专利名称：一种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，属于智能交通控制技术领域。
背景技术：
随着城市道路交通负荷的増加，车辆拥堵现象日益突出，通过交通控制技术来诱导、疏通道路车辆，已是解决城市交通问题的庇佑之路。目前，智能交通控制技术主要有基于蜂群算法的自适应路径诱导方法、动态模糊控制和神经网络智能交通信号控制技术、基于无线传感器网络的红绿灯控制技术等。 基于蜂群算法的自适应路径诱导方法，是将蜂群算法应用于智能交通，通过智能蜂群在路径选择时的交互作用实现车辆路径动态诱导，从而使交通需求合理分配在路网中，为每个车辆提供最佳行驶路径环境。该方法可根据交通路网的实际情况选择最优的实时路径，实现系统动态诱导的目的。目前的GPS导航仪已经具有选择最短程的路径，结合城市路况信息，也可以寻求到最佳路径。采用动态模糊控制和神经网络的智能交通信号控制方案，根据相邻交叉ロ交通流大小和方向的不同，通过动态模糊控制手段，采用弹性信号周期和最大隶属度原则，合理地动态分配交叉ロ信号相位。此外，还有通过神经网络对交通信号周期的自适应调节方法。基于无线传感器网络(WSN)的红绿灯控制系统，通过分析红绿灯控制现状的缺点，运用磁阻传感器实现车辆检测，搭建无线传感器网络的控制平台，分析节点的布设方法，并在此基础上采用基于时间片控制机制的算法，根据车流量的大小由控制节点完成对红绿灯的动态、实时控制。澳大利亚SCAT系统采取分层递阶式控制结构，控制中心备有一台监控计算机和一台管理计算机，通过串行数据通讯线路相连，地区级的计算机自动把各种数据送到管理计算机，监控计算机连续地监视所有路ロ的信号运行、检测器的工作状况，地区主控制器用于分析路ロ控制器送来的车流数据，确定控制策略，并对本区域各路ロ进行实时控制。英国道路研究所在TRANSYT系统的基础上，采用自适应控制方法提出SCOOT动态交通控制系统。SCOOT为方案生成的控制系统，通过安装在交叉ロ每条进ロ车道最上游的车辆检测器所采集的车辆信息，进行联机处理，从而形成控制方案，它能通过连续实时调整周期、绿信比和相位差来适应不同的交通流。意大利UTOPIA/ SPOT系统由SPOT (小型的分布式交通控制系统)和UTOPIA (面控软件)两部分组成，系统考虑了公交优先的功能，采用了“强相互作用”的概念来保证区域控制的最优性。上述方法从多个路ロー个大范围协调控制信号灯，能有效缓解流量拥塞；但从小范围来看，上述控制方案具有ー个共同的特性，信号灯依然设置在交叉路ロ，驾驶员在接近路ロ才知道是否遭遇红灯，无法实现沿途动态调整车流。这就造成道路上的交通压カ仍然集中在路ロ，“点”的压カ没有转变成“线”的压力。
发明内容本实用新型的目的是提供ー种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，在信号灯内安装智能芯片，赋予每ー盏信号灯智能，通过信号灯之间的信息交流而产生群集智能，自动结成流动的绿波段和红波段信号灯，诱导车辆跟随绿波段运动，实现动态绿波交通控制，缓解交通拥堵，实现交通流效率的最大化。本群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，包括间断设置在道路沿线车道隔离栏及交叉路ロ路面引导线上的多个智能信号灯I、设置在路ロ的红绿信号灯4、设置在路ロ和道路沿途的信息交流中转站5、中央监控站7 ;每盏智能信号灯内置智能芯片、振动传感器、无线数据传输器、电源和红、绿、黄三色LED灯信号17，各智能信号灯I之间、智能信号灯I与信息交流中转站5之间通过无线方式相互连接，中央监控站7通过网络、经计算机6与 信息交流中转站5连接，信息交流中转站5与路ロ的红绿信号灯4通过有线或无线方式相连。