智能节时4G交通灯网络模拟系统.docx
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智能节时4G交通灯网络模拟系统.docx
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智能节时4G交通灯网络模拟系统
智能节时4G交通灯网络模拟系统
智能节时4G交通网络模拟系统
摘要:
本作品利用无线数字4G通信网络和探测器及单片机智能分析控制交通网络并快速处理交通问题。
1.系统简介
十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令,是司机和行人的行为准则。
十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。
当前,国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯,它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔,并自动切换。
它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。
本作品的名称为“智能节时4G交通网络模拟系统”。
我们的作品的优点是能够更加充分的利用交通十字路口的行车时间,为上下班的开车族带来更加畅通的通行道路。
同时还可以利用无线4G网络来控制并处理交通问题。
给都市生活中的人们带来更加快速、方便、安全的生活。
第一个创新点(节时):
在我们的日常生活中我们经常会遇到这样的问题:
例如当在十字路口时东西方向道路上的车辆正在通行的时候,南北方向的车辆等待的时候。
有这样的一种情况会发生,假如东西方向的道路通行时间设置的为60s,而此时这条路上所拥有的车辆通过这条路口所用的时间只用了30s的时候,剩下的时间也就是多余的时间。
而我们的创新点也就是充分的利用了这部分时间。
本作品的名称为“智能节时4G交通灯网络模拟系统”,目前设计的智能节时4G交通网络模拟系统为4路模拟系统,也就是只有东南西北四个方向。
功能为在东南西北四个路口分别有四个微波振荡模块,这四个微波振荡器与本条路口都有一定的距离。
当车辆在东西道路行驶的时候,在东西方向的车辆行驶的那一瞬间,南北方向的微波振荡模块开始探测通过微波振荡模块的车辆,通过多普勒效应可以探测到是否有车辆此时通过该道路。
当有车辆通过的时候,模块探测到第1辆车辆时候,微波振荡模块产生一个高电位,然后反馈给本条路的51单片机,单片机计数为1。
当探测到有第2辆车辆通过微波探测器的时候,再次将采集的数据反馈给本条道路上的51单片机,即有第二辆车辆通过,单片机计为2。
以此类推。
每条路上应该有两个路口,两个路口的微波探测器同时探测两个方向上的车辆。
当另一条通行完毕后,将要通行道路所计数的车辆的数目立即反馈给主的单片机,然后主的单片机分析数据,比较这两个路口所采集的数据,取其中大者。
用这个数字和规定的车辆数值比较大小。
当这个数值等于或者是大于本条道路应该容纳的车辆时,就通行本应该通行的正常值;当这个值小于规定值的时候,通行的时间为车辆的数目乘以一辆车正常情况下通过十字路口的时间,让该路的车通行这个时间。
这样就节省了车辆的等待时间,有多少车辆就放行该道路这些车辆通过路口应该用的时间。
北
C
100m
东100m100mA西
B
100m
D
南
(图1)
为了更具体的描述这个过程,如上图所示,我们用AB代表东西方向的道路,A为西,B为东。
CD代表南北方向的道路,C为北,D为南。
就如平时生活中我们所见的交通路口AB、CD两路依然轮流通行,A、B字母分别表示CD路通行时到通行完毕,所计数的通过A、B计
(图2)
数器所计数该路的车辆,此时CD路的计数器不计数车辆。
C、D字母分别表示AB路通行时到通行完毕,所计数的通过C、D计数器所计数该路的车辆,此时AB路的计数器不计数车辆;a表示一辆车通过交通路口时所需要的时间(因地而异);E表示A、B的最大值;F表示C、D的最大值;G表示微波振荡模块在规定的距离所测得规定的车数,H表示一般情况下一条陆所通行的时间。
假如现在东西方向车辆正在刚还开始通行,C、D计数器开始计数通过两个计数器的车辆,当东西方向上的车辆通行完成后,C、D计数器两个计数器立即将采集到的数据反馈给主的单片机,比较这两个值之间的大小,用F表示这两个值中的最大值。
