一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台制造技术

本发明专利技术公开了一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台，涉及智能城市交通模拟技术领域，包括模块化积木式道路系统、车联网及车路协同控制系统、可视化操作监控系统、综合交通管控系统以及虚拟控制实验系统。该平台能够满足交通专业领域的核心教学要求，支持相关专业学生的各项实验需求，提升学生的创新和实践能力；为民警或相关从业人员提供交通管理或从业资格等的培训平台；同时全面满足了交通专业领域科研的需要，为交通科技大赛、及公安口的各类比赛提供实训平台。

【技术实现步骤摘要】
一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台
本专利技术涉及智能城市交通模拟
，特别是涉及一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台。
技术介绍
目前，交通专业领域普遍涉及复杂系统技术，一般包括智能交通技术、智能车辆技术等，但是这些技术或系统目前还都是独立的。该专业研究者、从业者尚需要一种综合控制平台实现实验功能，以实现公路的“人-车-路-环境”系统集成、交通信息采集与处理、智能车设备装接与测试、智能交通设施运行与维护功能。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台，可以解决现有技术中存在的问题。本专利技术提供了一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台，包括模块化积木式道路系统、车联网及车路协同控制系统、可视化操作监控系统、综合交通管控系统以及虚拟控制实验系统；所述模块化积木式道路系统由交叉口模块、平面道路衔接段模块和高架路段模块搭建而成；所述车联网及车路协同控制系统包括智控车辆模型和车路协同模块，所述车路协同模块用来控制智控车辆模型在模块化积木式道路系统上按照行车轨道自主行驶；所述可视化操作监控系统包括触摸式显示屏，用以实时观测所述车联网及车路协同控制系统、可视化操作监控系统、综合交通管控系统以及虚拟控制实验的运行状态；所述综合交通管控系统用于对智控车辆模型进行车速测量、交通流检测、智能信号控制、和硬件在环仿真；所述虚拟控制实验系统采集操作人员真实驾驶意图，然后把该意图转化为对模块化积木式道路系统上行驶的智控车辆模型的驾驶行为。本专利技术中的一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台，能够满足交通专业领域的核心教学要求，支持相关专业学生的各项实验需求，提升学生的创新和实践能力；为民警或相关从业人员提供交通管理或从业资格等的培训平台；同时全面满足了交通专业领域科研的需要，为交通科技大赛、及公安口的各类比赛提供实训平台。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中教学实验平台的组成图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1，本专利技术提供了一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台，该平台包括模块化积木式道路系统、车联网及车路协同控制系统、可视化操作监控系统、综合交通管控系统以及虚拟控制实验系统，该五个系统相互关联，能够从不同方面实现道路环境和设施模拟、车联网技术研究、驾驶行为特性与安全研究等需求。所述模块化积木式道路系统由三种基本的模块搭建而成：交叉口模块、平面道路衔接段模块和高架路段模块，采用这种积木式搭建的方式能够根据实际道路环境进行模块化分割，并搭建多种交通环境，完成实际道路交通环境在教学实验平台的微缩实现。所述平面道路衔接段模块的主体结构采用金属材料制作，牢固美观，同时每个衔接段模块之间采用金属连接件固定，方便拆卸，不影响整体的平整度。每个平面道路衔接段模块下面无电源，便于与交叉口模块和高架路段模块任意组合使用。其作用是将单独的交叉口模块连接为局部路网，并支持智能小车在路网内的行驶，形成的路网的尺寸为长1.1米，宽1.1米，高0.7米。所述交叉口模块基于交叉口化沙盘的设计理念，以交叉口作为单元，通过若干个交叉口之间各种形式的拼接组合，来模拟出不同结构不同规模的区域路网，从而扩大了模拟范围，提高了模块化积木式道路系统的移动性和便利性。除此之外，在每个交叉口模块中，部分道路结构、交通标志或标线以及其他的交通设施为积木式设计，可实现结构之间的自由替换。使得交叉口的形式、结构、交通设计、交通设施等元素具有可变性。这不仅使得交叉口模块的模拟范围进一步扩大，能够模拟多种交通组织方式，例如公交专用道、潮汐车道、单行线、借道左转等，还方便学生或其他人员利用交叉口模块将所做的交通设计方案直观地展示出来，从而对该交通设计方案进行评价和检验。同时，本模块化积木式道路系统参照北京市实际的区域路网，利用铝塑板对道路系统包边，并在交叉口模块下部设计信号控制机机柜，将电源模块、网络接口、信号机主控板等集成在交叉口模块内部。所述车联网及车路协同控制系统包括智控车辆模型和车路协同模块，所述车路协同模块用来控制智控车辆模型在模块化积木式道路系统上按照行车轨道自主行驶；车辆能够按照信号灯指示行、停；车辆排队行驶，不出现碰撞现象；车辆智能速度控制，避免冲撞。此外还可以通过仿真评估系统建立交通信号-交通流量之间的直观认识。此系统采用车路无线传感网，对实体沙盘中的功能单元设备，包括智能车、传感器、执行器、控制信号等设备联网，并以ARM单片机(或STM32、89C52)处理器为控制核心，集成了ZigBee无线通讯、红外光电传感、霍尔编码反馈、直流电机伺服驱动等外围应用的综合机电控制系统，实现智控车辆模型的寻迹、避障、无线通讯控制等功能，使得智控车辆模型可以通过无线信号与上位机通讯，在沙盘上可自动沿设定路线行驶，并可实时接收道路信号控制信息，具有防碰撞和RFID定位识别功能。所述智控车辆模型采用4轮驱动，磁道线寻迹或电磁寻迹方式行驶在规划线路的专用车道上，可通过无线通信模块接收控制软件指令实现运行、停止，上传当前运行状态。车头部位安装避障传感器，可避免车辆追尾。车辆可检测路口信号灯状态，依照信号灯指示行驶。所述可视化操作监控系统包括悬挂安装的触摸式显示屏，其可实时观测平台各系统运行状态，为交通信号控制、车辆实验平台等提供可视化展示。本实施例中，所述可视化操作监控系统由6块55寸液晶屏在墙面按照2行3列的形式布置。所述综合交通管控系统由工业级信号控制机、信号控制系统、控制策略仿真评估系统、以及多种交通检测设备构成，能够实现对智控车辆模型的车速测量、交通流检测、智能信号控制、和硬件在环仿真。通过交通检测设备采集智控车辆模型的运行数据信息，通过无线网传送给嵌入式智能控制中心与主控服务器，通过可视化操作监控系统或计算机显示交通运行数据信息，并进行分析处理，实现智能控制。此外，采用地磁和线圈感应技术进行交通数据收集，可实现交通运行状态检测。此系统中的信号控制机在硬件上采用嵌入式架构设计，模块化程度高，可积木式扩展；操作系统采用嵌入式Linux系统，稳定可靠。所述虚拟控制实验系统由虚拟驾驶操作输入系统、汽车动力学模型、运动仿真模型、实时操纵模型、场景管理管理平台、视景和声音渲染输出以及汽车数据模型库、场景模型库和声音模型库组成，整体上来说可以分为硬件系统和软件系统两部分。该系统可采集操作人员真实驾驶意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台，其特征在于，包括模块化积木式道路系统、车联网及车路协同控制系统、可视化操作监控系统、综合交通管控系统以及虚拟控制实验系统；/n所述模块化积木式道路系统由交叉口模块、平面道路衔接段模块和高架路段模块搭建而成；/n所述车联网及车路协同控制系统包括智控车辆模型和车路协同模块，所述车路协同模块用来控制智控车辆模型在模块化积木式道路系统上按照行车轨道自主行驶；/n所述可视化操作监控系统包括触摸式显示屏，用以实时观测所述车联网及车路协同控制系统、可视化操作监控系统、综合交通管控系统以及虚拟控制实验的运行状态；/n所述综合交通管控系统用于对智控车辆模型进行车速测量、交通流检测、智能信号控制、和硬件在环仿真；/n所述虚拟控制实验系统采集操作人员真实驾驶意图，然后把该意图转化为对模块化积木式道路系统上行驶的智控车辆模型的驾驶行为。/n

