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        交通信號控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展對策

        2017-10-18 13:28:06劉暢
        人力資源管理 2016年10期
        關(guān)鍵詞:智能檢測

        劉暢

        一、設(shè)計(jì)目的

        隨著智能車的普及,城市變得越發(fā)擁擠,堵車現(xiàn)象也越來越普遍。在經(jīng)過交通路口時(shí),由于國內(nèi)紅綠燈一般采用定時(shí)控制,不能對實(shí)際的交通流進(jìn)行識別和優(yōu)化,有時(shí)會出現(xiàn)這種尷尬情況,即一邊亮著綠燈很少有車輛通過,另一邊有很多車輛卻在紅燈前排起長隊(duì)伍,而隊(duì)尾的車輛甚至要經(jīng)過多次紅綠燈的變換才能通過路口。

        如果能設(shè)計(jì)出一種系統(tǒng),通過攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測路況和車流量,并將各個(gè)路口的車流量信息進(jìn)行匯總和分析,進(jìn)而自動調(diào)節(jié)兩邊紅綠燈的等待時(shí)間,這便能減少兩邊車輛的平均等待時(shí)間,同時(shí)減少在等待過程中燃料的消耗,提高整個(gè)道路的暢通性。

        如果進(jìn)一步將各個(gè)路口的實(shí)時(shí)車流量匯總到交通監(jiān)管中心,由監(jiān)管中心進(jìn)行統(tǒng)一大范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)分析與處理,向車主進(jìn)行路況或者緊急情況的播報(bào),這樣便能優(yōu)化人們的出行路線,同時(shí)也能降低資源的損耗,符合低碳環(huán)保的發(fā)展要求。

        二、研究內(nèi)容

        1.系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能

        對十字路口處的車流量進(jìn)行監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測結(jié)果改變紅綠燈時(shí)長,以達(dá)到減少車輛在路口處的等待時(shí)長,優(yōu)化交通的目的。

        2.系統(tǒng)所運(yùn)用的技術(shù)

        所運(yùn)用技術(shù)主要包括嵌入式技術(shù),圖像處理技術(shù)和智能控制技術(shù)。

        3.系統(tǒng)硬件部分的組成及功能

        系統(tǒng)硬件部分主要由四個(gè)模塊組成,即攝像頭模塊,圖像處理器模塊,無線通信模塊和紅綠燈控制模塊。

        其中,攝像頭采用監(jiān)控?cái)z像頭,放置在十字路口車輛排隊(duì)等待處,用于排隊(duì)車輛圖像的采集。圖像處理器模塊利用嵌入式ARM進(jìn)行圖像處理。無線模塊用于圖像處理模塊和紅綠燈控制模塊之間的信息傳輸,可采用nRF2401模塊進(jìn)行無線通信。紅綠燈智能控制模塊用于實(shí)現(xiàn)對各路口車流量信息的分析和對紅綠燈時(shí)長的實(shí)時(shí)控制,可通過STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。

        4.系統(tǒng)軟件部分的組成及功能

        軟件部分主要包括操作系統(tǒng)模塊,車輛排隊(duì)長度檢測模塊以及紅綠燈智能控制模塊。

        (1)操作系統(tǒng)模塊

        在對所實(shí)現(xiàn)的功能和硬件設(shè)備進(jìn)行初步研究后,擬選用效率高,內(nèi)核更新速度快,具有良好的穩(wěn)定性和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能的Linux系統(tǒng)作為本系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。

        (2)車流量檢測模塊

        車輛排隊(duì)長度檢測模塊的主要功能是從攝像頭獲取路口車輛排隊(duì)圖像,通過圖像處理得到對應(yīng)方向的車輛排隊(duì)長度,以此反映路口處待通過的車流量,并將獲得的參數(shù)傳遞給紅綠燈智能控制模塊。其流程如圖所示1。

