基于智能傳感網(wǎng)的交通信號(hào)燈的仿真設(shè)計(jì)

鄭飛 周春良

［摘要］ 本文在分析目前流行的智能交通信號(hào)燈的流行技術(shù)下，結(jié)合智能傳感器技術(shù)，使用FT-search算法形成傳感器的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌O(shè)計(jì)了類似于ActiveX的智能控件，對(duì)寧波某路口的車流量進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)的測(cè)試說(shuō)明本算法現(xiàn)實(shí)可行，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，降低了延遲。

［關(guān)鍵詞］ 物聯(lián)網(wǎng)；ActiveX控件；智能信息化

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 04. 027

［中圖分類號(hào)］U491 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］1673 - 0194（2012）04- 0046- 01

0引言

隨著設(shè)計(jì)的不斷進(jìn)步和自動(dòng)化水平的提高，城市智能化交通系統(tǒng)（ＩＴＳ）的普及必然是一個(gè)大的趨勢(shì)，現(xiàn)在各個(gè)國(guó)家和城市都在開始運(yùn)行相關(guān)的智能交通系統(tǒng)。ＩＴＳ 是 ２１ 世紀(jì)地面交通運(yùn)輸科技運(yùn)營(yíng)和管理的主要發(fā)展方向，是交通運(yùn)輸?shù)囊粓?chǎng)革命。２０ 世紀(jì)８０ 年代末以來(lái)， 西歐、 北美和日本競(jìng)相發(fā)展智能運(yùn)輸系統(tǒng)，制訂并實(shí)施了開發(fā)計(jì)劃，印度等發(fā)展中國(guó)家也開始 ＩＴＳ 的全面開發(fā)與研究。

ＩＴＳ是將信息技術(shù)、通訊技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等有效結(jié)合在一起，形成一個(gè)整體的交通運(yùn)輸系統(tǒng)，而建立的一種大范圍、全方位的交通運(yùn)輸綜合管理和控制系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地定位車流量的變化，有效地控制城市的車輛變化。

1常用交通流參數(shù)比較

目前，ＩＴＳ檢測(cè)的方法有很多，主要包括超聲波檢測(cè)、紅外檢測(cè)、環(huán)形地理檢測(cè)以及計(jì)算機(jī)檢測(cè)和超聲波檢測(cè)，在檢測(cè)的過(guò)程中，容易受到車輛遮擋和行人行動(dòng)的影響，檢測(cè)的距離一般不超過(guò)１２ ｍ；紅外檢測(cè)受到車輛本身熱度的影響，抗噪聲的能力不好。環(huán)形地理線圈的測(cè)量精度比較高，所以要求設(shè)置在路面的土木結(jié)構(gòu)中，路面就有一定的破壞。計(jì)算機(jī)檢測(cè)在近些年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工識(shí)別技術(shù)的不斷提升，最終在交通檢測(cè)中獲得越來(lái)越多的應(yīng)用。

2拓?fù)渚S護(hù)

ＦＴ-ｓｅａｒｃｈ算法是基于數(shù)據(jù)采集的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各圖像傳感器能夠獨(dú)立地完成數(shù)據(jù)采集，選擇距匯聚節(jié)點(diǎn)鄰居的節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)，各圖像傳感器節(jié)點(diǎn)能夠獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集，選擇匯聚點(diǎn)最近的領(lǐng)節(jié)點(diǎn)作為據(jù)點(diǎn)傳送到Sｉｎｋ節(jié)點(diǎn)的路徑，形成一個(gè)樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的初始化分布式的拓?fù)鋵W(xué)習(xí)，然后依照廣度優(yōu)先的遍歷方式，從Sｉｎｋ開始，節(jié)點(diǎn)依次被觸發(fā)，廣播包含了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖疃葏?shù)的Hｅｌｌｏ數(shù)包，并且根據(jù)收到的Hｅｌｌｏ數(shù)據(jù)包建立一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的列表，同時(shí)選擇最靠近Sｉｎｋ的鄰節(jié)點(diǎn)作為相應(yīng)的父節(jié)點(diǎn)。

