基于圖像檢測(cè)與車間距偏差約束模型的交通信號(hào)控制方法
【專利摘要】為了解決現(xiàn)有交叉路口信號(hào)控制還不能同時(shí)考慮排隊(duì)長(zhǎng)度和交通流模型、影響車輛放行效率問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于圖像檢測(cè)與車間距偏差約束模型的交通信號(hào)控制方法，該方法設(shè)計(jì)了完整的多路圖像檢測(cè)方案，并以FPGA芯片作為交叉路口各個(gè)方向車輛排隊(duì)長(zhǎng)度的檢測(cè)和處理中心，完成對(duì)交叉路口各個(gè)方向的圖像快速采集、圖像處理、車輛排隊(duì)長(zhǎng)度和行人信息提??；同時(shí)，設(shè)置了完整的交通“綠沖突”約束、建立了優(yōu)化指標(biāo)函數(shù)和多車輛跟馳約束交通流模型，采用交叉路口放行車輛優(yōu)化和依賴交通流模型時(shí)間對(duì)應(yīng)的兩步法進(jìn)行交通信號(hào)的優(yōu)化配時(shí)，完成一個(gè)完整周期的交通信號(hào)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)；提高了交叉路口車輛放行效率。
【專利說(shuō)明】
基于圖像檢測(cè)與車間距偏差約束模型的交通信號(hào)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于圖像檢測(cè)與車間距偏差約束模型的交通信號(hào)控制方法，屬于 信號(hào)處理、通信技術(shù)和交通信號(hào)控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著各種交通工具的數(shù)量大大增加，國(guó)際上很多國(guó)家的設(shè)施、道路、交通 管理系統(tǒng)已經(jīng)很難適應(yīng)運(yùn)種發(fā)展速度，特別是大、中城市交通基礎(chǔ)設(shè)施不足、交通信號(hào)控制 的不協(xié)調(diào)、交通疏導(dǎo)系統(tǒng)缺乏、車輛調(diào)度和管理的混亂、交通參與者的交規(guī)意識(shí)淡薄等諸多 方面的原因?qū)е铝顺鞘薪煌ㄝ^擁堵現(xiàn)象，由此又引發(fā)了交通安全、環(huán)境污染等一系列的社 會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題;為此，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者致力于交通擁堵問(wèn)題研究，并試圖W公交優(yōu)先等優(yōu)化調(diào) 度方式解決城市交通擁堵問(wèn)題;在北京、上海等十幾個(gè)城市引進(jìn)了國(guó)外的交通控制網(wǎng)絡(luò)，期 望能夠緩解城市交通問(wèn)題；由于中國(guó)城市交通控制問(wèn)題遠(yuǎn)比國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家復(fù)雜，特別 是機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人的相互干擾、道路質(zhì)量、投入經(jīng)費(fèi)等問(wèn)題，使得國(guó)際許多著名交通 控制系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)常常效果不佳甚至失效;原因是國(guó)外的SCATS和SCOOT等系統(tǒng)僅僅考慮交 通不擁堵情況，與控制系統(tǒng)配套的檢測(cè)方案僅僅是進(jìn)入或駛出交通路口的車流量，由此得 到的優(yōu)化方案常常出現(xiàn)錯(cuò)誤；因此，W上措施和理想化的研究工作仍不能緩解交通擁堵問(wèn) 題。
[0003] 交通信號(hào)控制是利用交通信號(hào)，對(duì)道路上運(yùn)行的車輛和行人進(jìn)行指揮和疏導(dǎo)，交 通信號(hào)自動(dòng)控制是交通擁堵緩解控制的重要組成部分，是科學(xué)交通管理的一種有效手段， 路口信號(hào)機(jī)是交通信號(hào)的控制器，其主要用于路口的信號(hào)燈控制，其既可W獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)控 審IJ，又可W實(shí)時(shí)地采集交通信息提供給中央控制機(jī)作為決策的依據(jù);現(xiàn)有的信號(hào)機(jī)實(shí)現(xiàn)獨(dú) 立控制的功能已經(jīng)比較強(qiáng)大:根據(jù)各交通路口的不同需要可W實(shí)現(xiàn)多相位控制方式;根據(jù) 不同時(shí)間段交通流量的不同可W實(shí)現(xiàn)多時(shí)段的控制方式，并且還可W根據(jù)工作日與節(jié)假日 來(lái)設(shè)置不同的控制方案;控制面板上的按鈕可W方便的實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)、聯(lián)動(dòng)、感應(yīng)、多時(shí) 段、綠沖突等控制，并且配有通信接口，可W實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制，W方便地使指揮中屯、對(duì)路 口的信號(hào)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控或通過(guò)便攜機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，滿足區(qū)域協(xié)調(diào)控制的要求。
[0004] 通過(guò)交通圖像檢測(cè)、建立合理的交通流模型，是提高交叉路口車輛放行率的有效 途徑;而現(xiàn)有交叉路口信號(hào)控制方法還不能同時(shí)考慮排隊(duì)長(zhǎng)度和交通流模型，影響了交叉 路口車輛放行效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有交叉路口信號(hào)控制還不能同時(shí)考慮排隊(duì)長(zhǎng)度和交通流模型、影響車 輛放行效率問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于圖像檢測(cè)與車間距偏差約束模型的交通信號(hào)控制 方法，該方法設(shè)計(jì)了完整的多路圖像檢測(cè)方案，并WFPGA忍片作為交叉路口各個(gè)方向車輛 排隊(duì)長(zhǎng)度的檢測(cè)和處理中屯、，完成對(duì)交叉路口各個(gè)方向的圖像快速采集、圖像處理、車輛排 隊(duì)長(zhǎng)度和行人信息提??；同時(shí)，設(shè)置了完整的交通"綠沖努'約束、建立了優(yōu)化指標(biāo)函數(shù)和多 車輛跟馳約束交通流模型，采用交叉路口放行車輛優(yōu)化和依賴交通流模型時(shí)間對(duì)應(yīng)的兩步 法進(jìn)行交通信號(hào)的優(yōu)化配時(shí)，完成一個(gè)完整周期的交通信號(hào)控制優(yōu)化設(shè)計(jì);提高了交叉路 口車輛放行效率。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案:一種基于圖像檢測(cè)與車間距偏差約束 模型的交通信號(hào)控制方法，其特征包含W下步驟：
[0007] 步驟1:交叉路口的交通信號(hào)控制方案每個(gè)信號(hào)周期設(shè)計(jì)一次，交通信號(hào)控制方案 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括多路圖像信息檢測(cè)、"綠沖突"約束設(shè)置、排隊(duì)車輛交通流模型、信號(hào)優(yōu)化設(shè)計(jì) 四部分內(nèi)容;交通信號(hào)控制方案設(shè)計(jì)時(shí)間TsheW小于給定值，在信號(hào)執(zhí)行過(guò)程中不能反復(fù)調(diào) 整;在執(zhí)行下一個(gè)信號(hào)周期之前TsheW時(shí)刻就設(shè)計(jì)該周期交通信號(hào)控制方案，W保證多路圖 像信息檢測(cè)得到最新的交通狀況；
[0008] 步驟2:將多路交通視頻經(jīng)過(guò)視頻解碼模塊數(shù)字化后送入FPGA，在FPGA中先通過(guò)邊 緣檢測(cè)和二值化、完成對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理并將其存入SRAM緩沖，然后根據(jù)車道線像素構(gòu)成 的車道檢測(cè)區(qū)域?qū)D像進(jìn)行分割和腐蝕，提取出路口各個(gè)方向排隊(duì)車輛長(zhǎng)度和車間距，并 將相鄰兩帖圖像中指定的同一區(qū)域在FPGA進(jìn)行比較，獲得有無(wú)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息W得到車輛運(yùn) 動(dòng)速度;類似的方法用于檢測(cè)行人多寡和行進(jìn)速度;多路圖像信息檢測(cè)獲取W下信息：
[0009] (1)東向西直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間；
[0010] 間西向東直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間；
[0011] 間北向南直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間；
[0012] (4)南向北直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間；
[0013] 間東向南左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)南路口時(shí)間；
[0014] 做西向北左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)北路口時(shí)間；
[0015] 例北向東左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)東路口時(shí)間；
[0016] 腳南向西左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)西路口時(shí)間；
[0017] (9)東向北右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)北路口時(shí)間；
[0018] (10)西向南右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)南路口時(shí)間；
