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基于Extendsim的遗传算法与FPGA控制在交通信号时序优化中的应用

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简介:
本研究结合Extendsim仿真平台、遗传算法及FPGA技术,致力于改善城市交通信号控制系统,通过优化信号时序提高道路通行效率和交通安全。 艾哈迈德·阿齐兹·埃扎特、朱莉娅·埃尔·佐格比、穆罕默德·艾哈迈尔、内尔米·哈尼、阿兹米·梅赫尔巴和埃兹·阿布·埃米拉在2013年7月使用ExtendSim开发了一个智能交通控制系统的仿真模型,以评估其相对于当前情况的性能。他们采用遗传算法进行优化,并研究了利用FPGA(现场可编程门阵列)来控制系统中交通信号时序的可能性,旨在实现最佳的交通灯计时。

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客服
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  • ExtendsimFPGA
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    本研究结合Extendsim仿真平台、遗传算法及FPGA技术,致力于改善城市交通信号控制系统,通过优化信号时序提高道路通行效率和交通安全。 艾哈迈德·阿齐兹·埃扎特、朱莉娅·埃尔·佐格比、穆罕默德·艾哈迈尔、内尔米·哈尼、阿兹米·梅赫尔巴和埃兹·阿布·埃米拉在2013年7月使用ExtendSim开发了一个智能交通控制系统的仿真模型,以评估其相对于当前情况的性能。他们采用遗传算法进行优化,并研究了利用FPGA(现场可编程门阵列)来控制系统中交通信号时序的可能性,旨在实现最佳的交通灯计时。
  • 城市道路
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    本研究探讨了在城市道路交通中运用遗传算法进行信号实时优化控制的方法,旨在提高交通流畅度和减少拥堵现象。通过模拟实验验证其有效性及适应性。 城市道路交通信号实时遗传算法优化控制的研究涵盖了多个关键知识点: 1. 城市交通信号控制系统的重要性:在城市管理的背景下,有效的交通信号控制系统能够显著提升道路通行能力和减少交通事故的发生率,这对于改善城市的整体交通状况至关重要。 2. 传统定时控制系统的局限性:过去的交通管理主要依赖于固定的定时系统来调节红绿灯的时间。然而,在实际应用中这种方法无法灵活应对实时变化的车流量情况,从而导致了不必要的拥堵和安全问题。因此,开发能够根据当前路况动态调整信号配时的新一代控制系统显得尤为迫切。 3. 交通延误的影响:车辆在通过交叉路口时经常遇到由红绿灯控制引起的延迟现象。这些等待时间占据了整个行程中相当大的比例,并且大部分是由于不合理的信号设置造成的。 4. 交通事故与交叉口的关联性分析:据统计,大约有59%的道路事故发生在十字路口区域之内,显示出优化该地段交通管理措施的重要性以降低事故发生率。 5. 实时控制系统的需求:鉴于车流量随时间不断变化的特点以及现有定时系统的不足之处,迫切需要建立一种能够实时响应并调整信号灯设置的新型控制方案。这将有助于减少车辆等待时间、缓解拥堵状况,并提高道路通行效率。 6. 交通流模型的重要性:为了克服传统方法中的缺陷,在解决复杂的城市道路交通问题时必须构建基于理论基础的数据模型来实现最优化的交叉口流量管理目标。该模型需具备实时监控各车道车速及数量变化的能力,从而对整体交通情况进行综合优化处理。 7. 遗传算法的应用于信号控制:遗传算法因其强大的全局搜索能力而被广泛应用于解决多目标最优化问题之中。本研究提出了一种基于此技术的交叉口控制系统模型,并以最小化所有车辆总的等待时间为首要任务,通过实时调整多个路口处红绿灯切换时间来达到最佳交通流量分配效果。 8. 四相位信号控制策略:文中介绍了一种四阶段对称式放行方案,即按照左转、直行、右转以及非机动车和行人四种模式分别进行管理以确保交叉口内的行车安全与顺畅流动。 9. 编程技术的应用实例:借助MATLAB软件生成符合泊松分布特性的交通流量序列,并结合VB可视化界面编程工具开发了一个简易的道路信号实时遗传算法演示平台。这充分展示了现代信息技术在智能交通系统设计中的重要作用和广阔前景。 10. 实验验证与效果评估:通过模型的动态优化、计算模拟以及实际测试,证明了采用遗传算法进行道路信号控制可以显著改进参数设置情况,并最终实现更高的通行效率及更短的车辆等待时间目标。 这些知识点共同构成了城市道路交通信号实时遗传算法优化控制研究的核心内容。这项跨学科的研究成果对于改善交通管理和缓解拥堵状况具有重要的理论和实践价值,同时也为未来相关领域的进一步探索提供了宝贵的经验参考和支持。
  • 改良城市.zip
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    本研究提出了一种基于改良遗传算法的模型,旨在有效优化城市交通信号控制,改善道路通行效率和缓解交通拥堵问题。 基于改进的遗传算法的城市交通信号优化.zip包含了利用改进后的遗传算法来提高城市交通信号系统的效率的研究内容。该研究旨在通过优化算法提升城市道路交叉口处的车辆通行能力,减少拥堵现象,并改善整体交通安全状况。此压缩文件内含相关代码、实验数据及分析报告等资料。
  • 研究
