【正文】 可移動(dòng)；可實(shí)現(xiàn)多車(chē)道檢測(cè)。其缺點(diǎn)是：性能隨環(huán)境溫度和氣流影響而降低。 微波檢測(cè)傳感器微波車(chē)輛檢測(cè)傳感器的工作原理是:通過(guò)對(duì)路面發(fā)射微波,同時(shí)接收物體反射回來(lái)的信號(hào),經(jīng)過(guò)相應(yīng)的預(yù)處理,即放大、濾波后得到含有交通流信息頻率段的信息，由 A /D進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,相應(yīng)的單片機(jī)或DSP處理器對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信息進(jìn)行相關(guān)的分析處理運(yùn)算,處理后的結(jié)果再通過(guò)內(nèi)部的通信接口發(fā)送回系統(tǒng)終端。大多數(shù)用于車(chē)輛檢測(cè)的微波傳感器以 X波段反射信號(hào),通過(guò)分析微波車(chē)輛檢測(cè)傳感器接收的波形,可獲得車(chē)輛出現(xiàn)、車(chē)輛經(jīng)過(guò)、流量、占有率、車(chē)速及車(chē)輛長(zhǎng)度等信息。波速寬度,即其所能覆蓋的區(qū)域決定于天線的尺寸和開(kāi)口孔徑。當(dāng)車(chē)輛從該傳感器覆蓋區(qū)域穿過(guò) ,波束由車(chē)輛反射回傳感器天線,然后,進(jìn)入接收器,通過(guò)接收器完成車(chē)輛監(jiān)測(cè)并計(jì)算出流量、速度及車(chē)身長(zhǎng)度等交通流數(shù)據(jù)。微波車(chē)輛檢測(cè)傳感器一般安裝在單車(chē)道道路中央的上方來(lái)測(cè)量過(guò)往車(chē)流的交通參數(shù)；也可在多車(chē)道道路的路邊安裝以測(cè)量多條車(chē)道上車(chē)輛的交通參數(shù)。前視型寬波束范圍的該類(lèi)傳感器可采集多條車(chē)道上的一個(gè)交通流方向的交通參數(shù)；而前視型窄波束范圍的該類(lèi)傳感器可采集單車(chē)道上一個(gè)交通流方向的交通流參數(shù)。安裝在路旁的多檢測(cè)區(qū)域的微波檢測(cè)傳感器,其檢測(cè)區(qū)域垂直于交通流方向。這種微波檢測(cè)傳感器可提供多條車(chē)道交通流的交通參 ,但其準(zhǔn)確性要低于同種情況下前視型微波傳感器。而安裝在路旁的單檢測(cè)區(qū)域的微波傳感器一般被用來(lái)檢測(cè)信號(hào)交叉口的單車(chē)道或多車(chē)道的車(chē)輛出現(xiàn)。微波傳感器通過(guò)分析接收的反射波形可獲取各種交通參數(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是：在惡劣氣候下性能出色,全天候工作；可檢測(cè)靜止的車(chē)輛；可以側(cè)向方式檢測(cè)多車(chē)道。其缺點(diǎn)是：檢測(cè)器安裝精度要求高；道路具有鐵制的分割帶時(shí),檢測(cè)精度下降。 紅外線檢測(cè)傳感器紅外線檢測(cè)傳感器是波束檢測(cè)裝置的一種,有主動(dòng)式和被動(dòng)式,都可以用于交通管理。主動(dòng)式紅外檢測(cè)器利用在紅外線波長(zhǎng)范圍附近工作的激光二極管,發(fā)射低能紅外線照射檢測(cè)區(qū)域,并經(jīng)過(guò)車(chē)輛的反射或散射返回傳感器；若使用可調(diào)發(fā)光二極管的主動(dòng)式紅外線檢測(cè)器可測(cè)量車(chē)速和進(jìn)入高速公路曲線形交叉的高大貨車(chē)的高度,主要是因?yàn)榘l(fā)光二極管在880 nm的紅外線波長(zhǎng)范圍附近工作,其信號(hào)調(diào)節(jié)裝置可防止其他紅外線的干擾,這樣,通過(guò)2個(gè)發(fā)射—接收系統(tǒng)用于測(cè)量車(chē)速,有1個(gè)發(fā)射—接收系統(tǒng)用于測(cè)量車(chē)輛高度。被動(dòng)式紅外線檢測(cè)傳感器本身不發(fā)射紅外線,而是接收來(lái)自2個(gè)來(lái)源的紅外線:傳感器檢測(cè)范圍內(nèi)的車(chē)輛、路面及其他物體自身發(fā)出的紅外線和它們反射的來(lái)自太陽(yáng)的紅外線。主動(dòng)式紅外線檢測(cè)器:其功能與微波雷達(dá)檢測(cè)器相似,通過(guò)紅外線的發(fā)射、反射與接收來(lái)提供車(chē)流中的各種參數(shù),如：流量、車(chē)道占有率、車(chē)速、車(chē)輛長(zhǎng)度和車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度及車(chē)輛分類(lèi)?？