專利名稱：交通燈控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交通燈控制方法，具體而言是利用車流量信息動態(tài)控制交通燈的方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)濟(jì)高速增長造成各城市汽車擁有量的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我國城市交通道路建設(shè)速度，從而引發(fā)城市交通擁堵加劇、交通事故上升、環(huán)境污染加重等一系列問題。目前，傳統(tǒng)的定時(shí)交通燈控制方法根本無法應(yīng)對城市交通中巨大且復(fù)雜的隨機(jī)情況，主要原因如下(1)缺乏充足的車流量信息車流量的檢測是實(shí)現(xiàn)交通燈動態(tài)控制的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的車流量檢測方法主要包括地磁線圈、視頻傳感器、超聲和紅外傳感器等。地磁線圈埋設(shè)于路面下以檢測過往車輛，存在很多缺點(diǎn)，如線圈體積龐大、線圈的鋪設(shè)會對路面造成嚴(yán)重破壞、線圈壽命短、維護(hù)成本高、 安裝和維護(hù)均會影響交通正常運(yùn)行等，因此通常在修路時(shí)提前安裝于關(guān)鍵路口，無法大面積推廣使用；視頻攝像頭能獲得較高精度，但系統(tǒng)成本很高、受環(huán)境光線等因素影響大、穩(wěn)定性差等；而超聲和紅外傳感器需要部署于道路上方，影響城市美觀，而且功耗較大，適用于車速比較穩(wěn)定情況，檢測精度較低。(2)局限于傳統(tǒng)的信號配時(shí)方案目前常見的交通燈控制主要有固定時(shí)間以及預(yù)定義時(shí)間兩種控制方法，固定時(shí)間的交通燈控制方法采用周期固定的時(shí)延控制交通燈，而預(yù)定義時(shí)間控制是根據(jù)事先的調(diào)查或?qū)崟r(shí)自動檢測，在了解變化規(guī)律和實(shí)時(shí)狀態(tài)的基礎(chǔ)上選擇不同時(shí)段不同交通燈時(shí)延的控制方法，雖然比固定時(shí)間的控制方法有所改進(jìn)，但是交通系統(tǒng)是一個隨機(jī)性很大的非線性系統(tǒng)，任何時(shí)刻都可能出現(xiàn)車流量大的車道綠燈時(shí)間短，而車流量小的車道綠燈時(shí)間長的情況，即“多等少”、“有等無”現(xiàn)象。而現(xiàn)有技術(shù)中，采用車流量控制交通燈的方法主要是在關(guān)鍵路口進(jìn)行檢測，但由于上述諸多問題無法大面積推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用η/2個信息采集節(jié)點(diǎn)檢測車流量以及一個匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)檢測到的車流量動態(tài)地控制交通燈的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中η為交叉口道路的車道總數(shù)(一般為偶數(shù))。本發(fā)明的最終目的是提高交叉口道路的通行效率和減少各方向車輛的平均等待時(shí)間。本發(fā)明解決三個關(guān)鍵問題一是解決傳統(tǒng)道路車流量檢測存在的線圈體積龐大、成本高、鋪設(shè)或維護(hù)對路面破壞嚴(yán)重、線圈壽命短、系統(tǒng)穩(wěn)定性差、無法推廣使用的問題；二是解決傳統(tǒng)的定時(shí)交通燈控制方案中無法最大化地利用道路的缺點(diǎn)；三是解決本無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中信息采集節(jié)點(diǎn)的能量供給問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下一種車流量檢測系統(tǒng)與交通燈控制方法，包括以下步驟1)該系統(tǒng)包含多個信息采集節(jié)點(diǎn)和一個匯聚節(jié)點(diǎn)，信息采集節(jié)點(diǎn)包括AMR傳感器、信號處理單元、單片機(jī)模塊、射頻模塊、電源模塊以及保護(hù)罩等組成，而匯聚節(jié)點(diǎn)包括單片機(jī)以及射頻模塊。2)設(shè)計(jì)交通相位集所述交叉口有東(E)、南( 、西(W)、北(N)四個方向，可將交叉口方向表示為η e {Ε, S, W, N}；由于我國向右行駛時(shí)不受限制，可以將一個周期的交通燈的序列分為紅燈(R)、黃燈(Y)、前行綠燈(F)、左轉(zhuǎn)綠燈(L)，表示為θ e {R，Y，F(xiàn)，L}；將一個交通燈周期內(nèi)車輛行駛方向分為四個相位，分別是東至西，西至東(A)；西至北，東至南(B)；南至北，北至南(C)，北至東，南至西(D)，表示為ε e {A，B，C，D}。3)布設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)中的信息采集節(jié)點(diǎn)和信息匯聚節(jié)點(diǎn)將信息采集節(jié)點(diǎn)安置于交叉口車輛通行的各車道中間，包括東、南、西、北四個方向，每個方向的采集節(jié)點(diǎn)數(shù)目共n 個，n為車道數(shù)，則第i個車道方向的第j個采集節(jié)點(diǎn)表示為{E，S，W，N}，1彡j彡N ； 而匯聚節(jié)點(diǎn)與交叉口交通燈控制器相連，匯聚節(jié)點(diǎn)將向各個采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送開始采集命令 (BS)和結(jié)束采集并發(fā)送車流量報(bào)告命令(ESR)命令，表示為β e {BS，ESR}；并且匯聚節(jié)點(diǎn)在不同的相位使不同方向的信息采集節(jié)點(diǎn)開始工作或進(jìn)入休眠狀態(tài)，如表1。
權(quán)利要求
