基于智能传感网的交通信号灯的仿真设计

基于智能传感网的交通信号灯的仿真设计
[摘要] 本文在分析目前流行的智能交通信号灯的流行技术下，结合智能传感器技术，使用FT-search算法形成传感器的网络拓扑，设计了类似于ActiveX 的智能控件，对宁波某路口的车流量进行监控，根据现实数据的测试说明本算法现实可行，提高了网络的吞吐量，降低了延迟。

［关键词］物联网；ActiveX控件；智能信息化
0 引言
随着设计的不断进步和自动化水平的提高，城市智能化交通系统（ＩＴＳ）的普及必然是一个大的趋势，现在各个国家和城市都在开始运行相关的智能交通系统。

ＩＴＳ是２１世纪地面交通运输科技运营和管理的主要发展方向，是交通运输的一场革命。

２０世纪８０年代末以来，西欧、北美和日本竞相发展智能运输系统，制订并实施了开发计划，印度等发展中国家也开始ＩＴＳ的全面开发与研究。

ＩＴＳ是将信息技术、通讯技术、自动化控制技术、计算机技术以及网络技术等有效结合在一起，形成一个整体的交通运输系统，而建立的一种大范围、全方位的交通运输综合管理和控制系统，能够准确、实时地定位车流量的变化，有效地控制城市的车辆变化。

1 常用交通流参数比较
目前，ＩＴＳ检测的方法有很多，主要包括超声波检测、红外检测、环形地理检测以及计算机检测和超声波检测，在检测的过程中，容易受到车辆遮挡和行人行动的影响，检测的距离一般不超过１２ｍ；红外检测受到车辆本身热度的影响，抗噪声的能力不好。

环形地理线圈的测量精度比较高，所以要求设置在路面的土木结构中，路面就有一定的破坏。

计算机检测在近些年来随着计算机技术、物联网技术、人工识别技术的不断提升，最终在交通检测中获得越来越多的应用。

2 拓扑维护
ＦＴ-ｓｅａｒｃｈ算法是基于数据采集的拓扑结构，各图像传感器能够独立地完成数据采集，选择距汇聚节点邻居的节点作为父节点，各图像传感器节点能够独立完成数据采集，选择汇聚点最近的领节点作为据点传送到Sｉｎｋ节点的路径，形成一个树状拓扑结构的初始化分布式的拓扑学习，然后依照广度优先的遍历方式，从Sｉｎｋ开始，节点依次被触发，广播包含了网络拓扑深度参数的Hｅｌｌｏ数包，并且根据收到的Hｅｌｌｏ数据包建立一个邻居节点的列表，同时选择最靠近Sｉｎｋ的邻节点作为相应的父节点。

3 智能控制功能开发
为了实现交通信号灯的优化配置，本工作组开发了一组Ｍａｔｌａｂ的组件，其实现形式是采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ的ＡｃｔｉｖｅＸ，可以适用于ＶＣ＋＋、ＶＢ、Ｄｅｌｐｈｉ等语言的开发。

基于COM组件的技术，采用二进制标准实现和开发语言无关，通过运行精英法则和淘汰法则，改进传统遗传算法的流程，提供了多种群并行优化的机制。

ＡｃｔｉｖｅＸ控件的设计原理是封装了COM对象中的功能模块，将遗传算法封装到相应的ＡｃｔｉｖｅＸ中去，形成通用控件来考虑。

其中有两点要求：第一，用户可以调用控件的方法，向控件传递参数或者执行某个功能。

第二，用户要在自己的开发过程中提供目标函数，并以事件的方式来调用目标函数。

4 应用分析
本例根据宁波市中山东路和环城西路交叉口为了实例，第一相位：东西方向左转；第二相位：东西方向直行和右转；第三相位：南北方向左转；第四相位：南北方向直行和右转。

每个相位的实际流量为ｑ，饱和流量为S，
ｑ＝［４００２４０８０１２０２７０２４０６０６０］
Ｓ＝［２０００２０００８００８００１５００１５００５００５００］
设置最大饱和度为０．８，最小绿灯时间为１０ｓ，周期为１２０ｓ，总的损失为１３ｓ。

遗传算法的参数为１０００，交叉概率为０．６，变异概率为０．０５，种群数量为２００。

针对用遗传算法进行目标函数的优化编码策略，分别采用自然数编码和二进制编码，对于二进制编码的每个参数的精度为２０，根据上述的数据来定义各个车道的实际流量和饱和流量，优化所需输入的参数和相位。

各进口的饱和度满足最大饱和度要求，第二相位西进口的饱和度为０．９０２３（＞０．９０），在于最小绿灯时间采用了四舍五入的计算方法，从目标函数的变化结果来看，在进行４２２步迭代后目标函数收敛，总的延误时间为３８９２３．９ｓ，由于采用了多群迭代的设计思想，目标函数的收敛次数保持不变。

5 结论
本文从智能交通传感网图像信息量大、实时性要求高的角度出发，提出了采用综合ＴＤＭＡ／ＦＤＭＡ调度的ＦＴ－Ｓｃｈ调度算法，文中指出，使用遗传算法设计和实现ＦＴ－Ｓｃｈ，通过实例验证了该算法的可行性，相比单信道的ＴＤＭＡ，进一步提高了网络的吞吐量，降低了延迟。

主要参考文献
［１］魏瑶，陈闳中．基于无线城域网的智能公交系统设计与实现［Ｊ］．计算机应用研究，２００９，２７（２）.
［2］杨俊，王润生．智能交通视频图像处理技术研究［Ｊ］．电视技术，２００７（９）：７４－７７.。