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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于TMS320DM642的智能交通燈
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 基于TMS320DM642的智能交通燈控制應(yīng)用DSP技術(shù)，通過圖像采集、信號處理以完成實(shí)時(shí)監(jiān)測道路交叉口車流量狀況，達(dá)到自動(dòng)調(diào)控紅綠燈時(shí)間長短的目的，使其可以因時(shí)制宜的疏導(dǎo)交通，緩解交通壓力，減少時(shí)間浪費(fèi)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本控制系統(tǒng)采用TMS320DM642芯片作為核心處理控制單元，通過CCD攝像頭采集車流量圖像，然后對采集的圖像進(jìn)行抽樣、灰度化等操作，并利用算法求出車流量密度參數(shù)以達(dá)到對紅綠燈時(shí)間參數(shù)的合理控制。為了提高智能交通燈的性能，我們對系統(tǒng)進(jìn)行了創(chuàng)新性的優(yōu)化：其一，在硬件上，TMS320DM642是TMS320C6000系列DSP中具有快速數(shù)據(jù)處理能力和強(qiáng)大接口能力的芯片，而且易于編程。它是為圖像及音頻處理等功能而設(shè)計(jì)的專用DSP，本系統(tǒng)選用它作為處理控制核心。其二，通過設(shè)計(jì)算法完成對圖像的分析從而實(shí)現(xiàn)了對紅綠燈時(shí)間長短的閉環(huán)控制。其三，充分利用CCS集成開發(fā)環(huán)境對現(xiàn)有模塊進(jìn)行編程，縮短軟件的開發(fā)周期，完成處理和控制功能。 智能交通燈的控制系統(tǒng)需要硬件和軟件兩方面的相互協(xié)調(diào)，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中需要不斷的調(diào)整與完善。
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作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明目的：在當(dāng)今社會(huì)用高新技術(shù)手段改善日益嚴(yán)峻的交通狀況很重要。我們研發(fā)的智能交通燈能夠根據(jù)十字路口兩方向道路情況自動(dòng)調(diào)整通行時(shí)間，從而提高道路的利用率，有效的改善交通狀況。 基本思路：在十字路口處常會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)方向車流量不同的情況，如果兩個(gè)方向還用相同的通行時(shí)間顯得十分不合理。所以我們通過TMS320DM642型號DSP芯片及相關(guān)設(shè)備實(shí)時(shí)檢測兩個(gè)方向的車輛密度，進(jìn)而客觀的確定兩個(gè)方向的通行時(shí)間，以達(dá)到更高的通行率。 創(chuàng)新點(diǎn)：（1）能夠按照路況實(shí)時(shí)調(diào)整十字路口兩個(gè)方向通行時(shí)間 ，有效提高交通效率。（2）通過采用具有很好圖像處理能力的TMS320DM642型號DSP芯片實(shí)時(shí)監(jiān)測并控制交通。這種芯片擁有強(qiáng)大且高效的硬件資源，且處理速度超快。 技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)指標(biāo)： a.算法設(shè)計(jì)：經(jīng)過小組討論我們的算法是計(jì)算不同方向的圖像中車輛所占面積作為該方向上車輛密度，通過比較其大小作為交通燈時(shí)間改變的依據(jù)。采集圖像后，進(jìn)行待處理區(qū)域截取，以便盡可能的減少數(shù)據(jù)處理量，節(jié)省處理時(shí)間。通過編程把彩色圖像轉(zhuǎn)換為黑白圖像。然后，用背景減除法獲得目標(biāo)車輛信息，完成目標(biāo)提取。進(jìn)而進(jìn)行二值化處理并通過編程求出圖像白色像素部分的面積,用以確定該方向車流量。 b.交通燈的控制：本系統(tǒng)的智能交通燈控制主要針對十字路口。根據(jù)兩方向的車流量比較，我們把放行時(shí)間分為長、短、普通三種狀態(tài)。進(jìn)而達(dá)到兩方向通行效率的最大化。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 我們的研究課題旨在研究出基于DSP技術(shù)的智能交通信號燈。TMS320DM642作為一種功能強(qiáng)大的特種微處理器，主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)、語音、視頻信號的高速數(shù)學(xué)運(yùn)算和實(shí)時(shí)處理方面，DSP將在未來通信領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。 在比較CCD與CMOS圖像傳感器后，我們決定選用CCD圖像傳感器作為本方案的圖像采集器。CCD傳感器顯著特點(diǎn)有：1.體積小重量輕；2.功耗小，工作電壓低，抗沖擊與震動(dòng)，性能穩(wěn)定，壽命長；3.靈敏度高，噪聲低，動(dòng)態(tài)范圍大；4.響應(yīng)速度快，有自動(dòng)掃描功能，圖象畸變幾率小，無殘像；5.應(yīng)用超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)生產(chǎn)，像素集成度高，尺寸精確，商品化生產(chǎn)成本低。