基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)及方法，包括數(shù)據(jù)采集單元和硬件在環(huán)仿真單元；數(shù)據(jù)采集單元包括用于獲取車輛信息的RFID數(shù)據(jù)采集模塊和用于獲取車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間的環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊；硬件在環(huán)仿真單元包括仿真控制模塊；仿真控制模塊分別與RFID數(shù)據(jù)采集模塊、環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊相連，用于對車輛信息、車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間進(jìn)行處理，得到仿真參數(shù)；并將仿真參數(shù)傳輸給硬件在環(huán)仿真單元的仿真軟件中；仿真軟件根據(jù)仿真參數(shù)對交通信號控制策略進(jìn)行仿真，輸出評價(jià)結(jié)果。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了仿真參數(shù)的實(shí)時(shí)獲取，降低了人為干預(yù)對仿真結(jié)果的影響，提高了交通仿真的精確度。
【專利說明】
基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及交通仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán) 仿真系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人口的增長、車輛的增加，人、車、路的矛盾愈發(fā)突出，城市交叉口作為城市道 路交通的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，交叉口處交通控制策略成為眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。為了更為有效的對 交通控制策略進(jìn)行測試，已有學(xué)者提出了應(yīng)用于交通控制機(jī)的硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)。此系統(tǒng) 以信號轉(zhuǎn)換設(shè)備為橋梁，解決了交通控制機(jī)與仿真軟件各自獨(dú)立工作的模式，實(shí)現(xiàn)了專業(yè) 交通仿真軟件實(shí)時(shí)模擬交通控制機(jī)配時(shí)方案;然而，基于傳統(tǒng)硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的仿真參 數(shù)，諸如車輛類別、車流量、車速都是以人工計(jì)算的方式輸入到仿真軟件的，仿真結(jié)果人為 影響較大，因此精確度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題中存在的不足之處，本發(fā)明提供基于多傳感器的交通控制策略硬件 在環(huán)仿真系統(tǒng)及方法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系 統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元和硬件在環(huán)仿真單元；
[0005] 所述數(shù)據(jù)采集單元包括RFID數(shù)據(jù)采集模塊和環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊，所述RFID數(shù) 據(jù)采集模塊用于獲取車輛信息，所述車輛信息包括車輛編號以及該車輛編號所對應(yīng)的車輛 類別;所述環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊用于獲取車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間；
[0006] 所述硬件在環(huán)仿真單元包括仿真控制模塊;所述仿真控制模塊分別與所述RFID數(shù) 據(jù)采集模塊、環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊相連，用于對車輛信息、車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間進(jìn)行 處理，得到仿真參數(shù)，并將所述仿真參數(shù)傳輸給硬件在環(huán)仿真單元的仿真軟件中；仿真軟件 根據(jù)仿真參數(shù)對交通信號控制策略進(jìn)行仿真，輸出評價(jià)結(jié)果;所述仿真參數(shù)包括車輛類別、 車流量和車速。
[0007] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述RFID數(shù)據(jù)采集模塊包括車輛標(biāo)簽、閱讀器、主控板 和第一串口服務(wù)器；
