智能交通燈開題報告書

-.z.目錄一．交通燈來源及研究的目的和意義；二．國內外關于交通燈的研究現(xiàn)狀及分析；三．交通燈主要研究內容；四．研究方案及預期到達的目標五.進度安排；六．預計研究過程中可能遇到的困難和問題，以及解決的措施；七．主要參考文獻。一、交通燈來源及研究的目的和意義1．來源：隨著汽車工業(yè)的開展，車輛數(shù)量不斷增加，交通管制的工作量越來越大，利用計算機代替人進展高效交通管理是必然的開展趨勢，而讓計算機控制的交通燈擁有類似人類的感知智能，具有很強的現(xiàn)實意義，比方通過檢測電路及數(shù)據(jù)采集模塊讓交通燈控制系統(tǒng)發(fā)揮類似交警的作用，使系統(tǒng)根據(jù)所"看到〞交通情況自適應改變管制策略，提高了交通管理的自動化水平，使得交通更高效、更順暢。早在1850年，城市十字路口不斷增長的交通運輸量就引發(fā)了人們對平安和擁堵的關注。，1868年，英國工程師納伊特在倫敦威斯特敏斯特街口安裝了一臺紅綠兩色的煤氣照明燈，用來控制穿插路口馬車的通行，拉開了城市交通控制的序幕。1914年，美國的克利夫蘭、紐約和芝加哥出現(xiàn)了電力驅動交通信號燈，與現(xiàn)在意義上的信號燈已經(jīng)相差無幾。1926年英國人第一次安裝和使用自動化的控制器來控制交通信號燈，這是城市交通自動控制的起點。計算機技術的出現(xiàn)為交通控制技術的開展注入了新的活力，更是實現(xiàn)了以一個城市或者更大地域，而非簡單的一個路口的交通總體控制系統(tǒng)。1952年，美國科羅拉多州丹佛市首次利用模擬計算機和交通檢測器實現(xiàn)了對交通信號機網(wǎng)的配時方案自動選擇式信號燈控制，而加拿大多倫多市于1964年完成了計算機控制信號燈的實用化，建立了一套由IBM650型計算機控制的交通信號協(xié)調控制系統(tǒng)，成為世界上第一個具有電子數(shù)字計算機城市交通控制系統(tǒng)的城市。這是道路交通控制技術開展的里程碑。2.研究目的及意義：交通控制研究的開展，主要是為解決人類交通因車輛的增多而日益擁堵帶來的問題，局限于道路建立的暫時缺乏和交通工具的快速增長，就要使更多的車輛平安高效的利用有限的道路資源，防止因無序和搶行等控制原因造成的不必要阻塞甚至癱瘓，另外，針對整個交通線路車輛的多少實時調整和轉移多條線路的分流也十分必要。交通網(wǎng)絡是城市的動脈，象征著一個城市的工業(yè)開展水平。交通關系著人們對于財產(chǎn)，平安和時間相關的利益，保證交通線路的暢通平安，才能保證出行舒暢，物流準時到位，甚至是生命通道的延伸。二．國內外關于交通燈的研究現(xiàn)狀及分析：〔1〕交通燈的出現(xiàn)，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國"道路交通和道路標志信號協(xié)定"對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉彎和右轉彎，除非另一種標志制止*一種轉向。左右轉彎車輛都必須讓正在路口內行駛的車輛和過人行道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在穿插路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能平安停車時可以進入穿插路口。在西方興旺國家，交通控制系統(tǒng)根本上完成了由傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)向智能交通控制系統(tǒng)ITS的轉變，而在我國，智能交通系統(tǒng)則剛剛處于起步階段。