[0019] (11)北向西右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)西路口時(shí)間；
[0020] (12)南向東右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)東路口時(shí)間；
[0021] (13)行人東向西:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人 數(shù)多寡及構(gòu)成情況；
[0022] (14)行人西向東:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人 數(shù)多寡及構(gòu)成情況；
[0023] (15)行人南向北:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人 數(shù)多寡及構(gòu)成情況；
[0024] (16)行人北向南:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人 數(shù)多寡及構(gòu)成情況；
[0025] 步驟3:綠沖突約束；
[0026] (1)對(duì)于車輛，定義下標(biāo)第一個(gè)字母S是車輛自北向南方向，n是車輛自南向北方向， e是車輛自西向東方向，W是車輛自東向西方向；下標(biāo)第二個(gè)字母S是車輛直行、r是車輛右 轉(zhuǎn)、1是車輛左轉(zhuǎn);下標(biāo)第S個(gè)字母i表示綠燈開(kāi)啟時(shí)刻，f表示綠燈關(guān)閉時(shí)刻；下標(biāo)rwr為行 人從右手邊、即北邊、自東向西方向穿越交叉路口，rwl為行人從左手邊、即南邊、自東向西 方向穿越交叉路口，rer為行人從右手邊、即南邊、自西向東方向穿越交叉路口，rel為行人 從左手邊、即北邊、自西向東方向穿越交叉路口，rnr為行人從右手邊、即東邊、自南向北方 向穿越交叉路口，rnl為行人從左手邊、即西邊、自南向北方向穿越交叉路口，rsr為行人從 右手邊、即西邊、自北向南方向穿越交叉路口，rsl為行人從左手邊、即東邊、自北向南方向 穿越交叉路口；對(duì)于行人，下標(biāo)第四個(gè)字母i表示綠燈開(kāi)啟時(shí)刻，f表示綠燈關(guān)閉時(shí)刻；
[0027] 間假設(shè)每個(gè)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)間不同，每個(gè)周期內(nèi)起始時(shí)間設(shè)為to,周期設(shè)為T，車 輛自北向南直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)呆
'車輛自北向南左轉(zhuǎn)方 向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)^車輛自北向南右轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為 一
./、
[0028] 車輛自南向北直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)
車輛自南 向北左轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)巧
輛自南向北右轉(zhuǎn)方向綠燈 信號(hào)標(biāo)識(shí)巧
[0029] 車輛自西向東直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)3
車輛自西 向東左轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為，車輛自西向東右轉(zhuǎn)方向綠燈信 、：
號(hào)標(biāo)識(shí)天
[0030] 車輛自東向西直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)夫
^^輛自 東向西左轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)）
車輛自東向西右轉(zhuǎn)方向綠 燈信號(hào)標(biāo)識(shí)；

[0031] 巧)行人從右手邊自東向西方向穿越交叉路口緑廳信號(hào)標(biāo)i只另
[0032] 行人從左手邊自東向西方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)3
[0033] 行人從右手邊自西向東方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為，
[0034] 行人從左手邊自西向東方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為 [003引行人從右手邊自南郵k方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為，
[0036] 行人從左手邊自南郵巧向穿越交叉路口緻:了信號(hào)梳M為6
[0037] 行人從右手邊自北向南方向穿越交叉路口緻:T信號(hào)梳M為皮 [003引行人從左手邊自北向南方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為
[0039] (4)必選的綠沖突約束為：bss ? bes = 〇，bss ? bws = 〇，bss ? bnl = U，bns ? bsl = 0，bes ? bwl = 〇，bws ? bel = 0，bss ? brwr = 〇，bss ? brwl = 〇，bss ? brer = 〇，bss ? brel = 〇，bns ? bes = 〇，bns ? bws = 〇;bns ? brwr = 〇，bns ? brwl = 〇，bns ? brer = 〇，bns ? brel = 〇;
[0040] 間選擇采用的綠沖突約束為：
[0041] 當(dāng)東向西直行綠燈早于北向南方向左轉(zhuǎn)，即向東方向，綠燈時(shí)，
即北向南左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于東向西直行綠燈結(jié)束時(shí)刻與東
向西直行綠燈結(jié)束后最后一輛車由斑馬線通過(guò)北向南方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間之 和；
[0042] 當(dāng)東向西直行綠燈晚于北向南方向左轉(zhuǎn)，即向東方向，綠燈時(shí) 即東向西直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于北向南方向左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與； 束后最后一輛車由斑馬線通過(guò)東向西直行車道后的時(shí)間,之坪
[0043] 當(dāng)西向東直行綠燈早于南向北方向左轉(zhuǎn)，即向西方向，綠燈巧 即南向北左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于西向東直行綠燈結(jié)束后最后- 向北方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間之和；
[0044] 當(dāng)西向東直行綠燈晚于南向北方向左轉(zhuǎn)，即向西方向，綠燈曰、 即西向東直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于南向北方向左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與I 束后最后一輛車由斑馬線到達(dá)西向東直行車道后的時(shí)間,之巧
[0045] 當(dāng)南向北直行綠燈早于東向西方向左轉(zhuǎn)，即向南方向，綠燈時(shí) 即東向西左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于南向北直行綠燈結(jié)束時(shí)刻與I 最后一輛車由斑馬線通過(guò)東向西方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間^^^_、^之3
[0046] 當(dāng)南向北直行綠燈晚于東向西方向左轉(zhuǎn)，即向南方向，綠燈時(shí) 即南向北直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于東向西左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié)束時(shí)刻與： 束后最后一輛車由斑馬線通過(guò)南向北直行車道后的時(shí)間之3
[0047] 當(dāng)北向南直行綠燈早于西向東左轉(zhuǎn)方向，即向北方向，綠燈曰- 即西向東左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于北向南直行綠燈結(jié)束時(shí)刻與； 最后一輛車由斑馬線通過(guò)西向東方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間之巧
[004引當(dāng)北向南直行綠燈晚于西向東左轉(zhuǎn)方向，即向北方向，綠燈曰- 即北向南直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于西向東方向左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié) 束后最后一輛車由斑馬線到達(dá)北向南直行車道后的時(shí)間之和；
[0049]當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，trwriHslf，即東向西右手方 向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于北向南左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0化0]當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，_,/，即北 向南左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西右手方向行人綠 燈結(jié)束后東向西右手方向行人由等待線通過(guò)北向南左轉(zhuǎn)方向車道的時(shí)間之和；
[0化1]當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，W./ > f。// +馬// rm.，即東 向西右手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束后 最后一輛車由斑馬線到達(dá)南向北車道后的時(shí)間之和；