[0008] 所述車輛標(biāo)簽內(nèi)記錄有車輛信息；
[0009] 所述閱讀器分別與所述車輛標(biāo)簽、主控板相連，用于讀取車輛標(biāo)簽內(nèi)的車輛信息， 并將車輛信息傳輸給所述主控板；
[0010] 所述主控板通過第一串口服務(wù)器與所述仿真控制模塊相連，用于將獲取的車輛信 息傳輸給仿真控制模塊。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊包括環(huán)形線圈、環(huán)形線圈 車輛檢測器和第二串口服務(wù)器；
[0012] 所述環(huán)形線圈在車輛經(jīng)過時(shí)會(huì)發(fā)生頻率變化；
[0013] 所述環(huán)形線圈車輛檢測器與所述環(huán)形線圈相連，通過檢測環(huán)形線圈的頻率變化來 獲取車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間，所述經(jīng)過時(shí)間包括車輛進(jìn)入環(huán)形線圈的時(shí)間及車輛離開環(huán) 形線圈的時(shí)間；
[0014] 所述環(huán)形線圈車輛檢測器通過第二串口服務(wù)器與所述仿真控制模塊相連，用于將 獲取的車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間傳輸給仿真控制模塊。
[0015] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述硬件在環(huán)仿真單元還包括交通信號控制機(jī)、信號 轉(zhuǎn)換設(shè)備和帶有仿真軟件的仿真模塊；
[0016] 所述交通信號控制機(jī)用于設(shè)定交通信號控制策略；
[0017] 所述仿真控制模塊分別與所述交通信號控制機(jī)、仿真模塊相連，用于將交通信號 控制策略及得到的仿真參數(shù)傳輸至仿真模塊；
[0018] 所述仿真模塊中的仿真軟件根據(jù)仿真參數(shù)對交通信號控制策略進(jìn)行仿真，并輸出 評價(jià)結(jié)果；
[0019] 所述仿真模塊通過信號轉(zhuǎn)換設(shè)備與所述交通信號控制機(jī)相連，仿真模塊通過信號 轉(zhuǎn)換設(shè)備將車輛到達(dá)信息傳遞到交通信號控制機(jī)。
[0020] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述車輛類別包括大車、中車、小車和公交車。
[0021] 本發(fā)明還提供一種基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真方法，包括：
[0022]步驟1、仿真控制模塊接收RFID數(shù)據(jù)采集模塊獲取的車輛信息，所述車輛信息包括 車輛編號以及該車輛編號所對應(yīng)的車輛類別；
[0023]步驟2、仿真控制模塊接收環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊獲取的車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí) 間；
[0024]步驟3、仿真控制模塊對車輛信息、車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間進(jìn)行處理，得到仿真 參數(shù)，所述仿真參數(shù)包括車輛類別、車流量和車速；
[0025] 步驟4、硬件在環(huán)仿真單元的仿真軟件根據(jù)仿真參數(shù)對交通信號控制策略進(jìn)行仿 真，輸出評價(jià)結(jié)果。
[0026] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟1包括：
[0027] 步驟1-1、閱讀器讀取車輛標(biāo)簽內(nèi)的車輛信息，并將車輛信息發(fā)送到主控板；
[0028] 步驟1-2、主控板將接收的所有車輛信息發(fā)送到第一串口服務(wù)器；
[0029] 步驟1-3、第一串口服務(wù)器將所有車輛信息發(fā)送到硬件在環(huán)仿真單元中的仿真控 制模塊中。
[0030] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟2包括：
[0031] 步驟2-1、環(huán)形線圈車輛檢測器檢測環(huán)形線圈的頻率變化來獲取車輛到達(dá)信息及 經(jīng)過時(shí)間，所述經(jīng)過時(shí)間為車輛離開環(huán)形線圈的時(shí)間與車輛進(jìn)入環(huán)形線圈的時(shí)間的差值；
[0032] 步驟2-2、環(huán)形線圈車輛檢測器將獲取的車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間發(fā)送到第二串 口服務(wù)器；
[0033] 步驟2-3、第二串口服務(wù)器將車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間發(fā)送到硬件在環(huán)仿真單元 中的仿真控制模塊中。
