智能交通系统(ITS)的发展对城市交通管理提出了更高的要求,智能交通灯控制系统作为ITS的重要组成部分,对于缓解交通拥堵、提高道路通行效率具有重要意义。
传统的定时交通灯控制系统难以适应复杂的交通环境,而基于嵌入式系统的智能交通灯控制系统具有灵活、高效、可扩展等优点,近年来受到广泛关注。
现场可编程门阵列(FPGA)作为一种可编程逻辑器件,具有高速处理能力、并行处理能力和可重构性等优势,非常适合应用于实时性要求高的智能交通灯控制系统。
本文首先介绍了智能交通灯控制系统的研究背景和意义,并对国内外研究现状进行了综述;其次,阐述了Artix-7FPGA的架构特点和开发平台;然后,详细介绍了基于Artix-7FPGA的智能交通灯控制系统的设计方案,包括系统总体架构、硬件电路设计、软件程序设计等;最后,对系统进行了仿真验证和性能分析,并展望了未来的研究方向。
关键词:智能交通系统;交通灯控制;Artix-7FPGA;嵌入式系统;智能算法
#1.1智能交通系统(ITS)智能交通系统(IntelligentTransportationSystem,ITS)是指利用先进的信息技术、通信技术、传感技术、控制技术等,对传统的交通运输系统进行全面感知、实时分析、动态控制和优化管理,从而建立起一种安全、高效、便捷、环保的交通体系。
ITS的目标是通过提高交通效率、减少交通事故、降低环境污染,为人们提供更加便捷、舒适、安全的出行服务。
#1.2交通灯控制系统交通灯控制系统是交通管理的重要手段之一,其主要功能是根据道路交通流量的变化,实时调整交通信号灯的配时方案,以达到提高道路通行效率、减少交通延误和降低交通事故的目的。
传统的交通灯控制系统大多采用固定配时的方式,即根据预先设定的时间计划来控制交通信号灯的变化,这种方式难以适应交通流量的动态变化,容易造成交通拥堵。
#1.3现场可编程门阵列(FPGA)现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)是一种可编程逻辑器件,其内部结构由可配置逻辑块(CLB)、输入输出块(IOB)和互连线组成。
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