基于linux的智能交通灯控制器设计

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1、上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密√。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：秦建新指导教师签名：路林吉日期：2008年2月18日日期：2008年2月18日III第一章绪论1.

2、1交通控制系统的发展状况1.城市交通信号控制系统(UrbanTrafficControlSystem，简称UTC系统)，是现代城市交通管理的重要环节，城市交通信号控制系统的发展大致经历了如下几个阶段：(1)第一代交通信号控制系统英国交通与道路研究实验室1968年提出离线优化交通控制方法与TRANSYT软件(交通网络研究工具)可视为第一代交通信号控制系统。(2)第二代交通信号控制系统以SCOOT和SCATS为代表的信号控制系统为第二代交通信号控制系统。它们沿用了传统的控制方法，原理仍然是首先建立数学

3、模型，然后根据检测信号和数学模型用计算机进行优化和对信号灯的实时配时。需要指出的是，无论是SCOOT系统还是SCATS系统，尽管版本以更新几代，但主要还是硬件和软件的更新换代，使得人机界面越来越友好，原理并未发生改变。(3)第三代交通信号控制系统OPEC交通信号控制系统是1983年由美国提出的较先进的一代智能控制交通系统，并在90年代初开始试运行。该系统采用了动态规划原理来优化控制策略及DYPIC程序的反传动态编程算法中提出离散时间周期性滚动优化的方法；同时采用分散式控制结构以减少网络通信量，分布

4、并行处理以便将危险分散，并使优化过程可以达到最少的约束条件。(4)第四代交通信号控制系统最新一代智能化交通信号控制系统是将人工智能和知识工程等先进的前沿科学应用于交通信号控制系统，其研究已取得了一系列重要成果。智能控制主要是指基于专家系统的控制，模糊控制，基于遗传算法等的控制等。智能控制方法的最大特点是其控制算法是具有强逼近非线性函数的能力，不依赖于精确的数学模型，这对于交通系统这样复杂难以建立较好数学模型的系统是一个有效方法。2.传统交通控制系统的缺点1理想的交通控制系统的控制方案应该是根据交通

5、流量的变化实时做出调整，以便达到最优控制。自从采用交通控制系统对交通路口实行自动控制以来，交通专家一直就在寻找最优的控制方案可以对单个交通路口，整条线路以及整个区域的交通流的控制达到最合理，以实现均衡整个区域的交通流，使得交通流畅通，从而使得行人和车辆在整个区域的行驶安全，舒适，畅通。现今在我国的许多大中城市中采用的交通控制系统大多是国外的这些知名交通控制系统，尽管这些控制系统设计的比较先进，但是用于我国道路交通控制还存在很多不合理的地方。主要有以下几个方面：(1)这些道路交通控制系统不适合我国的

6、道路交通状况这几个典型的交通控制系统都是由国外开发的，而国外的城市交通组成跟我国的城市交通组成有很大的差异。它没有充分考虑到我国的自行车交通流和行人的交通流(这主要是由于我国的国情造成的)。这就需要我们开发适合中国国情的交通控制系统。(2)配时算法的局限性国外交通控制系统有个共同的局限性就是以数学模型为基础，算法的精度较差。而在实际的交通控制现场中，对交通流影响的有诸多因素，采用数学模型本身就是对现场情况的近似，这就造成了算法的本身就有一定的缺陷。而我国的交通组成更为复杂，比如行人和自行车流在国来

7、说是一个很大的道路交通要考虑的因素，并且随着我国经济社会的发展也迅速发展，所以建立于近似模型基础之上的这几种交通控制系统己经越来越不适应中国的城市交通的实际情况。(3)信号优化配时的可行性不够道路交通路口的拥挤堵塞通常是由于信号配时及交通组织和上游对交通流的诱导的不合理造成的。而现实的条件由于已有的建筑或其他的原因对路口进行重建或改建是不可行，然而对路口进行配时的优化设计是可行的，且所需费用较少。但是，我国的经济在飞速的发展，城市也在快速发展，随之而来的交通和汽车工业也在飞速发展。这就决定了交叉口

8、的配时需要不断的更新才能跟上交通的快速发展，但是，目前的系统从严格意义上讲，不具备这样的条件。(4)对交通流量预测的准确性与实时性不够目前，对交通量的预测还不太准确，需要能更准确地模拟现有交通运行的模2型。交通控制的实时性也比较差。这些交通控制系统中的问题决定了研究城市交通控制系统的必要性和紧迫性，研究出新的交通控制系统对于解决我国现有的和未来的城市交通问题有着重要的意义。3.我国交通控制系统的发展状况我国在城市交通控制系统的研究起步较晚，20世纪70年代后期才对干道协调控制问题进