[0052]當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，teliHrwrf，即西向東左轉(zhuǎn)綠 燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0化3] 當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西左手方向行人綠燈時(shí)，trwliHnlf，即東向西左手方
向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于南向北左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0化4]當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西左手方向行人綠燈日 I南 向北左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西左手方向行人綠燈結(jié)束I .綠 燈結(jié)束后東向西左手方向行人由等待線通過(guò)南向北左轉(zhuǎn)方向
[0化5]當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西左手方向行人綠燈 ，即 東向西左手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束 后最后一輛車由斑馬線到達(dá)北向南車道后的時(shí)間之和；
[0化6] 當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西左手方向行人綠燈時(shí)，teliHrwlf，即西向東左轉(zhuǎn)綠 燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西左手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0057]當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東右手方向行人綠燈時(shí)，treriHnlf，即西向東右方向 行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于南向北左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[005引當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東右手方向行人綠燈時(shí)
，即南 向北左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東右手方向行人綠 燈結(jié)束結(jié)束后西向東右手方向行人由等待線通過(guò)南向北左轉(zhuǎn)方向車道的時(shí)間之 和；
[0059] 當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東右手方向行人綠燈時(shí)
，即 西向東右手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束 后最后一輛車由斑馬線到達(dá)北向南車道后的時(shí)間與之和；
[0060] 當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東右手方向行人綠燈時(shí)，teliHrwrf，即西向東左轉(zhuǎn)綠 燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0061] 當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東左手方向行人綠燈時(shí)，treliHslf，即西向東左手方 向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于北向南左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0062] 當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東左手方向行人綠燈時(shí)
即北 向南左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東左手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左手方向行人綠 燈結(jié)束后西向東左手方向行人由等待線通過(guò)北向南左轉(zhuǎn)方向車道的時(shí)間之和；
[0063] 當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東左手方向行人綠燈時(shí)：
即西 向東左手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束后 最后一輛車由斑馬線到達(dá)南向北車道后的時(shí)間寫(xiě)//_w/之和；
[0064] 當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東左手方向行人綠燈時(shí)，teliHrelf，即西向東左轉(zhuǎn)綠 燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東左手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0065] 將路口方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，即北代替原來(lái)東、西代替原來(lái)北、南代替原來(lái)西、東 代替原來(lái)南，同理可W得到南向北、北向南行人的綠沖突約束條件；
[0066] 步驟4:交通流模型動(dòng)態(tài)約束表達(dá)如下：
[0067] ①車間距偏差模型：
[006引
（1)
[0069] 式中，xn(t)是時(shí)亥IJt第n輛車所在位置，是時(shí)亥IJt第n輛車的速度，是時(shí) 也 dr 亥Ijt第n輛車的加速度。A ^(1:)=^-1(1:)-孔(1:)是第]1輛車與其前車]1-1之間的車頭間距，￥ (?)是優(yōu)化速度函數(shù)，a是敏感系數(shù)，K是車頭間距估計(jì)偏差的對(duì)應(yīng)參數(shù);模型右端表示本車 速度小于最優(yōu)速度時(shí)，則本車加速，否則本車減速；
[0070] ②將近似表達(dá)為：
[0071 ]
口）
[0072] 其中，T為采樣周期；
[0073] 得到模型（1)的差分形式：
[0074] Xn(t+2T)-Xn(t+T)=aT2V{(l+K)[Xn-l(t)-Xn(t)]} + (l-aT)[Xn(tW)-Xn(t)] (3)
[0075] 進(jìn)而得到遞推計(jì)算式：
[0076]
(4)
[0077] 其中，V[ A XnQT)]是第n輛車在t = iT時(shí)的優(yōu)化速度函數(shù)，N為正整數(shù)；
[007引③給定Xn(O) = 0，Xn(l) = 0,根據(jù)（4)式可 W得到當(dāng) I Xn[(N+l)T]-Ln I <8時(shí)的N，其 中，Ln為第n輛排隊(duì)車輛在綠燈開(kāi)啟后要行駛的距離，S為給定的正數(shù)；
[0079] 經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得到第n輛排隊(duì)車輛在綠燈開(kāi)啟后需要延時(shí)tdn后才能開(kāi)動(dòng)，運(yùn)樣，第n輛 排隊(duì)車輛在綠燈開(kāi)啟后要行駛距離Ln所需時(shí)間W為:tnf = tdn+NT;
[0080] 步驟5:信號(hào)優(yōu)化配時(shí)方法如下：
[0081] (1)建立優(yōu)化指標(biāo)：
[0082] J -min {入ewsLews+入enrLenr+人es止esl+入wesLwes+入wnlLwnl+入WsrLwsr+
[0083] 入 snsLsns+入 SerLser+入 3\￥止3\?1+、1331^。33+、1機(jī)'1^。機(jī)'+、16止。61+口6機(jī)'尺6機(jī)'+
[0084] PewlRewl+P\rerRwer+P\relRwel+PnsrRnsr+PnslRnsl+PsnrRsnr+PsnlRsnl}
[0085] 其中：A表示車輛加權(quán)系數(shù)，L表示排隊(duì)車輛長(zhǎng)度，P表示行人加權(quán)系數(shù)，R表示行人 數(shù)，A和L的下標(biāo)第I和第2位的e，s，w，n分別表示東、南、西、北方向，且第I位朝向第2位方向； 第S位S，r，l分別表示直行、右轉(zhuǎn)和左轉(zhuǎn);例如Lews為東向西直行方向的車輛排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)，入ews 為東向西直行方向的車輛排加權(quán)系數(shù);P和R下標(biāo)第1和第2位的e，s，w，n分別表示東、南、西、 北方向，且第1位朝向第2位方向；第=位l，r分別表示從前進(jìn)方向的左手邊或右手邊穿越人 行道；
[0086] (2)選取交叉路口信號(hào)總周期：
[0087] Tz 二 fz 化ews , Lwes , Lsns , Lnss )
[0088] 其中：Tz為所有方向車輛和行人綠燈放行時(shí)間并集，即交叉路口信號(hào)總周期，fz (；Lews，Lwes，Lsns，Lnss )為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)確定的函數(shù)；
[0089] 根據(jù)步驟5(1)的優(yōu)化指標(biāo)和步驟3的綠沖突約束，采用線性規(guī)劃方法確定各個(gè)綠 燈開(kāi)啟、持續(xù)時(shí)間及需要放行的車輛數(shù)；
[0090] (3)根據(jù)步驟4的改進(jìn)跟馳車輛交通流模型確定放行車輛數(shù)與放行時(shí)間的關(guān)系，按 照各個(gè)方向需要放行的車輛數(shù)，對(duì)步驟5(2)確定的各個(gè)綠燈開(kāi)啟、持續(xù)時(shí)間進(jìn)行修正，確定 信號(hào)總周期。
