1、 自動(dòng)化概論課程報(bào)告題目 智能紅綠燈 學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院班 級(jí) 自動(dòng)化 16 級(jí) 4 班 學(xué) 號(hào) 201604134145 學(xué)生姓名 黃金 指導(dǎo)教師 潘煉 日期：2016.12.09 智能交通應(yīng)用及其相關(guān)內(nèi)容一智能交通出臺(tái)實(shí)際意義市民“吐槽”城區(qū)紅綠燈多導(dǎo)致通行能力下降    城區(qū)有不少分支路口綠燈時(shí)間太短，上下班時(shí)間容易造成交通擁堵；而有些路口當(dāng)右轉(zhuǎn)綠燈亮?xí)r，斑馬線綠燈同時(shí)亮，導(dǎo)致車輛和行人 “打架”，存在安全隱患；還有一些路段紅綠燈太多，導(dǎo)致道路通行能力下降。因此出臺(tái)智能紅綠燈是當(dāng)務(wù)之急。智能紅綠燈系統(tǒng)由智能交通指揮中心、地感線圈、

2、監(jiān)控探頭、紅綠燈四個(gè)部分構(gòu)成，地感線圈埋在紅綠燈下面，當(dāng)車輛駛過路面時(shí)，動(dòng)感線圈會(huì)自動(dòng)計(jì)數(shù)，將數(shù)字信息傳達(dá)到指揮中心，指揮中心再根據(jù)車流量指導(dǎo)信號(hào)燈，以達(dá)到信號(hào)燈自動(dòng)調(diào)時(shí)的目的。這種紅綠燈是沒有時(shí)間顯示的，這是與傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制紅綠燈的很大的一個(gè)區(qū)別。紅綠燈“自適應(yīng)”，將會(huì)在車流量大的時(shí)候自動(dòng)延長通行時(shí)間，對(duì)緩解交通壓力有很大的幫助。智能紅綠燈系統(tǒng)將把路況信息及時(shí)反饋到指揮中心，如果發(fā)生交通事故或其他交通堵塞，信號(hào)燈將自動(dòng)調(diào)整，以緩解因堵塞帶來的交通壓力。交警也將及時(shí)了解實(shí)時(shí)信息，及時(shí)做出判斷和采取處理決策，對(duì)交通事故進(jìn)行迅速處理。二控制的原理圖。3 逐一分析給定電位差，就是給定一個(gè)具體的流量值

3、也就是我們所希望的紅綠燈兩邊車輛的速度。控制器也就是根據(jù)誤差信號(hào)來進(jìn)行控制的，如果誤差為正，則表示低于期望值，控制器就會(huì)增大電壓，來調(diào)節(jié)紅綠燈時(shí)間，則讓其變長。反之則減少紅綠燈時(shí)間。而這只是簡單敘述，實(shí)際上要建立龐大數(shù)學(xué)模型來判斷。以下就是一種方法：根據(jù)我們的仿真研究，我們提出了一種模糊控制的方法。單個(gè)交叉口的控制要在全局優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)上執(zhí)行。對(duì)單個(gè)交叉口而言，當(dāng)交通需求較小時(shí)，信號(hào)周期則應(yīng)短一些，但一般不能少于×15秒（為相位數(shù)）以免某一方向的綠燈時(shí)間小于15秒使車輛來不及通過路口影響交通安全；當(dāng)交通需求較大時(shí)，信號(hào)周期則應(yīng)長一些，但一般不能超過120秒，否則某一方向的紅燈時(shí)間將超

4、過60秒，駕駛員心理上不能忍受。當(dāng)交通需求很小時(shí)，一般按最小周期運(yùn)行；當(dāng)交通需求很大時(shí)，只能按最大周期控制，此時(shí)，車輛堵塞現(xiàn)象已不可避免。根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)，單個(gè)交叉路口的模糊控制算法可描述為：步驟從相位開始，分別指定各相位的最大綠燈時(shí)間 ；步驟先給該相位以最短綠燈時(shí)間， 15秒；步驟在內(nèi)測得放行車道上的交通需求，設(shè)其為 ；步驟若 小于某一給定的值或累積綠燈時(shí)間 ，則將綠燈轉(zhuǎn)到下一相位，回到步驟，否則繼續(xù)；步驟根據(jù) 值的大小來確定綠燈延長時(shí)間，若 小，則少量延長綠燈時(shí)間，若 大，則大量延長綠燈時(shí)間。由此建立模糊控制規(guī)則。設(shè)延長的綠燈時(shí)間為，若 ，則 ；否則該相位的綠燈時(shí)間為 ，回到步驟。算法中的交