所述每盏智能信号灯I内置的智能芯片包括主控制CPU12、振动信号输入模块9、数模转换模块8、振动分析程序输入模块11、群集智能程序输入模块14、显示驱动模块10、电源管理模块15、数据存储模块16和无线数据传输模块13,振动信号输入模块9与振动传感器和数模转换模块8连接，数模转换模块8、群集智能程序输入模块14、振动分析程序输入模块11分别与主控制CPU12输入端连接，数据存储模块16与无线数据传输模块13和主控制CPU12连接，无线数据传输模块13、显示驱动模块10与主控制CPU12输出端连接，三色LED信号灯连于显示驱动模块10输出端，电源管理模块15与主控制CPU12连接。具体使用中，主控制CPU12可采用MSP430F2234单片机，无线数据传输模块13可采用nRF24L01芯片。本实用新型中，道路沿线相邻智能信号灯之间的间距为I 2米，可根据实际道路情况具体确定。本系统使用时，通过各智能信号灯感知周围车辆的运动、无线传输和分析处理车辆信息；利用绿波段信号灯智能群集预编程序，通过各智能信号灯之间的信息交流，将单个信号灯汇聚到某ー适合群体而结成信号灯群，继而使信号灯群之间进行信息交流和相互协商，形成流动的绿波段或红波段灯群，实现道路沿线智能信号灯的结群流动和绿波流交通诱导；同吋，路ロ设置的信息交流中转站，与交叉路ロ的红绿信号灯实现信息交流，根据道路沿线智能信号灯的分析結果，控制协调交叉路ロ的红绿信号灯，配合道路沿线智能信号灯的交通诱导绿波流，引导车流顺利通过交叉ロ。本系统使用时，车流信息的分析处理和智能信号灯的群集，是将智能信号灯感知的车辆运动信息经振动分析模块进行分析后，输入群集智能程序模块，由CPU根据车流信息判断信号灯周围车辆的相对距离和车流量，将单个信号灯汇聚到某ー适合群体而结成信号灯群，继而通过对各信号灯群传输信号的分析，找到各信号灯群中信号感应叠加最強的信号灯，以该信号灯代表本信号灯群与其它灯群进行信息交流和相互协商，协调信号灯群之间的间距和运动速度，形成流动的绿波段或红波段信号灯群，诱导道路上的车辆分段运动，实现群集智能绿波交通诱导。[0016]本系统使用吋，智能信号灯处于本群中车流非信号感应叠加最強位置时与相邻信号灯进行信息交流，并接收交流中转站发布的路况信息，实现群集智能；智能信号灯处于本群中信号感应叠加最強位置时被激活，代表本群与外界进行信息交流，将本群的平均速度、车辆总数、实时位置数据传输给信息交流中转站，通过网络将数据回传给中央监控站，由中央监控站监控该信号灯群的位置和移动速度；智能信号灯群之间通过信息交流中转站进行信息交流，通过群集智能程序输入模块的群协商绿波智能程序与其它信号灯群进行交流，由路ロ最前端的信号灯代表整条道路的信号灯，负责协调如何顺利通过前方路ロ而不与交叉道路信号灯群发生冲突，并将协商的结果通知信息交流中转站，控制红绿灯，确保过路ロ不发生冲突，实现动态绿波交通控制。本系统使用时，通过中央监控站向智能信号灯发布的信息包括道路摩擦系数、道路坡度、弯道路况、历史车流、事故统计状况、天气状况等路况信息，由智能信号灯接收这些信息后，根据路况实时调整信号灯群流动速度，保证车流群处于安全运行状态。本系统的基本原理是在智能交通流中，驾驶员驾驶车辆使得车辆个体具有高度的智能，但这种智能只存在于独立的个体中，无法从更宽的视野看待自己在交通流中所处的位置，导致无法协调自身与其他车辆群之间的关系，也无法实现群与群之间的协调，这样的智能缺陷常常导致交通混乱。