应用无线新型电子车牌实现交通路口疏导的系统及方法与流程

本发明涉及城市交通控制领域，特别涉及一种应用无线新型电子车牌实现交通路口疏导的系统及方法。

背景技术：

在城市交通路网中，一旦在某一交通路口或某一路段交通受到干扰，就有可能引发由点到线最后到面的交通阻塞，从而降低城市交通网的使用效率，因此，城市交通路口是城市交通拥塞的重要瓶颈。

目前，城市的交通路口多采用传统的交通信号灯“静态”定时控制方式疏导交通，但随着城市车辆爆炸式增长，交通路口拥塞问题日益严重，传统的交通信号控制方式已不能适应当前交通发展问题。因此我国部分城市如北京引入SCOOT系统，上海引入SCATS系统等，SCATS系统采用地区级联机控制，中央级联机与脱机同时进行的模式，是一种较先进的交通控制系统，但其不足之处在于没有实时的交通模型，无车流实时信息反馈，可靠性低无法检测排队长度，难以消除拥挤，而SCOOT系统采用了实时控制，效果明显优于静态系统，但其不足之处在于需要大量的车辆检测器，成本较高且单个检测器失效可能造成整个系统崩溃。

技术实现要素：

本发明要解决的是传统交通路口交通疏导存在“静态”定时控制、无时效性、无车流信息反馈、车辆检测器布点多、成本高等问题。本发明的目的是提供一种利用无线新型电子车牌、交通信号控制器、云服务器并通过3G移动通信网络进行通信的交通路口疏导的系统和方法。

基于该目的，本发明采用的技术方案如下：

一种应用无线新型电子车牌实现交通路口疏导的系统，包括无线电子车牌、交通信号控制器、云服务器平台和移动通信网，所述无线电子车牌、交通信号控制器、云服务器平台均通过移动通信网络进行通信。无线电子车牌采集的信息发送给云服务器平台，云服务器平台收到信息后处理并发送给交通信号控制器，交通信号控制器控制交通信号灯的显示。

进一步地，所述无线电子车牌包括微处理器，与微处理器相连的无线通信模块、GPS模块、显示屏和摄像头。GPS模块采集车辆位置信息，摄像头采集车辆周围的信息，显示屏显示车辆当前信息。

进一步地，所述无线通信网包括3G无线通信模块和WIFI通信模块，所述电子车牌的无线通信模块包括3G无线通信模块和WIFI通信模块；所述WIFI通信模块和3G无线通信模块通过串口与微处理器相连；所述GPS模块通过串口与微处理器相连。

一种应用无线新型电子车牌实现交通路口疏导的系统的疏导方法，包括如下步骤：S1，无线新型电子车牌实时的采集每辆车的位置、速度等即时信息并将其发送给云服务器平台；S2，云服务器平台对接收到的数据进行分析、处理，得到该交通路口的车辆的积压状况、车流量等信息，然后给出最优的动态配时方案；S3，最后将动态配时方案发送给交通信号控制器从而控制交通灯的绿信比、周期等参数。

进一步地，所述步骤S2中，云服务器平台动态配时的步骤如下，S21，初始化，设置最大进化代数MAXGENS、种群规模POPSIZE、交叉概率和变异概率、自适应变异算子参数b、以及惩罚函数参数(β₂,β₂,β)等；设置当前进化代数Gen＝0；根据下面公式初始化个体以形成初始种群P(0)：

式中，r_i为[0,1]内符合均匀分布的随机数；

S22，计算个体的适应度F_i；实施最优个体保留；置Gen＝Gen 1；

S23，通过比例选择操作，从P(Gen-1)中选择出群体P'(Gen)；

S24，群体P'(Gen)通过部分离散交叉操作产生群体P”(Gen)；

S25，若群体P″(Gen)中个体X_i的适应度小于当前最优可行个体的适应度，则根据公式计算其变异概率，对其进行自适应变异操作：

式中，F_max表示当前为止群体中的可行个体的最大适应度；F_avg表示当前群体的平均适应度；F表示个体的适应度；α₂为一大于0的常数,用于调节变异率的指数衰减强度；p_m1、p_m2分别为预先指定的常数，一般取值如下：P_m1＝0.1,P_m2＝0.001；否则，令其变异概率对其进行非均匀变异操作P_m1＝0.1，对其进行非均匀变异操作，产生群体P″(Gen)；

S26，判别进化是否终止。若Gen＝MAXGENS，或者连续N_S1次最大适应度没有改变，则转S27；否则，返回S22继续进化计算；

S27，结束计算。

相比较现有技术，本发明具有的有益效果：应用安装在车辆上的电子车牌实时采集车辆的位置信息，发送给云服务器平台，云服务器平台根据交通路口实时的车流量堆积情况及该向车辆的数量给将要到达的车辆一个预测的车速，并把信息传输给交通信号控制器，交通信号控制器控制交通信号灯的时间，从而大大的缓解了交通路口的拥堵现象，并能够减少车辆起停时带来的能源消耗和能源污染问题。

附图说明

图1为本发明应用无线新型电子车牌实现交通路口疏导的系统的结构框图；

图2为本发明微处理器模块的框图；

图3为本发明安装示意图；

图4为本发明云服务器平台动态配时的步骤；

图中，1-无线电子车牌，2-交通信号控制器，3-交通信号灯。

具体实施方式

下面结合实施例以及附图对本发明作进一步描述。

实施例1

如图1-3所示，一种应用无线新型电子车牌实现交通路口疏导的系统，包括无线电子车牌、交通信号控制器、云服务器平台和移动通信网，所述无线电子车牌、交通信号控制器、云服务平台均通过移动通信网络进行通信。

