专利名称：多智能体交通信号控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于电子信息系统，特别涉及智能交通管理控制系统，尤其是多智能体交通信号控制系统。
背景技术：
现有技术中，交通信号控制系统的路口控制模式有定时控制模式、模糊控制模式、绿波带模式、夜间模式和急停模式。其中，定时控制模式是按照设定的时间来改变红绿灯变化时间；模糊控制模式是根据随机的车流量智能完成模糊增减交通信号控制时间；绿波带模式是在单向车辆高峰期时，将各路口间红绿灯起亮时间延后一定量(相位差)来保证车辆畅通；夜间模式可在夜晚车流量最为极少的状态使用，仅使用黄灯警示开车司机，以减少电能和时间的消耗；急停模式可为紧急车辆开辟通行空间，在紧急车辆方向开启绿灯，别的方向开启红灯。现有交通信号控制系统存在的技术问题在于:其一，现有交通信号控制系统五种控制模式各自独立，各种交通子系统按自身的优化目标运作，不考虑与其它子系统的集成与协作，在五种控制模式中，除了定时控制模式外，其它四种模式都需要建立数学模型，应用最优化控制理论求取最优控制变量，以其对交通系统的整体控制来达到最优。但由于城市交通系统是一个典型的非线性、动态时变的和不确定性的复杂大系统，要对它建立精确的数学模型是非常困难的，所采用的最优算法在实际应用中是达不到最优的。出于简化问题和方便处理的目的，在建立交通模型和优化算法时，往往采用一些简单的确定性方式或人为设定一些理想化的假设条件，导致系统本身具有难以克服的内在缺陷，在实际应用中更达不到最优。其二，现有交通信号控制系统的信号配时方案主要是针对平缓交通流状态，且大多数实时自适应控制系统一般仅可对交通流变化较小的情况进行限制性的适应调整，而对由事故、施工等引起的交通流突然的、大幅度变化缺乏良好的应付能力。其三，现有交通信号控制系统中的车辆检测器采用环形线圈，需要切割路面进行铺设，安装不方便，且施工中需要阻断交通流，环形线圈在使用过程中还容易损坏，一旦环形线圈损坏，就会失去实测数据，导致系统降至最低一级的定时控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足与缺陷，通过采用多智能体构成的分布式大系统，不需要建立数学模型，来解决对具有典型的非线性、动态时变的和不确定性的复杂城市交通系统建立精确的数学模型是非常困难的问题；将模糊控制模式、绿波带模式、夜间模式和急停模式集成，在不同的时段采用不同的控制模式，以实现交通控制的合理化，从实际上缓解交通路口的压力。本发明采用的技术方案含有第一信号灯、第i信号灯和第η信号灯，还含有第一无线车辆传感器、第i无线车辆传感器和第η无线车辆传感器以及第一智能信号机、第i智能信号机和第η智能信号机，还含有GPRS、MAS服务平台、智能交通信号控制服务平台和智能交通数据库，其中第一智能信号机分别与第一无线车辆传感器和GPRS无线双向连接，第一智能信号机与第一信号灯单向连接；第i智能信号机分别与第i无线车辆传感器和GPRS无线双向连接，第i智能信号机与第i信号灯单向连接，第η智能信号机分别与第η无线车辆传感器和GPRS无线双向连接，第η智能信号机与第η信号灯单向连接，所述GPRS与MAS服务器无线双向连接，MAS服务器与智能交通信号控制服务平台双向连接，智能交通信号控制服务平台和智能交通数据库双向连接，所述智能交通信号控制服务平台内部设有多智能体交通控制模型。所述多智能体交通信号控制模型的结构分为四层，顶层是智能交通管理智能体，第二层是数据管理智能体和智能交通控制智能体，所述智能交通管理智能体分别与数据管理智能体和智能交通控制智能体以及所述智能交通数据库双向连接；所述数据管理智能体分别与第三层的数据采集智能体、数据处理智能体、数据传输智能体和数据备份与恢复智能体双向连接；所述交通控制智能体与时刻确定智能体、模式选择智能体、控制方式智能体和控制执行智能体双向连接，所述控制方式智能体还分别与绿信比智能体、相位差智能体、周期智能体和综合控制智能体双向连接。与现有技术相比、本发明的有益效果是:
(1)本发明采用多级递阶的层次结构，每一级由功能和结构类似的智能体组成，智能体(Agent)可用硬件实现，也可以用软件实现，本发明中智能信号机是硬件实行的控制执行智能体，其余的智能体均用软件实现；本发明的系统通信采用现有的GPRS和MAS服务平台的无线网，系统可以实现在不同的时段采用不同的控制模式，在9:00 11::00,14:30 17:30和20:30 24:00时段采用模糊控制模式；在5:30 9::00,11:30 14:30和17:30 20:30时段采用夜间控制模式；在检测到紧急车辆时采用急停控制模式，具体时段的设置可以根据具体区域或车流量，由智能信号机重设或修改，选择多种模式，可以实现交通控制的合理化，从实际上缓解交通路口的压力。