然而，通过群集智能信号灯引导，可将混乱连续交通流变为有序的波动交通流，这是因为群集智能可将简单个体行为通过局部交互而转变为全局智能行为，系统中的个体在局部感知能力下，通过同其它个体以及环境的交互，就可以实现复杂的行为模式。群集智能可利用群体的优势，在没有集中控制、不提供全局模型的前提下，寻找复杂问题的解决方案，可以将群体中的个体都最終收敛于一定的范围内，并且在群体移动的过程中，个体也会在相互作用下保持一定的紧密程度。就交通流的群集智能控制而言，具有智能的信号灯接收到某一辆车的振动信息时，信号灯与车辆之间构成对应关系，信号灯即可表征该车辆(车辆运动状态在信号灯上的投影)，若驾驶员根据信号灯提示运动，信号灯反过来就赋予车辆以智能。车辆在道路行驶过程中，沿线信号灯接收到的车辆振动信号可以理解为车辆运动状态在沿线信号灯流上的投影，将车辆流的运动状态进行投影，投影结果通过信号灯的顔色(红绿黄)和信号灯的流动速度表征出来，假设车辆具有群集智能，然后将具有群集智能交通特性的交通流状态投影到信号灯上，信号灯流就表征了群集智能交通流。当每ー辆车具有“虚拟”智能时，通过考察具有虚拟智能的车辆运动状态，再将其映射到信号灯上，即可通过信号灯对车辆的诱导，实现交通流的群集智能控制。群集智能信号灯引导的交通流可协调自身信号灯与相邻信号灯之间的关系，找到自身在群体之中的最恰当位置，使得自身信号灯处于最佳引导状态；信号灯接收到车辆对路面的振动信号，可将随机的信号灯点亮并汇聚到某一个合适的群体中，实现群集智能系统中群体的自聚性，并以ー个恰当的速度流动；通过信号灯之间的信息交流，可选出处于中心位置的信号灯，代表本群与其它群进行信息交流，对群进行归类，协调群与群之间的关系，继而协调整个道路交通流。实现交通流的信号灯群集诱导智能，一方面需要利用微粒群集智能的特性来实现车辆群的自聚性，另ー方面需要通过绿波智能协商程序来实现智能信号灯群与灯群之间的智能协商(其实现流程如图7所示)。设车辆的群集智能交通流波函数为#(x)，信号灯群集智能交通流波函数为,(ゼ)，即Φ(ΑぅW)，在遵循微粒群集三条规则的前提下，可以通过建立适合智能信号灯与车辆对应的算符化的数学模型，来实现智能信号灯在不同扰动环境下的随分割中心的自聚成群，这些数学模型包括安全空间Φ、引力势函数又、斥力势函
数Λ和动态群中心位置g。在求解这些函数时，还需要考虑安全空间φ被挤压时对交通
流状态的影响，在噪音环境下和动态环境下的引力势函数又和斥力势函数i的具体表述
形式，出现扰动时如何实现群体的重新自聚及中心位置的动态表述。(I)建立安全空间Φ假定每个个体的感知范围为Γ，对个体 来说，只有在该范围内的其它个体才能对它产生作用，这ー范围通过智能信号灯的天线接收信号強弱来实现，信号小于某ー规定值，则不采集信号。对于个体I，其可观测集为它感知范围内所有个体的集合Si —レI,￠3( — Xj) — 1 — Sr,j € φ| ；其中，P(A - -)表示个体ろ和Xj间的距离，φ表示群体中所有个体集合；这里的Ρ(Λ - = ^构成车辆的安全空间φ。当安全空间处于临界状态，任意车辆的任何扰动都会产生一系列的扰动波。交通流受到扰动，安全空间被挤压的量ろ=^I ￠/与动量ろ·构成的对易关系，可用于确定扰动
交通流波函数的影响因子。( 2)信号灯群体运动的自聚性聚集的实现需要个体间的相互作用，当群体中的个体感知到其它个体后，为了保证他们能够聚集成群，最简单的方式就是引入个体间的引力。同样，为了避开同其它个体的碰撞，当两个体距离近达一定程度后需要远离对方，因此需要引入个体间的斥力。采用算符表示(坐标位置是算符)，于是有，个体X和ァ之间的线性引力ム(ん7)和有界斥カム(毛7)的算符定义式为= \；
