基于模糊控制技術(shù)的智能交通設(shè)計.pdf

1、隨著高速發(fā)展的信息技術(shù)和世界經(jīng)濟，交通運輸在經(jīng)濟和社會發(fā)展的作用越來越重要，不斷推動著基礎(chǔ)經(jīng)濟的可持續(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)學科當前研究的重點熱點之一。隨著美國和歐洲的許多國家巨額經(jīng)費與科研力量的投入，一系列相對穩(wěn)定的交通控制系統(tǒng)不斷被開發(fā)出來。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，具有相對很高的系統(tǒng)可靠性，這些流量控制系統(tǒng)在國外交通應(yīng)用中經(jīng)過了長期的實踐測試，技

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

3、光電傳感器矩陣系統(tǒng)檢測東西方向和南北方向車流量的大小，同時單片機會根據(jù)歷史預存數(shù)據(jù)和目前檢測到的車流量數(shù)據(jù)進行對比，通過模糊控制規(guī)則建立好的信號燈動態(tài)模型從而獲得最佳周期長度和有效綠燈時間，然后采用模糊算法對信號燈配時方案進行實時的動態(tài)優(yōu)化調(diào)整，在保證交通安全同時最大限度地提高交通交替運行的順暢度，從而實現(xiàn)對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單片機作為系統(tǒng)的硬件平臺的主控

4、芯片，分析并比較了目前檢測車流量方式的優(yōu)缺點，選取了E3F-DS10C4光電傳感器對車流量進行檢測，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)計方案。
　　2、重點分析并論述了單交叉路口交通信號燈控制（點控制）模型的實時配時算法。根據(jù)車流量監(jiān)測系統(tǒng)得到的交通流分布規(guī)律，設(shè)計出流量序列生成算法來控制交通流;通過建立信號燈動態(tài)模型從而獲得最佳周期長度和有效綠燈時間，然后采用模糊控制算法對信號燈配時方案進行實時的動態(tài)優(yōu)化調(diào)整，并建

5、立基于排隊車輛模型對模糊控制算法進行評價。
　　3、車流量的正確檢測是本系統(tǒng)的重點，研究對動態(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，提出來改進方法。分析了影響本系統(tǒng)車流量采集的環(huán)境因素，如現(xiàn)場施工、車輛通行、電磁波干擾等。
　　4、設(shè)計開發(fā)出本智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，在PIC單片機專用開發(fā)環(huán)境MPLAB下，通過編譯器PIC2進行在線調(diào)試后并下載到硬件平臺，結(jié)合硬件

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

7、部中斷的引入，對突發(fā)情況（如救護車輛，消防車輛等）的應(yīng)急處理提供了最佳的解決方案。為了實現(xiàn)更好的警示效果，本設(shè)計選用大型號的信號指示要作為本系統(tǒng)中的交通信號燈，本系統(tǒng)采用常用型號的傳感器，方便之后的量產(chǎn)應(yīng)用，同時能大大降低后續(xù)的維護成本。本系統(tǒng)在今后伴隨道路的發(fā)展情況可以做更進一步的完善與擴展（比如增加攝像機交通監(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)的一個重