[发明专利]远程交通信号控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种远程交通信号控制方法和控制系统，特别是涉及一种基于互联网时延预测补偿的远程交通信号控制方法和控制系统。

背景技术

目前，国内众多大型城市引入了智能交通信号控制系统，典型的有英国SCOOT系统、澳大利亚SCATS系统、美国ACTRA系统、西班牙SANCO系统、海信HSC系统等。这些交通信号控制系统通过控制中心与路口信号机的实时通讯，一方面将控制中心的系统控制指令下发到路口信号机，另一方面将路口信号机采集到的路口交通数据和控制状态反馈给控制中心。采用此类系统控制方式的交通信号控制系统在城市的交通发展实践中起到了积极的推动作用。

然而，随着我国城市化进程的深入，城市交通控制区域不断扩展，受控区域与控制中心的物理距离越来越远且局部地区由于资金和人才的缺乏需要跨省市进行远程托管控制，传统的现有交通信号控制系统的通讯方式由于存在以下明显缺陷已不能满足远程交通信号系统控制的要求：1.现有系统的拓扑结构普遍距离短，距离越长数据传输的抗干扰能力越差；2.现有系统多采用低速串行通讯接口，难以满足系统的可靠性和实时性要求；3.部分交通信号机提供了以太网接口，但目前采用专用DPN网络形式进行连接的建设成本昂贵。

利用互联网通讯技术虽然从理论上可以解决上述远程交通信号控制问题，但是由于交通信号控制系统内部对于网络时延有着非常严格的要求，而互联网传输的网络时延具有较强的时变性和不确定性，因此单纯采用互联网通讯技术并不能保障交通信号控制系统的实时性和稳定性。

发明内容

针对交通信号控制系统的上述缺点，本发明提供了一种采用时延预测补偿方式的基于互联网通讯的远程交通信号控制方法。根据本发明的一个方面，提供一种远程交通信号控制方法，该方法基于互联网通讯实现，其特征在于：所述方法采用时延预测补偿方式，并具体包括以下步骤：(1)中心信号控制系统与中心通信单元之间、中心通信单元与受控通信单元之间及受控通信单元与路口信号机之间均采用1秒3次的控制/应答频率进行通讯；(2)采用反射传播(Back Propagation，简称BP)神经网络时延预测算法进行互联网通讯的时延预测；(3)在时延处理过程中通过建立队列缓冲区对交通数据进行补偿，在上下端的中心通信单元和受控通信单元中建立数据缓存区，系统在进行数据通讯时始终保存最新的数据，对于短暂的数据通讯中断，系统利用最新的数据包进行补偿。

优选地，在由所述中心信号控制系统到所述路口信号机的通讯数据下行传输过程中，所述数据缓存区用于暂存当前时刻下达的交通控制指令，当网络通讯故障时间大于1秒钟时，所述数据缓存区中的控制指令将重新发送。

优选地，所述的反射传播神经网络采用3层网络结构、5个输入层单元、4个隐层单元和1个输出层。

优选地，所述输出层采用纯线性函数。

优选地，所述输入层为过去采样时刻的时间延迟u(k-1)，…u(k-n)，其中，u(k)表示当前采样时刻的时间延迟，k表示当前时刻，k-n表示从当前时刻往前追溯n个时刻的时刻，n为自然数。

优选地，每次采用前5个时延值来预测下一时刻的时延值，输出为下一采样时刻网络时延的预测值；当获得该时刻对应的时延的实际值后，比较实际值和预测值；如果预测误差小于许可范围，认为网络状况还没有发生剧烈的变化，无须重新学习，可使用当前神经网络来预测时延；否则，需要重新训练网络，训练神经网络使用的训练信号为上一时刻网络的真实时延。

根据本发明的另一方面，提供一种实现上述控制方法的远程交通信号控制系统，其包括路口信号机、受控通信单元、中心通信单元和中心信号控制系统，其特征在于：所述受控通信单元和中心通信单元之间通过互联网进行通信联接，所述中心通信单元和受控通信单元中分别建立有数据缓存区；并且，所述方法基于互联网通讯实现，采用时延预测补偿方式，并具体包括以下步骤：(1)中心信号控制系统与中心通信单元之间、中心通信单元与受控通信单元之间及受控通信单元与路口信号机之间均采用1秒3次的控制/应答频率进行通讯；(2)采用反射传播神经网络时延预测算法进行互联网通讯的时延预测；(3)在时延处理过程中通过建立队列缓冲区对交通数据进行补偿，在上下端的中心通信单元和受控通信单元中建立数据缓存区，系统在进行数据通讯时始终保存最新的数据，对于短暂的数据通讯中断，系统利用最新的数据包进行补偿。

优选地，所述中心通信单元为中心交通数据网关，所述受控通信单元为受托城市交通数据网关。