[O,p{x，y)>r
; .ihU(x-y), ρ(χ,γ) <rfr(x,y)=i；
Ap(x,y)さ r其中，β>0和！^>0分别表示引力和斥力系数，V(x-y)为斥力势函数，O < <r为斥力的作用范围，就是安全空间范围。从引力和斥力定义可以看出，信号灯个体i仅仅受到感知区域内个体的作用力，其它个体均不对它产生作用。在可观测范围内，个体间的引力值大小随着两者间距离的増加而增加，而斥力值则减小，这种力学特性使得信号灯个体具有群集性。[0035](3)吸引力和排斥势时间演化函数处于离散状态的某时刻为f =0，车辆群内某车辆的状态函数为|辦(0)> ;当由离散状态加入到群内时，车辆在引力势函数i；作用下，经过时间￡后加入到群内的状态函数为I辦(功，演化关系满足如下关系I ￠)} = ￠, ) I辦(O)〉；势函数又构成吸引时间演化函数，使得丨辦(0)>状态演化为丨灼(り>。类似可以得出当安全空间发生重叠时，车辆在斥力势函数又作用下，经过时间后加入到群内后的状态函数，两者满足如下关系Ι^( )}=又(M0) I辦(0)> ；通过吸引力和排斥势时间演化函数，即可获得车辆各时刻的状态场函数，但同时还要考虑噪音环境下群体的自聚性、动态环境下系统的自聚性对该函数的影响。(4)动态群中代表性信号灯在微粒群集智能系统中，对于系统中的N个个体，要避免与邻近的个体相碰撞，需与邻近个体的平均速度保持一致；对于系统中的群，要避免与邻近的群体相碰撞，则需与邻近群体的平均速度保持一致。要达到这一目的，个体可以直接通过相互间的信息交流来协调实现，而群与群之间的协调则只能通过处于某一群中最具代表性信的个体，代表本群与其它群进行信息交流和协商来实现。就智能交通流系统而言，每个智能信号灯即个体，需要由处于信号感应叠加最強位置的信号灯代表本群与其它群的信息交流。当信号灯检测到一个移动的振动源，信号灯彼此间开始传递所接受到的信息，在信号传递的过程中，每ー信号灯可以感知到邻近信号灯个体的数量和相互间信号交流強度都不同。在某一群灯中，有ー个信号灯与邻近信号灯之间的信号(无线信号)交換最強，该群中其它信号灯都向该信号灯集聚，该灯实际上代表了这个灯群的行为，可以代表本群与其它群进行信息交流和协商。在解决车辆智能自聚成群的基础上，按一般交通流绿波控制的基本原则，通过绿波群协商的数学模型，建立智能信号灯群与群之间的智能协商机制，即可实现对道路交通流的智能群集绿波流控制。交通流绿波控制遵循的基本原则是两组迎面相向的预编队领头的车辆必须满足同时在路口中心处交汇错车且两组迎面相向的编队车辆速度相等；根据该路段的交通量和路段的长度确定车辆预编队长度，再根据预编队长度确定绿波周期；编队结束到编队解散之间，车辆必须保持匀速性，匀速通过路ロ，直至编队解散；左行车辆在绿波段中的位置处于列队最前端，可以优先占据直行车道前端；右转编队在绿波段任意位置，根据实际情况及道路的通行状况择时通行。绿波群协商的数学模型包括确定绿波周期长度L、群的规模Q、绿波段周期时间T函数的具体形式。设w为车道数，;*为周期数，I为平均车头间距，绿波周期的长度根据下式确定L = n(S, +S2 +2L0)；其中，途中所有黄灯的长度值均为ー个定值—个周期内有两个黄波段，途中
所有黄灯的长度值均为ー个定值，为h 一般取为30m ; S1为左转绿波段长度，S2直行绿波
段长度。周期结构如下
..L L0-S2 I0-S1根据ー个周期内的车辆数，乘以整个周期数就可得到整个路段上车辆总数
_ ,S1 S1'Q = + -f-j .
