一种边缘计算交通信号灯控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种边缘计算交通信号灯控制系统及控制方法，包括：信息采集模块，用于采集道路目标区域的模拟信号，对所述模拟信号进行预处理，得到车流量信息；信息处理模块，用于根据车流量信息进行动态调整学习，获得第一交通信号灯配时策略；信息优化模块，用于根据预设算法和车流量信息对第一交通信号灯配时策略进行全局优化，得到第二交通信号灯配时策略。本发明专利技术实施例在信息优化模块与信息采集模块之间设置信息处理模块，缓解了信息优化模块的计算压力，提高了系统的响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种边缘计算交通信号灯控制系统及控制方法
本专利技术属于通信与交通
，具体涉及一种边缘计算交通信号灯控制系统及控制方法。
技术介绍
随着城市的发展和人民生活水平的日益提高，车辆数量的急剧增长，导致城市道路交通系统的压力越来越大,随之而来的交通拥堵、交通事故频频出现,这些现象已经严重影响了人们的出行效率和生活质量，尤其在道路的交叉口最容易发生交通堵塞，并且还可能影响周围交叉口的车辆，扩大交通拥堵，而这些密集的车流提高了发生安全事故的概率，给人们的生命财产带来了巨大的威胁和损失，尤其对应对紧急消息的快速广播和紧急车辆的及时救援产生了极大的影响。目前主流的交通信号控制方法可分为三类：固定分配时间控制、感应分配时间控制、自适应交通信号时间分配控制。固定分配时间控制是目前存在的最常用的控制方法，根据历史交通信息来计算出不同日期的不同时段采用的交通信号灯的时间分配方案，对道路交通车流量进行单段式和多段式控制。这种方法固定在系统中重复的地执行直到人为去改变，该方法只适用于那些交通流较为稳定的场景。感应式信号时间分配控制是利用各种传感器来检测车流量的信息，采用可编程的逻辑来控制信号的绿灯点亮时间，以响应实时的交通需求。与固定分配时间控制相比，感应时间分配控制是基于各种交通传感器在线采集的数据以完成实时的响应控制。自适应交通信号时间分配控制提供了一种能够实时、自动调整交通信号灯状态的方法，目的是在交通参数随时间变化条件下，实现和保持控制系统全局性能的水平。上述三种方法在进行交通信号时间分配控制时，传统的交通信号灯存在固定配时控制的缺陷；感应交通信号控制对信号周期时长、周期分界不敏感，缺乏全局的控制能力；自适应交通信号控制在数据流较大的情况下难以及时响应，这些都会产生交通堵塞，道路空间利用率不高的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种边缘计算交通信号灯控制系统及控制方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种边缘计算交通信号灯控制系统，包括：信息采集模块，用于采集道路目标区域的模拟信号，对所述模拟信号进行预处理，得到车流量信息；信息处理模块，用于根据所述车流量信息进行动态调整学习，获得第一交通信号灯配时策略；信息优化模块，用于根据预设算法和所述车流量信息对所述第一交通信号灯配时策略进行全局优化，得到第二交通信号灯配时策略。在本专利技术的一个实施例中，所述信息采集模块包括雷达采集模块。在本专利技术的一个实施例中，所述雷达采集模块包括：雷达，用于采集所述模拟信号；模拟滤波模块，用于对所述模拟信号进行低通滤波，得到模拟滤波信号；AD转换模块，用于将所述模拟滤波信号转换为数字信号；DSP模块，用于对所述数字信号进行快速傅氏变换和恒虚警阈值处理，得到所述车流量信息。在本专利技术的一个实施例中，所述信息处理模块包括边缘基站。在本专利技术的一个实施例中，所述动态调整学习公式为：Qt+1(st+1,at+1)＝(1-α)Qt(st,at)+α×[rt+1+γ×maxQt+1(st+1,at+1)]其中，s为道路交叉口交通状态，a为交通信号灯配时策略，Q为s和a的表，α为学习效率，γ为折扣因子，r为执行交通信号灯配时策略a后的反馈，l为车流量信息。在本专利技术的一个实施例中，所述信息优化模块包括云中心。在本专利技术的一个实施例中，所述预设算法包括遗传算法、粒子群算法、蚁群算法、模拟退火算法中的任一种。在本专利技术的一个实施例中，所述信息优化模块还用于输出所述第二交通信号灯配时策略至所述信息处理模块；所述信息处理模块还用于将所述第二交通信号灯配时策略发送至信号灯。本专利技术的另一个实施例提供了一种边缘计算交通信号灯控制方法，包括步骤：采集道路目标区域的模拟信号，对所述模拟信号进行预处理，得到车流量信息；根据所述车流量信息进行动态调整学习，获得第一交通信号灯配时策略；根据预设算法和所述车流量信息对所述第一交通信号灯配时策略进行全局优化，得到第二交通信号灯配时策略。在本专利技术的一个实施例中，采集道路目标区域的模拟信号，对所述模拟信号进行预处理，得到车流量信息，包括：采集所述模拟信号；对所述模拟信号进行低通滤波，得到模拟滤波信号；将所述模拟滤波信号转换为数字信号；对所述数字信号进行快速傅氏变换和恒虚警阈值处理，得到所述车流量信息。