5、通需求通常用兩種方法描述，一是用交叉口停止線前的排隊(duì)長度即停止線前相隔一定距離（通常為80至100）的兩檢測器之間的車輛數(shù)來表示交通需求；另一種方法是：當(dāng)占有率不低于某一基準(zhǔn)占有率時(shí)，用占有率表示交通需求；當(dāng)占有率小于某一基準(zhǔn)占有率且交通量不低于某一基準(zhǔn)交通量，則用交通量表示交通需求。檢測器在指定的時(shí)間內(nèi)（通常為分鐘）測得的計(jì)數(shù)值（方波數(shù)）為交通量；檢測器在指定的時(shí)間內(nèi)（通常為分鐘）測得的方波寬度總和與該時(shí)間值的比為占有率。用隊(duì)長來表示交通需求可用下述方法建立模糊控制規(guī)則。將測得的隊(duì)長可看作模糊變量 ，其論域?yàn)椋?，取個(gè)語言值： （很長）， （長）， （較長）， （中等）， （較短）， （短），

6、 （很短）。綠燈追加時(shí)間同樣看作模糊變量 ，其論域?yàn)椋?，取個(gè)語言值： （很多）， （多）， （較多）， （適中）， （較少）， （少）， （很少）。根據(jù)人的控制經(jīng)驗(yàn)一般可總結(jié)出下列條控制規(guī)則，若 ,則 ,i,。根據(jù)模糊理論知道，一個(gè)完整語言控制策略是由很多不同的語言控制策略所組成的。由條語言控制策略可組成單輸入單輸出語言控制策略，每條控制策略可用模糊關(guān)系矩陣表示。主要也就是重要的就是檢測裝置，檢測裝置運(yùn)用地感線圈原理來檢測。檢測裝置原理如下：其檢測原理是，在兩個(gè)地感線圈中央放上兩只傳感器，如圖43 公 路 1 2 車輛行駛方向 地感線圈檢定裝置 由地感線圈檢定裝置先給干傳感器3輸入一個(gè)脈沖信號(hào)

7、，再給傳感器4輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，兩個(gè)脈沖信號(hào)相隔時(shí)間TT=S/V其中S：地感線圈1與地感線圈2之間的距離（可以用尺子測量出來） V：想要檢測的車速（如：20km/h、80 km/h、100 km/h、200 km/h等）。傳感器3和傳感器4中分別產(chǎn)生一個(gè)電磁場，模擬汽車行駛時(shí)引起地感線圈1與地感線圈2的磁通量變化，產(chǎn)生旋流，檢測器檢測到信號(hào)后計(jì)算出地感線圈所測的車輛速度值。地感線圈車輛檢測器，是一種基于電磁感應(yīng)原理的車輛檢測器。它通常在同一車道的道路路基下埋設(shè)環(huán)形線圈，通以一定工作電流，作為傳感器。當(dāng)車輛通過該線圈或者停在該線圈上時(shí)，車輛本身上的鐵質(zhì)將會(huì)改變線圈內(nèi)的磁通，引起線圈回路電感量的變