        A.載人圖像。該模塊人口參數(shù)為需要進(jìn)行處理的相鄰兩偵圖像,處理器從攝像頭捕獲的視頻流中截取相鄰兩幅圖像進(jìn)行后續(xù)處理。

        B.圖像預(yù)處理。從攝像頭獲取的圖像需要先將其灰度化減小數(shù)據(jù)量以便于處理,然后要對其進(jìn)行平滑處理以達(dá)到去噪效果。

        C.圖像分割。考慮需要進(jìn)行圖像處理的部分以外的區(qū)域會增加計(jì)算量,而且會對像素統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生影響,因此,在處理之前首先要確定需處理部分圖像,對預(yù)處理的圖像進(jìn)行分割。

        D.車輛運(yùn)動檢測。由于系統(tǒng)需要確定停止車輛的排隊(duì)長度,車輛運(yùn)動檢測可以通過一定的方法確定車輛是否在運(yùn)動,因此對車隊(duì)進(jìn)行運(yùn)動檢測可初步判停止車隊(duì)的隊(duì)尾位置。

        (3)信號燈智能控制模塊

        信號燈智能控制模塊的主要功能是從車輛排隊(duì)長度檢測模塊中獲取各個(gè)方向車輛排隊(duì)長度信息,匯總后計(jì)算出合適的紅綠燈時(shí)長并進(jìn)行調(diào)節(jié)。

        三、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)

        信號燈智能控制系統(tǒng)在美、歐、日等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)研究起步較早,關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)也已取得突破性進(jìn)展,并在重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。而我國對城市信號燈控制系統(tǒng)的分析與研究工作起步比較晚,在大部分城市中信號燈系統(tǒng)都是事先預(yù)設(shè)好紅綠黃燈的顯示時(shí)間,大部分情況下固定不變。

        其中有美國研發(fā)的RHODES系統(tǒng),設(shè)計(jì)了一種有效的交通自適應(yīng)信號控制系統(tǒng)模型,通過傳感器監(jiān)測交通網(wǎng)絡(luò)中的交通設(shè)施情況,然后預(yù)測當(dāng)前的交通流量和將來的交通流量,并使用優(yōu)化算法來決定用于下一次交通信號控制周期的最佳方案。除此之外,澳大利亞的SCATS系統(tǒng),英國的TRANSYT系統(tǒng)和SCOOT系統(tǒng)。

        設(shè)計(jì)不足的是,通過地下車輛感應(yīng)系統(tǒng)獲取得到車流量精度較低,易受周圍環(huán)境的干擾。而攝像頭具有成本低,可處理性強(qiáng),精度高等優(yōu)點(diǎn),所以在智能交通信號燈技術(shù)的發(fā)展和完善中,利用攝像頭拍攝路況圖像進(jìn)行圖像處理以獲取車流量將成為主要研究方向。

        四、創(chuàng)新點(diǎn)

        1.減少成本,簡化安裝

        信號燈智能控制系統(tǒng)對車來流量的統(tǒng)計(jì)使用了視頻圖像處理技術(shù),與已經(jīng)投入使用的空氣管道檢測、波頻檢測和磁感應(yīng)檢測等技術(shù)相比安裝成本低、支持多車道檢測、檢測設(shè)備可以隨時(shí)移動位置、可以滿足數(shù)據(jù)采集的不斷變化,檢測范圍大。對于其硬件的安裝和維修,無需關(guān)閉車道,無需破壞路面,這樣避免因安裝和維修而帶來的交通堵塞,并降低維修費(fèi)用。

        2.可擴(kuò)展性強(qiáng)

        A.由于利用攝像頭對車流量處理,可在技術(shù)成熟后將路口人流情況考慮其中。

        B.通過攝像頭可識別一些特殊車輛如救護(hù)車和消防車等,并做出合理調(diào)節(jié)使得特殊車輛能夠快速少阻礙通行。

        C.可以將紅綠燈處控制模塊部分收集到的實(shí)時(shí)車流信息發(fā)送至交通監(jiān)管中心,由監(jiān)管中心將信息進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布以方便人們合理選擇出行路線。endprint

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