1.一種交通燈控制方法，包括設(shè)計(jì)交通相位集；布設(shè)信息采集節(jié)點(diǎn)和信息匯聚節(jié)點(diǎn)的方法；節(jié)點(diǎn)休眠喚醒策略；交通燈控制策略。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述交通燈控制方法，其中所述設(shè)計(jì)交通相位集的特征在于交叉口有東(E)、南(S)、西(W)、北(N)四個方向；由于我國向右行駛時(shí)不受限制，可以將一個周期的交通燈序列分為紅燈(R)、黃燈(Y)、前行綠燈(F)、左轉(zhuǎn)綠燈(L)，表示為 θ e {R，Y，F(xiàn)，L}；將一個交通燈周期內(nèi)車輛行駛方向分為四個相位，分別是東至西，西至東 (A)；西至北，東至南(B)；南至北，北至南(C)，北至東，南至西(D)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述交通燈控制方法，其中布設(shè)信息采集節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)方法的特征在于將信息采集節(jié)點(diǎn)安置于交叉口車輛通行的各車道中間，包括東、南、西、北四個方向，每個方向的信息采集節(jié)點(diǎn)數(shù)目共η個，η為車道數(shù)，則第i個車道方向的第j個信息采集節(jié)點(diǎn)表示為cci, i e {E，S，W，N}，1彡j彡η ；而匯聚節(jié)點(diǎn)與交叉口交通燈控制器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述交通燈控制方法，其中所述休眠喚醒策略的特征在于所述匯聚節(jié)點(diǎn)利用休眠喚醒策略向各個所述采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送BS命令及ESR命令；使不同方向的所述信息采集節(jié)點(diǎn)開始工作或進(jìn)入休眠狀態(tài)；所述休眠喚醒策略包括當(dāng)交通燈相位處于所述相位A或D時(shí)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)向東、西方向所述信息采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述BS命令，喚醒東、西方向所述信息采集節(jié)點(diǎn)并使其開始工作；同時(shí)向南、北方向所述信息采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送ESR命令，使南、北方向所述信息采集節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)；當(dāng)交通燈相位處于所述相位B或C時(shí)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)向南、北方向所述信息采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送BS命令，喚醒南、北方向所述信息采集節(jié)點(diǎn)并使其開始工作；同時(shí)向東、西方向所述信息采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送ESR命令，使東、西方向所述信息采集節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述交通燈控制方法，其中交通燈控制策略的特征在于在大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用模糊控制理論，將交通流量劃分為若干種情況，每種情況對應(yīng)不同的車流量大小，并對各種情況配置不同的綠燈時(shí)延；其中車流量越大的情況所配置的綠燈時(shí)延越多，車流量越小的情況配置的綠燈時(shí)延小越少，達(dá)到以實(shí)際車流量大小實(shí)時(shí)地控制交通燈的長短目的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述交通燈控制方法，其特征還包括當(dāng)所述信息采集節(jié)點(diǎn)遇到無陽光或其他惡劣天氣時(shí)，可能會造成所述信息采集節(jié)點(diǎn)電池供電不足的情況，此時(shí)應(yīng)休眠所述信息采集節(jié)點(diǎn)或向所述信息匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送電量不足信號；所述匯聚節(jié)點(diǎn)如果收到所述信息采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送的電量不足信號或當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)無法正常通信時(shí)，為保證交叉口道路的順暢運(yùn)行，交通燈則自動采用定時(shí)控制策略。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述交通燈控制方法，其特征還在于當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在夜間車流量非常少的情況時(shí)，例如對:00-06:00，所述信息采集節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)入休眠狀態(tài)，同時(shí)交通燈控制方法可以采用傳統(tǒng)定時(shí)方法控制，以節(jié)省系統(tǒng)能量。
全文摘要
本發(fā)明屬于智能交通領(lǐng)域，具體涉及一種交通燈控制方法，根據(jù)實(shí)際車流量信息實(shí)時(shí)動態(tài)控制交通燈。本方法包括設(shè)計(jì)交通相位集、布設(shè)信息采集節(jié)點(diǎn)和信息匯聚節(jié)點(diǎn)的方法、節(jié)點(diǎn)休眠喚醒策略和交通燈控制策略四個部分。針對傳統(tǒng)的定時(shí)交通燈控制方案無法最大化利用道路的缺點(diǎn)，本發(fā)明根據(jù)實(shí)際車流量的信息，實(shí)時(shí)控制交通信號燈變化，減少車輛等待時(shí)間，有效緩解交通擁堵。本發(fā)明還設(shè)計(jì)了能量節(jié)省機(jī)制，節(jié)省信息采集結(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)以及交通燈控制器的耗能。本發(fā)明可以應(yīng)用在任何交通路口，安裝使用方便可靠。
文檔編號G08G1/08GK102426792SQ201110328038
公開日2012年4月25日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者楊波, 鄒富強(qiáng) 申請人:北京航空航天大學(xué)