发布时间：2023-10-11 17:33:35
绪论：一篇引人入胜的通信技术知识，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
1、引言
21世纪是公路交通智能化的世纪，人们更为关注如何建立基于现代电子信息技术面向交通运输的智能化管理系统，进行一体化的交通综合管理，交通信号控制系统正是实现城市交通智能化管理与控制的重要组成部分。随着城市机动车保有量和出行率的大幅度提高，形成了更为复杂多变的交通需求，这对交通信号控制的适应性、智能化提出了更高的要求[1]。在计算机技术和自动控制技术的发展推动下，国内外出现了一些较高效的城市道路交通控制系统，比较典型的交通信号控制系统有TRANSYT、SCOOT和SCATS等等[2]。本文结合天津站交通枢纽工程智能交通管理系统的建设实践，系统探讨了智能交通信号控制系统的设计方案。
2、系统概述
不同于其他智能交通管理系统（如道路监控、事件监测、数字交通执法等）通常采用的预先设定的固定时间交通控制方案，本文提出的交通信号控制系统采用有效的负反馈原理和自适应控制算法，根据埋设在路口的交通流检测器所采集的交通流信息，适时自动调整，以提供最佳的交通流，实现中心自适应区域交通信号控制。其主要特点体现为：
* 先进性：充分利用国内外现有最新技术，同时思考未来发展要求。
* 成熟性：基于成熟的、国际主流的技术与方法，采用经过实践检验的技术和设备。
* 实用性：具有良好的实用性，所使用的技术、设备、应用软件符合天津站交通的特点，满足信号控制需求，建设、使用、维护方便。例如，人机交互和操作界面为中文图形界面，直观、友好、易操作，可以实现在线帮助。
* 可靠性：该系统具有自动检测、报警、容错和恢复功能。
* 开放性：该系统体现广泛的互联互通设计，服务于未来的功能扩展。
* 兼容性：可连接相同标准下各个厂商、型号的交通信号控制器。
3、系统结构
交通信号控制系统是一个计算机化的控制系统，该系统由中心设备和外场设备组成。中心设备包括区域协调控制主机、应用软件以及配套管理设备；外场设备包括路口信号机、检测线圈、电力和通信的局部切改等。其中，信号灯的灯具利用路口既有灯具。每一台中心自适应协调区域交通信号控制区域计算机（PC兼容）可以控制250个路口，区域计算机可以多至64个，总的可控路口数量为16000个。具体结构见图1：
图1 交通信号控制系统拓扑结构图
天津站交通信号控制系统全面负责天津站区域的交通信号协调控制，它是一个分级控制系统，对通讯的要求较低，使系统在网络通讯方面具有很高的可靠性，主要包括以下内容：路口控制器与天津站区域交通信号控制区域控制机通讯采用串口通讯的方式；交通枢纽区域交通信号控制区域控制机、中央管理计算机以及操作工作站之间的通讯是基于TCP/IP的网络连接；与其他系统通讯是采用串口通讯、基于TCP/IP协议。
4、交通枢纽区域交通信号控制的运行模式
交通枢纽中心自适应协调区域交通信号控制，利用各种新技术，为交通管理者的使用和决策提供更多、更灵活的手段。系统可以在以下四种模式下运行：
①联机模式。联机模式是完全自适应控制，实现完全实时的交通响应运行。
②降级协调模式。如果交通枢纽区域计算机出现故障或通讯中断，本地控制器则实施以时间为基础的协调运行，该模式称为降级协调模式。在该模式中，相邻的路口信号依时钟（时钟是由电源频率或晶振实现的）协调运行，控制方案按时段选择[42]。同时，本地车感控制功能参与运行。
