智能车牌识别的交通灯控制系统的设计

随着城市机动车辆数量越来越多，而传统的交通信号灯控制模式采用的是定时控制，由于车流量是随时变化的，当此时没有车通过，而相对的车要等到此方向的绿灯结束显示红灯才能通过，在时间和空间方面的应变性能较差，这样不仅浪费了时间，在一定程度上还加剧交通拥堵。为克服这种少车路口绿灯时无车通行或多车路口绿灯通行时间短而堵车等资源浪费的现象，本文根据车载电子车牌检测各路段内内车流量，设计相应的控制算法，达到智能控制的目的。

1、电子车牌技术

电子车牌是一种基于900MHz频段无源RFID技术的车牌信息存储方式，该车牌有别于传统的实体车牌，一般制作成卡片状，采用陶瓷防拆卸技术固定在金属车牌上或粘贴在前挡风玻璃正上方，保证电子车牌安装的唯一性。电子车牌由内部存储芯片、微带天线和反拆卸装置组成，具有灵敏度高，读写速度快，标签反射率高，可在高速运动状态被读取等优点。电子车牌通过发卡管理系统事先写入该车辆的基本信息，如车辆的ID号、车牌号、驾驶员信息、车型、车重等信息。通过在RFID硬件设计、软件进行数据加密设计，数据加密后的电子车牌无法被仿制，且每辆车只配备一个电子车牌，此时车辆拥有了独一无二的身份证。

2、智能交通信号灯控制系统结构

在城市各交通干道和各十字路口、卡口架设固定电子车牌监测基站及配套的交通信号灯控制系统。该监测基站由电子车牌阅读器、阅读器天线、数据处理系统和数据传输系统4部分构成。监测基站通过通信专线与数据中心连接，并可实时获取车辆信息。射频阅读器读取电子车牌中加密车辆信息，经监测基站解密后，得到电子车牌号码等基本信息。交通信号灯控制器根据车牌监测基站获取的车牌信息判断实时交通状况，并控制信号灯状态。智能交通灯控制系统结构如图1所示。

图 1  智能交通灯控制系统

3、交通控制模型与程序

3.1、控制模型建立

根据实时车流量进行交通信号灯智能控制，关键在于车流量的控制模型建立。

为了确保车辆的通行效率，需要实时获取交通信号灯路段前l米范围内的待通行车辆数量，路段内车流量数据模型如图2所示。

图2 车流量检测与控制模型

设该路段内车辆数为i+1，行驶速度为vm/s，路段内车辆位置为：xi=l⋅u，其中u为［0，1］区间均匀分布的随机数。车辆正常通行该路段估算时间为：

3.2、控制程序

交通信号灯控制涉及城市主干道与人行道、交叉路口优先通行权裁决与放行时间计算。

（1）主干道。主干道交通灯控制方式为车辆优先通行，通行时间由具体车流量决定，车辆通行结束转为行人通行，行人通行时间固定设置。如果该时段有特殊车辆通过，直接优先放行。具体控制程序流程如图3所示。

图3  主干道交通灯控制流程

（2）十字交叉路口。交叉路口通行情况相对复杂，车道通行优先权可由各车道车流量进行排序裁决，如有特殊车辆，优先放行。具体控制程序流程如图4所示。

图4  交叉路口交通灯控制流程

4、结语

私家车辆增多及传统交通信号灯控制方式是导致城市道路交通拥堵的主要原因，通过采集电子车牌信息以统计实时交通流量，按照特殊车辆和车道车流量裁定通行优先权，进而实现对交通信号灯的智能控制。本系统将有效缓解交通拥堵，降低交通警察指挥的频率，提高交通控制信息化、智能化水平。