基于FPGA的交通信號燈的智能控制系統(tǒng).pdf

1、　　近年來,隨著我國人民生活水平的不斷提高,越來越多的個(gè)人及家庭都擁有了自己的私家車,加上其他各類運(yùn)輸車輛,目前我國的機(jī)動(dòng)車數(shù)已達(dá)到2億余量。然而,與日俱增的機(jī)動(dòng)車輛,也給城市帶來了無盡的擁堵以及嚴(yán)重的環(huán)境污染,并導(dǎo)致全社會(huì)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低。長此下去,將會(huì)嚴(yán)重制約我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以,有效改善我國交通狀況已成為迫在眉睫的任務(wù)。分析表明,產(chǎn)生車輛擁堵的一個(gè)主要因素是城市交通路口紅綠燈的設(shè)置存在這樣那樣的技術(shù)及管理問題。目前,我國主要城市交通

2、路口的交通信號燈都采用的是定時(shí)控制,控制形式單一,無法根據(jù)具體交通狀況的變化而調(diào)整。因此。設(shè)計(jì)一種能夠根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況、實(shí)現(xiàn)交通信號燈自動(dòng)配時(shí)的智能交通控制系統(tǒng),對改善城市道路交通情況有著重要的意義。
　　論文通過深入研究視頻監(jiān)控技術(shù),FPGA 技術(shù),模糊控制技術(shù)等相關(guān)理論,并將其有效結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種能夠根據(jù)交通路口通行車流量的多少來實(shí)現(xiàn)交通信號燈自動(dòng)配時(shí)的智能交通控制系統(tǒng)。論文從結(jié)構(gòu)上共分為兩大部分：算法設(shè)計(jì)部分和硬件設(shè)計(jì)部分

3、。算法設(shè)計(jì)部分主要包括基于視頻的車流量檢測算法和模糊控制算法。車流量檢測算法是論文算法設(shè)計(jì)的核心部分,該算法采用幀間差和背景差相結(jié)合的方法,檢測出交通路口通過的車輛數(shù)量；模糊控制算法通過模糊控制表,得出一個(gè)合理的綠燈時(shí)間。硬件設(shè)計(jì)部分是通過 FPGA 技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的,主要包含四大硬件模塊：頂層模塊,負(fù)責(zé)連接外部電路的信號以及各個(gè)子模塊之間的互聯(lián)工作；車輛檢測子模塊,負(fù)責(zé)通過外部輸入的圖像信號來判斷有無車輛的通過；車流輛統(tǒng)計(jì)子模塊負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)

4、車輛檢測子模塊檢測到的脈沖個(gè)數(shù),即為通行的車輛數(shù)量,并作為信號燈控制模塊的輸入；信號燈控制模塊依據(jù)車輛數(shù)量,并根據(jù)模糊控制算法,實(shí)現(xiàn)對交通信號燈的智能控制。
　　本系統(tǒng)的車流量檢測算法在 Matlab 軟件上編程實(shí)現(xiàn),硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用 Xilinx 公司的 SpartanIII XC3S50 芯片、通過 VHDL 進(jìn)行硬件語言描述實(shí)現(xiàn),并使用 ISE12.3 和modelsim6.5SE 來分別進(jìn)行電路開發(fā)和系統(tǒng)仿真。仿真結(jié)果表