③独立模式。系统也可以独立模式运行，此时可做车感控制或定时控制。
④黄闪模式。即所有信号灯均为黄闪，或不同方向采用黄闪或红闪控制。
只要通讯正常，降级协调模式、独立模式和黄闪模式均可由中心监视运行，操作员可在交通枢纽控制中心控制终端，将系统中的控制路口设置为四种模式中任意一种运行模式。
5、交通枢纽区域交通信号控制的控制战略
中心自适应协调区域交通信号控制在两个层次上对系统进行控制，以适应交通枢纽区域交通流量的需求，特别是控制影响路口协调的三个重要参数，即周期、绿信比和相位差。
5.1战略控制
战略控制是决定信号网络协调控制的最高层次[4]，由中心自适应协调区域交通信号控制区域计算机控制。利用检测器线圈采集的交通流量及占有率信息，战略控制算法以交通枢纽区域为基础，计算周期、绿信比和相位差参数，以适应主流交通状况。这些参数控制相邻的信号灯路口组（每组通常为1－10个路口），每个信号灯路口组称为子系统。
①交通枢纽区域交通信号控制子系统。子系统是交通信号控制战略控制的基本单位，每个子系统包含交通枢纽区域一个或多个路口，有一个关键路口。关键路口通过检测计算出准确的可变的绿信比，以适应交通流的变化。同一交通枢纽区域子系统中的路口总是协调一致的，具有相同的周期及内部相关的绿信比和相位差。非关键路口的绿信比可以是不可变的，也可以选择不同的预定方案，以适应关键路口的绿信比变化。为了实现交通枢纽区域更多路口的协调，相邻子系统可以连接在一起，构成更大的协调系统，且共用一个周期时间。该连接决定各子系统之间的相位差，连接可以是永久的，也以可以是临时的。当交通枢纽区域子系统之间的流量足够大，需要协调运行时，子系统就可以自动地连接在一起，构成交通枢纽区域大范围系统协调；当一个或多个子系统以低周期个子运行才有效率时，其连接就会可以自动地断开。
②交通枢纽区域交通信号控制饱和度。交通枢纽区域中心自适应协调区域交通信号控制系统通过检测每个入口车道的饱和流量数据，实现战略方案的制定。系统使用的是类似饱和流量数据。设置在关键路口停车线处重要车道上的检测器，系统数据库中被定义为战略检测器，路口控制器在绿灯时间，采集车流通过时的交通流量和占有率数据，经处理后，与每个线圈自校准的饱和流量数据一起，供系统计算“饱和度（DS）”。该系统计算有效利用的绿灯 时间与可得到的绿灯时间的比率。有效利用绿灯时间是在饱和交通流状态下，刚好通过以最优车间距运行的同等车流量所用的绿灯时间。因此，DS允许出现大于100% 的情况，这使得系统可以处理过饱和状况。
③交通枢纽区域交通信号控制周期的有效性。周期时间根据饱和度最高的车道上饱和度的值上下浮动，基本原则是保持该饱和度在90%左右（可由用户确定）。最小周期时间（通常为30－40秒）和最大周期时间（通常为100－150秒）也可由用户确定。周期时间的最大变化值为21秒，但实际运行中明显小于该值，除非有明显的交通需求变化趋势。
④交通枢纽区域交通信号控制绿信比的作用。绿信比在不同的周期中以小步长变化，目的是使各有冲突车流车道的饱和度均衡，以减小总体延误时间。最小绿信比可以是用户指定的，但通常是控制器预存的最小绿信比。当前周期时间和相位的最小时间限定最大绿信比，该绿信比可以分配给某一相位。