η4 η 对于ー个特定的交叉路ロK Lvら需要具体确定，此时要满足Qn1Ll - Q1MiXm2L2 - Q2Md) - Q1Q2Pif > O ；为东西向划分的周期数, P 分别为东西向和南北向的车道数，0、込分别为
东西向和南北向某单一周期内的车辆，ZpZ2分别为东西向和南北向该路段的长度。交通流信息通过预编程序输入模块进入CPU，即可通过智能控制构成群协商绿波智能，实现信号灯之间和信号灯群与灯群之间的交流，并将协商的结果通知信息交流中转站，控制红绿灯，确保过路ロ不发生冲突，最終实现动态绿波交通控制。通过计算机建模仿真、道路的交通流理论分析、实测交通数据、理论预测评价、理论改进成为建模为主线，即可建立一个群聚智能交通流理论的仿真基础平台。信号灯群集智能程序包括个体协商群集智能程序和群协商绿波智能程序，其功能主要包括协调自身信号灯和相邻信号灯的关系，确定自身在群体之中的位置，使得自身信号灯处于最佳流动状态；将信号灯自身汇聚到某一个合适的群体中，实现群集智能系统中群体的自聚性和集群效应；选出处于中心位置的信号灯代表本群与其它群进行信息交流，协调信号灯群的流动状态，确定信号灯群的规模大小、信号灯群体之间的间距和流动速度，确保不与其它信号灯群发生冲突；以路ロ最前端的信号灯代表整条道路的信号灯，负责协调如何顺利通过前方路ロ而不与交叉道路信号灯群发生冲突。本实用新型通过智能信号灯I之间进行信息交流，产生群集智能，自动结成流动的绿波段和红波段信号灯，诱导车辆跟随绿波段运动。信号灯通过振动传感器感知周围车辆的运动，借助信号灯内置的智能芯片分析车流的运动状态，通过信号灯群集智能预编程序使得每个信号灯之间进行信息交流而产生群集智能；信号灯收集分析车辆行驶过程中的振动信息，将分析结果转换为车辆运动状态数据传输给信息交流中转站，同时接收中转站发布的路况信息，调整信号灯流动状况；信号灯智能群体之间通过相互协调和动态调整，将混乱交通流通过信号灯引导变为有序的交通流，以最佳方案构成绿波流，引导汽车通过交叉ロ，避免交通发生冲突；路ロ信号灯群则通过群协商绿波智能程序与交叉道路的信号灯进行交流，将协商结果通知信息交流中转站，控制路ロ红绿灯，确保路ロ不发生冲突，实现动态绿波交通控制。[0059]本系统利用信号灯具有群集智能的优势，同时具有群与群之间的相互协商特性，成为ー种“聪明”的绿波诱导交通信号流，极大地提高了交通流效率，缓解了道路交通拥堵，实现交通流的效率最大化。与现有技术先比，具有如下有益效果(I)直接将群集智能芯片安装于信号灯中，不必对汽车加装任何设备，信号灯之间通过传递信号来实现群集智能信号灯的交通流绿波诱导，可通过直接设置信号灯来实现绿波诱导，改善交通拥堵；(2)在道路行驶过程中，车辆的振动信号被智能信号灯接收，该车辆振动信号可理解为车辆运动状态在沿线信号灯流上的投影，通过信号灯与信号灯之间的信息交流，SP可产生群集智能，实现自动随机分类结成群体，并保持适当间距，将无序交通流变为有序群集智能交通流，最終通过信号灯的顔色(红绿黄)和信号灯的流动速度来表征群集智能交通流，有效、可靠地引导了车辆的通行；(3)通过群协商绿波智能程序实现群与群之间进行信息交流，特别是与路口前方的多个车辆群进行交流，交替通过路ロ，并将协商的结果通知信息交流中转站，控制红绿 灯，确保过路ロ不发生冲突，实现动态绿波交通控制，将路ロ“点”的交通压カ转变为“线”段上的交通压力，从而大大提高了道路的通行能力。(4)在道路沿线安装信号灯智能信息交換装置，使系统结构更合理、运行更可靠、控制更有效。
图I为本实用新型系统道路设置示意图；图2为本实用新型系统信号传输示意图；图3为本实用新型系统数据传输示意图；图4为本实用新型系统路况数据发布示意图；图5为本实用新型群集智能信号灯车况信息回传示意图；图6本实用新型智能信号灯智能芯片模块结构示意图；图7本实用新型使用时群聚智能交通流实现原理流程图。图1-6中1、智能信号灯，2、行驶车辆，3、车辆群，4、红绿信号灯，5、信息交流中转站，6、计算机，7、中央监控站，8、数模转换模块，9、振动信号输入模块，10、显示驱动模块，11、振动分析程序输入模块,12、主控制CPU，13、无线数据传输模块，14、群集智能程序输入模块，15、电源管理模块，16、数据存储模块，17、红、绿、黄三色LED信号灯。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进ー步说明，但本实用新型的保护范围不限于所述内容。