(2)本发明中的无线车辆传感器实时同智能信号机双向无线连接，能够检测过往车辆，并实时无线传送数据到智能信号机，且安装方便，无需切割路面，只需在路面打一个直径为10厘米深度为8厘米的孔即可安装完毕，它依靠内部电池可持续运行5到10年而无需修理和替换。(3)本发明中的智能信号机与现有的信号机区别在于它在本系统中作为无线传感器网络中主要节点，与无线传感器和上位机之间都是无线双向通信，同时又是本系统中的控制执行智能体。(4)本发明的智能交通信号控制服务台运行着多智能体交通信号控制模型，多智能体交通信号控制模型采用四层结构，是一个多智能体系统，是一个有组织、有序的智能体，共同工作在特定的环境中，每个智能体根据环境信息完成各自承担的工作，也可分工协作，合作完成特定的任务。
图1是本发明系统框图，
图2是本发明控制模型框图。图中:
11.第一无线车辆传感器，Π.第i无线车辆传感器，In..第η无线车辆传感器，21.第一智能信号机，2i第i智能信号机，2n..第η智能信号机，
3.GPRS,
4.MAS服务器，
5.智能交通信号控制服务平台，
511.智能交通管理智能体，
521.数据管理智能体，
522.智能交通控制智能体，
531.数据采集智能体，
532.数据处理智能体，
533.数据传输智能体，
534.数据备份与恢复智能体，
535.时刻确定智能体，
536.模式选择智能体，
537.控制方式智能体 ，
538.控制执行智能体，
541.绿信比智能体，
542.相位差智能体，
543.周期智能体，
544.综合控制智能体，
6.智能交通数据库，
71.第一信号灯，71..第i信号灯，7n..第η信号灯。
具体实施例方式下面结合附图对提供发明具体实施方式
。如图1所示，本发明含有第I至第η个信号灯71、7i和7η.，还含有第I至第η个无线车辆检测器ll、li和In，第I至第η个智能信号机21、2i和2n以及GPRS3、MAS服务平台4、智能交通信号控制服务平台5和智能交通数据库6，其中第一智能信号机21分别与第一无线车辆传感器11和GPRS3无线双向连接，第一智能信号机21与第一信号灯71单向连接；第i智能信号机2i分别与第i无线车辆传感器Ii和GPRS3无线双向连接，第i智能信号机2i与第i信号灯7i单向连接，第η智能信号机2η分别与第η无线车辆传感器In和GPRS3无线双向连接，第η智能信号机2η与第η信号灯7η单向连接，所述GPRS3与MAS服务器4无线双向连接，MAS服务器4与智能交通信号控制服务平台5双向连接，智能交通信号控制服务平台5和智能交通数据库6双向连接，所述智能交通信号控制服务平台5内部设有多智能体交通控制模型。使用中，第一智能信号机21、第i智能信号机2i和第η智能信号机2η将来自第一无线车辆传感器11、第i无线车辆传感器I1.和第η无线车辆传感器In的实测交通数据进行优化处理，通过GPRS 3和MAS服务器4组成的无线网络上传给智能交通信号控制平台5，交通信号控制平台5中的多智能体交通控制模型将这些实测交通参数与来自智能交通数据库6中的历史数据一同作为流量数据，进行综合分析与协调，得到最佳命令，再通过MAS服务器4与GPRS3的无线网络下传达到第一智能信号机21、第i智能信号机2i和第η智能信号机2η，第一智能信号机21、第i智能信号机2i和第η智能信号机2η按上面的命令来控制第一信号灯71、第i信号灯7i和第η信号灯7η，若某个智能信号机失去上面的通信，失去上面通信的智能信号机自己会按着模糊的自适应方式来控制信号灯。如图2所示，所述多智能体交通信号控制模型的结构分为四层，顶层是智能交通管理智能体511，第二层是数据管理智能体521和智能交通控制智能体522，所述智能交通管理智能体511分别与数据管理智能体521和智能交通控制智能体522以及智能交通数据库6双向连接，其中，智能交通管理智能体511帮助建立其它智能体之间的通信连接，还负责系统管理多智能体的增加和删除；所述数据管理智能体521分别与第三层的数据采集智能体531、数据处理智能体532、数据传输智能体533和数据备份与恢复智能体534双向连接，使用中，数据采集智能体531利用传感器对路口的车流等状态向量信息数据采集，数据处理智能体对收集到的车辆信息数据进行计算处理，计算出各交叉路口交通控制的各种控制向量，数据传输智能体533向智能交通数据库6传输数据，并与其它数据流交流，数据备份与恢复智能体534将智能交通数据库6中的数据进行备份和还原；所述交通控制智能体522与时刻确定智能体535、模式选择智能体536、控制方式智能体537和控制执行智能体538双向连接。