[發明專利]一種基于邊緣側在線計算的交通信號控制系統及方法

有效

• 申請號: 201811566540.0
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN111341095B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 魏雅倫;李夢琦;王振華;萬蔚
• 申請（專利權）人: 中國航天系統工程有限公司
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/08
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王宇楊

1.一種基于邊緣側在線計算的交通信號控制方法，基于一種基于邊緣側在線計算的交通信號控制系統實現，

所述系統包括車載終端設備、信號機和信號燈控制器；

所述車載終端設備，用于實時采集所安裝車輛的車輛信息數據，組合成車輛信息數據包后發送至信號機；

所述信號機，用于根據采集的若干個車輛信息數據包計算獲得所在路口各路段的路況參數，通過模糊綜合評價模型輸出當前道路通行狀態，調整信號配時方案并發送至信號燈控制器；

所述信號燈控制器，用于根據接收的信號燈配時方案對信號燈進行自適應控制；

所述信號機包括通信模塊、數據接收模塊、數據處理模塊、邊緣側在線計算模塊、通行狀態識別模塊、數據存儲模塊、信號配時模塊和中心通信接口；

所述通信模塊，用于與車載終端進行通訊，速獲取路口各路段的車輛數據；

所述數據接收模塊，用于通過通信模塊接收所述車輛信息數據包；

所述數據處理模塊，用于對車輛信息數據包進行解析，修正定位誤差，獲得車輛信息數據，包括當前時間、緯度、經度、速度、方向角、終端狀態；將有效的車輛信息數據匯總，獲得路況統計數據，將所述路況統計數據發送至邊緣側在線計算模塊；

所述邊緣側在線計算模塊，用于對路況統計數據進行計算，獲得一定時間間隔內所在路口的各路段的路況參數，所述路況參數包括路段行程速度、車輛行程延誤時間和路段最大排隊長度；將路段行程速度、車輛行程延誤時間和路段最大排隊長度發送至通行狀態識別模塊；

所述通行狀態識別模塊，用于根據接收的路況參數，通過模糊綜合評價模型實時判斷當前道路通行狀態，并將結果輸出至信號配時模塊；

數據存儲模塊，用于存儲城市地理信息數據、車輛有效數據、計算模塊與識別模塊輸出數據、信號燈配時數據；

所述信號配時模塊，用于根據當前道路通行狀態，生成進口方向綠燈時間、黃燈時間和紅燈時間的信號配時方案；

所述中心通信接口，用于將信號配時模塊生成的信號配時方案發送至信號燈控制器；

所述方法包括：

步驟1)信號機接收車載終端發送的車輛信息數據包，獲得路況統計數據，輸出至邊緣側在線計算模塊；

步驟2)所述信號機的邊緣側在線計算模塊對路況統計數據進行計算，獲得一定時間間隔內所在路口的各路段的路況參數，所述路況參數包括路段行程速度、車輛行程延誤時間和路段最大排隊長度，將路段行程速度、車輛行程延誤時間、路段最大排隊長度發送至通行狀態識別模塊；

步驟3)所述信號機的通行狀態識別模塊根據路況參數，通過模糊綜合評價模型實時判斷當前道路通行狀態，輸出至信號配時模塊；

步驟4)所述信號配時模塊根據當前道路通行狀態，調整進口方向綠燈時間、黃燈時間和紅燈時間的信號配時方案；將所述方向信號配時方案通過中心通信接口發送至信號燈控制器；

步驟5)所述信號燈控制器根據收到的信號配時方案控制所在路口的信號燈；

所述步驟3)包括：

步驟3-1)所述通行狀態識別模塊將路段行程速度、車輛行程延誤時間和路段最大排隊長度三個參數作為輸入變量，輸入模糊綜合評價模型；

步驟3-2)所述模糊綜合評價模型輸出當前道路通行狀態，所述當前道路通行狀態包括暢通、緩行、擁堵和嚴重擁堵；

步驟3-3將當前道路通行狀態發送至所在路口的信號機；

所述步驟3-2)包括：

步驟3-2-1)設定路段行程速度分別對應于暢通、緩行、擁堵和嚴重擁堵四種狀態的閾值；

其中，v為路段行程速度，為暢通的路段行程速度隸屬度函數、為緩行的路段行程速度隸屬度函數、為擁堵的路段行程速度隸屬度函數和為嚴重擁堵的路段行程速度隸屬度函數；

步驟3-2-2)設定車輛行程延誤時間分別對應于暢通、緩行、擁堵和嚴重擁堵四種狀態的閾值；

其中，t為車輛行程延誤時間，為暢通的車輛行程延誤時間的隸屬度函數、為緩行的車輛行程延誤時間的隸屬度函數、為擁堵的車輛行程延誤時間的隸屬度函數和為嚴重擁堵的車輛行程延誤時間的隸屬度函數；

步驟3-2-3)設定路段最大排隊長度分別對應于暢通、緩行、擁堵和嚴重擁堵四種狀態的閾值；

其中，l為最大排隊長度，為道路暢通的最大排隊長度設定隸屬度函數、為緩行的最大排隊長度設定隸屬度函數、為擁堵的最大排隊長度設定隸屬度函數和為嚴重擁堵的最大排隊長度設定隸屬度函數；

步驟3-2-4)選取評價參數權重集A＝{a₁,a₂,…,a_n}，其中a_i表示每個評價因素在綜合評價中的影響程度，滿足0≤a_i≤1且

步驟3-2-5)由路段行程速度隸屬度函數得到路段行程速度為v時的路段行程速度道路暢通系數值緩行系數值擁堵系數值和嚴重擁堵系數值

由車輛行程延誤時間隸屬度函數得到車輛行程延誤時間為t時的道路暢通系數值緩行系數值擁堵系數值和嚴重擁堵系數值

由路段最大排隊長度隸屬度函數得到最大排隊長度為l時道路暢通系數值緩行系數值擁堵系數值和嚴重擁堵系數值

將路段行程速度、車輛行程延誤時間和路段最大排隊長度參數對應三組系數集與權重集結合，構造模糊綜合評價模型；所述模糊綜合評價模型的模糊評價矩陣U為：

步驟3-2-6)對權重集A和模糊評價矩陣U兩者運用模糊關系合成運算，進行綜合評價后可得到評價向量P＝(p₁,p₂,...,p_n)，表示為：

P＝AΘU

其中，P為模糊綜合評價集，Θ為一種模糊關系的合成運算方式，p_j為評價對象對評價等級的隸屬程度；

合成運算方式Θ采用M(∧,+)均衡平均型

u_ij表示U中第i行第j列元素，u₀為n個元素u_ij的和；

將交通狀態劃分為暢通、緩行、擁堵、嚴重擁堵四類，城市道路交通狀態的判斷集為：P＝[p₁,p₂,p₃,p₄]，

其中，P反映為當前道路通行狀態，p₁為暢通系數、p₂為緩行系數、p₃為擁堵系數、p₄為嚴重擁堵系數，當前道路通行狀態為max[p₁,p₂,p₃,p₄]。