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        基于視頻車流量統(tǒng)計(jì)的交通信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用

        2021-11-24 08:51:08王曉莉
        商品與質(zhì)量 2021年8期
        關(guān)鍵詞:設(shè)置信息系統(tǒng)

        王曉莉

        沈陽(yáng)天久信息技術(shù)工程有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110000

        運(yùn)用現(xiàn)在控制理論,根據(jù)車流量信息,動(dòng)態(tài)調(diào)整路口的放行時(shí)間,可以很好的解決擁堵問題。雖然車輛的采集有很多種方式,但本工程采用相機(jī)視頻采集的方式,無(wú)需破壞路面,就可以收集路口的車輛信息,并用軟件統(tǒng)計(jì)出車流量,通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給信號(hào)控制系統(tǒng),信號(hào)機(jī)控制系統(tǒng)通過分析這些接收到信息,通過科學(xué)的算法,調(diào)整路口的放行方式,生成一個(gè)新的配時(shí)方案,有效疏通道路交通,讓車輛快速通過路口,提高車輛運(yùn)行速度。本交通信號(hào)控制系統(tǒng)包括:前端視頻采集車輛數(shù)據(jù)并處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸部分、信號(hào)控制系統(tǒng)。

        1 前端視頻采集及車輛數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)

        通過視屏抓拍的方式,完成車輛數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)發(fā)展至今,已經(jīng)出行了多種技術(shù):例如,地感線圈、微波檢測(cè)器,而視頻技術(shù)處理速度的不斷發(fā)展,開始出現(xiàn)采用視頻統(tǒng)計(jì)的方式,不需要破壞路面,安裝與維護(hù)都很方便。

        1.1 視頻信息采集及初步處理

        首先在距離路口合適的位置設(shè)置攝像機(jī),用于流量統(tǒng)計(jì)的相機(jī)采取一臺(tái)相機(jī)對(duì)應(yīng)要給車道的方式配置,通過相機(jī)的dsp系統(tǒng)對(duì)拍攝車輛信息進(jìn)行預(yù)處理:在視屏窗口畫出合適的檢測(cè)框,當(dāng)車頭進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域的時(shí)候,以車頭進(jìn)入開始即時(shí),離開結(jié)束計(jì)時(shí),同時(shí)開始計(jì)數(shù),即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該車道的車流量統(tǒng)計(jì)。同時(shí)通過本車車頭進(jìn)入和車頭離開的時(shí)間差,計(jì)算出車輛行駛速度;通過前車車尾離開時(shí)間和后車車頭進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域的時(shí)間,可以估算出車間距,同時(shí)記錄下該時(shí)間差。利用車輛速度在視屏拍攝過程中,夜間及光照不好的時(shí)間段,還需要做好補(bǔ)光,較為先進(jìn)的技術(shù)是采用LED頻閃燈來(lái)進(jìn)行補(bǔ)光;CCD 攝像機(jī)補(bǔ)光時(shí),需要LED 的閃光持續(xù)時(shí)間在4ms 以內(nèi);CMOS 攝像機(jī)補(bǔ)光時(shí),500萬(wàn)像素為80ms;300萬(wàn)像素為60ms;采用數(shù)字電路的led補(bǔ)光燈可以很好的滿足這一要求。在視頻圖像處理過程中,還需要做好對(duì)圖像的預(yù)處理,去除噪聲等影響。

        1.2 數(shù)據(jù)傳輸

        視頻處理系統(tǒng)需要將這些信息實(shí)時(shí)打包發(fā)送信號(hào)處理系統(tǒng),兩者之間采用RJ45、485232等鏈接,較為先進(jìn)的是采用無(wú)線傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn),傳輸協(xié)議采用TCP/IP封裝,利用物聯(lián)卡的方式,保證數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確、快速。同時(shí)無(wú)線傳輸?shù)暮锰幨?,無(wú)需鋪設(shè)線路,這樣一是可以大大降低施工難度、減少施工成本,同時(shí)也利于靈活調(diào)整相機(jī)的安裝位置。

        1.3 信號(hào)處理系統(tǒng)

        信號(hào)處理系統(tǒng)包括對(duì)車輛信息的接受處理和對(duì)信號(hào)燈的輸出控制。信號(hào)處理系統(tǒng)采用高速的dsp系統(tǒng),內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧,通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)接收到相機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息;信號(hào)控制器根據(jù)車流統(tǒng)計(jì)信息,利用控制理論的算法,動(dòng)態(tài)調(diào)整路口的各個(gè)相位放行時(shí)間,從而達(dá)到自適應(yīng)的效果。

