[发明专利]一种用于交通信号控制系统的硬件在环仿真测试系统

说明书

技术领域

本发明属于交通信号控制和交通仿真技术领域，更具体的说，本发明涉及一种用于交通信号控制系统的硬件在环仿真测试系统，应用于信号控制系统控制效果的科学预评估，同时可作为交通工程专业学生实验教学工具。

背景技术

交通信号控制系统是智能交通管理系统的重要子系统，其主要功能是自动协调和控制整个控制区域内各个路口信号控制机的配时方案，均衡路网内交通流运行，使停车次数、延误时间及环境污染减至最小，充分发挥道路系统的交通效益。交通信号控制系统一般由交叉口信息采集设备、控制中心的上位机、路口的信号机和信号灯四部分组成：交叉口信息采集设备通过线圈、视频、红外、微波雷达等设备采集车辆信息，并将此信息上传给控制中心上位机。上位机根据交叉口各个方向车辆信息计算配时方案，并下达给路口信号机，驱动各个信号灯执行，从而形成闭环的信号控制系统的运转。

传统上，若对交通信号控制系统的效益进行评价，通常采用是在交通现场进行实地运行测试的方法进行，这种方法花费巨大且对现有交通流运行造成干扰。同时由于单一的现场无法产生各种复杂交通环境，因此这种评估方法存在低准确性、低效率、高成本、评估指标不全面的缺点。同时信号控制系统新算法的研制及交通仿真软件模拟精度提升均需要开发一种能实时整合交通仿真和信号控制的闭环系统。

基于以上的背景，本发明提出一种新的交通信号控制系统硬件在环仿真测试系统。该测试系统由交通信号控制系统、信号转换设备和交通仿真模块三部分组成，通过有线/无线连接实现信号转换设备与交通信号控制系统中的信号机之间、交通仿真模块与信号转换设备之间的一对一或一对多数据传输。该系统的开发可满足如下需求：

（1）    城市交通控制系统预评价的需要

传统的城市交通控制系统的评价方式往往要投入大量的人力物力进行现场试验，不仅费时费力，且难于对不同场景进行快速科学评估。硬件在环仿真系统则可充分利用交通仿真系统可以随时改变路况信息、车流信息等，模拟各种各样的交通状况，为城市交通控制系统提供了一种灵活、高效、低成本的新评估方法

（2）    新的控制算法的性能测试的需要

高校和科研机构从未停止过新的控制算法的研究，传统的性能测试方式需要人工进行现场调查对比测试，效率低、准确性差，更重要的是缺少与现有交通控制系统算法相比较的基准平台。通过硬件在环仿真系统，一方面可以将新研究的算法嵌入到程序中来，另一方面引用已有信号控制方案，在相同的路况和车流条件下进行仿真，生成评价信息，从而比较其优劣。硬件在环仿真系统将对交通控制系统的控制算法测试改进有极大的意义。

（3）    提高交通仿真模型精度的需要

传统的交通仿真主要依赖预先设定的交通信号配时方案进行仿真。而与真实的自适应的城市交通控制系统实时计算的配时方案存在较大误差。硬件在环系统仿真软件的信号配时方案来源于信号控制机，即仿真环境中的信号相位配时方案与城市交通控制系统实时产生的方案完全相同，因而可以提高城市交通仿真系统的精度。

（4）    学生和学习和实验的需要

以往，学生在学习城市交通控制系统时，需要有良好的信号控制软硬件基础知识，而且缺少简单有效的对信号相位评价的实验方法。硬件在环仿真系统的开发为学生的学习和实验提供了一种新的工具，降低了实验的难度，增加了学生对实验的认知和感知能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种交通信号控制系统的硬件在环仿真测试系统，以克服实际信号控制系统无法事前评价、交通仿真软件无法实时模拟信号控制系统配时方案的不足，将实际的交通信号控制系统有机地融合到虚拟的交通仿真系统中，实现交通信号控制的硬件在环仿真测试系统，提供一个可重复运行的闭环仿真测试评价系统。