智能交通信號燈控制系統及其控制方法
2023-05-17 10:41:16
專利名稱：智能交通信號燈控制系統及其控制方法
技術領域：
本發明屬交通指揮管理系統領域，尤其涉及一種智能交通信號燈控制系統及其控 制方法。
背景技術：
現在城市裡的交通信號燈大多為數年前建設安裝的，當時城市是行人和車流量都 比較少，交通信號燈按固定時間周期來變化指揮交通，對車輛和行人的通行影響不大。而近 幾年來，隨著經濟的迅猛發展，機動車量不斷增加，原有交通信號燈的裝置，已不能滿足現 在車輛和行人通行的需求，現有的交通信號燈存在許多不合理的問題。如當車輛遇到紅燈 等待信號的時候，綠燈通行方向沒有車輛通過，或者車輛通過完畢信號燈不能及時轉換，導 致紅燈方向的車輛或行人無用的等待，造成交通擁堵，這樣既延長了車輛等待時間，又浪費 了燃油，還增加了城市的空氣汙染。目前城市道路的交通阻塞，交通環境汙染，交通治安混 亂等一系列問題，在一定程度上都是因為現有的交通信號燈指揮不合理造成的，這嚴重影 響著社會經濟發展和人民的生活秩序，因此交通信號管理系統的升級改造是刻不容緩的。
發明內容
本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種成本低廉，可擴展性好，可靠性 高，具有檢測複雜交通路況能力，可有效提高道路車輛通行效率，緩解道路交通擁堵，減輕 駕駛疲憊，減少交通事故，改善道路交通環境且節約交通能源的智能交通信號燈控制系統。 本發明還提供一種與上述系統相配套的智能交通信號燈控制方法。為達到上述目的，本發明是這樣實現的一種智能交通信號燈控制系統，它包括視頻採集模塊、視頻分析模塊、中央處理模 塊及控制輸出模塊；所述視頻分析模塊的傳輸埠依次分別接視頻採集模塊及中央處理模 塊的傳輸埠 ；所述控制輸出模塊的埠接中央處理模塊的埠 ；所述視頻採集模塊用於捕捉路口區域及各駛離方向道路交通的圖像信息；所述視頻分析模塊將視頻採集模塊捕捉的視頻數據進行分析整理，判斷路口區域 有無車輛或行人等待，並將結果傳入中央處理模塊；所述中央處理模塊將視頻分析模塊的數據進行分析，據此判斷路口區域車輛或行 人的通行狀態，生成控制邏輯，並將邏輯控制信號傳輸至控制輸出模塊；所述控制輸出模塊依據系統生成的控制邏輯控制信號燈的變化，保證同一方向信 號燈的變化相同，並排除各個方向綠燈的同時出現。作為一種優選方案，本發明所述中央處理模塊採用嵌入式單板機。作為另一種優選方案，本發明所述視頻採集模塊可採用全景式攝像機。進一步地，本發明所述中央處理模塊設有模式設置部分及人工操作部分；所述模 式設置部分用於設定紅綠燈的工作參數；所述人工操作部分用於進行人工開關的操作，若 啟動人工操作部分，紅綠燈則進入人工操作控制狀態。
智能交通信號燈控制系統所採用的控制方法，可按如下步驟依次實施(1)默認南北方向通行，東西方向禁止通行；(2)若南北方向車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則南北方向左轉通行；(3)若南北方向左轉車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則東西方向通行；(4)若東西方向車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則東西左轉通行；(5)若東西左轉車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則南北方向通行。作為一種優選方案，本發明所述最大放行時間20秒< Tmax ^ 40秒。本發明系統可達到全面圖形監視，實現組態容易、簡單、可擴展性好，兼容性好，操 作簡捷，實時性強，系統穩定，可靠性高。智能交通信號燈管理系統的出現，使交通路口的信號燈不再是按一天M小時固 定的周期變化，而是根據交通路口各方向車流量和行人的多少及有無，實時變化指揮交通。 通過採用視頻檢測技術，本發明可對交叉路口車輛通行、行人過街，以及環路出入口道路上 的交通流量進行實時檢測，快速準確地了解控制區域內的道路交通狀況，並根據實際情況 迅速調整信號燈的變化，憑藉技術手段指揮交通，減少交通擁堵情況的發生。依靠視頻圖象 分析技術，通過分析交通路口的實際情況，控制交通信號燈指揮交通，本發明實現了有車的 方向是綠燈，無車的方向是紅燈；交通路口通行量提高40 60%，車輛的等待時間平均縮 短了 40%左右。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。本發明的保護範圍不僅局 限於下列內容的表述。圖1為本發明的系統結構原理框圖；圖2為本發明的控制方法流程框圖。
