【正文】 .................................................................................................... 39 致 謝 ...................................................................................................................................... 40 參考文獻 ...................................................................................................................................... 41 附 錄 ...................................................................................................................................... 43 附錄 1 系統(tǒng)原理圖 ........................................................................................................ 43 附錄 2 系統(tǒng) PCB 設計圖 .............................................................................................. 45 附錄 3 外文參考資料翻譯（原文、譯文） ............................................................ 46 佳木斯大學學士學位論文 1 佳木斯大學信息電子技術學院 第 1 章 緒論 智能交通系統(tǒng)英文名稱為 Intelligent Transportation System，其縮寫為 ITS。 ITS 系統(tǒng)將各種先進的技術應用于交通控制系統(tǒng)中，使其在交通管理與服務兩方面發(fā)揮著較為重要的作用。在一些發(fā)展中國家也在逐步應用智能交通系統(tǒng)。在國內主要應用于車輛管理與交通疏導方面，而在交通服務系統(tǒng)及一些前沿技術領域，存在著一定的不足，與發(fā)達國家還有著不小的差距。 本文所探討的課題是設計一種交通信號燈控制系統(tǒng)。 佳木斯大學學士學位論文 2 佳木斯大學信息電子技術學院 第 2 章 城市智能交通系統(tǒng)介紹 基本概念 智能交通系統(tǒng)英文名稱為 Intelligent Transportation System，其縮寫為 ITS。 ITS 系統(tǒng)將各種先進的技術應用于交通控制系統(tǒng)中，使其在交通管理與服務兩方面發(fā)揮著較為重要的作用。其次是智能交通系統(tǒng)的信息化的特點。不僅如此，智能交通系統(tǒng)更具有人性化及綠色化的特點。由于智能交通系統(tǒng)交通由信息服務系統(tǒng)(ATIS)、交通管理系統(tǒng) (ATMS）、先進的車輛控制系統(tǒng) (AVCS)、電子收費系統(tǒng) (ETC)、緊急救援系統(tǒng) (EMS)等部分組成，因此涉及行業(yè)范圍跨度較大，是一項極其復雜的大型項目。 （ 2）涉及學科范圍較寬泛的特點。 ITS 系統(tǒng)將各種先進的技術應用于交通控制系統(tǒng)中，使其在交通管理與服務兩方面發(fā)揮著較為重要的作用。需要國家各企事業(yè)部門及相關單位包括科院所及一些大學的實驗基地等共同參加研發(fā)建設，其中讓社會各界的力量參與其中并對各部門在其中起到的作用進行協(xié)調是保障交通系統(tǒng)的最終成效的重要前提。所有交通相關人員、車輛通過各種安裝的交通設備例 如安裝在氣象中心、停車場、交通公路、公交站點、停車路面行駛車輛的各種信息傳送設備和傳感器，為交通控制中心提供各種交通數(shù)據(jù)和實時信息；交通信息服務系統(tǒng)通過對采集的各種交通數(shù)據(jù)和實時信息進行處理后，可以對所有交通相關人員、車輛提供停車場信息、換乘信息、公共交通信息、道路交通信息、交通氣象信息以及其他各種對交通相關人員有用的信息；人們出行的時候可以由交通控制系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)來選擇個人的行進路線以避免交通擁堵。 交通 管理系統(tǒng) (ATMS) 交通管理系統(tǒng)和交通信息服務系統(tǒng)所使用的交通數(shù)據(jù)傳輸、處理、采集模塊是公共的部分，為交通管理員提供對交通管理系統(tǒng)的控制權，可用來控制檢測及保障道路交通上的行駛通暢，使其成為駕駛員和道路以及車輛間的聯(lián)系紐帶。 