基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)的智能交通信號控制設計

摘要：為了控制車(chē)輛在交叉路口順暢通行，提出了一種基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)的智能交通信號控制設計。利用傳感器節點(diǎn)收集的交通信息，結合多Agent的協(xié)同方法，在不同的時(shí)段采用不同的路口控制模式，控制終端根據采集到的交通信息自適應地控制車(chē)輛通行時(shí)間，實(shí)現了交通信號燈的無(wú)線(xiàn)智能控制，從而提高車(chē)輛通行效率，實(shí)現交通信號控制的智能化、網(wǎng)絡(luò )化。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)；多Agent；路口控制模式；智能交通

為了緩解交通壓力，降低修路資金投入，減少車(chē)輛延誤，節能減排，建設和諧的交通環(huán)境，設計智能交通信號控制是建設資源節約型社會(huì )的必然選擇。
現有交通信號控制系統主要分為兩類(lèi)：定時(shí)控制和感應式控制。定時(shí)控制不能根據車(chē)輛的流量自適應地動(dòng)態(tài)調節延時(shí)時(shí)間，可能會(huì )造成車(chē)輛延誤時(shí)間長(cháng)及不必要的擁塞等情況：感應式控制可以根據車(chē)流的狀態(tài)采用不同的控制模式，但目前的研究大部分只能單獨地控制某一點(diǎn)，并不能實(shí)時(shí)、多點(diǎn)、聯(lián)測、聯(lián)動(dòng)的控制。
本文設計了一種基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)的智能交通控制，利用傳感器節點(diǎn)采集交通信息，智能交通控制終端根據采集到的交通信息，選擇合適的路口控制模式，調整各交叉路口的綠信比，協(xié)調干線(xiàn)各路口周期的確定和各路口之間的相位差，自適應地控制車(chē)輛通行時(shí)間，從而保證車(chē)輛通行質(zhì)量，實(shí)現交通信號控制的智能化、網(wǎng)絡(luò )化。

1 路口控制模式
傳統的路口控制模式是定時(shí)控制，先進(jìn)的路口控制模式有模糊控制、綠波帶模式、夜間模式和急停模式。模糊控制模式是根據隨機的車(chē)輛流量智能完成模糊增減交通信號控制時(shí)間。綠波帶模式在單向車(chē)輛高峰期時(shí)，將各個(gè)路口間紅綠燈起始點(diǎn)亮時(shí)間延宕一定量來(lái)保證車(chē)輛一路暢行。夜間控制模式可在夜晚車(chē)輛流量為零負荷的狀態(tài)使用，僅使用黃燈警示開(kāi)車(chē)司機，減少能源和時(shí)間的消耗。急停模式可為緊急車(chē)輛開(kāi)辟通行空間，在緊急車(chē)輛方向開(kāi)啟綠燈，別的方向開(kāi)啟紅燈。本設計提出在不同的時(shí)段采用不同的控制模式，在9：00～11：30，14：30～17：30和20：30～24：00時(shí)段采用模糊控制模式；在5：30～9：00，11：30～14：30和17：30～20：30時(shí)段采用綠波帶模式；在0：00～5：30時(shí)段采用夜間控制模式；在檢測到緊急車(chē)輛時(shí)采用急?？刂颇Ｊ?。具體時(shí)段的設置可以根據具體的區域或車(chē)輛流量，由信號機重設或修改。選擇多種控制模式可以實(shí)現交通控制的合理化，從實(shí)際上緩解交通路口的壓力。

2 智能交通控制設計
2．1 基于多Agent的智能交通控制模型
多Agent系統(MAS)一直是人工智能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，MAS具有主動(dòng)性、層次性、動(dòng)態(tài)性和可操作性等優(yōu)點(diǎn)田。在MAS中，協(xié)作不僅能提高單個(gè)Agent以及由多個(gè)Agent所形成系統的整體行為性能，增強Agent與多Agent系統解決問(wèn)題的能力，還能使系統具有更好的靈活性。國內外研究表明。與傳統建模方法(如還原論方法、歸推理方法等)相比，MAS建?？梢暂^好地刻畫(huà)復雜系統特性。MAS建模主要用于表現復雜情況(個(gè)體有復雜的、不同的行為，并存在交互)，多Agent復雜適應系統的建模是復雜系統建模的一種重要方法，多Agent間的交互和協(xié)作是多個(gè)Ag-ent個(gè)體在開(kāi)放、動(dòng)態(tài)環(huán)境下，在資源有限的情況下實(shí)現多個(gè)目標的關(guān)鍵。
交通信號控制系統是一個(gè)典型的復雜大系統，具有時(shí)變、非線(xiàn)性等特點(diǎn)，它是由許許多多關(guān)系密切而復雜的不同領(lǐng)域、不同功能的子系統按不同層次綜合集結而成的。目前，各種交通子系統接自身的優(yōu)化目標運作，不考慮與其他系統的集成與協(xié)作，使得交通系統難以達到最優(yōu)。綜合分析與協(xié)調各交通子系統，是智能交通的發(fā)展趨勢。本文構建了基于多Agent的智能交通控制模型，控制模型如圖1所示。