稍谝粋€(gè)交叉口上安裝多個(gè)紅外線檢測(cè)器,而不存在發(fā)射紅外線和接收紅外線間的相互干擾。為適應(yīng)車(chē)輛分類(lèi)的需要,許多先進(jìn)的紅外線檢測(cè)器能自動(dòng)生成二維或三維的監(jiān)視圖像。被動(dòng)式紅外線檢測(cè)器:能提供車(chē)輛通過(guò)和存在的數(shù)據(jù),但沒(méi)有速度數(shù)據(jù)。其實(shí)質(zhì)為使用探測(cè)器來(lái)測(cè)量物體發(fā)出的紅外線能量。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入它的檢測(cè)范圍,它測(cè)量的地表能量就發(fā)生變化。，在這個(gè)距離內(nèi)大氣的組成要素不會(huì)造成檢測(cè)器明顯的性能下降。其優(yōu)點(diǎn)是：晝夜可采用同一算法而解決晝夜轉(zhuǎn)換的問(wèn)題；可提供大量交通管理信息。其缺點(diǎn)是：可能需要很好的紅外線焦平面檢測(cè)器,也就需要提高功率,降低可靠性來(lái)實(shí)現(xiàn)高靈敏度。 視頻檢測(cè)傳感器視頻檢測(cè)傳感器通過(guò)分析交通場(chǎng)景的圖像來(lái)確定連續(xù)畫(huà)面之間的變化,以達(dá)到檢測(cè)車(chē)輛的目的。黑白圖像的圖像處理算法主要是檢測(cè)畫(huà)面像素的灰度變化,目前,這些圖像處理算法已經(jīng)可以去除由天氣條件等造成的圖像背景的灰度變化,從而由連續(xù)畫(huà)面過(guò)濾而得的信息可計(jì)算出交通流參數(shù)。另一方面,通過(guò)彩色圖像也可以來(lái)獲得交通流數(shù)據(jù)。由彩色圖像傳遞的信息可在以下情況下提高視頻圖像處理的識(shí)別能力:惡劣天氣條件下、攝像機(jī)安裝情況不理想、在有陰影的情況下,識(shí)別車(chē)輛、單個(gè)車(chē)輛和一組車(chē)輛的特征。然而,基于彩色圖像的視頻處理器的檢測(cè)范圍和靈敏度有所下降,從而影響了它的廣泛采用。其優(yōu)點(diǎn)是：可為事故管理提供可視圖像；可提供大量交通管理信息；單臺(tái)攝像機(jī)和處理器可檢測(cè)多車(chē)道。其缺點(diǎn)是：大型車(chē)輛能遮擋隨行的小型車(chē)輛；陰影、積水反射或晝夜轉(zhuǎn)換可造成檢測(cè)誤差。 控制算法模糊控制交通系統(tǒng)是一個(gè)具有隨機(jī)性、模糊性和不確定性的復(fù)雜系統(tǒng)，因此其數(shù)學(xué)模型的建立非常困難，有的甚至無(wú)法用現(xiàn)有的數(shù)學(xué)方法加以描述。即使經(jīng)過(guò)多次簡(jiǎn)化已經(jīng)建立的數(shù)學(xué)模型，它的求解還須簡(jiǎn)化計(jì)算才能完成。所以經(jīng)典控制法很難取得滿意的效果。模糊控制主要模擬人的思維，推理，判斷的一種方法，它將人的經(jīng)驗(yàn)常識(shí)等用自然語(yǔ)言表示出來(lái)，建立一種適合于計(jì)算機(jī)處理的輸入輸出過(guò)程模型，它是智能控制的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。在交通控制領(lǐng)域，它能模仿有經(jīng)驗(yàn)的交警指揮交通時(shí)的思路，取得很好的控制效果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是研究和利用人腦某些結(jié)構(gòu)機(jī)理以及人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制的方法。其顯著特點(diǎn)是具有學(xué)習(xí)功能，不斷修正神經(jīng)元之間的連接權(quán)值并離散存儲(chǔ)在連接網(wǎng)絡(luò)中，因而對(duì)非線性系統(tǒng)和難以建模的系統(tǒng)具有良好映像功能和學(xué)習(xí)功能。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的非線性近似能力，所以許多學(xué)者已經(jīng)把它用于交通控制的研究之中。