車輛控制系統(tǒng) (AVCS) 車輛控制系統(tǒng)實際上是一種自動駕駛技術可以為駕駛員更好的對車輛進行控制提供支持，在車輛控制系統(tǒng)中采用了許多先進的技術，為車輛更安全、更有效率的駕駛提供了保障。 電子收費系統(tǒng) (ETC) 電子收費系統(tǒng)是一種路橋收費方式，目前是世界上最為先進的?？梢栽谝延械慕煌ǖ缆飞习惭b電子收費系統(tǒng)，使交通道路的運行效率提高 3~5 倍。 佳木斯大學學士學位論文 5 佳木斯大學信息電子技術學院 智能交通數(shù)據(jù)采集 隨著三網(wǎng)融合時代的到來以及通信技術的發(fā)展使我們迎來了信息整合的全新時代，因此將交通信息網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)絡、金融網(wǎng)絡等其他網(wǎng)絡融合是大勢所趨。 智能交通數(shù)據(jù)采集的方法 ,主要有兩種：一種是靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，另一種是動態(tài)數(shù)據(jù)采集。交通數(shù)據(jù)采集一般采用手機通信網(wǎng)絡、全球定位系統(tǒng)（ GPS）、異頻雷達收發(fā)機、車輛自動檢測裝置等。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的產量逐年提高，汽車的造價也越來越低，因此擁有一輛汽車不再是夢想。交通的擁堵，導致各種交通事故頻發(fā)。此時原有的交通體系已不適合解決現(xiàn)有的交通問題，至此智能交通體系應運而生。在一些發(fā)展中國家也在逐步應用智能交通系統(tǒng)。在國內主要應用于車輛管理與交通疏導方面，而在交通服務系統(tǒng)及一些前沿技術領域，存在著一定的不足，與發(fā)達國家還有著不小的差距。 所謂一體化即智能交通系統(tǒng)整合一體化。到目前為止這些系統(tǒng)模塊各自獨立，可單獨運行，但卻還不能完全成為一個統(tǒng)一的整體。除此之外，中國的智能交通系統(tǒng)由于還處在起步階段，并不成熟。 物聯(lián)化是指智能交通系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)化。這種技術在身份識別、電子消費、物流、安檢方面已經(jīng)體現(xiàn)出其獨有的優(yōu)越性。在物聯(lián)網(wǎng)技術中經(jīng)常使用到的是一種叫做射頻識別 (RFID)的技術。 綠色化 是指智能交通系統(tǒng)低碳環(huán)保，減少城市能源壓力和保護自然生態(tài)環(huán)境的宗旨。石油等重要的能源也將在幾十年，最長不超過二百年的時間內消耗殆盡。佳木斯大學學士學位論文 7 佳木斯大學信息電子技術學院 目前各國已投入于清潔能源與可再生能源技術的研制，希望在傳統(tǒng)能源枯竭后尋找可替代的方案。以人為本，是科學發(fā)展觀的核心?！皥猿忠匀藶楸尽?，是中國 共產黨十六屆三中全會《決定》提出的一個新要求。例如我們可以對十字路口的交通信號燈做一些改動，使之成為語音智能信號交通燈，為殘疾人，尤其是盲人朋友發(fā)放基于射頻識別技術的綠色通行卡，當其通過十字路口時，停止所有車輛的通行，并進行語音提示，順利的幫助殘障人士順利通過路口，這也是胡錦濤總書記提出的以人為本的重要思想在交通控制領域的良好體現(xiàn)。為了將智能通信技術融合進交通信號燈控 制器的設計中，并且體現(xiàn)出智能交通未來的發(fā)展方向，將智能化、一體化、物聯(lián)化、綠色化、人性化的思想體現(xiàn)于其中，在對交通信號燈控制器的設計中，將采用一些智能交通技術及其核心思想。在智能化方面的體現(xiàn)是將一些人工智能技術融入其中，初步具有電子交通警察的特性，雖然還不能徹底代替交通警察的智能，但以可以輔助交通警察做一些日常事務處理。 本文所探討的交通信號燈控制器具有一體化的特點。例如本文設計的智能交通燈控制系統(tǒng)雖然沒有使用數(shù)字圖像處理技術，但仍可以安裝在具有視頻圖像處理技術監(jiān)控探頭的現(xiàn)有智能交通系統(tǒng)中，輔助配合完佳木斯大學學士學位論文 8 佳木斯大學信息電子技術學院 成一些監(jiān)控任務，而在沒有智能交通設備的場合下又可以獨立運行，完整的完成設計者對其定制的全部功能，成為獨立的智能交通系統(tǒng)。在物聯(lián)化方面的體現(xiàn)是交通信號燈控制系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)化，將各種行駛車輛及部分行人、動物等通過信息網(wǎng)絡連接起來，成為一個統(tǒng)一的整體，并使用交通信號 燈控制系統(tǒng)對其進行監(jiān)測控制。例如強制為車輛安裝智能車牌，這樣可以由智能系統(tǒng)直接對車輛進行監(jiān)控及違規(guī)處罰。在綠色化方面的體現(xiàn)是指交通信號燈控制器設計中低碳環(huán)保，對路面破壞小，減少城市能源壓力和保護自然生態(tài)環(huán)境理念的體現(xiàn)。本文所設計的交通信號燈控制器屬于低功耗的智能交通燈，如果配合使用太陽能系統(tǒng)，則會使其在能耗方面的控制 更加突出。