嵌入式智能交通信号控制系统研究
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摘要：随着我国城市数量的不断增多和规模的不断扩大，交通管理系统在城市物流、居民生活方面的重要作用日益凸显，由于目前我国城市的交通信号系统无法满足日益庞大的城市交通车流，引入智能化的交通信号控制系统检测、调节交通拥堵实况是当下我国城市交通管理的主要趋势，目前我国的智能交通信号控制系统能力有限，无法满足城市交通管理的实际需求，因此，本文结合我国城市交通现状，对嵌入式智能交通信号控制系统在交通管理中的应用进行探讨。
关键词：嵌入式系统；智能交通信号；交通控制系统；
中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号：
城市化进程的加快，使智能交通信号控制系统成为城市交通管理技术应用的必然趋势。由于道路规划不合理、城市汽车数量增长过快、交通信号控制系统落后等多种因素的影响，我国城市目前的交通管理状况很不乐观，交通拥堵已在很多大中城市成为常态。从国外的研究成果来看，交通信号控制系统在解决城市拥堵方面的作用非常明显，应该作为当下我国城市改善交通管理的主要举措。
一、智能交通信号控制系统
1.概念
智能交通信号控制系统是指不同于传统的单点定时控制系统，通过对路口的交通信号灯色进行智能化调节，实现合理指挥交通车流、疏导交通拥堵的目标。
城市的智能交通信号控制系统根据不同的标准可以分成多种类型。根据控制结构和方式的不同，可以分为集中式计算机控制系统与分布式计算机控制系统；根据控制战略的不同，可以分为静态系统与动态系统；根据路网机构的不同，可以分为开环网络系统与闭环网络系统等等。
2.发展状况
智能交通信号控制系统在国外的研究、发展已经走过很长一段历史，目前，国外的智能交通信号控制系统理论研究已经非常成熟，并在主要的发达国家得到广泛的应用，对这些国家的交通管理起到了很好的改善作用。从技术分类来看，目前发达国家的智能交通信号控制系统主要可以分成三种：Transyt交通信号控制系统、SCAT系统和SCOOT系统。英国在智能交通信号控制系统方面取得的成就是当前世界是最先进的，这三种成熟控制系统中的Transyt交通信号控制系统和SCOOT系统就来自英国的研究和实践。
我国的智能交通信号控制系统理论研究才刚刚走过了几年的时间，在实践应用中也存在诸多问题，但许多城市为缓解巨大的交通压力已经开始在这方面有所成就，研究、制定了一些适合本城市交通发展状况和特点的智能交通信号控制系统，如南京市的NUTCS交通控制系统就是这方面的代表。
3.技术基础
智能交通信号控制系统建立在近年来现代控制理论研究与发展迅速的基础之上，应该说，近年以来智能控制技术在社会各个层面都得到了不同程度的推广应用，具体到交通信号控制系统方面，则主要以模糊控制技术与神经网络控制技术作为技术基础。模糊控制技术是一种通过模拟人的思维方式和判断标准而形成的一种适合计算机数据运算与处理的控制模型。这种控制模型应用到交通信号控制系统中，就是通过对交警思维和工作模式的模仿，实现对交通状况的有效判断，从而进行合理调节，具有算法简单、便于控制的特点，但同时也由于其缺乏科学的数据分析作为控制支撑，只是通过模拟的方式进行处理，就容易导致判断和决策的失误，带有一定的控制模糊性。神经网络控制同样是从对人的神经网络结构的模仿出发，通过强大的学习和修复功能，不断完善自身的分析、控制能力，形成一种动态的智能交通信号控制系统。这种技术的判断和分析能力极强，决策准确度高，但由于其需要一个适应和修复的过程，因此在管理应用的初始阶段，这种控制技术的效果比较差，无法及时针对现实情况作出有效决策。