[0034]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述仿真參數(shù)中車流量為不同車輛類別的車流量，其 計(jì)算公式為：
[0035]
[0036] 式中：q為車流量，veh/h;N為在時(shí)間周期T內(nèi)檢測某車輛類別下的車輛經(jīng)過的數(shù) 目。
[0037] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述仿真參數(shù)中車速為不同車輛類別下所有車輛的平 均速度，其計(jì)算方法為：
[0038] 先求得某一車輛類別下每一車輛的瞬時(shí)速度：
[0039]
[0040] 式中：Vi為瞬時(shí)車速，m/s;l為環(huán)形線圈與車輛的長度和，H^t1為車輛離開環(huán)形線圈 的時(shí)間，S ; to為車輛進(jìn)入環(huán)形線圈的時(shí)間，S ;
[0041] 然后求取該車輛類別下所有車輛的平均速度即為仿真參數(shù)中的車速：
[0042]
[0043] AHj 牛3$，111/8;9為車流量，￥611/11。
[0044]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0045]本發(fā)明公開的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)及方法，利用RFID 數(shù)據(jù)采集模塊和環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊具有實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了仿真參數(shù)的實(shí)時(shí) 獲取，降低了人為干預(yù)對仿真結(jié)果的影響，提高了交通仿真的精確度，仿真系統(tǒng)的穩(wěn)定好。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例公開的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系統(tǒng) 的框架圖；
[0047]圖2為圖1中RFID數(shù)據(jù)采集模塊的框架圖；
[0048] 圖3為圖1中環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊的框架圖；
[0049] 圖4為圖1中硬件在環(huán)仿真單元的框架圖。
[0050] 圖中：
[0051] 1、數(shù)據(jù)采集單元;2、硬件在環(huán)仿真單元;3、RFID數(shù)據(jù)采集模塊;3-1、車輛標(biāo)簽;3- 2、閱讀器;3-3、主控板;3-4、第一串口服務(wù)器;4、環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊;4-1、環(huán)形線圈;4-2、環(huán)形線圈車輛檢測器;4-3、第二串口服務(wù)器;5、仿真控制模塊;6、交通信號控制機(jī);7、仿 真模塊;8、信號轉(zhuǎn)換設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0052]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 [0053]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述：
[0054]為了克服仿真參數(shù)的人為干預(yù)，仿真結(jié)果精確度低等問題，本發(fā)明將RFID、環(huán)形線 圈檢測技術(shù)應(yīng)用到硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)采集車輛類別、車流量、車速數(shù)據(jù)，并通過串 口服務(wù)器將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，上位機(jī)即為硬件在環(huán)仿真單元，最后在上位機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處 理，作為仿真參數(shù)以COM接口的形式傳遞到仿真軟件。
