关于设计智能信号灯控制系统的问题探讨

减小字体 增大字体 作者:佚名  来源:本站整理  发布时间:2013-03-30 19:52:51

1 智能信号灯控制系统设计的相关要求

智能信号灯控制系统设计的相关要求,离不开对它的设计要求和主要功能的认识。智能信号灯控制系统的设计要求表现在以下方面:为了保证与时俱进并实现对未来变化的需要,智能信号灯控制系统在设计过程中要考虑到实用性、先进性以及可靠性等特性。对于信号控制器的功能设计一定要保证其全面和充分,这样才足以应对各种情况发生;对于总体结构的设计要考虑到实际的路口交通需要,并保证在安装和调试以及使用过程中都简便易行。

对于智能信号灯控制系统的功能笔者认为主要有以下几个方面:首先智能信号灯控制系统能够准确地接收到中小控制系统的指令,并在接收工作完毕以后实现预案设置的功能;其次智能信号控制系统可以实现通过手动方式进行交通灯信号之间的转换工作[1];第三可以实现公共交通工具优先通过;最后接受主车道上停车线内停滞车辆数量的信息模糊调节,并能够控制交通灯的转换时间和持续时间,以及当信号灯发亮时,对应车道上的箭头会实现闪烁。

2 智能信号灯控制系统设计概述

2.1 模糊控制及其实现手段

模糊控制作为计算机智能控制方法的一种,它将模糊逻辑推理、模糊语言变量和模糊集合论作为基础,并以知识库为中心的控制方法。对于模糊控制器的设计而言,它可以巧妙地模仿操作人员进行手动操作控制,再依据对模糊集合理论的理解基础上进行设计实施的。对于模糊控制器的使用,它在应用领域表现出了广阔的应用前景。因为它和交通流控制的特点非常吻合,所以把模糊控制技术应用到交通信号灯的控制系统中。考虑到模糊控制使用专业的模糊逻辑芯片价格昂贵,一般情况下会使用FPGA。模糊控制表现出了其独特的优势,具体表现在以下几个方面:首先因为它使用的ISP技术,运用该技术可以使系统内的硬件也可以像软件操作一样进行设置和编程,这在对信号的复杂处理过程中有了新的借鉴;其次它可以实时地对模糊控制的控制规则、模糊控制的输入量以及模糊控制的输出量进行再更改;最后它自身容量大,不但运行速度快而且实时性较强[2]。

2.2 智能交通信号灯控制依赖的信息检测方法

交通流数据是智能交通信号灯控制的首要前提,对于智能交通信号灯的控制必须要借助于经检测的交通流数据,通过这种方式进行实时的交通流控制。科技的不断进步也带动了交通流的检测技术的发展。交通流检测器分为很多种,常见的为视频检测器、超声波式检测器以及光辐射式检测器等[3]。

2.3 系统软件和系统硬件的具体设计

为了给予智能信号灯控制系统更加全面的设计认识,此处对于系统软件和系统硬件的具体设计进行了简单阐述。

1)系统软件的设计。对于系统软件具体设计内容包括以下几个方面:程序总体结构设计、查询模糊控制表及反模糊化、主控程序。此处以单交叉路口四相位交通信号控制系统为模型,根据实际情况设定以下参数:第一是一个相位上的绿灯时间不能少于15 s,因为车辆在启动到通过路口需要的时间要远远超过此时间,所以对于相位上的绿灯时间要将它考虑在内。第二是信号周期最长一般不得超过200 s,在程序中每一个相位都会给出最小的绿灯时间,即15 s。以这个时间作为基础,按照检测到的车流量再去查询模糊控制表,这样就会更加有针对性。然后就可以得到该相位的绿灯延时,最大延时为50 s[4-5]。

2)系统硬件的设计。该智能交通自适应信号灯控制系统的硬件设计框图见图1。系统核心器件选用Altera的FPGA芯片EPF10K10,它的集合构成较为复杂,因为它集成了大约有1万个等效逻辑门,并且含有572个逻辑单元(Les)、72个逻辑阵列块(LABs)和720个片内寄存器,它在不占用内部资源的情况下完成对BTS6144B的片内存储器实现过程[6];内部模块间采用高速、延时可预测的快速通道连接;片内还有三态网络

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