1 概述
为了处理城市交通拥堵的问题，需求从供求两个方面来采纳办法：一是加强城市道路的基础建设，二是要充分运用、进步现有路网的运用功率。现在，国内的城市交通灯大多数都是选用固定的绿信比（一个信号相位的有用绿灯时长与周期时长之比），不能满意穿插路口车辆的时变性要求。
含糊操控技能作为智能操控的重要分支之一，它的最大特点是针对各类具有非线性、强耦合、不确认性、时变的多变量杂乱体系，在各个操控领域中得到广泛的运用，并取得杰出的操控作用。在城市道路中存在很多的平面穿插路口，穿插路口一般能够分红十字形、X形、T行、Y行和多路穿插形，本文以十字形穿插路口作为研讨目标。
在平面穿插路口上某一支或许几支交通流所取得的通行权称为信号权，简称相位。一个周期内有几个信号相位，则称该信号体系为几相位体系。本文以双向6车道4相位体系为例。第1相位东西方向交通流直行，第2相位东西方向交通流左转，第3相位南北方向交通流直行，第4相位南北方向交通流左转，一切右转方向交通流不予操控。其交通运行图如图1所示。
图1 4相位交通运行图
2 含糊操控器的规划
含糊操控器一般包含含糊化接口、数据库、规矩库、含糊推理机宽和含糊接口5部分，如图2所示。
图2 含糊操控器的组成
2.1 从属度函数
为了完结输入的含糊化，有必要知道输入精确值对含糊化的从属度函数，如取7个，即PL（正大）、PM（正中）、PS（正小）、ZE（零）、NS（负小）、NM（负中）、NL（负大）。在精度要求比较高的状况下能够选用正态分布，一般状况下可取三角形或许梯形，本文选用三角形的从属度函数。
在红灯期间，取线圈感应取为100 m，车身及车距均匀间隔取5 m，将测得的车辆排队长度P看作含糊变量。其论域为：
P={1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21}
取7个言语值，其赋值表如表1所列。
表1 P赋值表
当时相位车队长度与下一相位的车队长度之差Q作为绿灯推迟的修正值。其论域为：
Q={-12，-9，-6,3,0,3,6,9,12}
取7个言语值，其赋值表如表2所列。
表2 Q赋值表
一般状况下，为了防止车辆来不及经过，绿灯时刻不低于20 s；为了防止车辆等待时刻太长，绿灯时刻不超越60 s。绿灯的追加时刻看作含糊量g。总的追加时刻的论域为：
T={4,8,12,16,20,24,28,32,36}
取7个言语值，其赋值表如表3所列。
表3 T赋值表
2.2 车辆检测器
选用环形线圈式，金属线圈埋在地下，构成LC振动回路。受车身铁磁资料的影响，电感量发生变化，依据电感不同可知车辆经过期的脉冲，然后推算出车辆经过的频率。
2.3 操控器的规划
本文选用二维含糊操控器，二维指的是含糊操控器的输入变量有两个，而操控器的输出只要一个。这类含糊规矩的一般方式为：
IF X1 IS Ai AND X2 IS Bi THEN Y IS Ci
由操控规矩得到含糊操控规矩表，如表4所列。
表4 含糊操控规矩表
3 含糊操控的FPGA完结
3.1 Spartan3A/3AN介绍
FPGA具有性能好、规划大、可重复编程、开发出资小等长处，在现代电子产品中运用得越来越广。运用Xilinx的Spartan3A/3AN FPGA时，ISE是必备的规划东西。它能够完结开发的悉数流程，包含规划输入、仿真、归纳、布局布线、生成BIT下载文件、装备和在线调试等[4]。本文选用EElements ISE Development Kit开发套件和ISE10.1软件规划东西，树立含糊操控交通灯体系工程，如图3所示。
图3 含糊操控交通灯体系工程图
3.2 体系的全体结构及软件规划
体系生成的RTL如图4所示。该体系首要由数据收集模块、含糊推理模块、分频模块、计数器模块、状况机操控模块和显现模块组成。数据收集模块首要是收集当时相位的车流量和下一相位的车流量；含糊推理模块对收集到的数据进行核算，并确认当时穿插口的通行状况（包含4个相位的通行与制止、通行的精确时刻）；分频模块将体系供给的40 MHz的频率进行分频得到1 Hz；计数器将含糊推理模块得到的详细数据完结减1计数，并经过7段数码管显现。
图4 体系生成的RTL
关于含糊决议计划部分，其间每一条含糊条件句子都决议一个含糊联系。
例如：if P=P1 and Q=Q2，then T=T2所决议的含糊联系能够按下式核算：
此处的T表明将矩阵按行排列成一列向量，经过39个含糊联系的“并”运算，可获取表征总的含糊联系，即：
给定输入，由R按组成推理规矩可得含糊输出：
依据一切的组合以及按式（2）和式（3）可求得绿灯延时，加上绿灯根本延时终究可确认当时相位的绿灯总时刻，然后树立操控查询表，编写VHDL描绘言语。
3.3 含糊操控交通灯硬件完结
BIT文件由FPGA归纳完结东西发生，用于装备FPGA，JTAG鸿沟扫描链的每一个FPGA需求一个BIT文件。运用电缆下载装备文件到PROM时，首要作业进程是发动iMPACT，在文件形式顶用PROM Formatter把BIT文件转为MCS/EXO格局的PROM文件，然后在装备形式中初始化鸿沟扫描链，接着就能够下载装备文件了，如图5所示。
图5 下载装备文件
以上规划现已编程结束而且完结验证，开发板Spartan3A/3AN现已能够作业。由7个按键模仿输入，输入数据不同，数码管依据含糊操控判定得出不同的数据显现，状况操控器得出当时状况，并用LED灯来直观显现，如图6所示。
图6 硬件完结
结语
本文提出一种智能交通灯含糊操控的办法，运用FPGA的优势以及其软硬件协同作业带来的便当，将智能交通灯操控在FPGA上完结。由硬件完结能够看出，它能依据收集到的当时相位车流量和当时相位与下一相位车流量之差，由含糊操控器按必定的规矩实时决议当时相位绿灯延时时刻，然后到达最大程度的通行量。