[0055]實(shí)施例1:如圖1-4所示，本發(fā)明提供一種基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán) 仿真系統(tǒng)，是由數(shù)據(jù)采集單元1和硬件在環(huán)仿真單元2共同組成，其中，數(shù)據(jù)采集單元1包括 基于RFID定位技術(shù)的RFID數(shù)據(jù)采集模塊3和基于環(huán)形線圈檢測技術(shù)的環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模 塊4，RFID數(shù)據(jù)采集模塊3用于獲取車輛信息，車輛信息包括車輛編號以及該車輛編號所對 應(yīng)的車輛類別;環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊4用于獲取車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間;硬件在環(huán)仿真 單元2包括仿真控制模塊5,仿真控制模塊5分別與RFID數(shù)據(jù)采集模塊3、環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集 模塊4相連，用于對車輛信息、車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間進(jìn)行處理，得到仿真參數(shù);并將仿真 參數(shù)傳輸給硬件在環(huán)仿真單元2的仿真軟件中，仿真軟件根據(jù)仿真參數(shù)對交通信號控制策 略進(jìn)行仿真，輸出評價(jià)結(jié)果;仿真參數(shù)包括車輛類別、車流量和車速。
[0056]如圖2所示，本發(fā)明的RFID數(shù)據(jù)采集模塊3集成了車輛標(biāo)簽3-1、閱讀器3-2、主控板 3-3、第一串口服務(wù)器3-4;其中：
[0057]車輛標(biāo)簽3-1是一種能記載車輛信息的設(shè)備，車輛標(biāo)簽3-1內(nèi)記錄了車輛編號，通 過車輛編號可以唯一確定車輛類別以及車輛的其他身份信息，通過車輛編號判斷該車輛屬 于大車、中車、小車和公交車中的哪一種車輛類別；該車輛標(biāo)簽貼在車輛的底盤上，每一輛 車對應(yīng)一個(gè)車輛標(biāo)簽；
[0058]閱讀器3-2與車輛標(biāo)簽3-1相連，閱讀器3-2的作用是獲取車輛標(biāo)簽3-1內(nèi)容，即車 輛信息；閱讀器3-2采用TTL232串口通信協(xié)議，閱讀器3-2放置在車輛運(yùn)行平臺下面(若一條 運(yùn)行平臺具有兩條環(huán)路，則在內(nèi)外兩側(cè)環(huán)路的進(jìn)出口均設(shè)有閱讀器），每當(dāng)貼有車輛標(biāo)簽3-1的車輛經(jīng)過閱讀器3-2時(shí)，閱讀器3-2會(huì)讀取車輛標(biāo)簽里面的車輛編號，根據(jù)車輛編號獲取 該車輛的車輛類別；
[0059] 主控板3-3與閱讀器3-2相連，主控板3-3可以同時(shí)與多個(gè)閱讀器3-2相連，主控板 3-3最多可以接受十個(gè)閱讀器3-2傳輸?shù)男畔?，通常情況下主控板3-3連接四個(gè)閱讀器3-2， 其通訊接口為RS232。主控板3-3的作用是接收閱讀器3-2傳輸?shù)能囕v信息，車輛信息包括車 輛編號以及該車輛標(biāo)號所對應(yīng)的車輛類別；同時(shí)主控板3-3還能對傳輸?shù)能囕v信息進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理，自動(dòng)識別位置信息，使同一個(gè)車輛標(biāo)簽傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過不同的主控板處理后出來 的數(shù)據(jù)不同，這樣就能區(qū)分車輛的位置信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測車輛的位置。
[0060] 當(dāng)只需要傳輸車輛類別時(shí)，第一串口服務(wù)器3-4分別與主控板3-3、仿真控制模塊5 相連;第一串口服務(wù)器3-4提供串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口的功能，主控板3-3接收到車輛信息后，會(huì)把車輛 信息以串口形式(RS232協(xié)議)傳輸給第一串口服務(wù)器3-4,第一串口服務(wù)器3-4把RS232串口 轉(zhuǎn)換為TCP網(wǎng)絡(luò)接口，最后以網(wǎng)口形式傳輸給硬件在環(huán)仿真單元2(上位機(jī))的仿真控制模塊 5〇
[0061] 當(dāng)同時(shí)需要傳輸車輛類別及實(shí)時(shí)監(jiān)測車輛的位置時(shí)，第一串口服務(wù)器3-4分別與 控制器、仿真控制模塊5相連，控制器與主控板3-3相連。其中，控制器可同時(shí)接收最多十個(gè) 主控板3-3的數(shù)據(jù)，所有的主控板3-3首先把車輛信息傳輸給控制器，其中考慮到傳輸距離 較遠(yuǎn)，所以采用RS485協(xié)議，保證主控板3-3到控制器的穩(wěn)定傳輸。第一串口服務(wù)器3-4提供 串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口的功能，控制器接收到車輛信息后，會(huì)把車輛信息以串口形式(RS232協(xié)議)傳輸 給第一串口服務(wù)器3-4,第一串口服務(wù)器3-4把RS232串口轉(zhuǎn)換為TCP網(wǎng)絡(luò)接口，最后以網(wǎng)口 形式傳輸給硬件在環(huán)仿真單元2 (上位機(jī))的仿真控制模塊5。