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术在信息优化模块与信息采集模块之间设置信息处理模块，通过信息处理模块对信息采集模块采集的模拟信号进行动态调整得到车流量信息，然后在信息优化模块对车流量信息进行全局优化，减少了数据向信息优化模块的传输，缓解了信息优化模块的计算压力，提高了系统的响应速度，减缓了交通堵塞，提高了道路利用率。2、本专利技术的边缘计算交通信号灯控制系统以传统的固定分配信号灯时间为基础，根据车流量信息利用Q学习实现对交通信号灯配时的动态或自适应调整控制，有效缓解了交通拥堵的情况。3、本专利技术的边缘计算交通信号灯控制系统支持单点交通信号控制与多点交通信号控制的协调统一，具有全局优化控制的能力，极大提高了道路的空间资源利用率，有效地改善交通堵塞的情况。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种边缘计算交通信号灯控制系统的结构框架图。图2为本专利技术实施例提供的另一种边缘计算交通信号灯控制系统的结构框架图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种边缘计算交通信号灯控制系统的结构框架图，包括：信息采集模块、信息处理模块和信息优化模块。在本专利技术的一个实施例中，信息采集模块用于采集道路目标区域的模拟信号，对模拟信号进行预处理，得到车流量信息。进一步的，请参见图2，图2为本专利技术实施例提供的另一种边缘计算交通信号灯控制系统的结构框架图，信息采集模块包括但不限于雷达采集模块。进一步的，雷达采集模块包括雷达、模拟滤波模块、AD转换模块和DSP模块，在这些模块中对模拟信号进行预处理。其中，预处理的过程包括：雷达用于采集并输出道路目标区域的模拟信号；模拟滤波模块连接雷达，用于接收模拟信号，并对模拟信号进行低通滤波，得到并输出模拟滤波信号；AD转换模块连接模拟滤波模块，用于接收模拟滤波信号，将模拟滤波信号进行AD转换，编程为数字信号，并输出数字信号；DSP模块连接AD转换模块，用于接收数字信号，对数字信号进行快速傅氏变换(FFT变换)和恒虚警阈值处理，得到并输出车流量信息。具体的，道路目标区域是指雷达在安装固定好时所对应的扇区；进一步的，雷达固定安装好时，雷达的斜下方有一个回波反射区，采集的模拟信号为车行道回波反射区的模拟信号；进一步的，模拟信号就是回波反射区反射回的波形信号。具体的，由于每一个运动的车辆都会产生一个峰值，DSP模块对数字信号进行FFT变换后，会提取出差频信号的峰值；但是提取出的峰值中可能会存在一些杂波，因此，在进行FFT变换后采用恒虚警阈值处理来筛选峰值，统计在阈值上的峰值，从而得到车辆的个数即车流量信息。需要说明的是，每一个雷达对应一个扇区，城市有若干道路交叉口，因此，本专利技术实施例的边缘计算交通信号灯控制系统包括若干雷达采集模块，对应于若干信息采集模块。在本专利技术的一个实施例中，信息采集模块输出的车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边缘计算交通信号灯控制系统，其特征在于，包括：信息采集模块，用于采集道路目标区域的模拟信号，对所述模拟信号进行预处理，得到车流量信息；信息处理模块，用于根据所述车流量信息进行动态调整学习，获得第一交通信号灯配时策略；信息优化模块，用于根据预设算法和所述车流量信息对所述第一交通信号灯配时策略进行全局优化，得到第二交通信号灯配时策略。

【技术特征摘要】
1.一种边缘计算交通信号灯控制系统，其特征在于，包括：信息采集模块，用于采集道路目标区域的模拟信号，对所述模拟信号进行预处理，得到车流量信息；信息处理模块，用于根据所述车流量信息进行动态调整学习，获得第一交通信号灯配时策略；信息优化模块，用于根据预设算法和所述车流量信息对所述第一交通信号灯配时策略进行全局优化，得到第二交通信号灯配时策略。2.如权利要求1所述的边缘计算交通信号灯控制系统，其特征在于，所述信息采集模块包括雷达采集模块。3.如权利要求2所述的边缘计算交通信号灯控制系统，其特征在于，所述雷达采集模块包括：雷达，用于采集所述模拟信号；模拟滤波模块，用于对所述模拟信号进行低通滤波，得到模拟滤波信号；AD转换模块，用于将所述模拟滤波信号转换为数字信号；DSP模块，用于对所述数字信号进行快速傅氏变换和恒虚警阈值处理，得到所述车流量信息。4.如权利要求1所述的边缘计算交通信号灯控制系统，其特征在于，所述信息处理模块包括边缘基站。5.如权利要求1所述的边缘计算交通信号灯控制系统，其特征在于，所述动态调整学习公式为：Qt+1(st+1,at+1)＝(1-α)Qt(st,at)+α×[rt+1+γ×maxQt+1(st+1,at+1)]其中，s为道路交叉口交通状态，a为交通信号灯配时策略，Q为s和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，吕宁，梁肖旭，惠晓哲，王正，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61