對于傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)而言，對紅綠燈一般采用定時控制，無法對實際的交通流進展識別優(yōu)化，以至于不能適應交通量的不確定性和隨機性的原因，往往造成交通資源的浪費和道路的梗阻。而智能交通控制系統(tǒng)則在不產(chǎn)生大的硬件改動的情況下有效的提高交通運輸效率。ITS：IntelligentTransportsystems，即智能交通系統(tǒng)，其核心技術是電子技術、信息技術、通信技術、交通工程和系統(tǒng)工程。智能交通系統(tǒng)ITS是在較完善的道路設施根底上，將先進的電子技術、信息技術、傳感器技術和系統(tǒng)工程技術集成運用于地面交通管理所建立的一種實時、準確、高效、大*圍、全方位發(fā)揮作用的交通運輸管理系統(tǒng)?！?〕我國城市交通運輸?shù)默F(xiàn)狀和存在的問題：我國在交通管理方面水平還欠開展，隨著交通需求越來越旺盛，而我國城市中小交通管理和交通平安的現(xiàn)代化設施卻做得缺乏。在車輛，道路和交通管理系統(tǒng)，城市交通信號控制系統(tǒng)，城市交通管制中應用人工智能技術，信息采集和信息提供技術等方面都與興旺國家有很大差距。近幾年，雖然有局部城市研究和引進一些國外先進的交通信號管理系統(tǒng)，但是由于交通管理設施缺乏等原因，我國交通事故率居高不下。城市車流行駛速度逐年下降，目前不少城市交通運量年年增長，但運輸速度普遍下降，這都源于交通通行不佳。〔3〕解決方法：1).控制需求，最直接的方法就是限制車輛的增加；2).多修路，十字路口架設高架橋；3).選擇合理先進的控制調度方案,以下是幾種控制方案：No1：模糊控制表1顯示時間選擇車輛情況A．本次該方向通行時間下次該方向通行時間B．本次該方向通行時間下次該方向通行時間南往北<=20，北往南<=2020秒20秒40秒20秒南往北<=20，北往南>=2020秒40秒40秒40秒南往北>=20，北往南<=2020秒40秒40秒40秒南往北>=20，北往南>=2020秒40秒40秒40秒首先判斷各方向車輛狀況：假設20秒內可以通過的車輛為20輛，〔1〕當20秒內南往北方向車輛通過車輛達不到20輛時，判斷該方向為少車，當20秒內北往南方向車輛通過車輛也達不到20輛時，判斷該方向也為少車，下一次通行仍為20秒，〔2〕當20秒時間內南往北或北往南任意一個方向通過的車輛達20輛時證明該狀態(tài)車輛較多，下一次該方向綠燈放行時間改為40秒，〔3〕當40秒內通過的車輛數(shù)達45輛時車輛判斷為擁擠，下一次綠燈放行時間改仍為40秒，當40秒車輛上通過車輛達不到45輛時，判斷為少車，下次綠燈放行時間改為20秒，優(yōu)點：這樣檢測，*次可能不準確，但下次肯定能彌補回來，累積計算是準確的。因為路上的車不可能突然增多，塞車都有一個累積過程。這樣控制可以把不斷增多的車輛一步一步消化，雖然最后由于每個路口的綠燈放行時間延長而使等候的時間變長，但比塞車等候的時間短得多。缺點：簡單的模糊處理將導致系統(tǒng)的控制精度降低和動態(tài)品質變差，模糊規(guī)則難以總結。No2：統(tǒng)計控制：車輛情況通行時間同一方向:車流量<=1010同一方向：10<車流量<=2015同一方向:20<車流量<=3020同一方向:30<車流量<=4025同一方向:40<車流量<=5030No3:固定周期自動分配綠燈時長控制：設P1、P2、P3和P4分別是每一相兩個方向等待通行車輛數(shù)的最大值,則本周期每一相的綠燈時長為:這里,T是設定的周期,取為120s。優(yōu)點：能合理的自動分配各方向通行時間，相比擬統(tǒng)計定時控制能有效減少各方向車流量等待延誤時間。三．交通燈主要研究內容；本課題是基于單片機搭載外圍電路，實現(xiàn)智能交通信號燈的控制系統(tǒng)。