实施例I :參见图1-6，本群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，包括间断设置在道路沿线车道隔离栏及交叉路ロ路面引导线上的多个智能信号灯1，设置在路ロ的红绿信号灯4，设置在路口和道路沿途的信息交流中转站5，中央监控站7 ;每盏智能信号灯内置智能芯片、振动传感器、无线数据传输器、电源和红、绿、黄三色LED信号灯17，各智能信号灯I之间、智能信号灯I与信息交流中转站5之间通过无线方式相互连接，中央监控站7通过网络、经计算机6与信息交流中转站5连接，信息交流中转站5与路ロ的红绿信号灯4通过有线或无线方式相连。本系统中，每盏智能信号灯I内置的智能芯片包括主控制CPU12、振动信号输入模块9、数模转换模块8、振动分析程序输入模块11、群集智能程序输入模块14、显示驱动模块10、电源管理模块15、数据存储模块16和无线数据传输模块13,振动信号输入模块9与振动传感器和数模转换模块8连接，数模转换模块8、群集智能程序输入模块14、振动分析程序输入模块11分别与主控制CPU12输入端连接，数据存储模块16与无线数据传输模块13和主控制CPU12连接，无线数据传输模块13、显示驱动模块10与主控制CPU12输出端连接，三色LED信号灯连于显示驱动模块10输出端，电源管理模块15与主控制CPU12连接。本例中，主控制CPUl2采用MSP430F2234单片机，无线数据传输模块13采用NRF24L01芯片。TI公司MSP430F2234是ー种超低功耗混合信号微控制器，片内具有16位定时器，通用串行通讯接ロ、10位A / D转换器和通用运放，32个I / O端ロ ；灵活的时钟源可以使器件达到最低的功率消耗，数字控制的振荡器(DCO)可使器件从低功耗模式迅速 唤醒，在少于I碑的时间内激活到活跃的工作方式。Nordic公司的NRF24L01是ー个集成接收、发射器的芯片，工作频率范围为全球开放的2. 4 2. 5 GHz频段；芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和凋制解调器等模块；芯片能耗非常低，以_6dBm的功率发射时，工作电流只有9. 0mA，接收时工作电流只有12. 3 mA。NRF24L01有接收模式、发射模式、空闲模式和关机模式4种工作模式，有ShockBurst和增强型ShockBurst2种信息包处理方法，其中增强型ShockBurst”使得双向链接协议执行容易、更高效。本系统中，道路沿线相邻智能信号灯之间的间距为I米。本系统中，姆ー辆汽车经过振动传感器时，前后轮会产生一对振动信号，这对振动信号的间隔反映了车辆运行速度；而车轮振动信号的強弱表征了车辆的重量，振动信号的密集度表征了车流的流量；通过振动分析程序输入模块12进行分析，即可得到単位时间车辆的数量、车流质量和平均速度。振动传感器将路面振动信号传输给振动信号输入模块9后进入A/D转换模块8，经A/D转换模块8将振动信号模拟信号转换成数字信号，进入主控制CPU 12 ;另一方面，群集智能程序输入模块14、振动分析程序输入模块11已将两个程序预设入主控制CPU 12内。振动数字信号经过振动分析程序得到车况运动的数据，分两路传输一路数据经过CPU 12内集智能程序运算分析，将分结果传输给显示模块10，将智能信号灯最终输出的驱动信号进行功率放大，驱动红、绿、黄三色LED信号灯17发光；另一路数据传输给无线数据传输模块13，用干与其他信号灯进行数据交換。把振动分析程序输入模块11分析后，最終得到的车流状况数据输入群集智能程序输入模块14中进行进一歩处理，CPU12根据车流信息判断出智能信号灯周围车辆间的相对距离和车流量，将单个信号灯汇聚到某ー适合群体而结成信号灯群，继而通过对各信号灯群传输信号的分析，找到各信号灯群中信号感应叠加最強的信号灯，代表ー个智能信号灯群，负责协调群与群之间的间距和信号灯群的运动速度，这些信号灯诱导道路上的车辆分段运动，实现群集智能绿波交通诱导。处于十字路ロ的信号灯彼此间进行无线数据传输，一方面协商如何有序诱导车辆通过前方路ロ，另一方面接收信息交流中转站2发出的路ロ信息，动态调整绿波智能信号灯群的运动状态。无线数据传输模块13分两种工作状态，当处于非信号感应叠加最強位置时与相邻信号灯进行信息交流，实现群集智能，并接收信息交流中转站发布的路况信息，这些路况信息包括道路摩擦系数、道路坡度、弯道路况、历史车流、事故统计状况、天气状况等，信号灯接收到这些信息后，可以调整行信号灯流动行驶速度，保证车辆群处于ー个安全的运行状态。