[0091] 本發(fā)明的有益效果是:設(shè)計(jì)了完整的多路圖像檢測(cè)方案，并WFPGA忍片作為交叉 路口各個(gè)方向車輛排隊(duì)長(zhǎng)度的檢測(cè)和處理中屯、，完成對(duì)交叉路口各個(gè)方向的圖像快速采 集、圖像處理、車輛排隊(duì)長(zhǎng)度和行人信息提??；同時(shí)，設(shè)置了完整的交通"綠沖突"約束、建立 了優(yōu)化指標(biāo)函數(shù)和多車輛跟馳約束交通流模型，采用交叉路口放行車輛優(yōu)化和依賴交通流 模型時(shí)間對(duì)應(yīng)的兩步法進(jìn)行交通信號(hào)的優(yōu)化配時(shí)，完成一個(gè)完整周期的交通信號(hào)控制優(yōu)化 設(shè)計(jì);提高了交叉路口車輛放行效率。
[0092] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0093] 附圖1是本發(fā)明的流程結(jié)構(gòu)框圖；
[0094] 附圖2是本發(fā)明的圖像采集與排隊(duì)長(zhǎng)度提取硬件結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[00巧]參照附圖1、附圖2。
[0096] 步驟1:交叉路口的交通信號(hào)控制方案每個(gè)信號(hào)周期設(shè)計(jì)一次，交通信號(hào)控制方案 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括多路圖像信息檢測(cè)、"綠沖突"約束設(shè)置、排隊(duì)車輛交通流模型、信號(hào)優(yōu)化設(shè)計(jì) 四部分內(nèi)容;交通信號(hào)控制方案設(shè)計(jì)時(shí)間TsheW小于給定值，在信號(hào)執(zhí)行過(guò)程中不能反復(fù)調(diào) 整;在執(zhí)行下一個(gè)信號(hào)周期之前TsheW時(shí)刻就設(shè)計(jì)該周期交通信號(hào)控制方案，W保證多路圖 像信息檢測(cè)得到最新的交通狀況；
[0097] 步驟2:每個(gè)方向視頻采集單元采用4個(gè)CCD，它可W把現(xiàn)場(chǎng)圖像采集進(jìn)來(lái)并送給A/ D轉(zhuǎn)化忍片作進(jìn)一步處理;A/D忍片采用PHILIPS公司的711IH忍片，711IH忍片有4個(gè)模擬通 道，通過(guò)分時(shí)采集4路的圖像信號(hào)，分時(shí)進(jìn)行處理，可W通過(guò)編程選擇7111的轉(zhuǎn)換模式，通過(guò) I2C總線進(jìn)行編程，完成7111H的初始化工作，信號(hào)的輸出格式也由I2C總線進(jìn)行控制，采用 CCIR601的4:2:2格式;運(yùn)樣，現(xiàn)場(chǎng)圖像就從模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，可W通過(guò)緩存器，送 給FPGA忍片進(jìn)行相應(yīng)的處理;FPGA采用美國(guó)Altera公司的切clone系列FPGA中的EP1C12忍 片;該忍片密集度達(dá)12060個(gè)LE單元(每個(gè)LE包括一個(gè)LUT，一個(gè)觸發(fā)器和相關(guān)邏輯，是忍片 實(shí)現(xiàn)邏輯的最基本結(jié)構(gòu)，也是FPGA綜合性能評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)），完全能夠滿足圖像處理算法 和系統(tǒng)邏輯控制的需要；169個(gè)用戶可用I/O端口滿足系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像采集和存儲(chǔ)的多個(gè)忍片 連接要求;緩沖器采用了FIFO器件1041V;由A/D轉(zhuǎn)換忍片轉(zhuǎn)換而來(lái)的視頻數(shù)據(jù)直接進(jìn)入 FIFO,在FIFO中暫時(shí)存放；當(dāng)FPGA需要對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，可W通過(guò)重復(fù)讀指令進(jìn)行讀操作， 因?yàn)橹貜?fù)指令可W把一條多到5個(gè)周期的指令變?yōu)?個(gè)周期的指令，所WFPGA-次可W讀大 量的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)緩沖的功能;將多路交通視頻經(jīng)過(guò)視頻解碼模塊數(shù)字化后送入FPGA，在 FPGA中先通過(guò)邊緣檢測(cè)和二值化完成對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理并將其存入SRAM緩沖，然后根據(jù)車 道線像素構(gòu)成的車道檢測(cè)區(qū)域?qū)D像進(jìn)行分割和腐蝕，提取出路口各個(gè)方向排隊(duì)車輛長(zhǎng)度 和車間距，并將相鄰兩帖圖像中指定的同一區(qū)域在FPGA進(jìn)行比較，獲得有無(wú)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息 W得到車輛運(yùn)動(dòng)速度;類似的方法用于檢測(cè)行人多寡和行進(jìn)速度;多路圖像信息檢測(cè)獲取 W下信息：
[0098] (1)東向西直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間；
[0099] 間西向東直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間；
[0100] 間北向南直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間；
[0101] (4)南向北直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間；
[0102] 間東向南左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)南路口時(shí)間；
[0103] 做西向北左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)北路口時(shí)間；
[0104] 例北向東左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)東路口時(shí)間；
[0105] 腳南向西左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)西路口時(shí)間；
[0106] (9)東向北右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)北路口時(shí)間；
[0107] (10)西向南右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)南路口時(shí)間；
[0108] (11)北向西右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)西路口時(shí)間；
[0109] (12)南向東右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬 線時(shí)間、到達(dá)東路口時(shí)間；
[0110] (13)行人東向西:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人 數(shù)多寡及構(gòu)成情況；
[0111] (14)行人西向東:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人 數(shù)多寡及構(gòu)成情況；
[0112] (15)行人南向北:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人 數(shù)多寡及構(gòu)成情況；
[0113] (16)行人北向南:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人 數(shù)多寡及構(gòu)成情況；
[0114] 步驟3:綠沖突約束；
[0115] (1)對(duì)于車輛，定義下標(biāo)第一個(gè)字母S是車輛自北向南方向，n是車輛自南向北方向， e是車輛自西向東方向，W是車輛自東向西方向；下標(biāo)第二個(gè)字母S是車輛直行、r是車輛右 轉(zhuǎn)、1是車輛左轉(zhuǎn);下標(biāo)第S個(gè)字母i表示綠燈開(kāi)啟時(shí)刻，f表示綠燈關(guān)閉時(shí)刻；下標(biāo)rwr為行 人從右手邊、即北邊、自東向西方向穿越交叉路口，rwl為行人從左手邊、即南邊、自東向西 方向穿越交叉路口，rer為行人從右手邊、即南邊、自西向東方向穿越交叉路口，rel為行人 從左手邊、即北邊、自西向東方向穿越交叉路口，rnr為行人從右手邊、即東邊、自南向北方 向穿越交叉路口，rnl為行人從左手邊、即西邊、自南向北方向穿越交叉路口，rsr為行人從 右手邊、即西邊、自北向南方向穿越交叉路口，rsl為行人從左手邊、即東邊、自北向南方向 穿越交叉路口；對(duì)于行人，下標(biāo)第四個(gè)字母i表示綠燈開(kāi)啟時(shí)刻，f表示綠燈關(guān)閉時(shí)刻；
[0116] 間假設(shè)每個(gè)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)間不同，每個(gè)周期內(nèi)起始時(shí)間設(shè)為to,周期設(shè)為T，車 輛自北向南直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)^
，車輛自北向南左轉(zhuǎn)方 向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)3
，車輛自北向南右轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為
[0117] 車輛自南向北直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)^
，車輛自南 向北左轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)3
，車輛自南向北右轉(zhuǎn)方向綠燈 倍號(hào)標(biāo)識(shí)3
.，
[0118] 車輛自西向東直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)夫
車輛自西 向東左轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)3
，車輛自西向東右轉(zhuǎn)方向綠燈信 號(hào)標(biāo)識(shí)為^
[0119] 車輛自東向西直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)^