        一般在路口中車輛較多的方向設(shè)置為主路,另一方向?yàn)檩o路。調(diào)整的時(shí)候可以以主路的流量為主。信號(hào)控制程序中與車輛信息有關(guān)的時(shí)間參數(shù)為:綠燈調(diào)整步距時(shí)間;最小綠燈時(shí)間;相位最大綠燈時(shí)間;車間距時(shí)間;標(biāo)準(zhǔn)車頭距;累計(jì)浪費(fèi)時(shí)間;這些參數(shù),需要在系統(tǒng)運(yùn)行開始的時(shí)候,預(yù)先設(shè)置好,一般先按經(jīng)驗(yàn)值預(yù)設(shè),系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后,也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,這些時(shí)間的設(shè)置必須合理,否者會(huì)大大影響信號(hào)調(diào)整效果,車輛運(yùn)行過程中需要保持安全間距,所以如果車間距時(shí)間設(shè)置不合理,就會(huì)導(dǎo)致相位提前退出,而設(shè)置過長(zhǎng),則達(dá)不到調(diào)整效果,根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)一般設(shè)置為:車間距時(shí)間閾值為4s,標(biāo)準(zhǔn)車頭距時(shí)間閾值為1.2s,累計(jì)浪費(fèi)時(shí)間閾值為6s,相位最大綠燈時(shí)間為50s;

        算法描述如下:在系統(tǒng)運(yùn)行前期,先要預(yù)設(shè)一個(gè)進(jìn)入當(dāng)前相位時(shí),系統(tǒng)方向方案默認(rèn)運(yùn)行最小綠燈時(shí)間,在該相位綠燈的時(shí)候,信號(hào)控制器不斷接受本相位放行方向上的所有車道上相機(jī)發(fā)送過來(lái)的車輛信息,判斷是否需要結(jié)束當(dāng)前相位。判據(jù)有3種:判據(jù)1:判斷車間距,首先利用平均車速,將車間距轉(zhuǎn)化為時(shí)間參數(shù),t=S/V;當(dāng)接收到的車輛之間的實(shí)際的時(shí)間大于該設(shè)定值,就認(rèn)為可以結(jié)束當(dāng)前相位;判據(jù)2:累計(jì)浪費(fèi)時(shí)間:將實(shí)際車頭距的時(shí)間,與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)車頭距相減,差值為浪費(fèi)時(shí)間,將當(dāng)前車道兩車之間的浪費(fèi)時(shí)間進(jìn)行累加,該時(shí)間參數(shù)即為累計(jì)浪費(fèi)時(shí)間,同時(shí)還要根據(jù)車速判斷,當(dāng)前車道車輛是否正常行駛,若車輛處于流暢行駛,且當(dāng)累計(jì)浪費(fèi)時(shí)間達(dá)到閾值時(shí),可認(rèn)為該車道車輛基本通過,可以結(jié)束當(dāng)前相位;若當(dāng)前車速緩慢行進(jìn),則即便浪費(fèi)時(shí)間已經(jīng)達(dá)到閾值,也不滿足車道停止條件;判據(jù)3,相位最大綠燈時(shí)間,當(dāng)不具備結(jié)束相位的條件時(shí),每次相位將要結(jié)束的時(shí)候,就增加一個(gè)綠燈調(diào)整步距時(shí)間,若增加后,相位的總的綠燈時(shí)間,超過了相位最大綠燈時(shí)間,相位結(jié)束。設(shè)置最大相位綠燈時(shí)間的意義是防止路口陷入單方向放行,而造成其他方向擁堵的情況。

        當(dāng)滿足相位結(jié)束條件時(shí),為了保證路口安全,設(shè)置早切時(shí)間,用綠燈倒計(jì)時(shí)的方式提醒司機(jī),同時(shí),另一相位會(huì)用紅燈倒計(jì)時(shí)的方式提醒司機(jī)準(zhǔn)備通過路口。

        經(jīng)系統(tǒng)投入后的實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn):該控制方式可以大大提高路口的通行能力,有效的降低路口擁堵的可能性,同時(shí),還能最大限度的提高路口放行效率。

        2 結(jié)語(yǔ)

        有句話叫:要想富先修路,由此可見交通對(duì)于城市發(fā)展的重要性,各行各業(yè)都在爭(zhēng)分奪秒的研究各項(xiàng)新技術(shù),交通不僅僅是要保證通暢,更要想法設(shè)法讓人們的出行更加快捷,而隨著各種技術(shù)的突破,尤其是現(xiàn)在控制方法的研究、信息處理速度的提升,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的更新,將這些運(yùn)用到交通控制中,用科技力量來(lái)發(fā)展智能交通,為各行各業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。

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