⑤交通枢纽区域交通信号控制相位差。应合理确定控制区域规模,寻找最优相位差优化路径，减少路口多方向相位差变化之间的相互影响[3]。每个中心自适应协调区域交通信号控制区域子系统内部（即子系统内各路口之间）及子系统之间都定义了相位差，以处理不同流量下的协调运行。流量高的连接决定最佳相位差，其它低流量的连接不一定能得到好的协调效果。当一个周期时间能够适应主要连接的协调时，系统会趋于保持该周期，尽管较小的周期可能获得局部路口更好的通行能力。因为，大交通量连接上好的相位差，可以在整个天津站区域控制系统范围内减少停车次数、减少油耗及增加通行能力。
5.2战术控制
天津站区域中心自适应协调区域交通信号控制的“战术”控制是低一级的控制，由各路口控制器实行。战术控制是在不违反区域计算机制定的战略控制参数的条件下，满足各个路通需求的变化。当某相位的绿灯时间需求低于平均需求时，对该相位实行早断或在没有需求时完全跳过该相位，也可以引入条件相位。控制器依据检测器获得的交通数据决策，这些检测器可以是战略检测器。
战术控制负责控制器的运行，控制器实施战术控制所使用的技术与路口孤立运行时所使用的技术完全相同。战术控制能够调整信号运行的程度，完全由区域计算机控制。当然，战术控制与孤立控制也是不同的。战术控制不能使用车间距计时器和损失时间计时器来提前结束或跳过某个相位，这是因为在一个连接上的控制器均应运行同一个周期，以得到最佳协调效果。由相位早断或跳过所节省的时间，也必须追加到本地控制器的下一个相位或主相位上，以维持相同周期长度。
5.3战略控制与战术控制相结合
战略控制决定绿信比、周期和相位差，从而得到适应相对缓慢变化的天津站区域交通流趋势，战术控制处理各路口每个周期中快速但小幅度的变化，二者结合使得道路交通得到最有效的控制。
6、交通枢纽区域交通信号控制的特殊功能
6.1操作员控制
交通枢纽区域交通信号控制提供操作员手控功能，来代替正常自动控制，其功能主要包括：信号灯的“开”、“关”和“闪动”；人工选择主控模式、降级协调模式或孤立模式；人工选择或调整某一路口或整个系统的绿信比、周期及相位差；保持任何信号以任意时间长度停留在选定的绿灯相位等。
6.2时间表控制
交通枢纽区域交通信号控制允许按照时间表对系统进行控制，几乎所有能够手工操作的指令均可按照时间表在指定的时间运行。例如，天津站区域可以在假日、晚间购物或其它行人高峰时段引入行人相位。
6.3特殊例程
交通枢纽区域交通信号控制提供一套特殊例程，这套例程用以满足特殊需求，允许用户在特殊条件下执行操作，不包括在SCATS的一般操作中，该功能可以修改SCATS的正常算法，根据天津站区域每个路口的特点，定制特殊的控制操作，以满足控制的需要。
6.4自动降级运行
当交通枢纽区域计算机发生故障、主机与路口机通讯中断、所有战略检测器均损坏、或某些本地控制器故障时，受影响的路口将降级至用户指定的运行状态，即离线运行（基于时间的协调）或孤立运行。用户可以指定，当某一路口降级运行时，可以导致子系统内其它路口也降级运行，如需要也可使邻近的子系统内路口降级运行。这样，如果指定降级协调模式为后备方案，则当主控模式失败时，各路口间仍可维持协调运行。
7、结束语
城市交通信号控制系统是智能交通领域的一项重要研究内容，它可以与其它智能交通系统有机结合，实现城市交通的数字化、信息化、智能化管理，缓解城市道路交通的压力。本文提出基于负反馈原理和自适应控制算法的交通信号控制系统，可以有效应对交通流的实时变化，提高控制效率和精度，从整体上提高路网的服务水平。
参考文献：
[1]宋辉,郑国旋,严萍. 深圳市智能交通信号控制系统[J]. 中国公共安全：智能交通, 2007(8): 45-49.
