可见光智能LED灯在交通系统中的应用

韦欣

摘 要 本文设计了一种室外可见光的智能LED交通灯控制系统，并对系统的构成和运行做了说明。结果表明，该系统的经济指标和交通通可畅指标所占权重较大，说明智能LED的设计给交通带来了方便。

【关键词】可见光 LED交通灯 综合能力评价

随着现代科学技术的飞速发展，LED 技术得到了飞速的提高，逐渐成为第四代光源。LED的实质是由一串串半导体原件，具有光电转换率快等优点，利用这一特性，对照明光进行人眼无法感测的闪烁脉冲光强度调制，实现了在传统照明、显示功能基础上同时进行通信的目的。在系统中，借助LED的这些特殊功能，实现车辆与交通灯可见光的通讯、车辆与室外显示板之间的可见光通讯、两车辆之间的可见光通讯，达到提高服务的水平。

1 系统设计方案

1.1 系统的组成

本文中所设计的室外的可见光LED无线交通通讯系统主要包括3方面：车辆与交通灯之间的可见光的无线通讯、车辆与室外显示板之间的无线通讯、任意两车辆之间的无线通讯。

利用智能LED的优势，通过实时计算LED智能交通灯系统中发射光载波的范围和角度，能够使行驶中的司机及时了解前方的路况。同时车辆之间可以互相通讯，提高了运行效率，减少了交通事故。

1.2 具体实施流程分配

交通管理人员会定期对路况信息进行收集，并且及时通过管理中心的终端服务器，将收集到的信息以电信号的形式，传送到室外的智能LED交通灯上，该信号经过调解和制动过程，实现对智能LED交通灯或者显示牌的亮度调控，继而将载有交通信息的电信号转换为适当的光强信号传输带光接收终端，接着光电监测电路对上述信号进行识别和监测，并且将接收到的光信号进行放大处理，通过调配器将光信号发射给车载终端，从而车辆能够及时、有效的知道前方的路况，为做好改道换行工作留出时间。

2 系统综合运行能力的评价

本文采用了层次分析法，对所设计的智能LED交通系统稳定性进行分析，最终得出了令人满意的结果。

2.1 总评价体系模型的构建

该系统中评价的目标是该系统的运行能力。具体可分为该系统驾驶员的驾驶时间减短，运行距离是否变短，交通拥堵状况是否减轻，这也可以用经过该路口的驾驶员的等车时间反应出来。根据现有的分析，本文建立层次分析模型，该模型按照目标层、准则层、方案层划分层次。在智能LED交通可见光的通讯系统中，目标层为该系统的运行能力。准则层包括系统经济协调、系统协调、交通协调。而经济协调主要包括设备成本、系统成本；交通协调主要包括车辆运营里程、车辆转换距离、道路畅通程度；系统协调主要包括信息的匹配程度、智能化程度。并且将评价体系的指标做相应的量化处理，从而可以构建出系统的结构模型。

2.2 层次分析法构造判断矩阵

判断矩阵的目的是将方案层的因素对准则层的因素的影响程度作两两比较，同时将准则层的因素对方案层的影响程度做两两比较。要比较n个因子x1，x2，…，xn某类因素的影响程度，对因子建立两两比较矩阵，用yij来表示两个因子对某个因素影响的大小的比值，在整个系统中，就要做出0.5n（n-1）次两两比较的矩阵。最终确定的整个矩阵就可以用y=（yij）n×n来表示，而且此矩阵满足yij>0且yij=1/yji。

2.3 层次分析法确定权重

常用的确定权重的方法专家打分法，聚类分析法，熵值法，层析分析法等，本文选用了一种最有效的确定权重的方法，层析分析法确定权重。

2.4 层次分析法改进的一致性检验

层次分析法中一致性检验能够客观的反映出两因子对某因素的影响力的差别。但是当矩阵中yik>yij且ylk

根据Saaty在创建层次分析法时的基本原理，随机抽取样本大约1000次，得到一个样本矩阵，从总共9个样本抽取出数字，构成正反互逆矩阵，其表示了样本的随机的重要性。实验的次数足够多，可以充分代表该实验的可靠性，最终可以得到RI的一致性指标。

2.5 系统运行能力评价的案例

借助智能LED无线通讯的优点，本文设计的LED交通灯的可见光的通讯系统合理的缓解了交通拥挤等状况。对于综合能力，本文主要是研究它的目标层、准则层、以及方案层。根据上述构建的层次分析法的结构模型，采用1-9标度的方法，通过经验的专家赋值，给出了一致性最终综合评价的权重。根据上述的计算方法计算，可以得到准则层中各个因子对方案层层次分析法的一致性检验指标分别为0.0098，0.0254，0.01269均小于0.1所以通過一致性检验，而目标层对准则层的一致性指标为0.03622，也通过一致性检验，说明该系统具有一定的合理性。而该系统的系统协调度最高，说明，在智能LED 可见光系统中保证信息的传递的准确性和及时发送和接收是非常重要的。

3 结束语

全文中基于可见光下智能LED灯的无线通讯技术，设计的系统基于可见光技术目的在于车辆与交通灯可见光的通讯、车辆与室外显示板之间的可见光通讯、两车辆之间的可见光通讯。由此建立了系统的结构模型，并且对其做了综合评价，结果表明该系统是能减少交通拥挤等问题的，且结构简单，在现有的基础上不需要增加原件，这是有利于科学技术的发展，有利于人类发展的，这为将来定量化研究该系统性能铺垫了道路。

参考文献

[1]刘景龙.基于室外可见光LED交通灯的无线通信系统研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2013.

[2]唐泽.基于FPGA的遗传算法在交通控制中的应用[D].成都：西南交通大学，2015.

作者单位

徐州工程学院 江苏省徐州市 221018