第一种情况,当F>=G的时候,南北方向通行H时间。
第二种情况,当F 之后主单片机让南北路通行,通行的时间为上面刚才分析计算的时间。 南北路通行的同时,东西路上的探测去A、B开始计数,当南北路上的车辆通行完成后,就如刚才南北分析的情况一样分析比较A、B的值。 类似的重复上面的分析过程。 上面所用的程序就如图2所示。 第二个创新点(4G无线交通网络): 利用无线网络4G网络进行交通管理,无线通信网络覆盖面积广、具有数据业务的特点,我们提出了将无线数字通信网络应用于交通管理的思想,给出了交通管理无线网络结构,对交通管理的中心站设置、数据传输方式、交通管理模式进行了描述,并指出利用无线网络进行交通管理具有高效、灵活的优点。 近年来汽车工业迅猛发展,私人交通车辆的增大使城市甚至乡村交通越来越拥挤,这给交通管理、车辆管理及交通事故处理带来了越来越大的压力,要解决这些交通管理问题,需要明确每一个交通车辆的某一时刻所处的地理位置、行进的方向、行进的速度以及道路监控等多个数据参数,并能及时准确地将这些数据传送到交通部门数据管理分控制中心或主控制中心,使管理人员及时掌握某一路段的交通状况、处理交通事故,同时能准确预报出控制区域内的交通状况及任一交通车辆所处的位置及相应的参数,也可以根据这些数据在区域控制中心的区域图上(大屏幕)显示该区域内的道路交通状况及车辆所处的位置,这需要覆盖面积广、分布合理的数据传输网络作为数据传输手段。 当前无线数字通信网络发展相当迅速,如中国联通的GSM网络、CDMA网络;中国移动的GSM网络、GPRS网络。 最新的4G网络,中国移动的TD-SCDMA,中国联通CDMA2000, 中国电信的WCDMA。 目前的主要业务还是话音业务和部分数据业务,随着CDMA、GPRS网络的成熟发展,网络容量的不断扩大,无线数字通信网络将在数据业务上有大的应用前景,可利用该网络覆盖范围广、双向数据业务的特点,作为传输交通车辆管理的数据传输手段,实施大范围道路交通的协调管理。 尤其是现在的4G网络可以将无线网络可以与互联网可以接连起来,高速度的信息传递效率,同时运用了移动式蜂窝通讯技术。 如果应运到交通网络必定会快速的解决许多交通问题。 利用4G通信网络实施交通管理,要把交通车辆看作是无线网络的移动数据终端,它能通过无线网络将自身采集的所有数据传送到所在区域内的分控中心或主控中心,分控中心或主控中心又能对任一交通车辆发出相应指令,完成交通指挥、管理调度等任务,较少或者避免交通阻塞、交通事故的发生,使道路交通更通畅、便利。 2控制中心的设置及交通管理网络结构 交通管理控制中心是交通管理的调度、监控、协调指挥枢纽,可分级分区设置。 主区域控制中心下辖多个分控制中心,分控中心按照不同的区域平行设置。 控制中心之间可以相互交换数据,可实现交通车辆跨区域行使管理、调度与协调。 分区域内的交通管理控制中心(简称分控中心)的设置应该根据交通道路主次、道路密度及道路的交通密度来设置。 由于已经有完善的并形成规模的无线通信网络(GSM、CDMA、GPRS)的基站,可以参考无线通信网络基站的分布,合理设立控制中心,并利用光缆环路连接基站、分控中心及主控中心。 3交通车辆的数据采集与传输 3.1交通车辆的数据采集 每一个交通车辆都有一个数据采集系统,用于车辆端的各种数据采集,车辆端的数据包括交通车辆所处的地理位置(大地坐标X、Y值,经纬度值),交通车辆行进的速度、行进的方向,以及车辆调度相关的始发地、目的地等,数据存储在数据采集系统的存储单元,用于向控制中心发送。 3.2交通车辆与控制中心间以及车辆间数据传输 每一个车辆,分配给相应的网络运行号码我们叫它为交通车辆网络号码,分控中心或主控中心根据网络号码可获取交通车辆某一时刻的所有采集的车辆数据。 每一个交通车辆我们都可以把它看作是一个移动终端,交通车辆内的收发单元将数据采集系统的数据按时段进行编帧打包,并将打包的数据通过无线网络传送到主控制中心或分控制中心的存储系统,分控中心与主控中心可相互调取数据。 通过与主控中心的数据交换,经过计算,可以得出车辆所在的位置、就近区域车辆密度、道路情况,并显示在观察仪上,使操纵人员能够看到自己所处的位置,为车辆行驶提供交通数据。 