使用中，时刻确定智能体535获取控制时间段；模式选择智能体536生成路口控制模式；控制方式智能体537将控制任务分解，发送给绿信比智能体541、相位差智能体542、周期智能体543和综合控制智能体544，同时它还负责从综合控制智能体544那里得到最后控制结果，并输出给相应用户。绿信比智能体541、相位差智能体542和周期智能体543是完成任务的主体，进行绿信比、相位差和周期控制，然后将结果送给综合控制智能体544，综合控制智能体544获取绿信比智能体541、相位差智能体542和周期智能体543的输出结果，并利用综合控制方式将结果汇总，汇总得出各交叉路口智能控制值生成交叉路口智能控制汇总表，并将最终结果发送给控制执行智能体538 (智能信号机)，控制执行智能体538 (智能信号机)对各自交叉路口智能控制结果进行执行。
权利要求
1.多智能体交通信号控制系统，含有第一信号灯(71)、第i信号灯(7i)和第η信号灯(7η.)，其特征在于，还含有第一无线车辆传感器(11)、第i无线车辆传感器(Ii)和第η无线车辆传感器(In )以及第一智能信号机(21)、第i智能信号机(2i)和第η智能信号机(2η)，还含有GPRS (3)、MAS服务平台(4)、智能交通信号控制服务平台(5)和智能交通数据库(6)，其中第一智能信号机(21)分别与第一无线车辆传感器(11)和GPRS (3)无线双向连接，第一智能信号机(21)与第一信号灯(71)单向连接；第i智能信号机(2i)分别与第i无线车辆传感器(Ii)和GPRS (3)无线双向连接，第i智能信号机(2i)与第i信号灯(7i)单向连接，第η智能信号机(2n)分别与第η无线车辆传感器(In )和GPRS (3)无线双向连接，第η智能信号机(2η)与第η信号灯(7η.)单向连接，所述GPRS (3)与MAS服务器(4)无线双向连接，MAS服务器(4)与智能交通信号控制服务平台(5)双向连接，智能交通信号控制服务平台(5 )和智能交通数据库(6 )双向连接，所述智能交通信号控制服务平台(5 )内部设有多智能体交通控制模型。
2..根据权利要求1所述多智能体交通信号控制系统，所述多智能体交通信号控制模型的结构分为四层，顶层是智能交通管理智能体(511)，第二层是数据管理智能体(521)和智能交通控制智能体(522)，所述智能交通管理智能体(511)分别与数据管理智能体(521)和智能交通控制智能体(522)以及所述智能交通数据库(6)双向连接；所述数据管理智能体(521)分别与第三层的数据采集智能体(531)、数据处理智能体(532)、数据传输智能体(533)和数据备份与恢复智能体(534)双向连接；所述交通控制智能体(522)分别与时刻确定智能体(535)、模式选择智能体(536)、控制方式智能体(537)和控制执行智能体(538)双向连接，所述控制方式智能体(537)还分别与绿信比智能体(541)、相位差智能体(542)、周期智能体(543)和综合控制智能体(544)双向连接。
全文摘要
多智能体交通信号控制系统，克服了现有技术中交通信号控制系统的路口控制模式在实际应用中达不到最优，对大幅度变化缺乏良好的应付能力的问题，特征是含有第一至第n信号灯，第一至第n无线车辆传感器、第一至第n智能信号机，以及GPRS、MAS服务平台、智能交通信号控制服务平台和智能交通数据库，智能交通信号控制服务平台内部设有四层结构的多智能体交通控制模型，有益效果是，利用无线智能信号机作为无线传感器节点收集交通信息，实现了交通信号控制的智能化和网络化，在不同的时段采用不同的路口控制模式，具体时段的设置可以根据具体区域或车流量，由智能信号机重设或修改，实现了交通控制的合理化，可从实际上缓解交通路口的压力。
文档编号G08G1/07GK103208195SQ201310119099
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月8日 优先权日2013年4月8日
发明者徐吉万, 张成会 申请人:沈阳广信先锋交通高技术有限公司