，車輛自東 向西左轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)），車輛自東向西右轉(zhuǎn)方向綠燈 、'
f目號(hào)標(biāo)識(shí)3

[0120] (3片于人從右手邊自東向西方向穿越交鶏口綠燈信號(hào)t郝 '
[01別]行人從左手邊自東向西方向穿越交叉路口緑廳信號(hào)標(biāo)識(shí) ，
[012^ 行人從右手邊自西向東方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)，
[012引行人從左手邊自西向東方向穿越交叉路口緑廳信號(hào)標(biāo)識(shí) ，
[0124] 行人從右手邊自南郵巧向穿越交叉路口緻:了信號(hào)梳R ，
[0125] 行AA化手邊自南向北方向穿越卿各口綠燈信號(hào)申射蜘 ，
[012W 行人從右手邊自北向南方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)梳R ,
[0127]行人從￡手邊自北向南方向穿越交鶏口綠燈信號(hào)t棘巧 ，；
[012引（4)必選的綠沖突約束為:bss ? bes = 0，bss ? bws = 0，bss ? bnl = 0，bns ? bsl = 0，bes ? bwl - 0 ? bws * bel - 0 ? bss * brwr - 0 ? bss * brwl - 0 ? bss * brer - 0 ? bss * brel - 0 ? bns * bes - 0，bns ? bws 二0;bns ? brwr 二0，bns ? brwl 二0，bns ? brer 二0，bns ? brel二0;
[0129] 間選擇采用的綠沖突約束為：
[0130] 當(dāng)東向西直行綠燈早于北向南方向左轉(zhuǎn)，即向東方向，綠燈時(shí)，+ 即北向南左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于東向西直行綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西直行綠燈結(jié)束后 最后一輛車由斑馬線通過(guò)北向南方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間:馬之和；
[0131 ]當(dāng)東向西直行綠燈晚于北向南方向左轉(zhuǎn)，即向東方向，綠燈時(shí)，> fy/ + ，： 即東向西直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于北向南方向左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與北向南左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié) 束后最后一輛車由斑馬線通過(guò)東向西直行車道后的時(shí)間之和；
[0132] 當(dāng)西向東直行綠燈早于南向北方向左轉(zhuǎn)，即向西方向，綠燈時(shí)， 即南向北左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于西向東直行綠燈結(jié)束后最后一輛車由斑馬線通過(guò)南 向北方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間馬之和；
[0133] 當(dāng)西向東直行綠燈晚于南向北方向左轉(zhuǎn)，即向西方向，綠燈時(shí)， 即西向東直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于南向北方向左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與南向北左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié) 束后最后一輛車由斑馬線到達(dá)西向東直行車道后的時(shí)間之和；
[0134] 當(dāng)南向北直行綠燈早于東向西方向左轉(zhuǎn)，即向南方向，綠燈時(shí)，《w/j >..， 即東向西左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于南向北直行綠燈結(jié)束時(shí)刻與南向北直行綠燈結(jié)束后 最后一輛車由斑馬線通過(guò)東向西方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間馬、之和；
[013引當(dāng)南向北直行綠燈晚于東向西方向左轉(zhuǎn)，旨晌南方向，綠燈時(shí)，+ 了",//_??*，. 即南向北直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于東向西左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié) 束后最后一輛車由斑馬線通過(guò)南向北直行車道后的時(shí)間寫(xiě),/y_,W之和；
[0136] 當(dāng)北向南直行綠燈早于西向東左轉(zhuǎn)方向，即向北方向，綠燈時(shí)，ff/,. > /,,y' +巧， 即西向東左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于北向南直行綠燈結(jié)束時(shí)刻與北向南直行綠燈結(jié)束后 最后一輛車由斑馬線通過(guò)西向東方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間^^/_€/之和；
[0137] 當(dāng)北向南直行綠燈晚于西向東左轉(zhuǎn)方向，即向北方向，綠燈時(shí)，， 即北向南直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于西向東方向左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié) 束后最后一輛車由斑馬線到達(dá)北向南直行車道后的時(shí)間之和；
[013引當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，trwriHslf，即東向西右手方 向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于北向南左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0139] 當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，fy,，即北 向南左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西右手方向行人綠 燈結(jié)束后東向西右手方向行人由等待線通過(guò)北向南左轉(zhuǎn)方向車道的時(shí)間之和；
[0140] 當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，f,,，即東 向西右手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束后 最后一輛車由斑馬線到達(dá)南向北車道后的時(shí)間之和；
[0141] 當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，teliHrwrf，即西向東左轉(zhuǎn)綠 燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0142] 當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西左手方向行人綠燈時(shí)，trwliHnlf，即東向西左手方 向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于南向北左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0143] 當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西左手方向行人綠燈時(shí)，> /,W// +是w//_?/，即南 向北左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西左手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西左手方向行人綠 燈結(jié)束后東向西左手方向行人由等待線通過(guò)南向北左轉(zhuǎn)方向車道的時(shí)間之和；
[0144] 當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西左手方向行人綠燈時(shí)，>^w// +馬，//-,~,/，即 東向西左手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束 后最后一輛車由斑馬線到達(dá)北向南車道后的時(shí)間之和；
[0145] 當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西左手方向行人綠燈時(shí)，teliHrwlf，即西向東左轉(zhuǎn)綠 燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西左手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[01 46]當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東右手方向行人綠燈時(shí)，treriHnlf，即西向東右方向 行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于南向北左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0147]當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東右手方向行人綠燈時(shí)，> ?Tk,/ +馬即南 向北左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東右手方向行人綠 燈結(jié)束結(jié)束后西向東右手方向行人由等待線通過(guò)南向北左轉(zhuǎn)方向車道的時(shí)間巧之 和；
[014引當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東右手方向行人綠燈時(shí)，+ 西向東右手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束 后最后一輛車由斑馬線到達(dá)北向南車道后的時(shí)間，//_,胃之和；