智能交通燈控制系統(tǒng)通常要實現(xiàn)自動控制和在緊急情況下能夠手動切換信號燈讓特殊車輛優(yōu)先通行。通過采用基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)的設計,實現(xiàn)以下功能：1．自動控制十字路口四組紅、綠交通燈的狀態(tài)轉換,指揮各種車輛和行人平安通行,實現(xiàn)十字路口交通管理的自動化。2．根據(jù)車流量的實際情況,固定信號周期自動調節(jié)紅綠燈配時比例,以盡量減少道路交通路口的車輛滯留,實現(xiàn)交通燈的智能化控制。研究的主要內容：系統(tǒng)硬件框圖：1.車流量檢測電路：在十字穿插路口各車道100米距離內設置兩個傳感器計數(shù)電路，用于統(tǒng)計各車道車流量并智能分配需要放行的綠燈時間。2.信號燈電路：根據(jù)車流量傳感器檢測到的配時數(shù)據(jù)及時的調整紅黃綠交通燈持續(xù)的時間，保證各路口信號燈能正確合理的有效運行。3.時間顯示電路：由車流量檢測電路和信號燈電路分配得到的紅綠燈時間，設計一個LED倒計時顯示電路模塊提醒車輛等待及放行時間。4.緊急轉換開關電路:智能交通燈控制系統(tǒng)通常要實現(xiàn)在緊急情況下能夠自動切換信號燈讓特殊車輛優(yōu)先通行，如消防車救護車等。四．研究方案及預期到達的目標：十字路口車輛通行模式.雙車道：行駛規(guī)則：A.東西方向綠燈時，東西方向行駛車輛直行或右轉，同時南北方向紅燈。B．南北方向綠燈時，南北方向行駛車輛直行或右轉，同時東西方向紅燈。缺點：1.如考慮行人過十字路口，此行駛規(guī)則可能導致交通事故；2.車輛只能直行或右轉，車輛行駛不方便?！?〕六車道：行駛規(guī)則：A允許東西方向直行車輛通行;B允許東西方向左轉車輛通行;C允許南北方向直行車輛通行;D允許南北方向左轉車輛通行?！?〕預期目標：1〕通過單片機的定時控制實現(xiàn)十字路口紅綠黃交通燈狀態(tài)變換，并定時顯示等待時間。2〕在十字路口設置車流量檢測器及緊急車輛檢測電路，根據(jù)車流量大小實現(xiàn)自動調節(jié)紅綠燈持續(xù)時間，即實現(xiàn)智能交通。五．進度安排：本論文將利用14周的時間完成。具體安排如下：1.2月24號~3月12號：查閱資料，確定交通燈控制系統(tǒng)方案，并完成開題報告；2.3月13號~20號：總結相關資料，熟悉并掌握單片機，Keil及Proteus軟件的使用方法；3.3月21號~4月10號：繪制電路原理圖，進展硬件分析，改良缺乏，完善設計方案；4.4月11號~5月1號：編寫和調試各模塊程序；5.5月2號~6月1號：撰寫畢業(yè)設計報告并準備辯論；6.6月10號：進展辯論。設計過程中可能遇到的問題及解決方法：在設計最根本的交通燈模擬控制電路時，可能會因為編程以及單片機掌握不熟練而耽誤時間重新學習單片機編程，因此，在設計的過程中會盡量和同學教師請教。完成最根本的交通燈控制電路后，進一步實現(xiàn)智能控制可能是對自己能力的一次挑戰(zhàn)，因此，我會盡量抽出時間查閱大量有關資料并求助教師指點迷津。參考文獻：1.楊佩昆：交通管理與控制[M].：人民文通，1992.2.李靜：單穿插口交通燈信號模糊控制及其仿真[J].微計算機信息，2006。3.李明：基于微波檢測器交通燈智能控制系統(tǒng)的研究與設計[J].西南民族大學學報(自然科學版)，2007，33(4).4.田海，薛艷春：基于模糊控制的十字路口交通燈控制系統(tǒng)[J].自動化與信息工程，2008，29(4).5．郭強;*志峰：基于STC89C6．*學美：基于探測車輛的道路識別和交通燈狀態(tài)估計的方法研究，2012。7．孫玉芳：基于單片機的智能交通燈控制系統(tǒng)的研究，20098．*輝：8051單片機控制交通信號燈的方法研