[0062]進(jìn)一步，本發(fā)明的RFID數(shù)據(jù)采集模塊3采用RFID定位技術(shù)獲取車輛類別信息。其中 車輛標(biāo)簽采用為半徑1.5cm的不干膠圓形標(biāo)簽，工作頻率為13.56MHZ，協(xié)議為14443A，傳輸 數(shù)據(jù)為16進(jìn)制；閱讀器為大小4cm*6cm(寬度X長度），接口為3.3V供電，TTL 232串口通信， 可接受IS014443A標(biāo)準(zhǔn)非接觸類車輛標(biāo)簽的信息；主控板上通訊口為RS232，9針通訊口；控 制器設(shè)置上有十個(gè)凹槽用于連接接收10個(gè)主控板上的數(shù)據(jù)，工作電壓為5V;第一串口服務(wù) 器的串口類型為RS-232，以太網(wǎng)口為10/100M自適應(yīng)，極性自動(dòng)識別(MDI/MDI-X)。
[0063]如圖3所示，本發(fā)明的環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊4集成了環(huán)形線圈4-1、環(huán)形線圈車輛 檢測器4-2、第二串口服務(wù)器4-3;其中：
[0064] 環(huán)形線圈4-1是由幾匝金屬線燒制而成的電感元件，埋設(shè)在車輛運(yùn)行平臺下作為 環(huán)形線圈車輛檢測器4-2的傳感器，利用電感耦合原理，當(dāng)車輛經(jīng)過時(shí)環(huán)形線圈4-1會(huì)發(fā)生 頻率變化;通過LC振蕩電路檢測頻率進(jìn)而達(dá)到車輛檢測的目的；
[0065] 環(huán)形線圈車輛檢測器4-2與環(huán)形線圈4-1相連，通過檢測環(huán)形線圈4-1的頻率變化 來獲取車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間，車輛達(dá)到信息是統(tǒng)計(jì)車輛穿過環(huán)形線圈的次數(shù)，用于后 續(xù)車流量的計(jì)算;經(jīng)過時(shí)間包括車輛進(jìn)入環(huán)形線圈的時(shí)間to及車輛離開環(huán)形線圈的時(shí)間ti， 經(jīng)過時(shí)間為^與如的差值。其中，環(huán)形線圈車輛檢測器4-2是一種基于電磁感應(yīng)原理的檢測 器，它通過對內(nèi)部震蕩電路頻率的測量，可檢測到金屬經(jīng)過環(huán)形線圈時(shí)所產(chǎn)生的頻率變化， 進(jìn)而用于道路車輛檢測。車輛進(jìn)入環(huán)形線圈4-1時(shí)，環(huán)形線圈車輛檢測器4-2輸出高電平，車 輛離開環(huán)形線圈4-1時(shí)，環(huán)形線圈車輛檢測器4-2輸出低電平，其通訊協(xié)議采用RS232。
[0066] 第二串口服務(wù)器4-3與環(huán)形線圈車輛檢測器4-2相連，第二串口服務(wù)器4-3提供串 口轉(zhuǎn)網(wǎng)口的功能，環(huán)形線圈車輛檢測器4-2會(huì)把數(shù)據(jù)(車輛到達(dá)信息、車輛進(jìn)入環(huán)形線圈的 時(shí)間to及車輛離開環(huán)形線圈的時(shí)間t〇以串口形式(RS232協(xié)議)傳輸給第二串口服務(wù)器4-3， 第二串口服務(wù)器4-3把RS232串口轉(zhuǎn)換為TCP網(wǎng)絡(luò)接口，最后以網(wǎng)口形式傳輸給硬件在環(huán)仿 真單元2(上位機(jī))的仿真控制模塊5。
[0067] 進(jìn)一步，本發(fā)明的環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊4采用環(huán)形線圈檢測技術(shù)獲取計(jì)算車流 量、車速所需的數(shù)據(jù)。其中環(huán)形線圈車輛檢測器為雙通道測速車輛檢測器，其靈敏度為 0.02%-1.04%，頻率范圍為：30KHz-160KHz，響應(yīng)時(shí)間為16ms ± Ims。
[0068] 如圖4所示，本發(fā)明的硬件在環(huán)仿真單元2包括仿真控制模塊5、交通信號控制機(jī)6、 仿真模塊7和信號轉(zhuǎn)換設(shè)備8;其中：
[0069] 交通信號控制機(jī)6用于設(shè)定交通信號控制策略，不同交通信號控制機(jī)6具有各自不 同的通信協(xié)議，用于與帶有仿真軟件的仿真模塊7進(jìn)行通信，因此可以利用通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)交 通信號控制機(jī)6與仿真軟件之間的控制策略傳遞。
[0070] 仿真控制模塊5分別與交通信號控制機(jī)6、仿真模塊7相連;仿真控制模塊5是指運(yùn) 行在硬件在環(huán)仿真單元2(上位機(jī))上的數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。負(fù)責(zé)交通信號控制機(jī)6設(shè) 定的交通信號控制策略的上傳下載以及處理來自RFID數(shù)據(jù)采集模塊3和環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集 模塊4采集的數(shù)據(jù)，計(jì)算仿真參數(shù)，仿真參數(shù)包括車輛類別、車流量、車速。
