可見(jiàn)光智能LED燈在交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

韋欣

摘 要 本文設(shè)計(jì)了一種室外可見(jiàn)光的智能LED交通燈控制系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成和運(yùn)行做了說(shuō)明。結(jié)果表明，該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和交通通可暢指標(biāo)所占權(quán)重較大，說(shuō)明智能LED的設(shè)計(jì)給交通帶來(lái)了方便。

【關(guān)鍵詞】可見(jiàn)光 LED交通燈 綜合能力評(píng)價(jià)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，LED 技術(shù)得到了飛速的提高，逐漸成為第四代光源。LED的實(shí)質(zhì)是由一串串半導(dǎo)體原件，具有光電轉(zhuǎn)換率快等優(yōu)點(diǎn)，利用這一特性，對(duì)照明光進(jìn)行人眼無(wú)法感測(cè)的閃爍脈沖光強(qiáng)度調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了在傳統(tǒng)照明、顯示功能基礎(chǔ)上同時(shí)進(jìn)行通信的目的。在系統(tǒng)中，借助LED的這些特殊功能，實(shí)現(xiàn)車輛與交通燈可見(jiàn)光的通訊、車輛與室外顯示板之間的可見(jiàn)光通訊、兩車輛之間的可見(jiàn)光通訊，達(dá)到提高服務(wù)的水平。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 系統(tǒng)的組成

本文中所設(shè)計(jì)的室外的可見(jiàn)光LED無(wú)線交通通訊系統(tǒng)主要包括3方面：車輛與交通燈之間的可見(jiàn)光的無(wú)線通訊、車輛與室外顯示板之間的無(wú)線通訊、任意兩車輛之間的無(wú)線通訊。

利用智能LED的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算LED智能交通燈系統(tǒng)中發(fā)射光載波的范圍和角度，能夠使行駛中的司機(jī)及時(shí)了解前方的路況。同時(shí)車輛之間可以互相通訊，提高了運(yùn)行效率，減少了交通事故。

1.2 具體實(shí)施流程分配

交通管理人員會(huì)定期對(duì)路況信息進(jìn)行收集，并且及時(shí)通過(guò)管理中心的終端服務(wù)器，將收集到的信息以電信號(hào)的形式，傳送到室外的智能LED交通燈上，該信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)解和制動(dòng)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能LED交通燈或者顯示牌的亮度調(diào)控，繼而將載有交通信息的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)墓鈴?qiáng)信號(hào)傳輸帶光接收終端，接著光電監(jiān)測(cè)電路對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和監(jiān)測(cè)，并且將接收到的光信號(hào)進(jìn)行放大處理，通過(guò)調(diào)配器將光信號(hào)發(fā)射給車載終端，從而車輛能夠及時(shí)、有效的知道前方的路況，為做好改道換行工作留出時(shí)間。

2 系統(tǒng)綜合運(yùn)行能力的評(píng)價(jià)

本文采用了層次分析法，對(duì)所設(shè)計(jì)的智能LED交通系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，最終得出了令人滿意的結(jié)果。

2.1 總評(píng)價(jià)體系模型的構(gòu)建

該系統(tǒng)中評(píng)價(jià)的目標(biāo)是該系統(tǒng)的運(yùn)行能力。具體可分為該系統(tǒng)駕駛員的駕駛時(shí)間減短，運(yùn)行距離是否變短，交通擁堵?tīng)顩r是否減輕，這也可以用經(jīng)過(guò)該路口的駕駛員的等車時(shí)間反應(yīng)出來(lái)。根據(jù)現(xiàn)有的分析，本文建立層次分析模型，該模型按照目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層劃分層次。在智能LED交通可見(jiàn)光的通訊系統(tǒng)中，目標(biāo)層為該系統(tǒng)的運(yùn)行能力。準(zhǔn)則層包括系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、交通協(xié)調(diào)。而經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)主要包括設(shè)備成本、系統(tǒng)成本；交通協(xié)調(diào)主要包括車輛運(yùn)營(yíng)里程、車輛轉(zhuǎn)換距離、道路暢通程度；系統(tǒng)協(xié)調(diào)主要包括信息的匹配程度、智能化程度。并且將評(píng)價(jià)體系的指標(biāo)做相應(yīng)的量化處理，從而可以構(gòu)建出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。