除此之外，采用非接觸式傳感器使其對路面的破壞性較小，安裝方便。在綠色化方面的體現(xiàn)是指交通信號燈控制器設計體現(xiàn)胡錦濤總書記的以人為本重要思想中人性化服務在交通控制系統(tǒng)中的體現(xiàn)。在本文所設計的交通燈控制系統(tǒng)中可以對違反交通規(guī)則的部分車輛通過電子銀行進行自動罰款，為了保障監(jiān)控的精確性，可就近調用交通監(jiān)控探頭對其進行抓拍，最終由交管部門確認，防止誤報。 佳木斯大學學士學位論文 9 佳木斯大學信息電子技術學院 第 3 章 交通信號燈控制器總體設計方案 總體設計思路 設計任務 本文的設計任務是設計一種交通信號燈控制器 ，主要 應用于十字路口，可以對來往車流量進行控制 、 疏導 ， 減少交通擁堵次數(shù)及交通事故的發(fā)生率，并為人員出行提供人性化服務。本文所設計的交通信號燈控制器應具有智能化的特點。 2. 一體化。首先必須具備一種微型的完整交通控制系統(tǒng)，各系統(tǒng)模塊既可獨立使用又可協(xié)同運作。 3. 物聯(lián)化。首先必 須具備對來往車輛、行人以及動物在現(xiàn)有條件允許的情況下進行身份信息認證及監(jiān)控的能力。 4. 綠色化。首先必須具備低功耗的特性，為此應選擇采用較為先進的技術工藝的元件進行設計，佳木斯大學學士學位論文 10 佳木斯大學信息電子技術學院 并且提供功耗管理程序，在條件允許的時候可以使用綠色能源如太陽能來代替市電電網(wǎng)或電池。 5. 人性化。首先必須具備對老弱病殘孕提供保障的功能即出行保障體系。 設計功能描述 本文所設計交通燈控制器主要實現(xiàn)以下功能： 1. 在東西向與南北向道路交叉十字路口的每條道路設置一組交通信號燈，每個交通信號燈有紅黃綠三色信號燈，兩個用來倒計時的數(shù)碼管，報警器。其中綠燈閃爍代表允許轉彎。 4. 發(fā)生事故或特殊情況時，報警器報警。 6. 為所有車輛安裝電子車牌，為特殊人群發(fā)放綠色通行卡。 8. 主控制器根據(jù)交通監(jiān)控識別裝置采集的實時交通信息對路面狀況進行風險評級預測，對可能發(fā)生事故進行預警并在主控制器的風險狀態(tài)燈進行顯示。 佳木斯大學學士學位論文 11 佳木斯大學信息電子技術學院 10. 如果發(fā)生威脅人民財產安全的惡性交通事故，可向交通管制中心及相關救援機構報警進行處理。 與傳統(tǒng)方式的比較及系統(tǒng)可行性分析 交通燈控制器設計的目的就是為了減少交通事故的發(fā)生及交通擁堵的現(xiàn)象。而現(xiàn)有的智能交通燈只是實現(xiàn)了根據(jù)車流量進行簡單的交通調節(jié)，而無法實現(xiàn)對路面進行全面檢測，所以雖能部分起到減少交通 堵塞現(xiàn)象發(fā)生率的現(xiàn)象，但根本無法降低惡性交通事故的發(fā)生率。該控制系統(tǒng)由交通控制系統(tǒng)，車輛監(jiān)控系統(tǒng)，自動報警系統(tǒng)，等部分組成。監(jiān)控系統(tǒng)采用車流量自動監(jiān)控及識別技術，可有效檢測過往車輛。 本系統(tǒng) 最大的特點在于其獨有的智能預警系統(tǒng)可 有效降低事故發(fā)生率，這是在交通控制系統(tǒng)中最重要的因素。 系統(tǒng)設計框圖 本系統(tǒng)由交通信號燈，車輛及人員監(jiān)測模塊，交通控制模塊，自動報警模塊組成。 佳木斯大學學士學位論文 12 佳木斯大學信息電子技術學院 表 21 系統(tǒng)性能 比較 控制方式 系統(tǒng)成本 準確率 % 交通事故下降 % 交通擁堵下降 % 系統(tǒng)功耗 可推廣性 本方法 適中 97% 75% 63% 低 很好 非智能系統(tǒng) 低廉 — — — 中 差 智能系統(tǒng) 昂貴 95% 3% 54% 高 一般 圖 31 交通信號燈控制器系統(tǒng)設計框圖 系統(tǒng)各功能模塊設計方案 交通信號燈 交通信號燈部分由紅黃綠三色信號燈及兩個四位數(shù)碼管組成。當出現(xiàn)嚴重事故時紅燈閃爍同時警報數(shù)碼管顯示報警信息。車輛檢測模塊負責交通數(shù)據(jù)的采集分析，而 RFID 射頻識別模塊則對來為車輛及人員身份進行車輛及人員檢測模塊 交通控制模塊 風險分析及自動報警模塊 交通信號燈 交通管理控制中心 傳感器 路況信息 無線 傳輸 無線 傳輸 無線傳輸 佳木斯大學學士學位論文 13 佳木斯大學信息電子技術學院 驗證。 自動報警模塊 自動報警模塊由交通規(guī)則處理模塊，路況風險分析模塊，緊急救援模塊，罰款處理模塊組成。 佳木斯大學學士學位論文 14 佳木斯大學信息電子技術學院 第 4 章 交通信號燈控制器硬件實現(xiàn) 整體硬件實現(xiàn)原理介紹 本文所介紹的交通信號燈控制器的硬件電路部分由主控制器電路，傳 感器電路以及交通信號燈控制器電路三部分組成。傳感器負責對路面交通數(shù)據(jù)進行實施采集并返回主控制器進行處理。主控制電路，傳感器電路以及交通信號燈控制電路三部分之間通過無線傳輸芯片控制三者之間的通