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交通是关乎国计民生的重要领域。城市规模扩大、汽车数量增加,带来了交通拥堵、环境污染、能源消耗和交通事故等一系列问题。城市交通信号控制系统是智能交通系统的重要子系统,在改善交通状况、提高交通安全等方面发挥着重要的作用。目前,网络化已成为交通信号控制系统的发展趋势,将连通环境下联网系统的基于Agent的控制方法应用于交通信号控制系统,以移动Agent和多Agent技术为基础,将交通控制算法设计为交通控制Agent,实现交通控制Agent之间的协调合作,确立交通控制Agent的运行机制和工作流程,从而建立智能高效的城市交通信号控制系统足本文的主要研究内容。
论文首先回顾了城市交通信号控制系统的发展概况,介绍了其中一些有代表性的系统,分析了基于Agent的交通控制研究现状,总结了当前交通信号控制系统中存在的问题,提出了本文的研究方向和主要研究内容,随后各章从理论基础和应用研究两个方面对基于移动多Agent的城市交通信号控制系统进行了系统的研究。
在理论基础方面,从交通控制算法到交通控制Agent的转变出发,分析了实现这种转变的原因、意义和方法,并利用移动Agent技术,结合现有的交通控制算法,设计实现了定时、感应、模糊等5种交通控制Agent,对它们的控制效果进行了仿真验证。其次,研究了交通控制Agent的区域协调方法,控制Agent通过与相邻路口的控制Agent进行通信和协商,并按设定的规则进行模糊推理,调整其控制参数和控制行为,实现交通信号控制系统的区域协调控制和优化。最后,研究了交通控制Agent的运行机制和切换规则,采用分层递阶智能控制系统的划分方法,将交通信号控制系统分为中心组织层、区域协调层和现场执行层,分析了每一层的功能和相互之间的关系,给出了交通控制Agent从中心组织层到现场执行层的主导运行机制和工作流程,并给出了交通控制Agent在现场执行设备上的切换规则。
在应用研究方面,对系统的三层分别进行了实验研究。首先,基于JADE Agent开发平台进行了中心组织层和区域协调层软件平台的设计和开发,从控制Agent的行为实现、控制Agent移动、控制Agent通信、交通控制系统本体定义等方面给出了软件平台的设计和实现方法,并利用TSIS交通仿真软件对系统中心组织层和区域协调层的控制进行了仿真研究,验证了其控制的有效性。其次,进行了现场执行层的核心设备交通信号控制器的设计,利用嵌入式技术和AS0.概念,给出了基于Linux构建交通信号控制器专用操作系统(TG-AS0.)的方法,同时用LEAP技术建立了交通信号控制器的Agent运行环境,为基于移动多Agent的城市交通信号控制系统提供底层支持。