基本信息
- 項目名稱：
- 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、信號處理以完成實時監(jiān)測道路交叉口車流量狀況，達到自動調(diào)控紅綠燈時間長短的目的，使其可以因時制宜的疏導(dǎo)交通，緩解交通壓力，減少時間浪費。
- 詳細介紹：
- 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)以達到對紅綠燈時間參數(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)計算法完成對圖像的分析從而實現(xiàn)了對紅綠燈時間長短的閉環(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、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 發(fā)明目的：在當(dāng)今社會用高新技術(shù)手段改善日益嚴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調(diào)整通行時間，從而提高道路的利用率，有效的改善交通狀況。 基本思路：在十字路口處常會出現(xiàn)兩個方向車流量不同的情況，如果兩個方向還用相同的通行時間顯得十分不合理。所以我們通過TMS320DM642型號DSP芯片及相關(guān)設(shè)備實時檢測兩個方向的車輛密度，進而客觀的確定兩個方向的通行時間，以達到更高的通行率。 創(chuàng)新點：（1）能夠按照路況實時調(diào)整十字路口兩個方向通行時間 ，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芯片實時監(jiān)測并控制交通。這種芯片擁有強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： a.算法設(shè)計：經(jīng)過小組討論我們的算法是計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間改變的依據(jù)。采集圖像后，進行待處理區(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車輛信息，完成目標提取。進而進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，我們把放行時間分為長、短、普通三種狀態(tài)。進而達到兩方向通行效率的最大化。
科學(xué)性、先進性
- 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)運算和實時處理方面，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傳感器顯著特點有：1.體積小重量輕；2.功耗小，工作電壓低，抗沖擊與震動，性能穩(wěn)定，壽命長；3.靈敏度高，噪聲低，動態(tài)范圍大；4.響應(yīng)速度快，有自動掃描功能，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。鑒于其強大的優(yōu)勢，它已經(jīng)在攝像、信號處理和存儲三大領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。 同時我們采用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。
作品所處階段
- 實驗室階段
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)濟效益預(yù)測
- 采用DSP技術(shù)實時監(jiān)測道路交叉口車流量狀況，調(diào)控交通信號燈的時間長短，使其可以因時制宜的疏導(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確性。 此智能信號燈可以用于國內(nèi)外任何一個交通交叉路口，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，就可以通過計算機終端進行控制，此控制是智能自動的。鑒于現(xiàn)有交通信號燈的狀況，固定的時間參數(shù)會造成時間以及交通資源的浪費，而我們研究的智能信號燈可以根據(jù)交叉路口實時的車流量輸出不同的時間參數(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)和社會進步。
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，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)計了一種兼有數(shù)字鐘功能的智能多功能交通燈,能實時檢測道路車輛的排隊情況,并進行流量統(tǒng)計. 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ATSS52和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過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)點亮，倒計時剩5秒時黃燈閃爍警示；車輛闖紅燈報警；綠燈時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)濟學(xué)院根據(jù)十字路口交通燈的控制要求，采用PLC 設(shè)計實現(xiàn)正常交通的時序控制，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 高速計數(shù)器對脈沖進行計數(shù)，根據(jù)取得的數(shù)據(jù)運用一定的智能控制原則自動調(diào)節(jié)紅綠燈的時間長度，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“有機計算機”為核心的交通信號燈。這項技術(shù)為所有交叉口計算一個單一的周期時間并將這個周期時間分割成每一個交叉口的綠燈時間，而后調(diào)整相位差，以便將等待時間減至最少。 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)實現(xiàn)了通過線圈感應(yīng)車流控制交通燈，實時顯示道路暢通情況。