当处于信号感应叠加最強位置后，则被激活，代表群与外界进行信息交流，将车辆群的平均速度、车辆群的总质量、车辆群的总数量、车辆群的实时位置数据传输给信息交流中转站，通过网络将数据回传给中央监控站7，中央监控站7便可以直观的看到该信号灯群的位置和移动速度；另一方面，群与群之间可以通过信息交流中转站进行信息交流，通过群集智能程序输入模块14的群协商绿波智能程序与其它信号灯 群进行交流，路ロ最前端的信号灯代表整条道路的信号灯负责协调如何顺利通过前方路ロ而不与交叉道路信号灯群发生冲突，并将协商的结果通知信息交流中转站，控制红绿灯，确保过路ロ不发生冲突，实现动态绿波交通控制。电源管理模块15可以根据群集智能信号灯需求进行供电及电源管理。实施例2 :參见图1-6，本群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统与实施例I相同，道路沿线相邻智能信号灯之间的间距为2米。实施例3 :參见图1-6，本群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统与实施例I相同，道路沿线相邻智能信号灯之间的间距为I. 5米。
权利要求1.一种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，其特征在于包括间断设置在道路沿线车道隔离栏及交叉路口路面引导线上的多个智能信号灯(I)、设置在路口的红绿信号灯(4)、设置在路口和道路沿途的信息交流中转站(5)、中央监控站(7);每盏智能信号灯内置智能芯片、振动传感器、无线数据传输器、电源和红、绿、黄三色LED信号灯(17)，各智能信号灯(I)之间、智能信号灯(I)与信息交流中转站(5)之间通过无线方式相互连接，中央监控站(7)通过网络、经计算机(6)与信息交流中转站(5)连接，信息交流中转站(5)与路口的红绿信号灯(4)通过有线或无线方式相连。
2.根据权利要求I所述的群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，其特征在于 每盏智能信号灯(I)内置的智能芯片包括主控制CPU (12)、振动信号输入模块(9)、数模转换模块(8)、振动分析程序输入模块(11)、群集智能程序输入模块(14)、显示驱动模块(10)、电源管理模块(15)、数据存储模块(16)和无线数据传输模块(13),振动信号输入模块(9)与振动传感器和数模转换模块(8)连接，数模转换模块(8)、群集智能程序输入模块(14)、振动分析程序输入模块(11)分别与主控制CPU (12)输入端连接，数据存储模块(16)与无线数据传输模块(13)和主控制CPU (12)连接，无线数据传输模块(13)、显示驱动模块(10)与主控制CPU (12)输出端连接，三色LED信号灯连于显示驱动模块(10)输出端，电源管理模块(15)与主控制CPU (12)连接。
3.根据权利要求I所述的群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，其特征在于道路沿线相邻智能信号灯之间的间距为I 2米。
专利摘要本实用新型涉及一种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，属智能交通技术领域。包括间断设置在道路沿线车道隔离栏及交叉路口路面引导线上的智能信号灯、设置在路口的红绿信号灯、设置在路口和道路沿途的信息交流中转站、中央监控站；每盏智能信号灯内置智能芯片、振动传感器、无线数据传输器、电源和三色LED灯，智能信号灯之间、智能信号灯与信息交流中转站之间通过无线方式相互连接，中央监控站通过网络与信息交流中转站连接，信息交流中转站与路口红绿信号灯相连。通过智能信号灯感知车辆运动、无线传输和处理车辆信息，将单个信号灯汇聚到适合群体而结成灯群，继而使灯群间进行交流和协商，形成流动的绿波段或红波段灯群，实现智绿波流交通诱导。
文档编号G08G1/07GK202615611SQ20122008055
公开日2012年12月19日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者陈蜀乔 申请人:昆明理工大学