具體實施例方式如圖1所示，智能交通信號燈控制系統，它包括視頻採集模塊、視頻分析模塊、中 央處理模塊及控制輸出模塊；所述視頻分析模塊的傳輸埠依次分別接視頻採集模塊及 中央處理模塊的傳輸埠 ；所述控制輸出模塊的埠接中央處理模塊的埠 ；所述視頻採集模塊用於捕捉路口區域及各駛離方向道路交通的圖像信息；所述視頻分析模塊將視頻採集模塊捕捉的視頻數據進行分析整理，判斷路口區域 有無車輛或行人等待，並將結果傳入中央處理模塊；所述中央處理模塊將視頻分析模塊的數據進行分析，據此判斷路口區域車輛或行 人的通行狀態，生成控制邏輯，並將邏輯控制信號傳輸至控制輸出模塊；所述控制輸出模塊依據系統生成的控制邏輯控制信號燈的變化，保證同一方向信 號燈的變化相同，並排除各個方向綠燈的同時出現。所述中央處理模塊採用嵌入式單板機。所述視頻採集模塊採用全景式攝像機。所 述中央處理模塊設有模式設置部分及人工操作部分；所述模式設置部分用於設定紅綠燈的 工作參數；所述人工操作部分用於進行人工開關的操作，若啟動人工操作部分，紅綠燈則進 入人工操作控制狀態。
參見圖2所示，智能交通信號燈控制系統所採用的控制方法，可按如下步驟依次 實施(1)默認南北方向通行，東西方向禁止通行；(2)若南北方向車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則南北方向左轉通行；(3)若南北方向左轉車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則東西方向通行；(4)若東西方向車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則東西左轉通行；(5)若東西左轉車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則南北方向通行。上述步驟中所涉及的最大放行時間=Tmax = 30秒。交通信號燈或紅綠燈控制的是否合理是影響道路路口通行能力的一個重要因素。 本發明在實際控制時，當東西方向是綠燈，通過車輛和行人已經走空，南北方向有人或者有 車輛在等待時，信號燈立即變為東西方向為紅燈，南北方向為綠燈通行。當南北方向是綠燈，通行車輛和行人已經走空，東西方向有人或者有車輛在等 待時，信號燈立即變為南北方向為紅燈，東西方向為綠燈通行。當一個方向是綠燈，並且一直有車輛或行人通行時，而另一個方向沒有車輛也沒 有行人等待，這時綠燈方向的信號燈保持不變，讓有車輛或有行人的方向繼續通行，當南北 方向和東西方向都有車輛或行人都很多時，按設定的時間控制交通信號燈。本發明智能交通信號燈控制系統具有如下特點(1)具有檢測複雜交通路況的能力利用全方位攝像機動態拍攝路口交通狀況，採用核心視覺技術，分別檢測機動車、 非機動車、行人的交通動態信息，如左轉、右轉、直行等不同情況、為合理控制交通信號燈的 變化時間提供數據。(2)成本低廉，維護方便，可靠性高由於系統摒棄了傳統的控制模式，實現系統模塊化安裝方式，因此該系統安裝簡 單，維護方便，本系統不但適用於新路口的安裝，也使用於在用信號燈路口的升級改造；同 時由於系統基於視頻採集技術，系統決策部分和信號燈控制部分相對獨立，當決策系統出 現故障時，系統自動切換到控制模塊獨立運行狀態，待決策部分自恢正常工作復後，系統自 動回復到智能控制狀態，避免了因信號燈出現故障影響交通的情況發生。(3)社會綜合效益顯著目前從經濟的發展來看，機動車將會不斷增加，普及智能交通信號燈是必要的，具 有獨立運行的低成本單路口智能交通信號燈控制系統，一方面可以根據不同路口的實際情 況指揮交通，另一方面以較低的投入成本，實現最佳交通指揮效果，最終建設出城市智能交 通控制系統。本系統基於核心視覺控制技術和識別技術，利用路口的視頻採集系統，動態實時 獲得路況的動態信息，通過決策分析模塊給出合理的本地交通引導信息，指導當前交通信 號燈時間配比，達到單點動態控制的目的。主控邏輯信號燈變換原則信號燈變換按時間順序進行控制，可以通過設置來改變信號變 換的時間。在保證時序控制的基礎上，當通行方向已經無車則信號燈立即變為左轉通行。當 左轉方向無車時，信號燈變為另一方向通行。