所述无线电子车牌包括微处理器，与微处理器相连的无线通信模块、GPS模块、显示屏和摄像头；所述无线通信网包括3G无线通信模块和WIFI通信模块，所述电子车牌的无线通信模块包括3G无线通信模块和WIFI通信模块。所述WIFI通信模块、3G无线通信模块和GPS定位模块均连接设有天线。

微处理器通过串口与上位机、WIFI通信模块、3G无线通信模块实现通信，同时能够对GPS模块、摄像头模块采集回来的数据进行处理、存储，然后经过相应的接收模块把数据汇总给云平台从而构建数据库；最后通过显示屏进行显示。显示屏上主要显示的车辆信息包括车牌号码、驾驶人员的行车素养、车速、时间等。

WIFI通信模块和3G无线通信模块是通过串口与微处理器模块相连，其主要作用是将处理并加密的车辆数据信息发送出去。然后经过相应的接收模块把数据汇总的云平台从而构建数据库。

GPS通过串口与微处理器模块相连，每隔1s将定位数据发送到微处理器模块进行处理和存储。

摄像头模块用于对车辆的周围路况进行拍摄和监控，采集到的数据传送给微处理器进行处理和存储。

本发明中的微处理器可以采用K60微处理器。

本发明的工作原理是：根据无线新型电子车牌实时的采集每辆车的位置、速度等及时信息并将其发送给云服务器平台，云服务器平台对接收到的数据进行分析、处理，得到该交通路口的车辆的积压状况、车流量等信息，然后发送给云平台处理，最后将信息发送给交通信号控制器从而控制交通灯的绿信比、周期等参数。

本发明的安装过程如下：将无线电子车牌1安装在车辆的顶部，在无线电子车牌的显示屏上显示车牌号码、驾驶人员的行车素养、时间、车速等信息，同时，摄像头对车辆周围路况进行拍摄和监控，此外可以将实时的车辆信息(车速、车辆位置、行驶方向等)通过无线通信模块发射出去，后经过3G移动通信网络或者WIFI传输给云服务器平台。

交通信号控制器2安装在交通信号灯的旁边，一方面它用来接收云服务器平台发送的控制方案，在控制方案的引导下控制交通信号灯3的绿信比、周期等参数；另一方面可以给即将到达该交通路口的车辆一个预测的车速，从而能够减少车辆起停时带来的能源消耗和能源污染问题。

云服务器平台中预先存储经过某个路段的车辆的数量值及与之对应的交通信号控制器的控制方案。

实施例2

如图4所示，本发明所述的利用无线新型电子车牌实现交通路口疏导的方法为：根据无线新型电子车牌实时的采集每辆车的位置、速度等及时信息并将其发送给云服务器平台，云服务器平台对接收到的数据进行分析、处理，得到该交通路口的车辆的积压状况、车流量等信息，然后结合相应算法给出最优的动态配时方案，最后将动态配时方案发送给交通信号控制器从而控制交通灯的绿信比、周期等参数。

云服务器平台进行交通路口交通信号的动态配时，其过程包括了编码、产生初始群体、计算适应值、选择、交叉、变异等操作。

一种应用无线新型电子车牌实现交通路口疏导的系统的疏导方法，包括如下步骤：S1，无线新型电子车牌实时的采集每辆车的位置、速度等即时信息并将其发送给云服务器平台；S2，云服务器平台对接收到的数据进行分析、处理，得到该交通路口的车辆的积压状况、车流量等信息，然后给出最优的动态配时方案；S3，最后将动态配时方案发送给交通信号控制器从而控制交通灯的绿信比、周期等参数。

所述步骤S2中，云服务器平台动态配时的步骤如下，S21，初始化，设置最大进化代数MAXGENS、种群规模POPSIZE、交叉概率和变异概率、自适应变异算子参数b、以及惩罚函数参数(β₂,β₂,β)等；设置当前进化代数Gen＝0；根据下面公式初始化个体以形成初始种群P(0)：

式中，r_i为[0,1]内符合均匀分布的随机数；

S22，计算个体的适应度F_i；实施最优个体保留；置Gen＝Gen 1；

S23，通过比例选择操作，从P(Gen-1)中选择出群体P'(Gen)；

S24，群体P'(Gen)通过部分离散交叉操作产生群体P”(Gen)；

S25，若群体P”(Gen)中个体X_i的适应度小于当前最优可行个体的适应度，则根据公式计算其变异概率，对其进行自适应变异操作：

式中，F_max表示当前为止群体中的可行个体的最大适应度；F_avg表示当前群体的平均适应度；F表示个体的适应度；α₂为一大于0的常数,用于调节变异率的指数衰减强度；p_m1、p_m2分别为预先指定的常数，一般取值如下：P_m1＝0.1,P_m2＝0.001；否则，令其变异概率对其进行非均匀变异操作P_m1＝0.1，对其进行非均匀变异操作，产生群体P″(Gen)；

S26，判别进化是否终止。若Gen＝MAXGENS，或者连续N_S1次最大适应度没有改变，则转S27；否则，返回S22继续进化计算；

S27，结束计算。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。