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在信号灯控制领域,交通流的变化、交通参数的采集和合理控制以及信号灯控制器的设计都是值得研究的方面。信号灯控制的主要目标是提高道路交叉口的车辆通行效率,避免交通堵塞和交通事故的发生。
论文通过分析传统计算交通参数的方法,选择车辆延误和通行能力两个指标作为主要研究对象,在此基础上提出新的优化信号灯参数的方法。理论依据是自适应控制,控制结果通过定性分析和定量数据计算显示,绘制优化效果图,表明优化绿信比和周期的步长、步数对提高车辆通行效率有帮助。
交通信号灯控制方法的实现包括两部分,一是信号灯输出的控制,二是交通流的采集。
信号灯输出逻辑控制设备选择三菱PLC,硬件平台可靠性高、抗外界干扰能力强,而且端口可扩展,能对不同的交通流量做出及时反映以调整输出量(信号灯延时)。扩展外围输入、输出模块控制信号灯的通断,I/O端口作为控制对象与处理器的中间接口部件,具有良好的电隔离和滤波作用;扩展通信接口连接RFID自动识别和数据采集模块实现交通数据的传输和比较。软件指令基于硬件平台编写,完成小步长渐进寻优的数据处理,实现信号灯的自适应控制。指令设计有以下几个特点(1)由软件指令编写小步长渐进寻优的交通自适应算法,实现信号灯系统的高效控制;
(2)借助内部指令寄存器对每个循环信号灯周期和绿时进行保存和刷写;
(3)指令中设置中断和条件跳转以应对自动控制时的突发事件,具有较强容错能力;
(4)指令设计分步骤,方便查询和灵活组合应用。
交通流采集装置采用无线采集技术,采集模块的核心是无线收发芯片-nRF2401,芯片以0.18um的工艺制造,工作在2.4MHz的频段,内部集成高频接口、A/D转换器件,并具有数据纠错能力。安装在交通实体上的无线电子标签在进入到车辆采集装置的电磁范围内即可被识别,并阅读卡片信息。内部微处理器对信息采样、量化、解码,转换成可被识别的数据信息。在处理器的内部寄存器中设置相应接收数据的范围,超出范围的数据可能是传输错误或非交通实体的数据。数据传送以实现安全、可靠、有效的数据通信为目的,数据通信的双方必须遵守相互约定的通信协议。无线通信部分所涉及到的问题包括:时序系统;通信握手;数据帧;数据编码;多标签防冲突等。