专利名称：交通灯控制方法
技术领域：
本发明涉及一种交通灯控制方法，具体而言是利用车流量信息动态控制交通灯的方法。
背景技术：
经济高速增长造成各城市汽车拥有量的增长远远超过了我国城市交通道路建设速度，从而引发城市交通拥堵加剧、交通事故上升、环境污染加重等一系列问题。目前，传统的定时交通灯控制方法根本无法应对城市交通中巨大且复杂的随机情况，主要原因如下(1)缺乏充足的车流量信息车流量的检测是实现交通灯动态控制的基础，传统的车流量检测方法主要包括地磁线圈、视频传感器、超声和红外传感器等。地磁线圈埋设于路面下以检测过往车辆，存在很多缺点，如线圈体积庞大、线圈的铺设会对路面造成严重破坏、线圈寿命短、维护成本高、 安装和维护均会影响交通正常运行等，因此通常在修路时提前安装于关键路口，无法大面积推广使用；视频摄像头能获得较高精度，但系统成本很高、受环境光线等因素影响大、稳定性差等；而超声和红外传感器需要部署于道路上方，影响城市美观，而且功耗较大，适用于车速比较稳定情况，检测精度较低。(2)局限于传统的信号配时方案目前常见的交通灯控制主要有固定时间以及预定义时间两种控制方法，固定时间的交通灯控制方法采用周期固定的时延控制交通灯，而预定义时间控制是根据事先的调查或实时自动检测，在了解变化规律和实时状态的基础上选择不同时段不同交通灯时延的控制方法，虽然比固定时间的控制方法有所改进，但是交通系统是一个随机性很大的非线性系统，任何时刻都可能出现车流量大的车道绿灯时间短，而车流量小的车道绿灯时间长的情况，即“多等少”、“有等无”现象。而现有技术中，采用车流量控制交通灯的方法主要是在关键路口进行检测，但由于上述诸多问题无法大面积推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用η/2个信息采集节点检测车流量以及一个汇聚节点根据检测到的车流量动态地控制交通灯的无线网络系统，其中η为交叉口道路的车道总数(一般为偶数)。本发明的最终目的是提高交叉口道路的通行效率和减少各方向车辆的平均等待时间。本发明解决三个关键问题一是解决传统道路车流量检测存在的线圈体积庞大、成本高、铺设或维护对路面破坏严重、线圈寿命短、系统稳定性差、无法推广使用的问题；二是解决传统的定时交通灯控制方案中无法最大化地利用道路的缺点；三是解决本无线网络系统中信息采集节点的能量供给问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下一种车流量检测系统与交通灯控制方法，包括以下步骤1)该系统包含多个信息采集节点和一个汇聚节点，信息采集节点包括AMR传感器、信号处理单元、单片机模块、射频模块、电源模块以及保护罩等组成，而汇聚节点包括单片机以及射频模块。2)设计交通相位集所述交叉口有东(E)、南( 、西(W)、北(N)四个方向，可将交叉口方向表示为η e {Ε, S, W, N}；由于我国向右行驶时不受限制，可以将一个周期的交通灯的序列分为红灯(R)、黄灯(Y)、前行绿灯(F)、左转绿灯(L)，表示为θ e {R，Y，F，L}；将一个交通灯周期内车辆行驶方向分为四个相位，分别是东至西，西至东(A)；西至北，东至南(B)；南至北，北至南(C)，北至东，南至西(D)，表示为ε e {A，B，C，D}。3)布设无线网络中的信息采集节点和信息汇聚节点将信息采集节点安置于交叉口车辆通行的各车道中间，包括东、南、西、北四个方向，每个方向的采集节点数目共n 个，n为车道数，则第i个车道方向的第j个采集节点表示为{E，S，W，N}，1彡j彡N ； 而汇聚节点与交叉口交通灯控制器相连，汇聚节点将向各个采集节点发送开始采集命令 (BS)和结束采集并发送车流量报告命令(ESR)命令，表示为β e {BS，ESR}；并且汇聚节点在不同的相位使不同方向的信息采集节点开始工作或进入休眠状态，如表1。
