駛速度信息編碼后通過無線通訊模塊發送給手機app；
手機app將信控模塊發送的信號解碼后進行處理分析，判斷車輛的速度是否大于最優行駛速度，若車輛的速度大于最優行駛速度，則手機app進行語音提醒，否則不產生語音信號。
所述的基于手機app的交通信號燈提示系統，其特征在于：交通信號采集模塊、信控模塊與無線通訊模塊均設于道路交叉口的交通信號機的機箱內。
所述的基于手機app的交通信號燈提示系統，其特征在于：所述車載裝置包括速度傳感器、紅外測距傳感器、電子指南針、車載無線傳輸模塊，所述速度傳感器、紅外測距傳感器、電子指南針分別連接車載無線傳輸模塊，其中：
所述的速度傳感器采集車輛的速度，并將獲得的車輛的速度通過車載無線傳輸模塊傳輸至信控模塊；
所述的紅外測距傳感器安裝在車體前側，用于采集本車與前車的行車間距，并將獲得的本車與前車的行車間距通過車載無線傳輸模塊傳輸至信控模塊；
所述的電子指南針采集車輛的實時位置信息，并判斷車輛的行駛方向，并將車輛的實時位置信息及行駛方向通過車載無線傳輸模塊傳輸至信控模塊。
所述的基于手機app的交通信號燈提示系統，其特征在于：所述手機app包括手機中央處理單元、手機通訊單元、手機顯示單元、手機語音單元，所述手機通訊單元與手機中央處理單元的通訊端連接，手機顯示單元、手機語音單元分別與手機中央處理單元的輸出端連接，其中：
手機中央處理單元通過手機通訊單元無線接收信控模塊發送的信號解碼后進行處理分析，判斷車輛的速度是否大于最優行駛速度，若車輛的速度大于最優行駛速度，則手機中央處理單元控制手機語音單元產生語音信號進行語音提醒，否則不產生語音信號；同時無論是否產生語音信號，手機中央處理單元控制手機顯示單元顯示交通信號燈實時狀態信息。
所述的基于手機app的交通信號燈提示系統，其特征在于：信控模塊中的最優速度關系式，以車輛的速度vs、行車間距dh為自變量，建立如公式(1)所示的最優行駛速度vp關系式：
vp＝vs{1-α·exp[(d-dh)/(β·vs)]}(1)，
式中α、β為常數項，基于多次實驗標定，d為安全車距，基于多次試驗標定。
本發明基于手機app的交通信號燈提示系統和現有技術具有以下優點:
1、本發明直接通過交通信號機獲取信號燈實時狀態，有效保證了信號燈信息的準確性與實時性，降低了信號傳遞的時間延誤。
2、本發明通過車輛車載的速度傳感器、紅外測距傳感器以及電子指南針直獲取車輛的速度、行車距離、位置，提高了最優速度計算的準確性，保證了系統的實用性。
3、駕駛員的手機app可通過視覺或語音獲取到前方信號燈實時狀態，避免了因前方遮擋或惡劣天氣的影響無法了解信號燈的狀態，做出合理的駕駛行為，減少了交通事故的發生，提高了交通安全性。
4、本發明在需安裝的車載設備少，不會影響車輛的性能及外觀，而且成本低。
5、本發明的客戶端為智能手機，主要的數據分析處理模塊位于交通信號機機箱內，在車輛上不需要安裝復雜的設備，限制條件少，幾乎任何駕駛員、車輛均可以使用該系統，實用性強，易于推廣。
附圖說明
圖1為本發明基于手機app的交通信號燈提示系統結構框圖。
具體實施方式
如圖1所示，基于手機app的交通信號燈提示系統，包括設置在道路現場的交通信號機5、交通信號采集模塊6、信控模塊7、無線通訊模塊8，設置在車內的車載裝置，以及設置在駕駛員手機中的手機app，其中：
車載裝置采集車輛的速度、本車與前車的行車間距、車輛的實時位置信息和行駛方向，并將車輛的速度、本車與前車的行車間距、車輛的實時位置信息和行駛方向通過無線方式傳輸至信控模塊7；
