基于模糊控制技術(shù)的智能交通設(shè)計(jì).pdf

1、隨著高速發(fā)展的信息技術(shù)和世界經(jīng)濟(jì)，交通運(yùn)輸在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的作用越來(lái)越重要，不斷推動(dòng)著基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。因此，在不改變現(xiàn)有交通控制手段的前提下，如何使交通得以更好地應(yīng)用，已成為相關(guān)學(xué)科當(dāng)前研究的重點(diǎn)熱點(diǎn)之一。隨著美國(guó)和歐洲的許多國(guó)家巨額經(jīng)費(fèi)與科研力量的投入，一系列相對(duì)穩(wěn)定的交通控制系統(tǒng)不斷被開發(fā)出來(lái)。這些基于現(xiàn)有路燈智能控制技術(shù)基礎(chǔ)之上的研究成果，具有相對(duì)很高的系統(tǒng)可靠性，這些流量控制系統(tǒng)在國(guó)外交通應(yīng)用中經(jīng)過了長(zhǎng)期的實(shí)踐測(cè)試，技

2、術(shù)已然非常成熟，然而結(jié)合我們國(guó)家的具體的實(shí)踐應(yīng)用，也表現(xiàn)出一些不足之處:
　　(1)由于我們國(guó)家交通現(xiàn)狀的混合性，不能理想地發(fā)揮實(shí)際控制效果;
　　(2)系統(tǒng)的初次投資成本太高，使得很多城市和地區(qū)無(wú)法安裝;
　　(3)后續(xù)應(yīng)用時(shí)的維護(hù)成本投入太大，使得一部分已經(jīng)安裝了系統(tǒng)設(shè)備的城市和地區(qū)也不能及時(shí)地進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)。
　　因此，根據(jù)我國(guó)的交通運(yùn)輸國(guó)情，建立一套高效節(jié)能的交通控制系統(tǒng)已成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。本文研究目的是

3、光電傳感器矩陣系統(tǒng)檢測(cè)東西方向和南北方向車流量的大小，同時(shí)單片機(jī)會(huì)根據(jù)歷史預(yù)存數(shù)據(jù)和目前檢測(cè)到的車流量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，通過模糊控制規(guī)則建立好的信號(hào)燈動(dòng)態(tài)模型從而獲得最佳周期長(zhǎng)度和有效綠燈時(shí)間，然后采用模糊算法對(duì)信號(hào)燈配時(shí)方案進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整，在保證交通安全同時(shí)最大限度地提高交通交替運(yùn)行的順暢度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)十字路口的智能控制。主要研究工作如下:
　　1、根據(jù)智能交通系統(tǒng)的需求，選取PIC18F452單片機(jī)作為系統(tǒng)的硬件平臺(tái)的主控

4、芯片，分析并比較了目前檢測(cè)車流量方式的優(yōu)缺點(diǎn)，選取了E3F-DS10C4光電傳感器對(duì)車流量進(jìn)行檢測(cè)，并據(jù)此搭建系統(tǒng)的硬件模型電路以及硬件部分的總體設(shè)計(jì)方案。
　　2、重點(diǎn)分析并論述了單交叉路口交通信號(hào)燈控制（點(diǎn)控制）模型的實(shí)時(shí)配時(shí)算法。根據(jù)車流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到的交通流分布規(guī)律，設(shè)計(jì)出流量序列生成算法來(lái)控制交通流;通過建立信號(hào)燈動(dòng)態(tài)模型從而獲得最佳周期長(zhǎng)度和有效綠燈時(shí)間，然后采用模糊控制算法對(duì)信號(hào)燈配時(shí)方案進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整，并建

5、立基于排隊(duì)車輛模型對(duì)模糊控制算法進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　3、車流量的正確檢測(cè)是本系統(tǒng)的重點(diǎn)，研究對(duì)動(dòng)態(tài)車流量采集的方法，選取適合本系統(tǒng)的車流量處理技術(shù)，分析了目前車流量采集在已有的智能交通系統(tǒng)中的不足，提出來(lái)改進(jìn)方法。分析了影響本系統(tǒng)車流量采集的環(huán)境因素，如現(xiàn)場(chǎng)施工、車輛通行、電磁波干擾等。
　　4、設(shè)計(jì)開發(fā)出本智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，在PIC單片機(jī)專用開發(fā)環(huán)境MPLAB下，通過編譯器PIC2進(jìn)行在線調(diào)試后并下載到硬件平臺(tái)，結(jié)合硬件

6、仿真模型進(jìn)行了系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試工作。同時(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)功能測(cè)試，主要包括AT24C02存儲(chǔ)功能的測(cè)試，MAX487通信功能測(cè)試和模糊控制配時(shí)測(cè)試。
　　由于采用了PIC單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與運(yùn)行的可靠性，同時(shí)極大地方便了系統(tǒng)的調(diào)試和后續(xù)的維護(hù)。光電傳感器的應(yīng)用，使該系統(tǒng)在車流量的檢測(cè)方面性能大大提高;跟隨環(huán)境變量動(dòng)態(tài)調(diào)整的信號(hào)燈顯示時(shí)間，有效規(guī)避信號(hào)燈固定顯示時(shí)間帶來(lái)的低效率，使之服務(wù)的交通通行更加暢通;單片機(jī)外

7、部中斷的引入，對(duì)突發(fā)情況（如救護(hù)車輛，消防車輛等）的應(yīng)急處理提供了最佳的解決方案。為了實(shí)現(xiàn)更好的警示效果，本設(shè)計(jì)選用大型號(hào)的信號(hào)指示要作為本系統(tǒng)中的交通信號(hào)燈，本系統(tǒng)采用常用型號(hào)的傳感器，方便之后的量產(chǎn)應(yīng)用，同時(shí)能大大降低后續(xù)的維護(hù)成本。本系統(tǒng)在今后伴隨道路的發(fā)展情況可以做更進(jìn)一步的完善與擴(kuò)展（比如增加攝像機(jī)交通監(jiān)控的控制、車輛轉(zhuǎn)彎的交通燈的控制以及車輛闖紅燈警告系統(tǒng)的控制等等），用來(lái)滿足更加苛刻的應(yīng)用要求。作為智能交通管理系統(tǒng)的一個(gè)重