另外,我们可以把每一个交通车辆看作是一个移动的微小蜂窝基站,当它行使在某一路段时,在其有效范围内的其他交通车辆就被看作是数据终端,它可以通过无线网络接收这些交通车辆所采集的每一时刻的数据,它可以作为控制中心的临时辅助数据存储器,同时通过自身的数据计算单元对所在区域的车辆密度、道路情况,给出自身的最佳前进速度、方向,辅助、提醒驾驶员做出判断,这些数据的取得也为交通车辆的自动控制提供了一定的基础条件。 4利用无线网络实施交通管理的模式 4.1对交通道路监控、指挥、流量控制管理 由于分控中心及主控中心通过无线网络把每一时刻的某一控制辖区内的交通车辆的数据采集起来,通过控制中心的大型运算单元快速运算和处理,可以计算出这个时刻控制辖区内的交通车辆所在的位置、运行方向及行进的速度。 并把辖区内的交通状况用大型显示器显示出来。 同时控制中心管理员可根据这些数据通过软件系统观察某一路段上的交通违章状况(如哪些交通车辆超速;哪些交通车辆占道;哪些交通车辆闯红灯等情况),及时指挥并调度交通管理人员疏导交通。 4.2交通车辆管理及交通事故处理 分控中心或主控中心可根据采集的交通车辆的数据,对某一交通车辆实施锁定、监控,随时了解到它所处的位置、行进的方向及行进的速度等。 当某一路段发生交通事故或意外时,交通车辆可由自身的数据采集系统发出事故求救信号(可以是人工或根据事故传感自动设置),通过无线网络传递到所在区域的分控中心或主控中心,控制中心的大型显示系统自动弹出发生交通事故的相关信息,显示出发生交通事故或意外的地点、事故交通车辆的信息,并将这些信息存储在交通事故或意外专用存储系统备案;发出警报提醒管理人员指挥调度交通管理员处理事故或意外,同时又能与最近医院联系,及时救助事故中的伤者。 当发生交通事故后,交通管理部门可在控制中心提取发生交通事故时以及发生交通事故前的任意时段的数据,根据这些数据,由事故处理中心利用专用的计算方法,可以作为判断事故责任的依据,分析事故发生的原因等。 4.3专用交通车辆的指挥、调度 可以利用这个交通管理网络实施专用交通车辆的指挥、调度管理,如医疗急救中心的急救车、消防中心的消防车、交警的指挥调度车、银行的运钞车、洒水车、除冰车等其他专用车辆的指挥调度。 所有车辆都可以在专用控制中心的显示系统显示出具体的位置以及相应的信息,指挥其行车路线,为这些车辆及时完成任务提供有高效的全局调度策略。 5结束语 交通管理综合水平的高低,直接影响城市内部以及城区间高速公路交通状况的改善,这需要采用先进的技术手段,快速、广泛地获取全天道路交通状况的各种数据,包括车辆自身的各项参数,同时将数据及时、准确地传送回交通管理控制中心,在获得全面数据的基础上,进行科学的交通管理和调度。 将无线数字网络应用于交通管理系统当中,可以有效地解决网络覆盖、数据传输问题,直接利用现有无线网络的合理分布基站,可使交通管理的建设成本降低。 另外由于无线网络已经发展得较为成熟,其数据传输具有灵活、可靠的特点,应用于交通管理当中具有技术的可靠性。 我们的作品的创新点清晰可见,第一点儿节省了交通路口的车辆等待时间;第二点儿我们将现在成熟的无线4G网络运用到了交通管理中。 现在在中国的无线网络有中国移动的CDMA、GPRS,中国联通的GSM、CDMA,而且现在这些网络都已经很成熟。 现在我们又迎来了第三代无线网络通讯技术,而且4G网络的传输的速度要快的多,运用到了无线网络与有线网络的相互结合,更重要的事4G网络运用到了蜂窝移动通讯技术,最最重要的是这种技术现在已将很成熟,因此一旦这种技术运用到交通管理中,可靠性不必担心。 结束语: 交通管理综合水平的高低,直接影响城市内部以及城区间高速公路交通状况的改善,这需要采用先进的技术手段,快速、广泛地获取全天道路交通状况的各种数据,包括车辆自身的各项参数,同时将数据及时、准确地传送回交通管理控制中心,在获得全面数据的基础上,进行科学的交通管理和调度。 将无线数字网络应用于交通管理系统当中,可以有效地解决网络覆盖、数据传输问题,直接利用现有无线网络的合理分布基站,可使交通管理的建设成本降低。 另外由于无线网络已经发展得较为成熟,尤其是4G网络,其数据传输具有灵活、可靠的特点,应用于交通管理当中具有技术的可靠性。 无线网络是传递信息的先进技术手段,因此,我们应很好地发掘它的潜在能量,尽最大限度地发挥其在交通管理上的作用,使交通管理更具科学性、快速性。
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