【技术特征摘要】
1.一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台，其特征在于，包括模块化积木式道路系统、车联网及车路协同控制系统、可视化操作监控系统、综合交通管控系统以及虚拟控制实验系统；
所述模块化积木式道路系统由交叉口模块、平面道路衔接段模块和高架路段模块搭建而成；
所述车联网及车路协同控制系统包括智控车辆模型和车路协同模块，所述车路协同模块用来控制智控车辆模型在模块化积木式道路系统上按照行车轨道自主行驶；
所述可视化操作监控系统包括触摸式显示屏，用以实时观测所述车联网及车路协同控制系统、可视化操作监控系统、综合交通管控系统以及虚拟控制实验的运行状态；
所述综合交通管控系统用于对智控车辆模型进行车速测量、交通流检测、智能信号控制、和硬件在环仿真；
所述虚拟控制实验系统采集操作人员真实驾驶意图，然后把该意图转化为对模块化积木式道路系统上行驶的智控车辆模型的驾驶行为。


2.如权利要求1所述的一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台，其特征在于，所述平面道路衔接段模块的主体结构采用金属材料制作，每个衔接段模块之间采用金属连接件固定。


3.如权利要求1所述的一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台，其特征在于，所述模块化积木式道路系统利用铝塑板对道路系统包边，并在所述交叉口模块下部设计信号控制机机柜，将电源模块、网络接口和信号机主控板集成在交叉口模块内部。


4.如权利要求1所述的一种硬件在环的城市交通信号控制教学实验平台，其特征在于，所述车联网及车路协同控制系统采用车路无线传感网，将所述模...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋，何庆，韩伟，沈晖，沈正心，
申请(专利权)人：北京警察学院，
类型：发明
国别省市：北京;11