[0071] 仿真模塊中的仿真軟件根據(jù)仿真參數(shù)對交通信號控制策略進(jìn)行仿真，并輸出評價(jià) 結(jié)果;仿真模塊7內(nèi)的仿真軟件主要用于提供模擬道路及車流、提供評價(jià)效果的功能，本身 不提供任何的交通控制邏輯功能，其用于信號控制的信號燈狀態(tài)是通過COM接口編程，從交 通信號控制機(jī)端實(shí)時(shí)獲取，從而實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)的實(shí)時(shí)仿真。
[0072] 仿真模塊7通過信號轉(zhuǎn)換設(shè)備與8交通信號控制機(jī)6相連，仿真模塊通過信號轉(zhuǎn)換 設(shè)備將車輛到達(dá)信息傳遞到交通信號控制機(jī)。其中，信號轉(zhuǎn)換設(shè)備8用于實(shí)現(xiàn)虛擬信號與電 平信號之間的轉(zhuǎn)換，是連接交通信號控制機(jī)6和仿真軟件的關(guān)鍵設(shè)備。仿真軟件中虛擬檢測 器產(chǎn)生的檢測信號通過信號轉(zhuǎn)換設(shè)備8傳遞至交通信號控制機(jī)6中，實(shí)現(xiàn)交通信號控制策略 的調(diào)整。
[0073] 進(jìn)一步，本發(fā)明的硬件在環(huán)仿真單元2運(yùn)行在windows7平臺上仿真軟件采用 VISSHK，VISS頂仿真軟件是一種基于時(shí)間間隔和駕駛行為的仿真建模工具，可以建立道路 環(huán)境及交通環(huán)境，并在仿真結(jié)束后輸出相多種評價(jià)結(jié)果，VISSIM軟件可進(jìn)行COM編程，能夠 為交通信號控制機(jī)的控制策略輸入提供接口。
[0074] 實(shí)施例2:本發(fā)明提供一種基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真方法，包 括：
[0075] 步驟1、設(shè)置運(yùn)行周期T(min);進(jìn)行模擬車輛運(yùn)行，將模擬小車安放在實(shí)訓(xùn)平臺的 道路上進(jìn)行車輛行駛。
[0076]步驟2、仿真控制模塊接收RFID定位數(shù)據(jù)采集模塊獲取的車輛信息，車輛信息包含 車輛編號、車輛編號所對應(yīng)的車輛類別和/或位置信息，從而識別出車輛類別;具體包括：
[0077] 步驟2-1、閱讀器讀取車輛標(biāo)簽內(nèi)的車輛信息，并將車輛信息發(fā)送到主控板；
[0078] 步驟2-2、主控板將接收的所有車輛信息發(fā)送到第一串口服務(wù)器；
[0079] 步驟2-3、第一串口服務(wù)器將所有車輛信息發(fā)送到硬件在環(huán)仿真單元中的仿真控 制模塊中。
[0080] 步驟3、仿真控制模塊接收環(huán)形線圈檢測數(shù)據(jù)采集模塊獲取的車輛的到達(dá)信息及 車輛經(jīng)過傳感器運(yùn)行的時(shí)間；具體包括：
[0081] 步驟3-1、環(huán)形線圈車輛檢測器檢測環(huán)形線圈的頻率變化來獲取車輛到達(dá)信息及 經(jīng)過時(shí)間，經(jīng)過時(shí)間為車輛離開環(huán)形線圈的時(shí)間與車輛進(jìn)入環(huán)形線圈的時(shí)間的差值；
[0082] 步驟3-2、環(huán)形線圈車輛檢測器將獲取的車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間發(fā)送到第二串 口服務(wù)器；
[0083] 步驟3-3、第二串口服務(wù)器將車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間發(fā)送到硬件在環(huán)仿真單元 中的仿真控制模塊中。
[0084] 步驟4、根據(jù)車輛經(jīng)過時(shí)間計(jì)算瞬時(shí)車速：瞬時(shí)車速是指車輛經(jīng)過環(huán)形線圈的速 度，瞬時(shí)車速計(jì)算公式如下：
[0085] ^i=--(,,
[0086] 其中Vi為瞬時(shí)車速，單位為m/s; 1為環(huán)形線圈與車輛的長度和，單位為m;ti為車輛 離開環(huán)形線圈的時(shí)間，單位為s;to為車輛進(jìn)入環(huán)形線圈的時(shí)間，單位為s。
[0087] 步驟5、比較車輛的運(yùn)行時(shí)間t與設(shè)置的運(yùn)行周期T，當(dāng)t<T，則返回步驟2繼續(xù)循 環(huán)；當(dāng)t彡T，則跳至步驟6。
[0088] 步驟6、計(jì)算不同車輛類別的車流量:仿真參數(shù)中的車流量是指每小時(shí)的車流量， 本系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺在統(tǒng)計(jì)車流量時(shí)假設(shè)時(shí)間周期T(min)內(nèi)檢測到某車輛類別下有N量車經(jīng) 過，可通過下式計(jì)算車流量q:
