嵌入式单点自适应信号控制系统软件设计

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1、嵌入式单点自适应信号控制系统软件设计嵌入式单点自适应信号控制系统软件设计——姚佼时柏营马万经等127嵌人式单点自适应信号控制系统软件设计姚佼时柏营马万经钟章建.（同济大学上海200092）（长沙理工大学长沙410076）摘要将嵌入式技术应用于单点信号控制系统屮,不仅可以实现信号控制机对配时方案的自适应优化，还可以通过远程控制屮心对路口控制状态进行监控，为后续将其嵌入到先进的城市交通控制系统中奠定坚实的基础.文中在分析嵌入式单点口适应控制系统总体构架的基础上，基于嵌入式Linux开发平台，着重于对嵌入

2、式控制单元中自适应控制优化算法的流程设计，以及控制中心监控终端软件的实现，并对系统的后续开发升级进行了展望.关键词嵌入式;单点自适应;信号控制机;监控终端中图分类号:TP391文献标志码:A城市交通控制系统作为解决城市交通拥挤，提高区域交通效益的重要手段，是ITS的核心部分之一.作为其最基础的单元，单点信号控制系统要求能够实现对交通流变化的实时响应，并迅速做出决策.将单点自适应优化控制算法嵌入到信号控制机内，实现本地智能化，能够减轻控制中心的计算负荷，消除从中心到路口信号控制机的网络传输时间延迟，真

3、正做到实时控制，是实用性最强，最先进的一种控制模式，也是未来单点交通信号控制发展的一个主要方向口;同时控制中心监控终端也可以通过对路口信号机状态的实时监控,在系统层面加以调整，从而为将本系统作为基本单元嵌入到新一代先进的城市交通控制系统中奠定了坚实的基础.1单点自适应控制交通信号的单点实时自适应控制是依据检测设备获得的实时交通需求信息，独立求解并执行单个路口的最优化信号控制方案,同时还可以根据协调周期及相位差来优化单个交叉口的绿信比，是一种实时，动态，闭环的反馈控制r2].单点自适应控制最核心的部分

4、为交通预测模型，交通信号优化和评价模型，如图1所示.本研究中所采用的信号相位逻辑结构为符合（nationalelectricalmanufacturerassociationgNEMA）标准的双环8相位结构,即每个进口道都设有直行和专用左转相位，如图2所示，每个barrier同一ring内的2个相位可以根据交通流收稿日期:2008—06—21测设道路交通流交通预测模型信号灯图1单点实时自适应控制逻辑结构图实际状况实现搭接.此外，假设每个直行相位对应2个直行车道，左转专用相位对应一个左转专用车道，每个

5、车道布设有一个停车线检测器;同时每个进口道的上游路段布设有3个上游路段检测器.每个相位的最大，最小绿灯时I'可则由其包含的若干个信号灯组（如行人信号灯,直行信号灯，左转信号灯）的最大，最小绿灯时间加以约束.（a）双环结构（b）褶位分配图2标准的双环8相位逻辑结构图2系统设计传统的城市交通控制系统由检测器，路口信号控制机，各流向的机动车,A行车和行人信号灯组以及控制屮心的监控显示界面等儿部分组成，如图3所示•检测器的布设位置取决于控制算法，不同的算法要求检测器的位置和精度都不尽相同;路口信号控制机收集

6、检测器数据，进行简单处理后送至中心计算机，然后接收中心计算机的指令作用于路口信号灯;信号灯则根据具体交叉128交通与计算机2008年第5期第26卷总144期口的设计模式，以及各个流向，各种交通方式的需求合理设置;控制中心的监控界面则可以对交叉口整体交通状况进行把握,并根据路网中关联交叉口的信息,对交叉口控制方案进行干预调整.fa@〜T检羽器信号灯检测器信号灯检测器信号灯检测器图3传统的城市交通单点控制系统框架作为城市交通控制系统的基本单元，嵌人式单点自适应信号控制系统包括硬件（嵌入式控制板）和软件2

7、部分，如图4所示，其中软件包扌舌自适应核心控制优化算法软件和控制中心监控终端软件2部分.它与以往传统单点控制系统的区别在于:它将原來在控制中心的自适应核心控制优化算法固化在嵌入式控制板中，然后嵌入到信号控制机内，实现了本地控制机的智能化.2.1开发平台嵌入式系统是以应用为屮心，以计算机技术为基础，软硬件均可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专用计算机系统,它以其较强的实时性，可移植性,代码小，速度快,稳定性和弱交互性已成为诸多应用软件的开发的首选_3].交器叉口信息9车道数

8、相位数器数，位嵌入式单点自适应优化控制软件厂百吾面目丽丽孺检测器数据预处理模块■篮型堑皇.il信号控制机li图4嵌入式单点自适应信号控制系统整体框架嵌入式开发平台按功能划分主要包括硬件平台和软件平台2部分.由于条件限制，本研究所选取的信号控制机为SWACR0ITC-1信号控制机，它是SWARCO公司提供的一款全感应，自适应交通控制机，融合了欧洲先进的交通控制技术，并根据中国国情进行了针对性的稳定性设计.2.2软件设计嵌入式单点自适应信号控制系统软件主要包括单点信号自适