权利要求
1.一种交通灯控制方法，包括设计交通相位集；布设信息采集节点和信息汇聚节点的方法；节点休眠唤醒策略；交通灯控制策略。
2.根据权利要求1所述交通灯控制方法，其中所述设计交通相位集的特征在于交叉口有东(E)、南(S)、西(W)、北(N)四个方向；由于我国向右行驶时不受限制，可以将一个周期的交通灯序列分为红灯(R)、黄灯(Y)、前行绿灯(F)、左转绿灯(L)，表示为 θ e {R，Y，F，L}；将一个交通灯周期内车辆行驶方向分为四个相位，分别是东至西，西至东 (A)；西至北，东至南(B)；南至北，北至南(C)，北至东，南至西(D)。
3.根据权利要求1所述交通灯控制方法，其中布设信息采集节点和汇聚节点方法的特征在于将信息采集节点安置于交叉口车辆通行的各车道中间，包括东、南、西、北四个方向，每个方向的信息采集节点数目共η个，η为车道数，则第i个车道方向的第j个信息采集节点表示为cci, i e {E，S，W，N}，1彡j彡η ；而汇聚节点与交叉口交通灯控制器相连。
4.根据权利要求1所述交通灯控制方法，其中所述休眠唤醒策略的特征在于所述汇聚节点利用休眠唤醒策略向各个所述采集节点发送BS命令及ESR命令；使不同方向的所述信息采集节点开始工作或进入休眠状态；所述休眠唤醒策略包括当交通灯相位处于所述相位A或D时，所述汇聚节点向东、西方向所述信息采集节点发送所述BS命令，唤醒东、西方向所述信息采集节点并使其开始工作；同时向南、北方向所述信息采集节点发送ESR命令，使南、北方向所述信息采集节点处于休眠状态；当交通灯相位处于所述相位B或C时，所述汇聚节点向南、北方向所述信息采集节点发送BS命令，唤醒南、北方向所述信息采集节点并使其开始工作；同时向东、西方向所述信息采集节点发送ESR命令，使东、西方向所述信息采集节点处于休眠状态。
5.根据权利要求1所述交通灯控制方法，其中交通灯控制策略的特征在于在大量统计数据的基础上，采用模糊控制理论，将交通流量划分为若干种情况，每种情况对应不同的车流量大小，并对各种情况配置不同的绿灯时延；其中车流量越大的情况所配置的绿灯时延越多，车流量越小的情况配置的绿灯时延小越少，达到以实际车流量大小实时地控制交通灯的长短目的。
6.根据权利要求1所述交通灯控制方法，其特征还包括当所述信息采集节点遇到无阳光或其他恶劣天气时，可能会造成所述信息采集节点电池供电不足的情况，此时应休眠所述信息采集节点或向所述信息汇聚节点发送电量不足信号；所述汇聚节点如果收到所述信息采集节点发送的电量不足信号或当无线网络无法正常通信时，为保证交叉口道路的顺畅运行，交通灯则自动采用定时控制策略。
7.根据权利要求1所述交通灯控制方法，其特征还在于当系统运行在夜间车流量非常少的情况时，例如对:00-06:00，所述信息采集节点可以进入休眠状态，同时交通灯控制方法可以采用传统定时方法控制，以节省系统能量。
全文摘要
本发明属于智能交通领域，具体涉及一种交通灯控制方法，根据实际车流量信息实时动态控制交通灯。本方法包括设计交通相位集、布设信息采集节点和信息汇聚节点的方法、节点休眠唤醒策略和交通灯控制策略四个部分。针对传统的定时交通灯控制方案无法最大化利用道路的缺点，本发明根据实际车流量的信息，实时控制交通信号灯变化，减少车辆等待时间，有效缓解交通拥堵。本发明还设计了能量节省机制，节省信息采集结点、汇聚节点以及交通灯控制器的耗能。本发明可以应用在任何交通路口，安装使用方便可靠。
文档编号G08G1/08GK102426792SQ201110328038
公开日2012年4月25日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者杨波, 邹富强 申请人:北京航空航天大学