二、嵌入式系统
1.系统概念
嵌入式系统是现代信息技术的最新产物，是一种以应用为中心，同时面向用户、产品和应用，依靠计算机技术适应系统对软硬件各项功能、成本、体积等严格要求的专用信息系统。它由一个或几个预先编程好的微处理器、存储器、输入输出设备和软件组成，可以完成各种具有特定要求的、预先定义的任务。
2.主要特点
近年来随着芯片技术的迅猛发展和现实应用需求的不断扩大，嵌入式系统也迎来了研究、发展、应用的高峰期。嵌入式系统以高度现代化的技术特点赢得广泛青睐，主要包括以下几个方面：
（1）内核小。嵌入式系统以植入小型设备为基本特征，因此资源有限，它的内核比任何的传统系统都小。
（2）软件实时性强。嵌入式软件以固态形式进行存储以提高速度，软件代码要求质量高，可靠性高。
（3）生命周期长。嵌入式系统能够与应用有机结合，并进行同步换代，使嵌入式系统的产品进入市场后能够始终保持较强的竞争力。
（4）专用性强。由于嵌入式系统很强的个性化，加上软件与硬件的紧密结合，使嵌入式系统的更改需要进行极其复杂的操作而接近于不可能实现，因此，嵌入式系统的专用性非常强。
3.工作流程
嵌入式系统的工作流程可以分为单一路口与串口两种。
单一路口的系统工作流程
串口通信的系统工作流程
三、嵌入式智能交通信号控制系统设计方案
1.总体方案
嵌入式智能交通信号控制系统由图像采集摄像头、微型计算机处理器、无线通信系统、微型控制器及交通指示信号灯现实单元组成。通过在十字路口设置图像采集摄像头获取车流量基本信息，并将获取的信息传输至微处理器进行分析处理，微处理器将处理结果发送给路口的控制系统，控制系统根据信息确定路口车流量的状态从而进行有效调节，实现对交通信号的智能控制。
2.方案特点
组成嵌入式智能交通信号控制系统的各个组件通过其独特的功能特点，保证了整个系统的有效运行。
（1）图像采集摄像头
一般采用CCD摄像头，主要功能是将光信号转换成数据信号，并传送至处理器进行分析。
（2）微型计算机处理器
微型计算机处理器执行ETX工业标准，在收到图像采集摄像头传输过来的数据信号后及时对其进行分析、处理，并将分析结果发送至控制系统。
（3）信号控制系统
信号控制系统一般采用AVR微控制器对数据分析结果做出判断并进行调节，高速运算能力与内部的I/O功能有机结合，实现对交通信号控制系统的智能化管控。
（4）无线通信系统
无线通信系统作为整个系统的信息传送路径，其系统性能也至关重要。无线通信系统还可以通过组建广域网或局域网进行一定区域内的信息交流，提高系统控制的智能性，减少传统布线带来的资源浪费。
3.嵌入式控制系统优势
嵌入式控制系统在应用过程中具有明显的优势。如可以实现对道路整体车流情况和具体信息的实时监控，且信息的准确度高，稳定性强，同时能够适应各类复杂的路况环境，可推广性和可移植性强等等。
结语：
利用现代科技技术，推广使用嵌入式智能交通信号控制系统，是下一阶段我国城市解决交通拥堵问题，构建现代化的城市道路交通管理体系要采取的必然措施。当前，嵌入式智能交通信号控制系统的理论研究在国内才刚刚开始，在实践管理中对其的应用实例也非常少，因此，研究者和相关行业应加大对嵌入式智能交通信号控制系统的研究力度，不断克服其在实际应用过程中的困难，通过借鉴国外智能交通信号控制系统发展的优秀成果，结合我国城市交通道路管理的实际情况，争取实现城市交通信号控制系统的智能化。
参考文献：
[1]刘艳霞，刘爱芳，张海斌. 基于以太网的嵌入式交通控制单元设计[J]. 机床与液压, 2008(7)
[2]肖圣兵，陈锋，赵子轩，张旭. 基于Qt的嵌入式交通信号机GUI设计[J]. 仪表技术,2009(6)
[3]南楠. 智能交通信号控制系统初探[J]. 现代计算机,2012(2)