為了緩解交通壓力,，降低修路資金投入,，減少車輛延誤，節(jié)能減排,，建設和諧的交通環(huán)境,，設計智能交通信號控制是建設資源節(jié)約型社會的必然選擇。
本文設計了一種基于無線傳感器網(wǎng)的智能交通控制,，利用傳感器節(jié)點采集交通信息,，智能交通控制終端根據(jù)采集到的交通信息，選擇合適的路口控制模式,，調(diào)整各交叉路口的綠信比,，協(xié)調(diào)干線各路口周期的確定和各路口之間的相位差，自適應地控制車輛通行時間,，從而保證車輛通行質(zhì)量,，實現(xiàn)交通信號控制的智能化、網(wǎng)絡化,。
1 路口控制模式
傳統(tǒng)的路口控制模式是定時控制,，先進的路口控制模式有模糊控制、綠波帶模式、夜間模式和急停模式,。模糊控制模式是根據(jù)隨機的車輛流量智能完成模糊增減交通信號控制時間,。綠波帶模式在單向車輛高峰期時，將各個路口間紅綠燈起始點亮時間延宕一定量來保證車輛一路暢行,。夜間控制模式可在夜晚車輛流量為零負荷的狀態(tài)使用,，僅使用黃燈警示開車司機，減少能源和時間的消耗,。急停模式可為緊急車輛開辟通行空間,，在緊急車輛方向開啟綠燈，別的方向開啟紅燈,。本設計提出在不同的時段采用不同的控制模式,，在9:00～11:30，14:30～17:30和20:30～24:00時段采用模糊控制模式;在5:30～9:00,，11:30～14:30和17:30～20:30時段采用綠波帶模式;在0:00～5:30時段采用夜間控制模式;在檢測到緊急車輛時采用急?？刂颇Ｊ健＞唧w時段的設置可以根據(jù)具體的區(qū)域或車輛流量,，由信號機重設或修改,。選擇多種控制模式可以實現(xiàn)交通控制的合理化，從實際上緩解交通路口的壓力,。
2 智能交通控制設計
2.1 基于多Agent的智能交通控制模型
多Agent系統(tǒng)(MAS)一直是人工智能領域的研究熱點,，MAS具有主動性、層次性,、動態(tài)性和可操作性等優(yōu)點田,。在MAS中，協(xié)作不僅能提高單個Agent以及由多個Agent所形成系統(tǒng)的整體行為性能,，增強Agent與多Agent系統(tǒng)解決問題的能力,，還能使系統(tǒng)具有更好的靈活性。國內(nèi)外研究表明,。與傳統(tǒng)建模方法(如還原論方法,、歸推理方法等)相比，MAS建?？梢暂^好地刻畫復雜系統(tǒng)特性,。MAS建模主要用于表現(xiàn)復雜情況(個體有復雜的、不同的行為,，并存在交互),，多Agent復雜適應系統(tǒng)的建模是復雜系統(tǒng)建模的一種重要方法，多Agent間的交互和協(xié)作是多個Ag-ent個體在開放,、動態(tài)環(huán)境下,，在資源有限的情況下實現(xiàn)多個目標的關鍵。
交通信號控制系統(tǒng)是一個典型的復雜大系統(tǒng)，具有時變,、非線性等特點,，它是由許許多多關系密切而復雜的不同領域、不同功能的子系統(tǒng)按不同層次綜合集結(jié)而成的,。目前,，各種交通子系統(tǒng)接自身的優(yōu)化目標運作，不考慮與其他系統(tǒng)的集成與協(xié)作,，使得交通系統(tǒng)難以達到最優(yōu),。綜合分析與協(xié)調(diào)各交通子系統(tǒng)，是智能交通的發(fā)展趨勢,。本文構建了基于多Agent的智能交通控制模型,，控制模型如圖1所示。
圖1中,，智能交通控制模型中各Agent的功能如下：
1)交通管理Agent幫助建立起其他Agem之間的通訊鏈接,，還負責系統(tǒng)管理多Agent的增加和刪除等。
2)數(shù)據(jù)管理Agent數(shù)據(jù)采集Agent利用傳感器節(jié)點對路面的車輛流量等狀態(tài)向量信息進行采集;數(shù)據(jù)處理Agent將收集到的車輛信息數(shù)據(jù)進行計算處理,，計算出各交叉路口交通控制的各種控制向量;數(shù)據(jù)傳輸Agent向智能交通控制數(shù)據(jù)庫傳輸數(shù)據(jù),，并與其他數(shù)據(jù)源進行交流;數(shù)據(jù)備份與恢復Agent將智能交通控制數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行備份和還原。
3)智能交通控制Agent時刻確定Agent獲取控制時間段;模式選擇Agent生成路口控制模式;控制方法Agent將控制任務分解,，發(fā)送給綠信比Agent,、相位差Agent,、周期Agent,、綜合控制Agent，完成單個控制向量的單獨控制或多個控制向量的綜合控制,，同時它還負責從綜合控制Agent那里得到最后的控制結(jié)果并輸出給相應用戶,。綠信比Agent、相位差Agent,、周期Agent是完成控制任務的主體,，進行綠信比、相位差和周期控制,，然后將結(jié)果送給綜合控制Agent,。綜合控制Agent獲取綠信比、相位差和周期控制Agent的輸出結(jié)果并利用綜合控制方法將結(jié)果匯總,，匯總得出各交叉路口智能控制值,，生成交叉路口智能控制匯總數(shù)據(jù)報表，并將最終結(jié)果發(fā)送給控制執(zhí)行Agent,?？刂茍?zhí)行Agent對各交叉路口智能控制結(jié)果進行執(zhí)行。