[01 49]當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東右手方向行人綠燈時(shí)，teliHrwrf，即西向東左轉(zhuǎn)綠 燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0150] 當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東左手方向行人綠燈時(shí)，treliHslf，即西向東左手方 向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于北向南左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0151] 當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東左手方向行人綠燈時(shí)，f、/, > ，即北 向南左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東左手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左手方向行人綠 燈結(jié)束后西向東左手方向行人由等待線通過(guò)北向南左轉(zhuǎn)方向車道的時(shí)間之和；
[0152] 當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東左手方向行人綠燈時(shí)，，即西 向東左手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束后 最后一輛車由斑馬線到達(dá)南向北車道后的時(shí)間之和；
[0153] 當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東左手方向行人綠燈時(shí)，teliHrelf，即西向東左轉(zhuǎn)綠 燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東左手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻；
[0154] 將路口方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，即北代替原來(lái)東、西代替原來(lái)北、南代替原來(lái)西、東 代替原來(lái)南，同理可W得到南向北、北向南行人的綠沖突約束條件；
[01W] 步驟4:交通流模型動(dòng)態(tài)約束表達(dá)如下：
[0156] ①車間距偏差模型：
[0157]
(1)
[015引式中，扯(0是時(shí)亥1]*第11輛車所在位置，^^^-是時(shí)亥1]*第11輛車的速度，^^：^是時(shí) 化 如 亥Ijt第n輛車的加速度。A ^(1:)=^-1(1:)-孔(1:)是第]1輛車與其前車]1-1之間的車頭間距，￥ (?)是優(yōu)化速度函數(shù)，a是敏感系數(shù)，K是車頭間距估計(jì)偏差的對(duì)應(yīng)參數(shù);模型右端表示本車 速度小于最優(yōu)速度時(shí)，則本車加速，否則本車減速；
[0159] ②將、-91^'-片1近似表達(dá)為：
[0160]
巧）
[0161] 其中，T為采樣周期；
[0162] 得到模型（1)的差分形式：
[0163] Xn(t+2T)-Xn(t+T)=aT^V{(l+K)[xn-l(t)-Xn(t)]} + (l-aT)[xn(t+T)-Xn(t)] (3)
[0164] 進(jìn)而得到遞推計(jì)算式：
[01 化1
(4)
[0166] 其中，V[ A XnQT)]是第n輛車在t = iT時(shí)的優(yōu)化速度函數(shù)，N為正整數(shù)；
[0167] ③給定Xn(O) = 〇，Xn(l) = 0,根據(jù)（4)式可 W得到當(dāng) I Xn[(N+l)T]-Ln I <8時(shí)的N，其 中，Ln為第n輛排隊(duì)車輛在綠燈開(kāi)啟后要行駛的距離，S為給定的正數(shù)；
[0168] 經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得到第n輛排隊(duì)車輛在綠燈開(kāi)啟后需要延時(shí)tdn后才能開(kāi)動(dòng)，運(yùn)樣，第n輛 排隊(duì)車輛在綠燈開(kāi)啟后要行駛距離Ln所需時(shí)間W為:tnf = tdn+NT;
[0169] 步驟5:信號(hào)優(yōu)化配時(shí)方法如下：
[0170] (1)建立優(yōu)化指標(biāo)：
[01 71 ] J -min {入ewsLews+入enrLenr+人es止esl+入wesLwes+入wnlLwnl+入WsrLwsr+
[01 72] 入 snsLsns+入 SerLser+入 swlLswl+、issLnss+、iwrLnwr+、ielLnel+PewrRewr+
[01 73] PewlRewl+P\rerRwer+P\relRwel+PnsrRnsr+PnslRnsl+PsnrRsnr+PsnlRsnl}
[0174]其中：A表示車輛加權(quán)系數(shù)，L表示排隊(duì)車輛長(zhǎng)度，P表示行人加權(quán)系數(shù)，R表示行人 數(shù)，A和L的下標(biāo)第1和第2位的e，s，w，n分別表示東、南、西、北方向，且第1位朝向第2位方向； 第S位S，r，l分別表示直行、右轉(zhuǎn)和左轉(zhuǎn);例如Lews為東向西直行方向的車輛排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)，入ews 為東向西直行方向的車輛排加權(quán)系數(shù);P和R下標(biāo)第1和第2位的e，s，w，n分別表示東、南、西、 北方向，且第1位朝向第2位方向；第=位l，r分別表示從前進(jìn)方向的左手邊或右手邊穿越人 行道；
[0175] (2)選取交叉路口信號(hào)總周期：
[01 76] Tz二 fz 化ews , Lwes , Lsns , Lnss )
[0177] 其中：Tz為所有方向車輛和行人綠燈放行時(shí)間并集，即交叉路口信號(hào)總周期，fz (；Lews，Lwes，Lsns，Lnss )為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)確定的函數(shù)；
[0178] 根據(jù)步驟5(1)的優(yōu)化指標(biāo)和步驟3的綠沖突約束，采用線性規(guī)劃方法確定各個(gè)綠 燈開(kāi)啟、持續(xù)時(shí)間及需要放行的車輛數(shù)；
[0179] (3)根據(jù)步驟4的改進(jìn)跟馳車輛交通流模型確定放行車輛數(shù)與放行時(shí)間的關(guān)系，按 照各個(gè)方向需要放行的車輛數(shù)，對(duì)步驟5(2)確定的各個(gè)綠燈開(kāi)啟、持續(xù)時(shí)間進(jìn)行修正，確定 信號(hào)總周期。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于圖像檢測(cè)與車間距偏差約束模型的交通信號(hào)控制方法，其特征包含以下步 驟： 步驟1:交叉路口的交通信號(hào)控制方案每個(gè)信號(hào)周期設(shè)計(jì)一次，交通信號(hào)控制方案設(shè)計(jì) 內(nèi)容包括多路圖像信息檢測(cè)、"綠沖突"約束設(shè)置、排隊(duì)車輛交通流模型、信號(hào)優(yōu)化設(shè)計(jì)四部 分內(nèi)容;交通信號(hào)控制方案設(shè)計(jì)時(shí)間T sh_小于給定值，在信號(hào)執(zhí)行過(guò)程中不能反復(fù)調(diào)整;在 執(zhí)行下一個(gè)信號(hào)周期之前Tsh_時(shí)刻就設(shè)計(jì)該周期交通信號(hào)控制方案，以保證多路圖像信息 檢測(cè)得到最新的交通狀況； 步驟2:將多路交通視頻經(jīng)過(guò)視頻解碼模塊數(shù)字化后送入FPGA，在FPGA中先通過(guò)邊緣檢 測(cè)和二值化、完成對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理并將其存入SRAM緩沖，然后根據(jù)車道線像素構(gòu)成的車 道檢測(cè)區(qū)域?qū)D像進(jìn)行分割和腐蝕，提取出路口各個(gè)方向排隊(duì)車輛長(zhǎng)度和車間距，并將相 鄰兩幀圖像中指定的同一區(qū)域在FPGA進(jìn)行比較，獲得有無(wú)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息以得到車輛運(yùn)動(dòng)速 度;類似的方法用于檢測(cè)行人多寡和行進(jìn)速度;多路圖像信息檢測(cè)獲取以下信息： ⑴東向西直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間； ⑵西向東直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間； (3)北向南直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間； ⑷南向北直行:每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)對(duì)面路口時(shí)間； (5) 東向南左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)南路口時(shí)間； (6) 西向北左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)北路口時(shí)間； (7) 北向東左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)東路口時(shí)間； (8) 南向西左轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)西路口時(shí)間； (9) 東向北右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)北路口時(shí)間； (10) 西向南右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)南路口時(shí)間； (11) 北向西右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)西路口時(shí)間； (12) 南向東右轉(zhuǎn):每個(gè)排隊(duì)車輛的車間距、綠燈開(kāi)啟后排隊(duì)車輛的每輛車到達(dá)斑馬線時(shí) 