[00692672]基于北斗短报文和区域云的交通信号协同控制系统

汽车数量的快速增长所带来的交通拥堵、安全事故和环境污染等已严重影响社会经济的健康发展。为了保证可持续交通发展模式，智能交通技术在现代交通中的成功应用将成为解决矛盾的有效途径之一。然而经过几十年的发展，智能交通技术虽然发展迅速，但也面临诸多问题，主要表现在信息孤岛、交通数据时效性不强、大数据思维缺乏、北斗导航系统利用不够等方面。针对这些问题，该项目利用北斗及北斗短报文技术，基于云计算的庞大交通信息高效处理能力、多用户服务功能、良好的扩展性等优势，处理和分析海量交通数据资源，构建智能交通云，研究设计基于北斗短报文和区域云的地面交通协同控制系统，提高智能交通系统的信息时效性和准确性，同时也为各种交通系统的信息融合提供技术支持，促进智慧城市智能交通的全面发展。具体技术内容、指标如下：设计并实现了一个基于北斗和区域云的地面交通协同控制系统，从而做到对动态交通瓶颈的预测和对城市交通流的优化管理。其中，云计算部分实现了海量交通数据的存储与分析，以及相应的信号控制、路径规划、交通诱导、事故处理等功能；控制中心根据交通情况给区域云下达各类计算指令，并根据计算结果实现实时交通控制和干预；通信部分主要基于北斗/GPS信道，辅以GSM/GPRS信道和RFID信道实现了安全、高效地交通数据传输；现场控制部分和控制对象则是整个系统的物理控制对象。根据行驶车辆的不同需求，基于北斗/GPS信道和FRID信道，设计了车辆分级管理模型，将车辆分为普通车辆、VIP车辆和SVIP车辆，且给予不同的通行优先权，实现了整个交通系统的安全、高效、环保运行。考虑到急救、搜救等工作的紧迫性要求，还设计了基于北斗短报文的现场与控制中心的信息传输模式，与车辆分级管理系统配合使用，实现交通控制系统对特殊情况的迅速、高效反应。基于分布式控制架构设计了用于实时显示周边路况的交通诱导屏，它由多个显示子区构成，每个子区由独立CPU进行控制。某子区的故障对其他子区不构成影响，有效防止故障扩散，鲁棒性更强。在交通诱导牌发生故障时，还可以以北斗短报文的形式将故障信号和故障种类等关键信息上报给控制中心，方便检修和维护。采用动静结合的方法，将相邻交叉口之间的关联程度作为控制子区划分的主要因素，实现控制子区的划分。仿真结果表明，系统具有良好的控制效果，车辆延误时间变得更短，同时，节约了能源，保护了环境。设计出了用于控制子区内各个交叉路口交通信号灯的二阶模糊控制器，并研制了用于路口信息检测的装置，且对模糊控制器的关键参数采用改进遗传算法进行全局优化。仿真结果表明，采用两级模糊控制实现区域协调，整个系统的车辆滞留时间较少，控制子区内具有较高的交通流量通行能力。 该项目已整体投入社会推广使用两年以上，并通过了国家的科技查新和质量检测；获得河北省科技成果鉴定2项，均为国内领先；发表国家级论文两篇，获得计算机软件著作权13项，专利2项。