由于交通系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)變的、具有隨機(jī)性的復(fù)雜系統(tǒng)，不易確定精確有序的數(shù)學(xué)模型，而運(yùn)用模糊控制方式不需要系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型。因此，在本系統(tǒng)中，我們采用模糊控制算法。隨著汽車(chē)總量的不斷增加,城市交通越來(lái)越繁忙,因而城市交通指揮變得越來(lái)越重要。一套性能可靠、功能齊全、安全有效的交通燈控制系統(tǒng)對(duì)一個(gè)城市來(lái)說(shuō)必不可少。交通燈的設(shè)計(jì)方法有多種實(shí)現(xiàn)方法，下面我們就用PLC和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)作簡(jiǎn)單是的介紹。 用PLC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的方案PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子控制裝置，應(yīng)該是一個(gè)較理想的控制器選擇。PLC采用可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過(guò)數(shù)字量或模擬量的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、輸入簡(jiǎn)易方便、適應(yīng)性強(qiáng)、造價(jià)低等特點(diǎn)，選用PLC作為智能交通燈的硬件控制部分，能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作?；赑LC的智能交通燈控制系統(tǒng)，在一次綠燈時(shí)間內(nèi)可能達(dá)不到智能控制的效果，因?yàn)檐?chē)流量的增減是一個(gè)累積過(guò)程，但在連續(xù)的綠燈時(shí)間內(nèi)，則能夠根據(jù)車(chē)流量變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間，使交通處于一直疏通而非堵塞的狀態(tài)。這為完善城市交通管理，減少十字路口車(chē)輛平均停車(chē)延誤時(shí)間，提高十字路口的通行能力，緩解交通堵塞提出了新的思路。 用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的方案由于MCS系列單片機(jī)集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能強(qiáng)，中央處理單元中集成了方便靈活的專(zhuān)用寄存器，硬件的加、減、乘、除法器和布爾處理機(jī)及各種邏輯運(yùn)算和轉(zhuǎn)移指令，這給我們利用單片機(jī)提供了極大的便利。單片機(jī)把微型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，運(yùn)行速度更快，可靠性更高，抗干擾能力更強(qiáng)。由于屬于芯片化的微型計(jì)算機(jī)，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達(dá)最優(yōu)化，工作亦相對(duì)穩(wěn)定。因此，在測(cè)控系統(tǒng)中，使用單片機(jī)是最理想的選擇。單片機(jī)屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開(kāi)發(fā)工具和語(yǔ)言也大大簡(jiǎn)化。在本次設(shè)計(jì)中，我們選擇了后一種方案。用單片機(jī)控制的交通燈控制系統(tǒng)比模擬電路有明顯優(yōu)勢(shì)，即不用對(duì)電路有大改動(dòng)就可以適應(yīng)新的工作條件，升級(jí)也很方便，只需對(duì)CPU重新刷寫(xiě)一次程序就可以了。單片機(jī)選用STC89C52。STC89C52單片機(jī)具有加密性強(qiáng)、超強(qiáng)抗干擾、超低功耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、經(jīng)濟(jì)、易于連接等優(yōu)點(diǎn)，特別是其內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)資源豐富，有應(yīng)用價(jià)值。 