8、化，檢測器通過檢測該電感量的變化來判斷通行車輛狀態(tài)。電感變化量的檢測方法一般有兩種：一種是利用相位鎖存器和相位比較器，對(duì)相位的變化進(jìn)行檢測；另一種是利用環(huán)形線圈構(gòu)成的耦合電路對(duì)其振蕩頻率進(jìn)行檢測。最后我想說智能交通前景很廣大，但由于以下原因阻礙它的發(fā)展，只要我們解決他們，未來就是美好的。問題一：海量設(shè)備管理問題隨著系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大，前端設(shè)備點(diǎn)位增加，設(shè)備故障點(diǎn)也呈幾何級(jí)數(shù)增長，管理人員僅忙于應(yīng)付設(shè)備故障，無暇他顧。以電子警察系統(tǒng)為例，目前一、二線城市基本都實(shí)現(xiàn)了電警設(shè)備在重點(diǎn)路口、路段的全覆蓋，建設(shè)規(guī)模均有上千臺(tái)攝像機(jī)及相應(yīng)的控制設(shè)備，由于各廠商產(chǎn)質(zhì)量量良莠不齊，前端設(shè)備實(shí)際完好率不高。設(shè)備故障未

9、暴露，或暴露但沒有得到及時(shí)維護(hù)的現(xiàn)象非常嚴(yán)重，給業(yè)主造成了大量的投資浪費(fèi)。問題二：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范國內(nèi)智能交通系統(tǒng)項(xiàng)目的建設(shè)先于行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的推出。在缺乏標(biāo)準(zhǔn)的條件下，許多地區(qū)的智能交通系統(tǒng)自成體系，缺乏應(yīng)有的銜接和配合，標(biāo)準(zhǔn)互不統(tǒng)一。即便在城市內(nèi)部，道路上的傳感器標(biāo)準(zhǔn)也非?；靵y，因?yàn)閭鞲衅髟O(shè)備生產(chǎn)企業(yè)缺乏統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的混亂妨礙了交通數(shù)據(jù)的獲取，從而無法進(jìn)行交通流的分析和預(yù)測。在高速公路收費(fèi)系統(tǒng)方面，各省或地區(qū)內(nèi)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)一卡通或不停車收費(fèi)系統(tǒng)，也沒有統(tǒng)一指導(dǎo)和標(biāo)準(zhǔn)，為將來的全國聯(lián)網(wǎng)造成了困難。問題三：系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性智能交通系統(tǒng)復(fù)雜度和整合程度越來越高，而系統(tǒng)的健壯性卻沒有

10、同步提高，往往有牽一發(fā)而動(dòng)全身的問題出現(xiàn)。以某地級(jí)市為例，智能交通系統(tǒng)由近200臺(tái)服務(wù)器和2千多臺(tái)前端設(shè)備組成，包括信號(hào)控制、交通流量采集、交通誘導(dǎo)、電子警察、卡口等子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)要和省級(jí)交管平臺(tái)、區(qū)縣級(jí)交管子平臺(tái)、公安業(yè)務(wù)集成平臺(tái)等系統(tǒng)相連。系統(tǒng)具有流程復(fù)雜、業(yè)務(wù)系統(tǒng)眾多、客戶端分散等等一系列特點(diǎn)。業(yè)主竭盡全力為了保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，但還是經(jīng)常出問題。系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜是一方面，業(yè)務(wù)系統(tǒng)眾多無法“照顧”過來才是最嚴(yán)重的問題。問題四：數(shù)據(jù)源的質(zhì)量智能交通應(yīng)用需要高質(zhì)量的數(shù)據(jù)源，而目前設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行的性能得不到保證，數(shù)據(jù)質(zhì)量不高限制了智能交通業(yè)務(wù)高水平的擴(kuò)展應(yīng)用?，F(xiàn)代化的交通誘導(dǎo)和交通信號(hào)控制需要實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的交通流量數(shù)據(jù)以供交通狀態(tài)判斷以及短時(shí)交通預(yù)測使用。而由于目前系統(tǒng)健壯性不足，難以自行判斷數(shù)據(jù)質(zhì)量，從而使得交通誘導(dǎo)和信號(hào)控制系統(tǒng)不能發(fā)揮預(yù)期效用，從而影響了整體智能交通系統(tǒng)的投資價(jià)值。問題五：信息安全問題由于智能交通兼具交通工具帶來的移動(dòng)特性和通信傳輸所使用的無線通信兩方面的特點(diǎn)，它也就集成了無線網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)兩大類型網(wǎng)絡(luò)的安全問題。然而，當(dāng)前針對(duì)