間、到達(dá)東路口時(shí)間； (13) 行人東向西:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人數(shù)多 寡及構(gòu)成情況； (14) 行人西向東:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人數(shù)多 寡及構(gòu)成情況； (15) 行人南向北:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人數(shù)多 寡及構(gòu)成情況； (16) 行人北向南:分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開(kāi)啟后與車輛沖突，分析人數(shù)多 寡及構(gòu)成情況； 步驟3:綠沖關(guān)約束； ⑴對(duì)于車輛，定義下標(biāo)第一個(gè)字母s是車輛自北向南方向，η是車輛自南向北方向，e是 車輛自西向東方向，w是車輛自東向西方向；下標(biāo)第二個(gè)字母s是車輛直行、r是車輛右轉(zhuǎn)、1 是車輛左轉(zhuǎn)；下標(biāo)第三個(gè)字母i表示綠燈開(kāi)啟時(shí)刻，f表示綠燈關(guān)閉時(shí)刻；下標(biāo)rwr為行人從 右手邊、即北邊、自東向西方向穿越交叉路口，rwl為行人從左手邊、即南邊、自東向西方向 穿越交叉路口，rer為行人從右手邊、即南邊、自西向東方向穿越交叉路口，rel為行人從左 手邊、即北邊、自西向東方向穿越交叉路口，rnr為行人從右手邊、即東邊、自南向北方向穿 越交叉路口，rnl為行人從左手邊、即西邊、自南向北方向穿越交叉路口，rsr為行人從右手 邊、即西邊、自北向南方向穿越交叉路口，rsl為行人從左手邊、即東邊、自北向南方向穿越 交叉路口；對(duì)于行人，下標(biāo)第四個(gè)字母i表示綠燈開(kāi)啟時(shí)刻，f表示綠燈關(guān)閉時(shí)刻； ⑵假設(shè)每個(gè)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)間不同，每個(gè)周期內(nèi)起始時(shí)間設(shè)為to,周期設(shè)為T，車輛自北 向南直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為，車輛自北向南左轉(zhuǎn)方向綠燈 信號(hào)標(biāo)識(shí)為^，車輛自北向南右轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為車輛自南向北直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為車輛自南向北 左轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為車輛自南向北右轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào) 標(biāo)識(shí)^， 車輛自西向東直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為：，車輛自西向東 左轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為，車輛自西向東右轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo) 識(shí)為車輛自東向西直行方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為車輛自東向西 左轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為車輛自東向西右轉(zhuǎn)方向綠燈信號(hào) 標(biāo)識(shí)為(3)行人從右手邊自東向西方向穿越交叉路口綠m言號(hào)標(biāo)i兄行人從左手邊自東向西方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為行人從右手邊自西向東方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為；行人從左手邊自西向東方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為行人從右手邊自南向北方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為行人從左手邊自南向北方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為行人從右手邊自北向南方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為：行人從左手邊自北向南方向穿越交叉路口綠燈信號(hào)標(biāo)識(shí)為<⑷必選的綠沖突約束為:bss · bes = 0，bss · bws = 0，bss · bni = 0，bns · bsi = 0，bes · bwi = 〇，bws · bel - 〇 j bss * brwr - 〇，bss · brwl - 0，bss · brer - 〇 ? bss * brel - 〇，bns · bes - 〇，bns · bws - 〇 ; bns · brwr - 〇，bns · brwl - 0，bns · brer - 〇 ? bns * brel 一 〇; (5)選擇采用的綠沖突約束為： 當(dāng)東向西直行綠燈早于北向南方向左轉(zhuǎn)，即向東方向，綠燈時(shí)，b ，即 北向南左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于東向西直行綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西直行綠燈結(jié)束后最 后一輛車由斑馬線通過(guò)北向南方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間巧之和； 當(dāng)東向西直行綠燈晚于北向南方向左轉(zhuǎn)，即向東方向，綠燈時(shí)，+ ，即 東向西直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于北向南方向左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與北向南左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié)束 后最后一輛車由斑馬線通過(guò)東向西直行車道后的時(shí)間胃之和； 當(dāng)西向東直行綠燈早于南向北方向左轉(zhuǎn)，即向西方向，綠燈時(shí)，：> ，即 南向北左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于西向東直行綠燈結(jié)束后最后一輛車由斑馬線通過(guò)南向 北方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間之和； 當(dāng)西向東直行綠燈晚于南向北方向左轉(zhuǎn)，即向西方向，綠燈時(shí)，，即 西向東直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于南向北方向左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與南向北左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié)束 后最后一輛車由斑馬線到達(dá)西向東直行車道后的時(shí)間^//"0之和； 當(dāng)南向北直行綠燈早于東向西方向左轉(zhuǎn)，即向南方向，綠燈時(shí)，， 即東向西左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于南向北直行綠燈結(jié)束時(shí)刻與南向北直行綠燈結(jié)束后 最后一輛車由斑馬線通過(guò)東向西方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間之和； 當(dāng)南向北直行綠燈晚于東向西方向左轉(zhuǎn)，即向南方向，綠燈時(shí)，丨， 即南向北直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于東向西左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié) 束后最后一輛車由斑馬線通過(guò)南向北直行車道后的時(shí)間之和； 當(dāng)北向南直行綠燈早于西向東左轉(zhuǎn)方向，即向北方向，綠燈時(shí)，+ ，即 西向東左轉(zhuǎn)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于北向南直行綠燈結(jié)束時(shí)刻與北向南直行綠燈結(jié)束后最 后一輛車由斑馬線通過(guò)西向東方向左轉(zhuǎn)車道后的時(shí)間之和； 當(dāng)北向南直行綠燈晚于西向東左轉(zhuǎn)方向，即向北方向，綠燈時(shí)，，即 北向南直行綠燈開(kāi)啟時(shí)刻大于西向東方向左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左轉(zhuǎn)方向綠燈結(jié)束 后最后一輛車由斑馬線到達(dá)北向南直行車道后的時(shí)間之和； 當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，trwri>tsif，即東向西右手方向行 人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于北向南左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻； 當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，匕/f >+^ζ?