1.研讨布景及研讨含义
跟着国民经济的快速开展，各种机动车特别是私家车具有量急剧添加，这使得交通拥堵问题在许多大城市显得十分严峻。特别关于迟早交通顶峰时段，一些首要穿插路口处的阻车长度或许长达上千米，乃至有的阻车车长从一个穿插路口延伸到另一个穿插路口，一辆车经过一个穿插路口，或许耗时半小时以上，交通拥堵带来时刻的糟蹋，给市民的正常日子形成严峻的负面影响，一起给对国民经济的开展带来了严峻的影响。而关于这种状况，应该选用交通讯号与交通流量相适应的办法，以替代固定周期操控的办法，也就是说在交通网络中车流、人流的改变是随机的，不同的流量对绿灯时刻有着不同的要求，因而本项目提出一种依据各个路口的交通流量来操控交通讯号的办法。
本项目方案以BQ-VD22 车辆检测器为前端数据收集器，以Xilinx公司的SPARTAN系列FPGA为信号处理和操控中心，规划一款实时交通流量监测体系，并将交通流量信息发送到交通操控中心，来完结对交通讯号的操控，经过对首要路途截面的实时车速、单位时刻内进入和脱离某一路段的车辆数目等信息的剖析和处理，取得该路段的实时交通拥堵程度，然后经过一对3G上网卡，将成果传送给操控中心，处理成果以2D平面图的方法显现出来，用色彩的深浅表明各个路段的拥堵程度，这样操控中心就能够依据当时各个路口的交通流量来操控交通讯号，若是状况紧急，交警也可到路途上完结交通调度，这样便能够完结交通拥堵问题的处理。在本项目中，以机动车的均匀行进速度、单位时刻内各个车道均匀经过的车辆数等详细参数作为衡量该路段拥堵程度的特征参量。整个体系分为三个部分：数据收集部分、信号处理部分、终端显现部分。原始数据来自多个BQ-VD22 车辆检测器组成的传感器网络，信号处理部分对其进行必定的剖析和处理，提取出终端需求的信息(拥堵程度的特征参量)。终端显现部分是将前端取得的成果在显现屏上以2D平面图的方法实时显现出来，这样操控中心就能够很直观的了解当时的交通状况，以便合理操控交通讯号。信号处理部分和操控中心的衔接经过无线传输来完结，选用一对3G上网卡是一个很好的挑选，能够下降开发的难度，进步功率。
2.详细实施方案
本项目拟选用XILINX公司的Spartan-6开发板进行规划。Spartan-6系列可供给的密度从 3,840 个逻辑单元到 147,443 个逻辑单元不等，完全能够满意一般规划使命的需求。在供给全新且更高效的双寄存器 6 输入查找表 (LUT) 逻辑的一起，它还能供给一系列丰厚的内置体系级模块，其间包含 18Kb (2 x 9Kb) Block RAM、第二代 DSP48A1 Slice等。这些都将极大地进步项目规划的功率，使得研讨人员能够将首要精力会集在算法立异上。例如，在本项目中需求有很多的FIFO模块来完结操控中心与各传感器之间的数据传输，而Spartan-6开发板最多能够供给268个双口Block RAM(存储容量为18Kb)，能够很简单的完结FIFO模块的装备。下面将分别从硬件结构规划和软件流程两个方面对本项目进行介绍。
2.1硬件结构框图
本项意图硬件结构框图如图1所示，硬件渠道选用XILINX公司的Spartan-6开发板进行规划。整个体系包含三个部分：前端数据收集传感器网络、数据处理中心和城市交通指挥操控中心。
数据收集传感器网络选用BQ-VD22 车辆检测器为根本单元，将多个检测器埋设在要害路段和首要路口，就能够实时丈量出路面上各个点的车辆行进速度和行车方向。各个检测器之间经过地址码来进行差异，经过有线或者是无线的方法构成网络。传感器网络与数据处理中心之间经过串口通讯完结数据的交流。
数据处理中心的首要使命是读取前端传感器收集的数据，依照预订的算法进行处理，提取出能够表明交通流量的特征参数，然后经过无线收发设备传给指挥操控中心，以便其进行红绿灯操控和交警的现场指挥。这些数据处理使命均由Spartan-6开发板来完结，丰厚的接口资源使得体系能够很简单与前后模块之间进行数据通讯。Spartan-6 FPGA 系列开发板具有很多定制低功耗专用的 DSP Slice，能够用来完结本项目规划的一些数字信号处理进程，在确保体系规划的灵活性的一起还具有高速度与小尺度等优异特性。
数据处理中心的另一个使命是担任与城市交通指挥操控中心的信息传输，行将处理得到的成果传送给指挥中心，以便于指挥中心进行各个路段的交通灯操控和调整交警的警力布置。为了运用户能够十分直观明晰的取得监测成果，在操控中心以平面图的方法将成果显现很有必要，这能够由克己的液晶显现电路或者是PC机来完结。两者之间的数据传输能够选用3G无线收发模块来完结，这样就能够运用现有的3G网络，有效性和可靠性均可得到确保。
图1 体系的全体硬件结构框图
2.2软件流程图
本项意图软件流程图如图2所示。为了体系完结的便利，咱们将整个体系的作业流程分为两个部分——数据收集处理主程序和数据传输子程序。其间，数据收集处理主程序需求完结的功用是将前端传感器收集的数据读入片内，然后依据相应的算法进行处理，最终将成果保存在拟定的存储地址内。数据传输子程序的功用是将实时处理的成果经过无线模块发送给移交终端。考虑到应尽量削减需求传输的数据量，一起兼顾到实践路段上的交通流的改变速率，此处咱们设置为每两秒向终端发送一次更新。
图2 数据处理部分的软件流程图
3.立异点
1. 经过对多个传感器丈量成果进行数据交融取得首要路途交通流量的特征参量，其成果与实践状况比较契合，可靠性较高。
2. 数据处理部分与操控中心之间的衔接选用一对3G上网卡来完结，能够确保信息传输的实时性。并且，因为选用的是现有的3G网络，不需求考虑信道分配、频谱资源等问题，规划功率较高。
3. 在操控中心，处理成果以2D平面图的方法显现出来，用色彩的深浅来表明各个路段的交通流量的巨细，十分的直观明晰，易于用户操作。
4. 渠道具有必定的通用性，对终端程序稍作修正就用来能完结一些其它的使用，例如流量监测、OD查询等。
