基于车辆间通信的智能十字路口交通控制系统设计与实现

来源 :中山大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:gggmtdh2009
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在智能交通控制系统中,交叉路口的车辆控制一直以来都是学术界所关注和研究的热点。目前,交叉路口控制都是基于传统红绿灯控制方法,但是由于其采用固定间隙导致系统性能不佳,因此诸多专家学者试图通过实时控制方法来确定红绿信号灯的最佳时隙,然而由于交通控制具有动态灵活性,使得该实时控制方法相对比较困难。车载网络等相关技术的快速发展,使得车辆之间能够互相通信、协同处理相关数据。因此,为了解决传统红绿灯交通控制的困境,我们在本文中提出了一种新颖的方法:基于车辆通信的控制。相对比传统交通信号灯,我们使车辆之间通过消息传递进行交换信息,从而协调车辆安全行驶通过交叉路口。与以往车辆控制方法不同,此算法中我们通过“车辆”来实行交通控制而不是通过控制十字路口红绿灯的时间间隙来调度车辆行驶。在此项工作中,我们首先将交叉路口车辆交通控制问题进行重新定义,建模为经典互斥算法问题中的新的变种问题,然后基于新的问题提出了集中式控制算法和分布式控制算法;同时,对所提出的算法进行理论上的分析、证明。另外,通过质疑多种可能出现的情况,例如死锁、饥饿等现象,从而进行证明确保该算法的可行性以及正确性。基于Ubuntu10.10系统上采用Network Simulator-3版本,本文根据所提出的集中式控制算法、分布式控制算法与传统红绿灯控制算法进行大量的模拟仿真实验,同时对实验仿真结果所得的性能指标进行分析、比较、总结。仿真结果表明,与传统红绿灯控制算法相对比,集中式控制算法和分布式控制算法在平均等待队列长度、系统吞吐量、平均等待时间等方面都更具有优势。我们还在TinyOS实验系统上部署小车实验,将现实小车模拟为模型智能小车,实验表明,在我们所提出控制算法下,处于交叉路口的车辆能够有序、协调、安全、高效地通过交叉控制路口。
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