ιτ/·_0，即北向南 左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西右手方向行人綠燈結(jié) 束后東向西右手方向行人由等待線通過(guò)北向南左轉(zhuǎn)方向車道的時(shí)間之和； 當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，，即東向西 右手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束后最后 一輛車由斑馬線到達(dá)南向北車道后的時(shí)間之和； 當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西右手方向行人綠燈時(shí)，teli > trwrf，即西向東左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi) 啟時(shí)間大于東向西右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻； 當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西左手方向行人綠燈時(shí)，trwli > tnlf，即東向西左手方向行 人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于南向北左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻； 當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西左手方向行人綠燈時(shí)，即南向北 左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西左手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西左手方向行人綠燈結(jié) 束后東向西左手方向行人由等待線通過(guò)南向北左轉(zhuǎn)方向車道的時(shí)間之和； 當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈早于東向西左手方向行人綠燈時(shí)，+G,即東向西 左手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束后最后 一輛車由斑馬線到達(dá)北向南車道后的時(shí)間之和； 當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈晚于東向西左手方向行人綠燈時(shí)，teli > trwlf，即西向東左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi) 啟時(shí)間大于東向西左手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻； 當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東右手方向行人綠燈時(shí)，tre3ri > tnlf，即西向東右方向行人 綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于南向北左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻； 當(dāng)南向北左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東右手方向行人綠燈時(shí)，+ .，即南向北 左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東右手方向行人綠燈結(jié) 束結(jié)束后西向東右手方向行人由等待線通過(guò)南向北左轉(zhuǎn)方向車道的時(shí)間之和； 當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東右手方向行人綠燈時(shí)，> 1^:// + 即西向 東右手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與東向西左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束后最 后一輛車由斑馬線到達(dá)北向南車道后的時(shí)間之和； 當(dāng)東向西左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東右手方向行人綠燈時(shí)，teli > trwrf，即西向東左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi) 啟時(shí)間大于西向東右手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻； 當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東左手方向行人綠燈時(shí)，treli > tslf，即西向東左手方向行 人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于北向南左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻； 當(dāng)北向南左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東左手方向彳丁人綠燈時(shí)，即北向南左 轉(zhuǎn)綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東左手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左手方向行人綠燈結(jié)束 后西向東左手方向行人由等待線通過(guò)北向南左轉(zhuǎn)方向車道的時(shí)間之和； 當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈早于西向東左手方向行人綠燈時(shí)，，即西向東 左手方向行人綠燈開(kāi)啟時(shí)間大于西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)刻與西向東左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束后最后 一輛車由斑馬線到達(dá)南向北車道后的時(shí)間之和； 當(dāng)西向東左轉(zhuǎn)綠燈晚于西向東左手方向行人綠燈時(shí)，teli > trelf，即西向東左轉(zhuǎn)綠燈開(kāi) 啟時(shí)間大于西向東左手方向行人綠燈結(jié)束時(shí)刻； 將路口方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，即北代替原來(lái)東、西代替原來(lái)北、南代替原來(lái)西、東代替 原來(lái)南，同理可以得到南向北、北向南行人的綠沖突約束條件； 步驟4:交通流模型動(dòng)態(tài)約束表達(dá)如下： ①車間距偏差模型：(1) 式中，χη⑴是時(shí)亥Ijt第η輛車所在位置，是時(shí)亥Ijt第η輛車的速度，^4^是時(shí)刻t d/ dr 第η輛車的加速度。Axn(t)=xn-i(t)-xn(t)是第η輛車與其前車n-1之間的車頭間距，V( ·) 是優(yōu)化速度函數(shù)，a是敏感系數(shù)，κ是車頭間距估計(jì)偏差的對(duì)應(yīng)參數(shù);模型右端表示本車速度 小于最優(yōu)速度時(shí)，則本車加速，否則本車減速；(2) 其中，T為采樣周期； 得到模型（1)的差分形式： Xn(t+2T)-Xn(t+T) =aT2V{ (1+k) [xn-l(t)-Xn(t) ] } + (l-aT) [xn(t+T)-Xn(t) ] (3) 進(jìn)而得到遞推計(jì)算式：(4) 其中，V[Axn(iT)]是第n輛車在t = iT時(shí)的優(yōu)化速度函數(shù)，N為正整數(shù)； ③給定xn(0)=0，xn(l)=0，根據(jù)⑷式可以得到當(dāng)|xn[(N+l)T]-L n|〈δ時(shí)的N，其中，Ln為 第η輛排隊(duì)車輛在綠燈開(kāi)啟后要行駛的距離，δ為給定的正數(shù)； 經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得到第η輛排隊(duì)車輛在綠燈開(kāi)啟后需要延時(shí)tdn后才能開(kāi)動(dòng)，這樣，第η輛排隊(duì) 車輛在綠燈開(kāi)啟后要行駛距離匕所需時(shí)間tnf為:tnf = tdn+NT; 步驟5:信號(hào)優(yōu)化配時(shí)方法如下： (1)建立優(yōu)化指標(biāo)： J Hlin {^ewsLews+入enrLenr+入eslLesl+^wesLwes+XwnlLwnl+^wsrLwsr+ 入 snsLsns+入 serLser+入 swlLswl+入nssLnss+入nwrLnwr+入nelLnel+PewrRewr+ PewlRewl~l~PwerRwer~l~PwelRwel~l~PnsrRnsr +PnslR nsl~l~PsnrRsnr~l~PsnlRsnl} 其中：λ表示車輛加權(quán)系數(shù)，L表示排隊(duì)車輛長(zhǎng)度，P表示行人加權(quán)系數(shù)，R表示行人數(shù)，λ 和L的下標(biāo)第1和第2位的e，s，w，n分別表示東、南、西、北方向，且第1位朝向第2位方向；第三 位s，r，l分別表示直行、右轉(zhuǎn)和左轉(zhuǎn);例如U ws為東向西直行方向的車輛排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)，λ_為東 向西直行方向的車輛排加權(quán)系數(shù);Ρ和R下標(biāo)第1和第2位的e，s，w，n分別表示東、南、西、北方 向，且第1位朝向第2位方向；第三位l，r分別表示從前進(jìn)方向的左手邊或右手邊穿越人行 道； (2) 選取交叉路口信號(hào)總周期： Tz f z ( Lews , Lwes , Lsns , Lnss ) 其中：Tz為所有方向車輛和行人綠燈放行時(shí)間并集，即交叉路口信號(hào)總周期，fz(Lews， Lwes，Lsns，Lnss)為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)確定的函數(shù)； 根據(jù)步驟5(1)的優(yōu)化指標(biāo)和步驟3的綠沖突約束，采用線性規(guī)劃方法確定各個(gè)綠燈開(kāi) 啟、持續(xù)時(shí)間及需要放行的車輛數(shù)； (3) 根據(jù)步驟4的改進(jìn)跟馳車輛交通流模型確定放行車輛數(shù)與放行時(shí)間的關(guān)系，按照各 個(gè)方向需要放行的車輛數(shù)，對(duì)步驟5(2)確定的各個(gè)綠燈開(kāi)啟、持續(xù)時(shí)間進(jìn)行修正，確定信號(hào) 總周期。
【文檔編號(hào)】G08G1/08GK105957366SQ201610388767
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日
【發(fā)明人】史忠科, 周杰
【申請(qǐng)人】西安費(fèi)斯達(dá)自動(dòng)化工程有限公司