串行通信總線 RS232總線RS232C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫(xiě)，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、7100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20m以內(nèi)的通信。 RS485總線RS485總線,在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS485串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS485采用平衡發(fā)送和差分接收方式來(lái)實(shí)現(xiàn)通信：在發(fā)送端TXD將串行口的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)A、B兩路輸出，經(jīng)傳輸后在接收端將差分信號(hào)還原成TTL電平信號(hào)。兩條傳輸線通常使用雙絞線，又是差分傳輸，因此有極強(qiáng)的抗共模干擾的能力，接收靈敏度也相當(dāng)高。同時(shí)，最大傳輸速率和最大傳輸距離也大大提高。如果以10Kbps速率傳輸數(shù)據(jù)時(shí)傳輸距離可達(dá)12m。如果降低波特率，傳輸距離還可進(jìn)一步提高。另外RS485實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)互連，最多可達(dá)256臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和256臺(tái)接收器，非常便于多器件的連接。不僅可以實(shí)現(xiàn)半雙工通信，而且可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。 本設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案由于交通系統(tǒng)是一個(gè)具有隨機(jī)性、模糊性和不確定性的復(fù)雜系統(tǒng)，因此，其數(shù)學(xué)模型的建立非常困難，有的甚至無(wú)法用現(xiàn)有的數(shù)學(xué)方法加以描述。所以本設(shè)計(jì)采用模糊控制，而且本系統(tǒng)的硬件控制電路簡(jiǎn)單,采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)交通燈的控制可提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,縮小系統(tǒng)的體積,調(diào)試和維護(hù)方便，軟件用C語(yǔ)言編程。： 總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖該交通燈控制系統(tǒng)主要由倒計(jì)時(shí)顯示電路、交通燈顯示電路、車(chē)輛檢測(cè)電路、多機(jī)通信等幾個(gè)部分組成。其中，主單片機(jī)最小系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)的主控制器，用以控制其他模塊協(xié)調(diào)工作。交通燈顯示模塊用以顯示各車(chē)道的通行情況(紅燈表示該車(chē)道禁止通行，綠燈表示該車(chē)道允許通行，黃燈為中間過(guò)渡時(shí)間）；LED倒計(jì)時(shí)顯示模塊由單片機(jī)的P0口控制，東西方向和南北方向的放行時(shí)間的長(zhǎng)短是依據(jù)路口的各個(gè)方向的車(chē)流量來(lái)設(shè)定的；車(chē)輛檢測(cè)模塊由超聲波發(fā)射電路和接收電路組成，通過(guò)超聲波傳感器檢測(cè)車(chē)流量，然后送到從單片機(jī)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)；從單片機(jī)與主單片機(jī)之間通過(guò)由RS485構(gòu)成的多機(jī)通信連接，把四個(gè)從單片機(jī)里存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送到主單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算、處理，然后送到交通燈控制電路顯示。第三章 交通信號(hào)模糊控制器的設(shè)計(jì)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是模糊控制器的設(shè)計(jì)，一個(gè)模糊控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，主要取決于模糊控制器的結(jié)構(gòu)、所采用的模糊規(guī)則、合成的推理算法以及模糊決策的方法等，設(shè)計(jì)模糊控制器主要是求取模糊控制表。 