无线智能交通监控系统设计

　　MJPG-streamer是一个轻量级的视频服务器软件，一个可以从单一输入组件获取图像并传输到多个输出组件的命令行应用程序[6]。该软件可应用在基于IP 协议的网络中，从网络摄像机中获取并传输JPEG 格式的图像到浏览器或者是一个安装TCPMP 播放器的Windows 移动设备。它来源于uvc_streamer，为在RAM和CPU上存在资源限制的嵌入式设备而设计的。MJPG-streamer兼容Linux-uvc的摄像机，可以直接生成JPEG数据，即使是运行OpenWRT Linux的嵌入式设备，也可以快速处理M-JPEG数据流[6]。图3是在远程计算机通过摄像头观察到的十字路口画面。

　　2.2 应急车辆检测装置

　　交通局可根据需求，给救护车、消防车或警车等应急车辆分配主动式RFID标签。主动式RFID标签本身具有内部电源供应器，拥有较长的读取距离和较大的记忆体容量，可以用来储存读取器所传送的一些附加信息。本系统选用菁扬科技公司生产的2.4 GHz双通道有源RFID读写器JY240DS，它采用高端的射频SoC芯片设计主控单元，融合先进的微功耗技术、防碰撞算法、无线电技术，采用双通道天线设计，高增益射频收发电路结构优化，抗干扰性强，可在线读写设置，可连续上电运行，无须人工参与，能够满足工业等恶劣使用环境的功能要求。选用全向天线，对目标进行远距离识别，最远读卡距离可以达到100 m以上。

　　当安装有电子标签的应急车辆进入读写器识别区域时，远程计算机监控终端会主动给值班人员报警，值班人员通过摄像头观察应急车辆所处道路的交通状况，决定是否有必要人为改变交通灯的状态，为应急车辆开启绿灯，使其以尽量快的速度通过十字路口。

3 十字路口红绿灯

　　3.1 车流量检测装置

　　国内外检测车辆的传感器主要有电感环、地磁、超声波和红外线等，各有特点。考虑到成本、精度、性能和抗干扰能力等因素，本系统采用基于电磁感应原理的电感环检测器[7]。如图4所示，在十字路口斑马线前及相距100 m远的路面下各安装一个电感环，当有车辆经过时，由于互感作用将在金属组成的车体内产生涡流。根据楞次定律，涡流的磁场要阻碍引起涡流的磁场的变化，即涡流的磁场对感应线圈磁场有去磁作用，使感应线圈的电感量变小。单片机对振荡电路的振荡频率进行检测，可计算其电感变化量，从而推断上方是否有车辆经过。

　　好的振荡波形有利于单片机测频，保持短期频率稳定可减少误判和纰漏的发生。因此，从工作频段、频率稳定性和振荡波形三方面考虑，采用电容三点式振荡电路。图4中的电感环与振荡电路中的电容和反相器74LS05A构成电容三点式振荡电路。整形电路的功能是把振荡电路产生的正弦信号整形成同频率的方波信号，以便于单片机测量。实现整形功能可直接由开环连接的反相放大器实现。

　　监测点的单片机将测得的数据通过无线模块发送给嵌入式系统，后者根据两个检测点的数据可计算出在100 m范围内有多少车辆等候通过红绿灯。

　　3.2 红绿灯时长方案

　　红绿灯时长设置需要考虑的因素有：车流量、道路宽度、人流量和时间段等。非车辆高峰期，在各路红灯时检测等候区的车辆数，采用动态时长模式，以有效疏导车辆；在车辆高峰期，采用固定时长模式。

　　3.2.1 动态时长模式

　　普通中小型车平均长约4.5 m，大型车平均长约10 m，假设红绿灯等候区中小型车插件电感器厂与大型车的比例是7:1，车间保持1 m的安全距离。经计算，100 m的单行道，可容下14辆中小型车和2辆大型车，共16辆车。设车辆经过红绿灯时，平均速度为10 km/h（即2.8 m/s）。以直行车道为例，设定绿灯时长为20 s，每辆车通过斑马线的平均时间约为2 s，20 s内可以疏通10辆车。设计从第11辆车开始，至第16辆车，每多1辆车红绿灯延迟2 s，同一路口各车道的平均车流量x与该路口绿灯增加时间y的关系满足代价函数(1)。

　　3.2.2 固定时长模式

　　上下班高峰期，各路口车流量和人流量通常都较大，交通信号灯宜采用固定时长模式，不同路口信号灯时长根据日常统计出的车流量多少而设定，不进行动态调整。

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