[发明专利]一种基于数字信息素的智能交通信号灯实时调控方法

摘要

本发明属于计算机应用技术领域，公开了一种基于数字信息素的智能交通信号灯实时调控方法。该方法利用数字信息素作为媒介实现既能预测车流也可以平滑绿信比的智能交通信号灯实时调控。首先采集数字信息素，依次进行累积、蒸发和扩散三个行为，更新数字信息素；而后，调控交通信号灯绿信比。数字信息素的扩散使得信息素可以早于车流到达交通信号灯，从而具有预测的作用。另一方面，数字信息素的蒸发具有之前车流的信息，从而具有记忆功能。数字信息素的预测与记忆特性，是数字信息素优于单纯车流信息的关键所在。使得基于数字信息素的智能信号灯系统具有以往单纯基于车流的智能信号灯无法比拟的优势。

主权项

1.一种基于数字信息素的智能交通信号灯实时调控方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，采集数字信息素；根据目标要求，将道路划分成若干个单元格，在时刻t，系统根据实时车流自动采集单元格内的数字信息素，依次进行累积、蒸发和扩散三个行为，更新数字信息素；所述累积行为指不同车辆所遗留的信息素在同一个单元格内累加；ρ_i,t＝ρ_i,t‑1+n_i,t    (1)其中，ρ_i,t‑1是第i个单元格内t‑1时刻数字信息素的总量；n_i,t是第i个单元格内t时刻车辆数；ρ_i,t是第i个单元格内t时刻累积后的数字信息素的总量；所述蒸发行为指信息素随着时间的推移而慢慢减少：ρ′_i,t＝(1‑ρ_v)ρ_i,t    (2)其中，ρ_i,t是第i个单元格内t时刻数字信息素的总量；ρ_v是蒸发率；ρ′_i,t是单位时间内经过蒸发之后所留下的信息素总量；所述扩散行为指沿着车辆行驶的方向，信息素扩散到周围区域：ρ″_i,t＝(1‑ρ_p)ρ′_i,t    (3)其中，ρ′_i,t是单位时间内经过蒸发之后所留下的信息素总量；ρ_p是扩散率，即可以扩散到周围区域的信息素的百分比；ρ″_i,t是扩散之后第i个单元格所留下的信息素的量；采用同步更新，即所有单元格同时扩散，而后再同时接收来自其他单元格扩散过来的信息素：其中，Φ是在单位时间内可以扩散到单元格i的所有上游单元格集合；是从单元格j扩散出去的均匀喷洒到所途径单元格的数字信息素；其中，ρ′_j,t是蒸发之后所留下的信息素；ρ_pρ′_j,t是可以扩散出去的信息素的总量；v是信息素扩散的速度，τ是单位时间段长度，vτ是单位时间内数字信息素可以传播的距离；C_s是单元格的长度；vτ/C_s是单位时间内信息素扩散所进过的单元格个数；步骤二，调控交通信号灯绿信比；当时刻t为交通信号灯一个控制周期的开始时刻，即mod(t,T_c)＝0，则交通信号灯根据上个控制周期内的路口各个方向上的数字信息素总量调整下一周期信号灯的绿信比：其中，T_i^G是第i个相位的绿灯时长，D_i是第i个相位是绿灯的车道上的数字信息素总量；∑_j D_j是信号灯所有相位对应车道上的数字信息素总量；T_C是信号灯周期；若时刻t不是交通信号灯一个控制周期的开始时刻，则进行t+1时刻的步骤一的数字信息素采集工作，此过程循环往复，不断迭代更新。