[0089] <7 = ·?) (_獨(dú)
[0090] 步驟7、計(jì)算不同車輛類別的車速:仿真參數(shù)的車速是指某一車輛類別下所有車輛 的平均車速，平均車速V計(jì)算公式如下：
[0091] ν = -Σ1) / / 、 t/M (m/.s) l p
[0092] 步驟8、將計(jì)算的仿真參數(shù)以接口編程的方式傳遞到仿真軟件，仿真軟件根據(jù)仿真 參數(shù)對交通信號控制策略進(jìn)行仿真;車輛類別、車流量、車速參數(shù)的傳遞是通過VISS頂提供 的COM接口完成的，其中VISSIM COM接口中TrafficComposition對象的set_AttValue()方 法設(shè)置車輛類別；V e h i c I e I n p u t對象的s e t _ A11V a I u e ()方法設(shè)置車流量； DesiredSpeedDecis ion對象的set_AttValue 〇 方法設(shè)置車速。
[0093]步驟9、輸出評價(jià)結(jié)果。
[0094] 本發(fā)明公開的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)及方法，利用基于 RFID定位技術(shù)的RFID數(shù)據(jù)采集模塊和基于環(huán)形線圈檢測技術(shù)的環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊具 有實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了仿真參數(shù)的實(shí)時(shí)獲取，降低了人為干預(yù)對仿真結(jié)果的影響， 提高了交通仿真的精確度，仿真系統(tǒng)的穩(wěn)定好。
[0095] 以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集 單元和硬件在環(huán)仿真單元； 所述數(shù)據(jù)采集單元包括RFID數(shù)據(jù)采集模塊和環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊，所述RFID數(shù)據(jù)采 集模塊用于獲取車輛信息，所述車輛信息包括車輛編號以及該車輛編號所對應(yīng)的車輛類 另IJ;所述環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊用于獲取車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間； 所述硬件在環(huán)仿真單元包括仿真控制模塊;所述仿真控制模塊分別與所述RFID數(shù)據(jù)采 集模塊、環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊相連，用于對車輛信息、車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間進(jìn)行處 理，得到仿真參數(shù)，并將所述仿真參數(shù)傳輸給硬件在環(huán)仿真單元的仿真軟件中；仿真軟件根 據(jù)仿真參數(shù)對交通信號控制策略進(jìn)行仿真，輸出評價(jià)結(jié)果;所述仿真參數(shù)包括車輛類別、車 流量和車速。2. 如權(quán)利要求1所述的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)，其特征在于， 所述RFID數(shù)據(jù)采集模塊包括車輛標(biāo)簽、閱讀器、主控板和第一串口服務(wù)器； 所述車輛標(biāo)簽內(nèi)記錄有車輛信息； 所述閱讀器分別與所述車輛標(biāo)簽、主控板相連，用于讀取車輛標(biāo)簽內(nèi)的車輛信息，并將 車輛信息傳輸給所述主控板； 所述主控板通過第一串口服務(wù)器與所述仿真控制模塊相連，用于將獲取的車輛信息傳 輸給仿真控制模塊。3. 如權(quán)利要求1所述的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)，其特征在于， 所述環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊包括環(huán)形線圈、環(huán)形線圈車輛檢測器和第二串口服務(wù)器； 所述環(huán)形線圈在車輛經(jīng)過時(shí)會(huì)發(fā)生頻率變化； 所述環(huán)形線圈車輛檢測器與所述環(huán)形線圈相連，通過檢測環(huán)形線圈的頻率變化來獲取 車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間，所述經(jīng)過時(shí)間包括車輛進(jìn)入環(huán)形線圈的時(shí)間及車輛離開環(huán)形線 圈的時(shí)間； 所述環(huán)形線圈車輛檢測器通過第二串口服務(wù)器與所述仿真控制模塊相連，用于將獲取 的車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間傳輸給仿真控制模塊。