基于無線傳感器網(wǎng)的智能交通信號控制設計

摘要：為了控制車輛在交叉路口順暢通行，提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)的智能交通信號控制設計。利用傳感器節(jié)點收集的交通信息，結合多Agent的協(xié)同方法，在不同的時段采用不同的路口控制模式，控制終端根據(jù)采集到的交通信息自適應地控制車輛通行時間，實現(xiàn)了交通信號燈的無線智能控制，從而提高車輛通行效率，實現(xiàn)交通信號控制的智能化、網(wǎng)絡化。
關鍵詞：無線傳感器網(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，減少車輛延誤，節(jié)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(jié)約型社會的必然選擇。
現(xiàn)有交通信號控制系統(tǒng)主要分為兩類：定時控制和感應式控制。定時控制不能根據(jù)車輛的流量自適應地動態(tài)調(diào)節(jié)延時時間，可能會造成車輛延誤時間長及不必要的擁塞等情況：感應式控制可以根據(jù)車流的狀態(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，并不能實時、多點、聯(lián)測、聯(lián)動的控制。
本文設計了一種基于無線傳感器網(wǎng)的智能交通控制，利用傳感器節(jié)點采集交通信息，智能交通控制終端根據(jù)采集到的交通信息，選擇合適的路口控制模式，調(diào)整各交叉路口的綠信比，協(xié)調(diào)干線各路口周期的確定和各路口之間的相位差，自適應地控制車輛通行時間，從而保證車輛通行質(zhì)量，實現(xiàn)交通信號控制的智能化、網(wǎng)絡化。

1 路口控制模式
傳統(tǒng)的路口控制模式是定時控制，先進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(jù)隨機的車輛流量智能完成模糊增減交通信號控制時間。綠波帶模式在單向車輛高峰期時，將各個路口間紅綠燈起始點亮時間延宕一定量來保證車輛一路暢行。夜間控制模式可在夜晚車輛流量為零負荷的狀態(tài)使用，僅使用黃燈警示開車司機，減少能源和時間的消耗。急停模式可為緊急車輛開辟通行空間，在緊急車輛方向開啟綠燈，別的方向開啟紅燈。本設計提出在不同的時段采用不同的控制模式，在9：00～11：30，14：30～17：30和20：30～24：00時段采用模糊控制模式；在5：30～9：00，11：30～14：30和17：30～20：30時段采用綠波帶模式；在0：00～5：30時段采用夜間控制模式；在檢測到緊急車輛時采用急?？刂颇Ｊ健＞唧w時段的設置可以根據(jù)具體的區(qū)域或車輛流量，由信號機重設或修改。選擇多種控制模式可以實現(xiàn)交通控制的合理化，從實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(tǒng)(MAS)一直是人工智能領域的研究熱點，MAS具有主動性、層次性、動態(tài)性和可操作性等優(yōu)點田。在MAS中，協(xié)作不僅能提高單個Agent以及由多個Agent所形成系統(tǒng)的整體行為性能，增強Agent與多Agent系統(tǒng)解決問題的能力，還能使系統(tǒng)具有更好的靈活性。國內(nèi)外研究表明。與傳統(tǒng)建模方法(如還原論方法、歸推理方法等)相比，MAS建?？梢暂^好地刻畫復雜系統(tǒng)特性。MAS建模主要用于表現(xiàn)復雜情況(個體有復雜的、不同的行為，并存在交互)，多Agent復雜適應系統(tǒng)的建模是復雜系統(tǒng)建模的一種重要方法，多Agent間的交互和協(xié)作是多個Ag-ent個體在開放、動態(tài)環(huán)境下，在資源有限的情況下實現(xiàn)多個目標的關鍵。
交通信號控制系統(tǒng)是一個典型的復雜大系統(tǒng)，具有時變、非線性等特點，它是由許許多多關系密切而復雜的不同領域、不同功能的子系統(tǒng)按不同層次綜合集結而成的。目前，各種交通子系統(tǒng)接自身的優(yōu)化目標運作，不考慮與其他系統(tǒng)的集成與協(xié)作，使得交通系統(tǒng)難以達到最優(yōu)。綜合分析與協(xié)調(diào)各交通子系統(tǒng)，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。