鑒于其強(qiáng)大的優(yōu)勢，它已經(jīng)在攝像、信號處理和存儲(chǔ)三大領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。 同時(shí)我們采用CCS的集成開發(fā)環(huán)境，它是TI公司的DSP的集成開發(fā)環(huán)境，它提供了環(huán)境配置，源文件編輯，程序調(diào)試，跟蹤和分析等工具，幫助用戶在一個(gè)環(huán)境下完成編輯，編譯鏈接、調(diào)試和數(shù)據(jù)分析等工作，大大提高了開發(fā)周期。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 此作品在2011年度第六屆“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽北京工商大學(xué)賽區(qū)榮獲校級自然科學(xué)類一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 未定
作品可展示的形式
- 模型、圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 采用DSP技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測道路交叉口車流量狀況，調(diào)控交通信號燈的時(shí)間長短，使其可以因時(shí)制宜的疏導(dǎo)交通，緩解交通壓力。采用TMS320DM642芯片，它是TI公司C6000系列最新的定點(diǎn)DSP，其核心是C6416型高性能數(shù)字信號處理器。應(yīng)用此芯片將極大提高處理速度和準(zhǔn)確性。 此智能信號燈可以用于國內(nèi)外任何一個(gè)交通交叉路口，只需在原有交通信號燈的基礎(chǔ)上安裝CCD攝像頭獲取路況信息，就可以通過計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行控制，此控制是智能自動(dòng)的。鑒于現(xiàn)有交通信號燈的狀況，固定的時(shí)間參數(shù)會(huì)造成時(shí)間以及交通資源的浪費(fèi)，而我們研究的智能信號燈可以根據(jù)交叉路口實(shí)時(shí)的車流量輸出不同的時(shí)間參數(shù)，使這一問題迎刃而解。此智能信號燈改造過程中施工量少，且成本較低，便于應(yīng)用于實(shí)際，可以有效減少交通堵塞現(xiàn)象，讓我們得生活和工作更加高效，并且適應(yīng)于當(dāng)前智能交通發(fā)展的大趨勢，有利于城市建設(shè)和社會(huì)進(jìn)步。
同類課題研究水平概述
- 1．國內(nèi)對智能交通燈的研究情況匯總: ⑴蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程系有基于CPLD的智能多功能交通燈設(shè)計(jì)，采用硬件描述語言VHDL,外圍電路以光電傳感器為核心,在QUARTUSII7.2開發(fā)環(huán)境中設(shè)計(jì)了一種兼有數(shù)字鐘功能的智能多功能交通燈,能實(shí)時(shí)檢測道路車輛的排隊(duì)情況,并進(jìn)行流量統(tǒng)計(jì). ⑵中國礦業(yè)大學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)系采用MSC-51系列單片機(jī)ATSS52和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過89S52芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩5秒時(shí)黃燈閃爍警示；車輛闖紅燈報(bào)警；綠燈時(shí)間可檢測車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。 ⑶遼寧工程技術(shù)大學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)學(xué)院根據(jù)十字路口交通燈的控制要求，采用PLC 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)正常交通的時(shí)序控制，通過傳感器完成對交通異常狀況的智能判別及處理。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要使用了PLC 可編程序控制器和傳感器相結(jié)合的一種智能控制方法，使用壓軸式傳感器采集車輛脈沖，用PLC 高速計(jì)數(shù)器對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)取得的數(shù)據(jù)運(yùn)用一定的智能控制原則自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)間長度，最大限度地減少車輛滯留現(xiàn)象，較好地解決了車流量不均衡、不穩(wěn)定問題。 2．國外智能交通燈的研究情況： 德國科爾斯魯厄理工正在研發(fā)一種以“有機(jī)計(jì)算機(jī)”為核心的交通信號燈。這項(xiàng)技術(shù)為所有交叉口計(jì)算一個(gè)單一的周期時(shí)間并將這個(gè)周期時(shí)間分割成每一個(gè)交叉口的綠燈時(shí)間，而后調(diào)整相位差，以便將等待時(shí)間減至最少。 3．應(yīng)用情況： 2011年01月18日搜狐新聞稱，目前，佛陳大橋下魁奇路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通過線圈感應(yīng)車流控制交通燈，實(shí)時(shí)顯示道路暢通情況。