3智能控制功能開發(fā)

為了實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的優(yōu)化配置，本工作組開發(fā)了一組Ｍａｔｌａｂ 的組件，其實(shí)現(xiàn)形式是采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ的ＡｃｔｉｖｅＸ，可以適用于ＶＣ ＋ ＋、ＶＢ、Ｄｅｌｐｈｉ等語(yǔ)言的開發(fā)。基于COM組件的技術(shù)，采用二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)和開發(fā)語(yǔ)言無(wú)關(guān)，通過(guò)運(yùn)行精英法則和淘汰法則，改進(jìn)傳統(tǒng)遺傳算法的流程，提供了多種群并行優(yōu)化的機(jī)制。

ＡｃｔｉｖｅＸ控件的設(shè)計(jì)原理是封裝了COM對(duì)象中的功能模塊，將遺傳算法封裝到相應(yīng)的ＡｃｔｉｖｅＸ中去，形成通用控件來(lái)考慮。其中有兩點(diǎn)要求：第一，用戶可以調(diào)用控件的方法，向控件傳遞參數(shù)或者執(zhí)行某個(gè)功能。第二，用戶要在自己的開發(fā)過(guò)程中提供目標(biāo)函數(shù)，并以事件的方式來(lái)調(diào)用目標(biāo)函數(shù)。

4 應(yīng)用分析

本例根據(jù)寧波市中山東路和環(huán)城西路交叉口為了實(shí)例，第一相位：東西方向左轉(zhuǎn)；第二相位：東西方向直行和右轉(zhuǎn)；第三相位：南北方向左轉(zhuǎn)；第四相位： 南北方向直行和右轉(zhuǎn)。每個(gè)相位的實(shí)際流量為ｑ，飽和流量為S，

ｑ＝［４００ ２４０ ８０ １２０ ２７０ ２４０ ６０ ６０］

Ｓ＝［２ ０００ ２ ０００ ８００ ８００ １５００ １５００ ５００ ５００］

設(shè)置最大飽和度為０．８，最小綠燈時(shí)間為１０ ｓ，周期為１２０ ｓ，總的損失為１３ ｓ。遺傳算法的參數(shù)為１ ０００，交叉概率為０．６，變異概率為０．０５，種群數(shù)量為２００。針對(duì)用遺傳算法進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化編碼策略，分別采用自然數(shù)編碼和二進(jìn)制編碼，對(duì)于二進(jìn)制編碼的每個(gè)參數(shù)的精度為２０，根據(jù)上述的數(shù)據(jù)來(lái)定義各個(gè)車道的實(shí)際流量和飽和流量，優(yōu)化所需輸入的參數(shù)和相位。

各進(jìn)口的飽和度滿足最大飽和度要求，第二相位西進(jìn)口的飽和度為０． ９０２ ３（ ＞ ０． ９０） ，在于最小綠燈時(shí)間采用了四舍五入的計(jì)算方法，從目標(biāo)函數(shù)的變化結(jié)果來(lái)看，在進(jìn)行４２２步迭代后目標(biāo)函數(shù)收斂，總的延誤時(shí)間為３８ ９２３．９ ｓ，由于采用了多群迭代的設(shè)計(jì)思想，目標(biāo)函數(shù)的收斂次數(shù)保持不變。

5結(jié)論

本文從智能交通傳感網(wǎng)圖像信息量大、實(shí)時(shí)性要求高的角度出發(fā)，提出了采用綜合 ＴＤＭＡ／ＦＤＭＡ 調(diào)度的 ＦＴ－Ｓｃｈ 調(diào)度算法， 文中指出，使用遺傳算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)ＦＴ－Ｓｃｈ，通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了該算法的可行性，相比單信道的ＴＤＭＡ，進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，降低了延遲。

主要參考文獻(xiàn)

［１］魏瑤，陳閎中．基于無(wú)線城域網(wǎng)的智能公交系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［Ｊ］．計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，２００９，２７（２）.

［2］楊俊，王潤(rùn)生．智能交通視頻圖像處理技術(shù)研究［Ｊ］．電視技術(shù)，２００７（９）：７４－７７.