智能交通燈-開題報告

可編輯版/目錄一．交通燈來源及研究的目的和意義；二．國內(nèi)外關(guān)于交通燈的研究現(xiàn)狀及分析；三．交通燈主要研究內(nèi)容；四．研究方案及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)五.進(jìn)度安排；六．預(yù)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(xiàn)。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)的發(fā)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(jī)代替人進(jìn)行高效交通管理是必然的發(fā)展趨勢,而讓計算機(jī)控制的交通燈擁有類似人類的感知智能,具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義,比如通過檢測電路及數(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(yīng)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)了人們對安全和擁堵的關(guān)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,用來控制交叉路口馬車的通行,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(qū)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(jī)技術(shù)的出現(xiàn)為交通控制技術(shù)的發(fā)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(jī)和交通檢測器實現(xiàn)了對交通信號機(jī)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(jī)控制信號燈的實用化,建立了一套由IBM650型計算機(jī)控制的交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),成為世界上第一個具有電子數(shù)字計算機(jī)城市交通控制系統(tǒng)的城市。這是道路交通控制技術(shù)發(fā)展的里程碑。2.研究目的及意義：交通控制研究的發(fā)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,局限于道路建設(shè)的暫時不足和交通工具的快速增長,就要使更多的車輛安全高效的利用有限的道路資源,避免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(diào)整和轉(zhuǎn)移多條線路的分流也十分必要。交通網(wǎng)絡(luò)是城市的動脈,象征著一個城市的工業(yè)發(fā)展水平。交通關(guān)系著人們對于財產(chǎn),安全和時間相關(guān)的利益,保證交通線路的暢通安全,才能保證出行舒暢,物流準(zhǔn)時到位,甚至是生命通道的延伸。二．國內(nèi)外關(guān)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(dǎo)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(biāo)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(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎,除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓正在路口內(nèi)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交叉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安全停車時可以進(jìn)入交叉路口。在西方發(fā)達(dá)國家,交通控制系統(tǒng)基本上完成了由傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)向智能交通控制系統(tǒng)ITS的轉(zhuǎn)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(jìn)行識別優(yōu)化,以至于不能適應(yīng)交通量的不確定性和隨機(jī)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(shù)是電子技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、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(shè)施基礎(chǔ)上,將先進(jìn)的電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)集成運用于地面交通管理所建立的一種實時、準(zhǔn)確、高效、大范圍、全方位發(fā)揮作用的交通運輸管理系統(tǒng)。〔2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發(fā)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安全的現(xiàn)代化設(shè)施卻做得不足。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(yīng)用人工智能技術(shù),信息采集和信息提供技術(shù)等方面都與發(fā)達(dá)國家有很大差距。近幾年,雖然有部分城市研究和引進(jìn)一些國外先進(jìn)的交通信號管理系統(tǒng),但是由于交通管理設(shè)施不足等原因,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?！?解決方法：1>.控制需求,最直接的辦法就是限制車輛的增加；2>.多修路,十字路口架設(shè)高架橋；3>.選擇合理先進(jìn)的控制調(diào)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(shè)20秒內(nèi)可以通過的車輛為20輛,〔1當(dāng)20秒內(nèi)南往北方向車輛通過車輛達(dá)不到20輛時,判斷該方向為少車,當(dāng)20秒內(nèi)北往南方向車輛通過車輛也達(dá)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(dāng)20秒時間內(nèi)南往北或北往南任意一個方向通過的車輛達(dá)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(dāng)40秒內(nèi)通過的車輛數(shù)達(dá)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(dāng)40秒車輛上通過車輛達(dá)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,某次可能不準(zhǔn)確,但下次肯定能彌補(bǔ)回來,累積計算是準(zhǔn)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(dǎo)致系統(tǒng)的控制精度降低和動態(tài)品質(zhì)變差,模糊規(guī)則難以總結(jié)。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(shè)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(shè)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,相比較統(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(nèi)容；本課題是基于單片機(jī)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(jī)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)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(zhuǎn)換,指揮各種車輛和行人安全通行,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(diào)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(nèi)容：系統(tǒng)硬件框圖：1.車流量檢測電路：在十字交叉路口各車道100米距離內(nèi)設(shè)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(diào)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(shè)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(zhuǎn)換開關(guān)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(hù)車等。四．研究方案及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)：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(zhuǎn),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(zhuǎn),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(dǎo)致交通事故；2.車輛只能直行或右轉(zhuǎn),車輛行駛不方便。〔2六車道：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(zhuǎn)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(zhuǎn)車輛通行?！?預(yù)期目標(biāo)：1通過單片機(jī)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(shè)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(diào)節(jié)紅綠燈持續(xù)時間,即實現(xiàn)智能交通。五．進(jìn)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(jié)相關(guān)資料,熟悉并掌握單片機(jī),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(jìn)行硬件分析,改進(jìn)不足,完善設(shè)計方案；4.4月11號~5月1號：編寫和調(diào)試各模塊程序；5.5月2號~6月1號：撰寫畢業(yè)設(shè)計報告并準(zhǔn)備答辯；6.6月10號：進(jìn)行答辯。設(shè)計過程中可能遇到的問題及解決方法：在設(shè)計最基本的交通燈模擬控制電路時,可能會因為編程以及單片機(jī)掌握不熟練而耽誤時間重新學(xué)習(xí)單片機(jī)編程,因此,在設(shè)計的過程中會盡量和同學(xué)老師請教。完成最基本的交通燈控制電路后,進(jìn)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(guān)資料并求助老師指點迷津。參考文獻(xiàn)：1.楊佩昆：交通管理與控制[M].北京：人民文通出版社,1992.2.李靜：單交叉口交通燈信號模糊控制及其仿真[J].微計算機(jī)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(shè)計[J].西南民族大學(xué)學(xué)報<自然科學(xué)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(qiáng);劉志峰：基于STC89C6．劉學(xué)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(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)的研究,20098．張輝：8051單片機(jī)控制交通信號燈的方法研究[J].X