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    本研究探讨了遗传算法在解决复杂控制系统中最优解问题上的潜力与优势,深入分析其应用于最优化控制的具体方法及实践效果。 本段落对遗传算法的进展、改进以及其在控制系统优化设计中的应用进行了系统研究。内容涵盖遗传算法的设计、改进方法、经典控制器参数的优化设计、数字控制器结构与参数的同时优化设计,以及控制器参数的在线仿真优化设计等各个方面。
  • 改良(含Python代码).zip
    优质
    本资料包提供了一个利用改进遗传算法进行城市交通信号优化的设计方案及其实现代码。通过Python编程语言,我们能够有效地模拟和优化复杂的交通流模式,减少拥堵现象,提高道路通行效率。文档详细介绍了算法的原理、实现步骤以及参数调整方法,并附有详细的实验结果分析与讨论,为交通工程领域的研究者提供了一个有价值的工具集。 基于改进遗传算法的交通信号优化(Python代码实现).zip包含了使用改进后的遗传算法来优化交通信号控制的Python代码。
  • 城市分析:采改良
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    本研究探讨了利用改良遗传算法优化城市交通信号控制的问题。通过模拟与实验验证,提出了一种有效减少道路拥堵和提高通行效率的新方法。 遗传算法基于“适者生存”的生物学原理,将优化问题的求解过程比喻为染色体之间的竞争与演化。通过模拟自然界中的复制、交叉及变异机制,算法能够使一系列候选解决方案(即“染色体”)经历多代进化,最终筛选出最适应环境的个体,从而找到最优解或满意解。这种算法具有高度并行性、随机性和自适应性的特点,并且是一种通用优化方法。
  • FPGA
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    本项目设计了一种基于FPGA技术的智能交通信号控制系统,旨在优化城市道路交叉口的车辆和行人流量管理。通过实时数据分析与模式识别,该系统能够动态调整各方向绿灯时长,显著提升路口通行效率及交通安全水平。 设计任务(一)包括一个主干道与支干道路口的十字交叉路口的设计。其中主干道为东西向而支干道则为南北方向设置。为了确保车辆的安全且高效通行,在每个入口处设置了红、绿、黄三种颜色的信号灯。 要求如下: 1. 主干道和支干道交替放行,当主干道路口显示绿色时,支干道路口应呈现红色;反之亦然。具体而言,每次主干道允许通过55秒后转换为黄色过渡状态持续5秒钟然后变为红色直至下一次循环开始前保持20秒不变。而支干道则在绿灯亮起后的每个周期内通行时间为25秒。 2. 系统应能实现正常倒计时功能,即每当信号灯变化之前都会有一个数字显示其剩余时间。 3. 设备需具备整体清零的功能:当系统启动或特定条件下需要重新开始工作流程时, 计数器将从初始状态重置,并且相应指示灯亮起以示准备就绪。 4. 特殊情况下,例如紧急车辆接近、电力故障等情况发生时,东西南北四个路口均应显示红色信号灯。 Verilog HDL作为一种标准的硬件描述语言在电路设计中被广泛应用。这种编程方式支持多种工具如验证仿真、时间序列分析及综合等操作,并且可以应用于各种不同的器件上实现相同的逻辑功能。 由于可编程设备能够通过软件来改变其物理结构和工作模式,它为数字系统的构建提供了极大的灵活性。 本段落利用Verilog HDL编写了一个交通信号控制系统的设计方案。该系统中主干道的灯依次显示绿黄红三种颜色变化,而支干道路口则按红绿黄顺序进行切换。 设计过程中采用自顶向下方法将电路分为div(包括div1和div2)、counter、controller、Fenwei(包含Fenwei1与Fenwei2)以及demx模块等几个部分,并对每个组件进行了单独开发。通过QuartusII6.0软件中的仿真工具,验证了各个独立单元的功能正确性。 随后将所有组成部分整合成一个完整的系统并再次进行整体功能测试以确保无误。 最终使用QuartusII6.0的下载程序把设计好的代码上传至Altera公司的FPGA芯片EP1C3T144C8上,实际运行结果表明该交通灯控制系统工作正常且符合预期的设计要求。
  • Python:利Python实现寻找智能最佳并最大...
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    本项目运用Python编程语言开发遗传算法,旨在优化智能交通系统中信号灯的时间配置,以达到减少拥堵、提高道路通行效率的目的。通过模拟自然选择和遗传机制,该算法能够高效地搜索解决方案空间,寻找最优或近似最优的时序方案,从而实现交通流量的最大化利用与资源的有效分配。 Python-algoritmo-genetico 是用 Python 编写的遗传算法实现。其目的是寻找智能交通信号灯的最佳时间设置,并最大化通过随机且不平衡的两条街道上车辆流量。有关此工作的完整论文可以查阅相关文献资料。
  • 工程 PDF
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    本文探讨了遗传算法在解决复杂工程问题中的应用,通过模拟自然选择和遗传学原理,为工程优化提供了有效的方法。文章分析了该技术的具体实现及案例研究,展示了其强大的搜索能力和广泛的应用前景。 对于刚踏入这个领域的朋友们来说,《遗传算法》是一篇非常值得参考的文章。在优化领域内,遗传算法占据着重要的地位,并且在处理复杂函数的优化问题上具有明显的优势。