下面以一個四個路口的交通崗為例進行說明首先要在四個路口安放攝像機，並設置車輛告警區域。當車輛駛入告警區域時系 統會接到一條車輛駛入的告警信息。當綠燈放行30秒鐘通行方向無車輛駛入告警時系統 認為車輛已經走空。程序初始運行時，會先默認南北通行。東西方向禁止通行。當南北通行時車輛已經走空時，左轉方向有車等待則提前轉入左轉信號。當南北通行時車輛已經走空時，左轉方向沒有車等待，東西方向有車等待，信號燈 直接變為東西能行，南北等待。當南北通行時，左轉車輛已經走空，東西方向有車等待時。信號燈變為東西通行， 南北等待。當南北通行時，已經到達最大等待時間，車還沒走完，東西方向或者左轉方向有車 等待時同樣改變信號。當南北通行時，左轉和東西方都無車等待。則南北方向一直保持通行狀態不變。東西方向通行時的邏輯，可以參照南北方向的。可以理解地是，以上關於本發明的具體描述，僅用於說明本發明而並非受限於本 發明實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行 修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發明的保護範圍之 內。
權利要求
1.一種智能交通信號燈控制系統，其特徵在於，包括視頻採集模塊、視頻分析模塊、中 央處理模塊及控制輸出模塊；所述視頻分析模塊的傳輸埠依次分別接視頻採集模塊及中 央處理模塊的傳輸埠 ；所述控制輸出模塊的埠接中央處理模塊的埠 ；所述視頻採集模塊用於捕捉路口區域及各駛離方向道路交通的圖像信息；所述視頻分析模塊將視頻採集模塊捕捉的視頻數據進行分析整理，判斷路口區域有無 車輛或行人等待，並將結果傳入中央處理模塊；所述中央處理模塊將視頻分析模塊的數據進行分析，據此判斷路口區域車輛或行人的 通行狀態，生成控制邏輯，並將邏輯控制信號傳輸至控制輸出模塊；所述控制輸出模塊依據系統生成的控制邏輯控制信號燈的變化，保證同一方向信號燈 的變化相同，並排除各個方向綠燈的同時出現。
2.根據權利要求1所述的智能交通信號燈控制系統，其特徵在於所述中央處理模塊 採用嵌入式單板機。
3.根據權利要求2所述的智能交通信號燈控制系統，其特徵在於所述視頻採集模塊 採用全景式攝像機。
4.根據權利要求1 3之任一所述的智能交通信號燈控制系統，其特徵在於所述中 央處理模塊設有模式設置部分及人工操作部分；所述模式設置部分用於設定紅綠燈的工作 參數；所述人工操作部分用於進行人工開關的操作，若啟動人工操作部分，紅綠燈則進入人 工操作控制狀態。
5.根據權利要求4所述智能交通信號燈控制系統所採用的控制方法，其特徵在於，按 如下步驟依次實施(1)默認南北方向通行，東西方向禁止通行；(2)若南北方向車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則南北方向左轉通行；(3)若南北方向左轉車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則東西方向通行；(4)若東西方向車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則東西左轉通行；(5)若東西左轉車輛已經走空或達到最大放行時間Tmax，則南北方向通行。
6.根據權利要求5所述智能交通信號燈控制系統所採用的控制方法，其特徵在於所 述最大放行時間20秒< Tmax ^ 40秒。
全文摘要
本發明涉及一種智能交通信號燈控制系統及其控制方法，其中控制系統包括視頻採集模塊、視頻分析模塊、中央處理模塊及控制輸出模塊；所述視頻分析模塊的傳輸埠依次分別接視頻採集模塊及中央處理模塊的傳輸埠；所述控制輸出模塊的埠接中央處理模塊的埠；控制方法包括1)若南北方向車輛已經走空，則南北方向左轉通行；2)若南北方向左轉車輛已經走空，則東西方向通行；3)若東西方向車輛已經走空，則東西左轉通行；4)若東西左轉車輛已經走空，則南北方向通行。本發明系統可達到全面圖形監視，實現組態容易、簡單、可擴展性好，兼容性好，操作簡捷，實時性強，系統穩定，可靠性高。
文檔編號G08G1/07GK102117545SQ200910248999
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者楊茂君 申請人:楊茂君