4. 如權(quán)利要求1所述的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)，其特征在于， 所述硬件在環(huán)仿真單元還包括交通信號控制機(jī)、信號轉(zhuǎn)換設(shè)備和帶有仿真軟件的仿真模 塊； 所述交通信號控制機(jī)用于設(shè)定交通信號控制策略； 所述仿真控制模塊分別與所述交通信號控制機(jī)、仿真模塊相連，用于將交通信號控制 策略及得到的仿真參數(shù)傳輸至仿真模塊； 所述仿真模塊中的仿真軟件根據(jù)仿真參數(shù)對交通信號控制策略進(jìn)行仿真，并輸出評價(jià) 結(jié)果； 所述仿真模塊通過信號轉(zhuǎn)換設(shè)備與所述交通信號控制機(jī)相連，仿真模塊通過信號轉(zhuǎn)換 設(shè)備將車輛到達(dá)信息傳遞到交通信號控制機(jī)。5. 如權(quán)利要求1所述的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)，其特征在于， 所述車輛類別包括大車、中車、小車和公交車。6. -種如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真系 統(tǒng)的仿真方法，其特征在于，包括： 步驟1、仿真控制模塊接收RFID數(shù)據(jù)采集模塊獲取的車輛信息，所述車輛信息包括車輛 編號以及該車輛編號所對應(yīng)的車輛類別； 步驟2、仿真控制模塊接收環(huán)形線圈數(shù)據(jù)采集模塊獲取的車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間； 步驟3、仿真控制模塊對車輛信息、車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間進(jìn)行處理，得到仿真參數(shù)， 所述仿真參數(shù)包括車輛類別、車流量和車速； 步驟4、硬件在環(huán)仿真單元的仿真軟件根據(jù)仿真參數(shù)對交通信號控制策略進(jìn)行仿真，輸 出評價(jià)結(jié)果。7. 如權(quán)利要求6所述的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真方法，其特征在于， 所述步驟1包括： 步驟1-1、閱讀器讀取車輛標(biāo)簽內(nèi)的車輛信息，并將車輛信息發(fā)送到主控板； 步驟1-2、主控板將接收的所有車輛信息發(fā)送到第一串口服務(wù)器； 步驟1-3、第一串口服務(wù)器將所有車輛信息發(fā)送到硬件在環(huán)仿真單元中的仿真控制模 塊中。8. 如權(quán)利要求6所述的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真方法，其特征在于， 所述步驟2包括： 步驟2-1、環(huán)形線圈車輛檢測器檢測環(huán)形線圈的頻率變化來獲取車輛到達(dá)信息及經(jīng)過 時(shí)間，所述經(jīng)過時(shí)間為車輛離開環(huán)形線圈的時(shí)間與車輛進(jìn)入環(huán)形線圈的時(shí)間的差值； 步驟2-2、環(huán)形線圈車輛檢測器將獲取的車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間發(fā)送到第二串口服 務(wù)器； 步驟2-3、第二串口服務(wù)器將車輛到達(dá)信息及經(jīng)過時(shí)間發(fā)送到硬件在環(huán)仿真單元中的 仿真控制模塊中。9. 如權(quán)利要求6所述的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真方法，其特征在于， 所述仿真參數(shù)中車流量為不同車輛類別的車流量，其計(jì)算公式為：式中：q為車流量，veh/h; N為在時(shí)間周期T內(nèi)檢測某車輛類別下的車輛經(jīng)過的數(shù)目。10. 如權(quán)利要求9所述的基于多傳感器的交通控制策略硬件在環(huán)仿真方法，其特征在 于，所述仿真參數(shù)中車速為不同車輛類別下所有車輛的平均速度，其計(jì)算方法為： 先求得某一車輛類別下每一車輛的瞬時(shí)速度：式中：Vi為瞬時(shí)車速，m/s; 1為環(huán)形線圈與車輛的長度和，m;ti為車輛離開環(huán)形線圈的時(shí) 間，s; to為車輛進(jìn)入環(huán)形線圈的時(shí)間，s; 然后求取該車輛類別下所有車輛的平均速度即為仿真參數(shù)中的車速：式中：v為車速，m/s;q為車流量，veh/h。
【文檔編號】G08G1/01GK106056905SQ201610473966
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】李發(fā)達(dá), 趙曉華, 許亞琛
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)