关键词：城市轨道交通工程；通信系统；技术经济指标；分析
Key words： urban rail transit engineering；communication system；technical and economic indicators；analyze
中图分类号：U239.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）22-0055-02
1 概述
城市轨道交通通信系统是一个适应城市轨道交通运输效率、保证行车安全、提高现代化管理水平，并能迅速、准确、可靠地传递语音、数据、图像和文字等各种信息的机电系统。
通信系统由专用通信系统、公安通信系统、民用通信引入系统组成[1]。
专用通信系统包括传输系统、无线通信系统、公务电话系统、专用电话系统、视频监视系统、广播系统、乘客信息系统、时钟系统、办公自动化系统、电源系统及接地、集中告警系统等子系统。
公安通信系统包括公安视频监视系统、公安无线通信引入系统、公安数据网络、公安电源系统等子系统。部分城市根据公安部门的要求增设了公安传输系统。
民用通信引入系统包括民用传输系统、移动通信引入系统、民用电源系统等子系统。
2 总指标及费用比例
通信系统由专用通信、公安通信及民用通信引入系统三部分组成。由于4B、6B、6A、8A等4种编组类型车站规模不一样，导致各项目通信系统正线公里指标存在一定差异。
目前约100多个在建或规划建设城市轨道交通的大中型城市主要采用6B编组，本文以6B编组的通信系统作为分析对象。工程实例经历了实践检验，具有代表性。合肥市轨道交通3号线为6B编组，线路全长37.20公里，设站33座，站间距1.16km，设车辆段及停车场各1座，其通信系统包括专用通信、公安通信及民用通信引入系统3部分，是6B编组通信系统的典型代表，其初步设计概算费用及指标如表1所示，编制期为2014年10月。本文以合肥市轨道交通3号线通信系统为例，分析通信系统的主要技术经济指标、费用组成及比例。
各城市对民用通信引入系统是否纳入城市轨道交通投资做法不统一。有些城市，例如武汉，民用通信引入系统由运营商自行建设、维护，费用由运营商承担，不纳入城市轨道交通投资，有些城市，例如合肥，民用通信引入系统由地铁集团建设、维护，费用纳入城市轨道交通投资。
通信系统费用一般由专用通信、公安通信及民用通信引入系统3部分组成。专用通信、公安通信及民用通信引入系统分别占通信系统费用的60%、20%、20%，如图1所示。
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3 主要技术经济指标
合肥轨道交通3号线通信系统指标为1552.76万元/正线公里，通信系统指标主要受站间距、公安系统方案、民用通信引入系统是否列入、线路敷设方式、移动通信新技术等因素影响。一般6B编组城市轨道交通工程通信系统指标约为1450万元/正线公里，较合肥轨道交通3号线低，主要原因是其站间距较合肥轨道交通3号线大。
3.1 专用通信系统
专用通信系统费用指标约为930万元/正线公里，指标主要受站间距等影响，其指标如表2所示。
3.2 公安通信系统
公安通信系统指标约300万元/正线公里，公安通信系统指标主要受站间距、公安通信系统方案等影响，其指标如表3所示。
3.3 民用通信引入系统
民用通信引入系统指标约为320万元/正线公里，主要受站间距、线路敷设方式及移动通信新技术等影响，其指标如表4所示。
4 指标分析
通过费用组成及比例分析，得出专用通信、公安通信、民用通信引入系统分别约占通信系统费用的60%、20%、20%。
专用通信系统方案比较稳定，主要设备是影响其指标的关键因素；公安通信系统指标主要受系统方案影响；民用通信引入系统指标主要受线路敷设方式、移动通信新技术影响，因此，公安通信系统方案、线路敷设方式、移动通信新技术等是影响通信系统指标的重要因素。
4.1 公安通信系统指标分析
