可見光智能LED燈在交通系統中的應用

韋欣

摘 要 本文設計了一種室外可見光的智能LED交通燈控制系統，并對系統的構成和運行做了說明。結果表明，該系統的經濟指標和交通通可暢指標所占權重較大，說明智能LED的設計給交通帶來了方便。

【關鍵詞】可見光 LED交通燈 綜合能力評價

隨著現代科學技術的飛速發展，LED 技術得到了飛速的提高，逐漸成為第四代光源。LED的實質是由一串串半導體原件，具有光電轉換率快等優點，利用這一特性，對照明光進行人眼無法感測的閃爍脈沖光強度調制，實現了在傳統照明、顯示功能基礎上同時進行通信的目的。在系統中，借助LED的這些特殊功能，實現車輛與交通燈可見光的通訊、車輛與室外顯示板之間的可見光通訊、兩車輛之間的可見光通訊，達到提高服務的水平。

1 系統設計方案

1.1 系統的組成

本文中所設計的室外的可見光LED無線交通通訊系統主要包括3方面：車輛與交通燈之間的可見光的無線通訊、車輛與室外顯示板之間的無線通訊、任意兩車輛之間的無線通訊。

利用智能LED的優勢，通過實時計算LED智能交通燈系統中發射光載波的范圍和角度，能夠使行駛中的司機及時了解前方的路況。同時車輛之間可以互相通訊，提高了運行效率，減少了交通事故。

1.2 具體實施流程分配

交通管理人員會定期對路況信息進行收集，并且及時通過管理中心的終端服務器，將收集到的信息以電信號的形式，傳送到室外的智能LED交通燈上，該信號經過調解和制動過程，實現對智能LED交通燈或者顯示牌的亮度調控，繼而將載有交通信息的電信號轉換為適當的光強信號傳輸帶光接收終端，接著光電監測電路對上述信號進行識別和監測，并且將接收到的光信號進行放大處理，通過調配器將光信號發射給車載終端，從而車輛能夠及時、有效的知道前方的路況，為做好改道換行工作留出時間。

2 系統綜合運行能力的評價

本文采用了層次分析法，對所設計的智能LED交通系統穩定性進行分析，最終得出了令人滿意的結果。

2.1 總評價體系模型的構建

該系統中評價的目標是該系統的運行能力。具體可分為該系統駕駛員的駕駛時間減短，運行距離是否變短，交通擁堵狀況是否減輕，這也可以用經過該路口的駕駛員的等車時間反應出來。根據現有的分析，本文建立層次分析模型，該模型按照目標層、準則層、方案層劃分層次。在智能LED交通可見光的通訊系統中，目標層為該系統的運行能力。準則層包括系統經濟協調、系統協調、交通協調。而經濟協調主要包括設備成本、系統成本；交通協調主要包括車輛運營里程、車輛轉換距離、道路暢通程度；系統協調主要包括信息的匹配程度、智能化程度。并且將評價體系的指標做相應的量化處理，從而可以構建出系統的結構模型。

2.2 層次分析法構造判斷矩陣

判斷矩陣的目的是將方案層的因素對準則層的因素的影響程度作兩兩比較，同時將準則層的因素對方案層的影響程度做兩兩比較。要比較n個因子x1，x2，…，xn某類因素的影響程度，對因子建立兩兩比較矩陣，用yij來表示兩個因子對某個因素影響的大小的比值，在整個系統中，就要做出0.5n（n-1）次兩兩比較的矩陣。最終確定的整個矩陣就可以用y=（yij）n×n來表示，而且此矩陣滿足yij>0且yij=1/yji。

2.3 層次分析法確定權重

常用的確定權重的方法專家打分法，聚類分析法，熵值法，層析分析法等，本文選用了一種最有效的確定權重的方法，層析分析法確定權重。

2.4 層次分析法改進的一致性檢驗

層次分析法中一致性檢驗能夠客觀的反映出兩因子對某因素的影響力的差別。但是當矩陣中yik>yij且ylk

根據Saaty在創建層次分析法時的基本原理，隨機抽取樣本大約1000次，得到一個樣本矩陣，從總共9個樣本抽取出數字，構成正反互逆矩陣，其表示了樣本的隨機的重要性。實驗的次數足夠多，可以充分代表該實驗的可靠性，最終可以得到RI的一致性指標。

2.5 系統運行能力評價的案例

借助智能LED無線通訊的優點，本文設計的LED交通燈的可見光的通訊系統合理的緩解了交通擁擠等狀況。對于綜合能力，本文主要是研究它的目標層、準則層、以及方案層。根據上述構建的層次分析法的結構模型，采用1-9標度的方法，通過經驗的專家賦值，給出了一致性最終綜合評價的權重。根據上述的計算方法計算，可以得到準則層中各個因子對方案層層次分析法的一致性檢驗指標分別為0.0098，0.0254，0.01269均小于0.1所以通過一致性檢驗，而目標層對準則層的一致性指標為0.03622，也通過一致性檢驗，說明該系統具有一定的合理性。而該系統的系統協調度最高，說明，在智能LED 可見光系統中保證信息的傳遞的準確性和及時發送和接收是非常重要的。

3 結束語

全文中基于可見光下智能LED燈的無線通訊技術，設計的系統基于可見光技術目的在于車輛與交通燈可見光的通訊、車輛與室外顯示板之間的可見光通訊、兩車輛之間的可見光通訊。由此建立了系統的結構模型，并且對其做了綜合評價，結果表明該系統是能減少交通擁擠等問題的，且結構簡單，在現有的基礎上不需要增加原件，這是有利于科學技術的發展，有利于人類發展的，這為將來定量化研究該系統性能鋪墊了道路。

參考文獻

[1]劉景龍.基于室外可見光LED交通燈的無線通信系統研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2013.

[2]唐澤.基于FPGA的遺傳算法在交通控制中的應用[D].成都：西南交通大學，2015.

作者單位

徐州工程學院 江蘇省徐州市 221018