2.2 層次分析法構(gòu)造判斷矩陣

判斷矩陣的目的是將方案層的因素對(duì)準(zhǔn)則層的因素的影響程度作兩兩比較，同時(shí)將準(zhǔn)則層的因素對(duì)方案層的影響程度做兩兩比較。要比較n個(gè)因子x1，x2，…，xn某類因素的影響程度，對(duì)因子建立兩兩比較矩陣，用yij來(lái)表示兩個(gè)因子對(duì)某個(gè)因素影響的大小的比值，在整個(gè)系統(tǒng)中，就要做出0.5n（n-1）次兩兩比較的矩陣。最終確定的整個(gè)矩陣就可以用y=（yij）n×n來(lái)表示，而且此矩陣滿足yij>0且yij=1/yji。

2.3 層次分析法確定權(quán)重

常用的確定權(quán)重的方法專家打分法，聚類分析法，熵值法，層析分析法等，本文選用了一種最有效的確定權(quán)重的方法，層析分析法確定權(quán)重。

2.4 層次分析法改進(jìn)的一致性檢驗(yàn)

層次分析法中一致性檢驗(yàn)?zāi)軌蚩陀^的反映出兩因子對(duì)某因素的影響力的差別。但是當(dāng)矩陣中yik>yij且ylk

根據(jù)Saaty在創(chuàng)建層次分析法時(shí)的基本原理，隨機(jī)抽取樣本大約1000次，得到一個(gè)樣本矩陣，從總共9個(gè)樣本抽取出數(shù)字，構(gòu)成正反互逆矩陣，其表示了樣本的隨機(jī)的重要性。實(shí)驗(yàn)的次數(shù)足夠多，可以充分代表該實(shí)驗(yàn)的可靠性，最終可以得到RI的一致性指標(biāo)。

2.5 系統(tǒng)運(yùn)行能力評(píng)價(jià)的案例

借助智能LED無(wú)線通訊的優(yōu)點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)的LED交通燈的可見(jiàn)光的通訊系統(tǒng)合理的緩解了交通擁擠等狀況。對(duì)于綜合能力，本文主要是研究它的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、以及方案層。根據(jù)上述構(gòu)建的層次分析法的結(jié)構(gòu)模型，采用1-9標(biāo)度的方法，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)的專家賦值，給出了一致性最終綜合評(píng)價(jià)的權(quán)重。根據(jù)上述的計(jì)算方法計(jì)算，可以得到準(zhǔn)則層中各個(gè)因子對(duì)方案層層次分析法的一致性檢驗(yàn)指標(biāo)分別為0.0098，0.0254，0.01269均小于0.1所以通過(guò)一致性檢驗(yàn)，而目標(biāo)層對(duì)準(zhǔn)則層的一致性指標(biāo)為0.03622，也通過(guò)一致性檢驗(yàn)，說(shuō)明該系統(tǒng)具有一定的合理性。而該系統(tǒng)的系統(tǒng)協(xié)調(diào)度最高，說(shuō)明，在智能LED 可見(jiàn)光系統(tǒng)中保證信息的傳遞的準(zhǔn)確性和及時(shí)發(fā)送和接收是非常重要的。

3 結(jié)束語(yǔ)

全文中基于可見(jiàn)光下智能LED燈的無(wú)線通訊技術(shù)，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)基于可見(jiàn)光技術(shù)目的在于車輛與交通燈可見(jiàn)光的通訊、車輛與室外顯示板之間的可見(jiàn)光通訊、兩車輛之間的可見(jiàn)光通訊。由此建立了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，并且對(duì)其做了綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明該系統(tǒng)是能減少交通擁擠等問(wèn)題的，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上不需要增加原件，這是有利于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有利于人類發(fā)展的，這為將來(lái)定量化研究該系統(tǒng)性能鋪墊了道路。

參考文獻(xiàn)

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[2]唐澤.基于FPGA的遺傳算法在交通控制中的應(yīng)用[D].成都：西南交通大學(xué)，2015.

作者單位

徐州工程學(xué)院 江蘇省徐州市 221018