智能控制原則為實(shí)現(xiàn)模糊控制，需將綠燈時(shí)間分為兩部分：其一是固定的10秒（經(jīng)驗(yàn)值，因地而宜）作為路口車(chē)輛狀態(tài)參數(shù)的采集時(shí)間T1；其二是根據(jù)兩個(gè)方向車(chē)輛流量變化進(jìn)行模糊決策的延時(shí)時(shí)間T2[3]。當(dāng)某一方向的車(chē)輛流量比另一方向的車(chē)輛流量大，則這個(gè)方向的綠燈亮的時(shí)間長(zhǎng)一些，即T2長(zhǎng)一些，以保證這個(gè)方向的車(chē)輛盡量多的通過(guò)；當(dāng)這個(gè)方向的車(chē)輛流量比另一方向的車(chē)輛流量小，則這個(gè)方向的綠燈亮的時(shí)間短一些，即T2短一些，以保證另一方向車(chē)輛盡快通過(guò)。十字路口的交通燈，南北方向的車(chē)輛都是同時(shí)停止，同時(shí)流通的，東西方向也這樣，所以只要取南、北方向車(chē)輛的最大值和東、西方向的最大值進(jìn)行比較，而不是對(duì)南、北方向車(chē)輛總和與東、西方向的車(chē)輛總和進(jìn)行比較。在該控制系統(tǒng)中，兩個(gè)輸入模糊變量是指采集時(shí)間到時(shí)綠燈和紅燈方向的交通需求量X和Y。交通需求量是指采集時(shí)間到時(shí)，亮綠燈和亮紅燈方向的兩個(gè)方向尚未通過(guò)交通路口的車(chē)輛的最大值X和Y。實(shí)際運(yùn)行時(shí)具體數(shù)據(jù)可由傳感器采集。輸出模糊量是指采集時(shí)間到時(shí)綠燈追加的延長(zhǎng)時(shí)間T2。 輸入輸出隸屬度函數(shù)將輸入量模糊化的時(shí)候，必須考慮變量的基本論域和模糊論域?；菊撚蚴亲兞繉?shí)際的變化范圍，一般由已知的理論知識(shí)和領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)來(lái)確定。模糊論域是語(yǔ)言變量的量化等級(jí)n。確定了基本論域和模糊論域以后，可以在FIS對(duì)輸入模糊變量和輸出模糊變量進(jìn)行設(shè)置。內(nèi)容包括變量的取值范圍（range）和顯示范圍（Display Range），當(dāng)然還要設(shè)置輸入語(yǔ)言變量和輸出語(yǔ)言變量的取值個(gè)數(shù)和隸屬度函數(shù)類(lèi)型（Type）。已知基本論域和模糊論域后，就可以確定量化因子和比例因子。量化因子定義為輸入語(yǔ)言變量的量化等級(jí)與其實(shí)際變化值的比值,用數(shù)學(xué)式子表示為：，其中，n為輸入語(yǔ)言變量量化等級(jí)；x為東西方向的實(shí)際變化范圍；y為南北方向的實(shí)際變化范圍。比例因子定義為輸出語(yǔ)言變量的實(shí)際變化范圍與其量化等級(jí)的比值,用數(shù)學(xué)式子表示為：其中，t2為輸出語(yǔ)言變量的實(shí)際變化范圍；n為量化等級(jí)。 輸入量隸屬度函數(shù)在十字路口的四個(gè)方向的停止線處以及距離停止線100米處各安置一個(gè)傳感器來(lái)檢測(cè)采集時(shí)間到時(shí)綠燈方向和紅燈方向未通過(guò)路口的車(chē)輛數(shù)[3]。 傳感器的設(shè)置 取綠燈期間固定的車(chē)輛采集時(shí)間T1為10秒，取采集時(shí)間到時(shí)綠燈方向未通過(guò)路口的車(chē)輛數(shù)X的基本論域?yàn)椋?~15)，模糊論域?yàn)椋?~5）。并將它分為5個(gè)模糊子集：很少(NM)、少(NS)、中(0)、多（PS）、很多(PM)。 X的隸屬度函數(shù)取紅燈方向采集時(shí)間到時(shí)，未通過(guò)路口的車(chē)輛數(shù)Y的基本論域?yàn)?0~20)，模糊論域?yàn)椋?~5）。將其分為5個(gè)模糊子集：很少(NM)、少(NS)、中(0)、多(PS)、很多(PM)。 Y的隸屬度函數(shù) 輸出量隸屬度函數(shù)輸出模糊量是指在車(chē)輛基本采集時(shí)間基礎(chǔ)上追加的延時(shí)時(shí)間T2，取T2的基本論域?yàn)椋?0~30)，模糊論域?yàn)椋?~10）。將其分為5個(gè)模糊子集：很短(NM)、短(NS)、適中(0)、長(zhǎng)(PS)、很長(zhǎng)(PM)。 T2的隸屬度函數(shù) 模糊控制規(guī)則本系統(tǒng)模糊控制規(guī)則根據(jù)經(jīng)