公安通信系统指标与系统方案有关。以公安视频监视系统为例，公安通信系统视频监视系统的服务器、存储设备、摄像机可以与专用通信系统视频监视系统共用，也可以独立设置。武汉轨道交通11号线东段公安通信系统与专用通信系统共用视频监视系统的服务器、存储设备和摄像机等设备，仅新设少量视频监视终端，公安通信系统指标为169.86万元/正线公里，合肥轨道交通3号线独立设置公安视频监视系统的的服务器、存储设备和摄像机等设备，公安通信指标为305.13万元/正线公里，较武汉轨道交通11号线指标高135.27万元/正线公里。
4.2 民用通信引入系统指标分析
民用通信引入系统指标与线路敷设方式有关，当线路采用高架或地面敷设时，不需设置民用通信引入系统车站级设备。以宁波至奉化城际铁路工程（以下简称“宁奉城际”）民用通信引入系统为例，该线仅在宁波轨道交通3号线陈婆渡站引出处有一小段地下区间，仅需在此地下区间设置民用通信引入系统，其民用通信引入系统指标仅为10.65万元/正线公里，其指标如表5所示。
民用通信引入系统指标与移动通信新技术有关。随着移动通信技术的发展，新的移动通信制式也需引入到城市轨道交通中，民用通信引入系统指标增加。以4G信号引入为例，工业和信息化部于2013年12月4日向中国移动、中国电信、中国联通发放4G牌照，在此之前的城市轨道交通未考虑4G信号引入，如武汉轨道交通7号线初步设计于2013年10月批复，未考虑4G信号引入，民用通信引入系统指标为260.35万元/正线公里，而合肥轨道交通3号线考虑引入4G信号，民用通信引入系统指标为316.60万元/正线公里，较武汉轨道交通7号线指标高约56.25万元/正线公里。
参考文献：
一、引言
通信信号的识别技术一直是人们重点研究的热点课题之一，特别是对通信信号调制制式的识别，是通信信号识别的基础。随着用户对信息传输要求的不断提高， 通信信号的调制方式经历了由模拟到数字，由简单到复杂的发展过程。在许多情况下，人们需要监视通信信号的活动情况，区分信号的性质，甚至截获其传输的信息内容，而要截获通信信号的信息内容，首先必须知道信号的调制方式，给定一段所接收到的通信信号，调制识别的目的就是在未知调制信息内容的前提下， 判断出通信信号的调制方式。
二、调制识别的基本原理
信号可以用实域或复域表示，取决于讨论问题的方便。由于实信号具有共轭对称的频谱，从信息的角度来看，其负频部分是冗余的，将实信号的负频部分去掉，只保留正频部分的信号，其频谱不存在共轭对称性，所对应的时域信号应为复信号。因此，通信中接收机一般接收的是正交的两路信号，即信号的实部和虚部。如果只接收了一路信号，那就要对它进行复化，这样才能得到通信信号的幅度和相位信息。
Azzouz等人利用Hilbert变换提取中频通信信号的瞬时包络，相位和频率信息。Hilbert变换的目的是信号的复化，在这里规定信号的实部和虚部分别为s（t）和v（t），则响应的复信号为z（t）=s（t）+jv（t），显然s（t）和v（t）是一对Hilbert变换，因此有：
利用上式就可以将已接收的信号变换为复信号，这种方法直接但计算较为复杂。我们通常采用FFT算法计算复信号。
令x（t）和y（t）表示变量t的复信号，它们具有有限能量且它们的Fourier变换分别为和。这样，若实调幅或调频信号满足条件：完全位于区域，且频谱只存在于该区域以外，则s（t）的解析信号可以写成下列形式：
在计算瞬时频率时要对瞬时相位求导，会遇到求数值微分得问题。数值微分的求法有两种：第一种方法是有名的数值差分法，即式中是的导数，是采样周期，是采样频率，这种方法主要受取样频率的影响。第二种方法利用傅氏变换特性在频域上实现，具体为： 式中，是的傅氏变换，值得注意的是第二种方法的计算比第一种方法更平滑。
三、SSB及FM信号仿真结果
在所做的验证性仿真实验中，由于仿真产生的噪声和调制信号不可能满足理想情况――完全不相关，以及产生的噪声和调制信号不可能是理想的高斯信号，不能完全符合理想高斯信号的性质，这些给J值带来误差。通过计算机仿真实验得到高阶包络特征J随信噪比变化的特性曲线如图3-1至图3-2所示。通过分析特性曲线，得到三个经验判决门限值可以进行调制信号的识别仿真。
参考文献：
