[发明专利]智能交通控制装置及控制方法

权利要求书

1.一种智能交通控制装置，其特征是，包括控制器（1）、驱动器（2）、若干个可发出红色、绿色和黄色光的LED灯组（3）、若干个数码管计数器（4）、若干组光电传感器（5）；各光电传感器分别与控制器电连接；控制器与驱动器电连接；驱动器分别与LED灯组和数码管计数器电连接。

2.根据权利要求1所述的智能交通控制装置，其特征是，光电传感器为漫反射型光电传感器。

3.一种根据权利要求1所述的智能交通控制装置的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）每条车道上方垂直设置2个光电传感器，分别为第一和第二光电传感器；第一、第二光电传感器之间的区域设为排队区；第一光电传感器设置在车道的停车线上方，用于检测驶出排队区的车辆数；第二光电传感器设置在远离停车线一侧的车道上方并与停车线之间的距离为20-30米，用于检测驶入排队区的车辆数；

（2）控制器内预设有车辆检测模块、计算模块、控制模块、马尔科夫交通预测模型和绿灯延时的模糊控制规则表；控制模块中预设有最小绿灯时间；马尔科夫交通预测模型先构建基于BP神经网络的交通流量预测基准：求出流量数据的状态样本值与模型预测值之间的残差序列，使用基于聚类思想的SOM神经网络将其划分为马尔科夫链的若干残差状态，并计算各状态的加权中心；根据各残差状态计算出状态转移概率矩阵，然后预测未来状态，从而得出预测值的状态，取其加权中心修正计算预测值，最终得到高精度的预测值；同时，保持数据长度不变，不断补充新数据，及时去掉旧数据，实现实时滚动预测；

（3）建立绿灯延时的模糊控制模型，当前相位的排队长度作为所述模糊控制模型的第一个模糊变量l，建立隶属度赋值表1；下一相位的排队长度减去当前相位排队长度得到排队长度之差Dl，Dl作为所述模糊控制模型的第二个模糊变量，建立隶属度赋值表2；绿灯延时g作为所述模糊控制模型的第三个模糊变量，建立隶属度赋值表3；

（4）设定模糊控制规则表，利用如下公式计算得到绿灯延时的模糊控制表：

式中T1表示将矩阵[·]按行排成一列向量；T2表示将矩阵[·]按行排成一行向量； 

（5）车辆检测模块每隔一个检测周期读取各个光电传感器的输入信号，当检测到光电传感器的输出信号为低电平时，则将光电传感器的状态标志为“1”，检测模块不断检测光电传感器的输出信号，直到检测到高电平时，光电传感器的状态标志为“0”；

（6）计算模块计算第一光电传感器在检测周期内出现的低电平的个数，即获得开过第一光电传感器的车辆数；用同样的方法检测及计算通过第二光电传感器的检测区域的车辆数，即为在检测周期内驶入排队区的车辆数；

（7）计算模块利用如下公式计算排队区内的排队长度；

L = S+M-N

L为排队长度，即排队区的车辆数；S为上一个信号周期结束后排队区内余留的车辆数；M为在某个时间段内驶入排队区的车辆数，N为在某个时间段内驶出排队区的车辆数，控制模块将排队长度存储到设于控制器内的第一寄存器内；

（8）计算模块每隔一个检测周期重新计算一次排队区内的排队长度，并对第一寄存器内的存储信息进行更新；控制模块查询并读取第一寄存器各车道的排队长度存储数据，并根据马尔科夫预测模型计算出某个相位相对两个车道上的预测排队车辆数，相位的排队长度； 

（9）根据每个相位的排队长度及排队长度差，通过查询预存在控制器中的绿灯延时模糊控制表得到绿灯延时，将最小绿灯时间加上绿灯延时设为当前相位的下一个周期的绿灯亮灯时间；

（10）控制模块将当前绿灯亮灯时间长度信号传送到驱动器，LED灯组中绿灯亮起，其它相位都是红灯亮起，且数码管计数器显示当前颜色的LED灯的剩余秒数。