2.2 基于無線傳感器網(wǎng)的交通信號控制
無線傳感網(wǎng)是集計算機、通信,、網(wǎng)絡,、智能計算、傳感器,、嵌入式系統(tǒng),、微電子等多個領域交叉綜合的新興學科，它將大量多種類傳感器節(jié)點(傳感,、采集,、處理、收發(fā),、網(wǎng)絡于一體)組成自治的無線網(wǎng)絡,，實現(xiàn)對物理世界的動態(tài)協(xié)同感知。它能實時,、動態(tài)獲得物理世界的傳感信息,，并且將相關信息與通訊主干網(wǎng)融合，實現(xiàn)了現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡虛擬世界向真實物理世界的延伸,，改變了人類和自然界交互的方式,。
無線傳感器網(wǎng)絡用于構建交通信息系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：1)其無線自組、泛在協(xié)同的特點使系統(tǒng)布設和維護十分方便,，可以降低用戶成本,，布設和維護時不會影響車輛的正常行駛，便于提高交通信息采集系統(tǒng)的可擴展性;2)規(guī)模的分布式監(jiān)測和協(xié)同計算技術在能力上優(yōu)于傳統(tǒng)的單點或局部監(jiān)測技術,。
在交通信號控制中,，需進行信息采集、處理,、傳輸,，控制模式選擇，控制結(jié)果輸出執(zhí)行等操作,。傳感器節(jié)點是構成無線傳感器網(wǎng)的基本要素,，具有信息采集、信息處理和無線通信功能,，它們既是數(shù)據(jù)包傳輸?shù)陌l(fā)起者,，也是數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)者。針對多路口交通信號燈控制系統(tǒng),，采用三層WSN組織結(jié)構,，第1層為信息采集層，負責采集各路口車輛信息;第2層為控制層,，負責調(diào)整各交叉路口的綠信比;第3層為協(xié)調(diào)層,，負責協(xié)調(diào)干線各路口周期的確定和各路口之間的相位差,。多路口交通信號燈控制系統(tǒng)WSN組織結(jié)構如圖2所示。
相鄰路段的信息采集節(jié)點組成信息采集層,，路口交通信號燈控制節(jié)點組成控制層,。信息采集層和控制層傳感器節(jié)點自組織成簇：交通信號燈控制節(jié)點作為簇首，信息采集節(jié)點作為簇成員,。簇首負責采集簇內(nèi)信息采集節(jié)點的數(shù)據(jù),，進行數(shù)據(jù)融合，并與相鄰簇首節(jié)點進行通信;簇成員節(jié)點負責路面車輛信息的采集,。從簇首節(jié)點中,，選取一個節(jié)點作為匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點與控制中心組成協(xié)調(diào)層,。匯聚節(jié)點以多跳的方式與各簇首節(jié)點通信,，收集各路口車流量信息，將數(shù)據(jù)送到控制中心,，控制中心進行綜合處理,，協(xié)調(diào)各路口工作。
信息采集節(jié)點負責路面車流信息的采集,，基于RFID技術進行車輛檢測,，在車輛前擋風玻璃上粘貼RFID標簽，在交叉路口四個方向的紅綠燈前50～70 m安裝RFID讀寫器,，并調(diào)整信號燈控制器軟件,，檢測交叉路口附近的車輛流量，采集到車輛數(shù)據(jù)后,，將此數(shù)據(jù)信息以多跳通信的方式傳遞給交通信號控制節(jié)點,，經(jīng)數(shù)據(jù)融合后傳遞給匯聚節(jié)點;匯聚節(jié)點收集各路口車流量信息，控制中心根據(jù)設定的目標(如通行量最大,、平均候車時間最短等)運用智能控制方法計算出最佳方案,，并輸出給各路口交通信號控制節(jié)點,，控制車輛的通行與禁止,，實現(xiàn)多路口的協(xié)調(diào)控制。
3 結(jié)論
本文構建了基于多Agent的智能交通控制模型,，提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)的智能交通控制部署,，利用傳感器節(jié)點采集交通信息，交通信號控制節(jié)點進行數(shù)據(jù)融合,，并將數(shù)據(jù)傳送給控制中心,，控制中心進行綜合處理，選擇合適的路口控制模式,，調(diào)整各交叉路口的綠信比,，協(xié)調(diào)干線各路口周期的確定和各路口之間的相位差,，自適應地控制車輛通行時間，從而保證車輛通行質(zhì)量,，實現(xiàn)交通信號控制的智能化,、網(wǎng)絡化。