交通信號采集模塊6輸入端與交通信號機5輸出端連接，交通信號采集模塊6輸出端與信控模塊7輸入端連接，信控模塊7的通訊端與無線通訊模塊8連接，由交通信號采集模塊6采集交通信號機5中交通信號燈實時狀態信息，并將交通信號燈實時狀態信息傳輸至信控模塊7，且信控模塊7通過無線通訊模塊8接收車載裝置采集的車輛的速度、本車與前車的行車間距、車輛的實時位置信息和行駛方向，信控模塊7中設定有最優行駛速度關系式，且信控模塊7采用最優行駛速度關系式對交通信號燈實時狀態信息、車輛的速度、本車與前車的行車間距、車輛的實時位置信息和行駛方向進行分析，判斷車輛在一定時間內的最優行駛速度，然后將車輛的速度、交通信號燈實時狀態信息、最優行駛速度信息編碼后通過無線通訊模塊8發送給手機app；
手機app將信控模塊發送的信號解碼后進行處理分析，判斷車輛的速度是否大于最優行駛速度，若車輛的速度大于最優行駛速度，則手機app進行語音提醒，否則不產生語音信號。
交通信號采集模塊6、信控模塊7與無線通訊模塊8均設于道路交叉口的交通信號機的機箱內。
車載裝置包括速度傳感器2、紅外測距傳感器4、電子指南針3、車載無線傳輸模塊1，速度傳感器2、紅外測距傳感器4、電子指南針3分別連接車載無線傳輸模塊1，其中：
速度傳感器2采集車輛的速度，并將獲得的車輛的速度通過車載無線傳輸模塊1傳輸至信控模塊7；
紅外測距傳感器4安裝在車體前側，用于采集本車與前車的行車間距，并將獲得的本車與前車的行車間距通過車載無線傳輸模塊1傳輸至信控模塊7；
電子指南針3采集車輛的實時位置信息，并判斷車輛的行駛方向，并將車輛的實時位置信息及行駛方向通過車載無線傳輸模塊1傳輸至信控模塊7。
手機app包括手機中央處理單元10、手機通訊單元9、手機顯示單元11、手機語音單元12，手機通訊單元9與手機中央處理單元10的通訊端連接，手機顯示單元11、手機語音單元12分別與手機中央處理單元9的輸出端連接，其中：
手機中央處理單元10通過手機通訊單元9無線接收信控模塊7發送的信號解碼后進行處理分析，判斷車輛的速度是否大于最優行駛速度，若車輛的速度大于最優行駛速度，則手機中央處理單元10控制手機語音單元12產生語音信號進行語音提醒，否則不產生語音信號；同時無論是否產生語音信號，手機中央處理單元10控制手機顯示單元11顯示交通信號燈實時狀態信息。
信控模塊7中的最優速度關系式，以車輛的速度vs、行車間距dh為自變量，建立如公式(1)所示的最優行駛速度vp關系式：
vp＝vs{1-α·exp[(d-dh)/(β·vs)]}(1)，
式中α、β為常數項，基于多次實驗標定。d為安全車距，基于多次試驗標定。
當車輛行駛到交通信號燈一定范圍內，車輛將紅外測距傳感器4、速度傳感器2以及電子指南針3獲取的車輛行車距離、速度、車輛位置信息通過車載無線模塊1實時傳遞給交通信號機機箱內的無線通訊模塊8，無線通訊模塊8將這些信息編碼后再傳遞到信控模塊7，信控模塊7將接收到的行車距離、速度、車輛位置信息以及交通信號燈狀態信息進行分析處理，編碼后通過無線通訊模塊8發送給對應方向的車輛，該方向上的手機app通過手機通訊單元9篩選并接收相匹配的信號，手機通訊單元9將信號傳遞給手機中央處理單元10，手機中央處理單元10對信號進行轉換處理，并將轉換后的信號分別發送給手機顯示單元11和手機語音單元12，以視覺和語音方式呈現給駕駛員。