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城市交通信號控制系統(tǒng)實驗教程

城市交通信號控制系統(tǒng)實驗教程

  • 作者
  • 鄭國榮、譚墍元、郭偉偉、劉小明 編著

本書由淺入深地剖析了城市交通信號控制系統(tǒng)中所涉及的嵌入式開發(fā)基礎(chǔ)、信號控制算法、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)與通信協(xié)議設(shè)計等基本原理和開發(fā)技術(shù)。書中編程語言使用標(biāo)準(zhǔn)Linux C 語言,帶領(lǐng)讀者在實驗箱上從零開始設(shè)計,通過驗證性實驗和設(shè)計性實驗的有機結(jié)合,逐步掌握相關(guān)應(yīng)用開發(fā)技術(shù),并最終通過綜合設(shè)計實驗來檢驗讀者的系統(tǒng)集成能力和復(fù)雜問題分析能力。 本書可作高等學(xué)校交通設(shè)備...


  • ¥39.00

ISBN: 978-7-122-40179-3

版次: 1

出版時間: 2022-02-01

圖書信息

ISBN:978-7-122-40179-3

語種:漢文

開本:16

出版時間:2022-02-01

裝幀:平

頁數(shù):113

內(nèi)容簡介

本書由淺入深地剖析了城市交通信號控制系統(tǒng)中所涉及的嵌入式開發(fā)基礎(chǔ)、信號控制算法、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)與通信協(xié)議設(shè)計等基本原理和開發(fā)技術(shù)。書中編程語言使用標(biāo)準(zhǔn)Linux C 語言,帶領(lǐng)讀者在實驗箱上從零開始設(shè)計,通過驗證性實驗和設(shè)計性實驗的有機結(jié)合,逐步掌握相關(guān)應(yīng)用開發(fā)技術(shù),并最終通過綜合設(shè)計實驗來檢驗讀者的系統(tǒng)集成能力和復(fù)雜問題分析能力。
本書可作高等學(xué)校交通設(shè)備與控制工程、智慧交通、交通工程等本科專業(yè)開設(shè)的城市交通信號控制類課程的配套實驗指導(dǎo)書,也適合交通信號控制領(lǐng)域的初學(xué)者及開發(fā)人員閱讀。

編輯推薦

★詳細講解了城市交通信號控制系統(tǒng)中所涉及的嵌入式開發(fā)基礎(chǔ)、信號控制算法、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)與通信協(xié)議設(shè)計等基本原理和開發(fā)技術(shù); ★使用標(biāo)準(zhǔn)Linux C語言,帶領(lǐng)讀者在實驗箱上從零開始設(shè)計; ★通過驗證性實驗和設(shè)計性實驗,幫助讀者逐步掌握相關(guān)應(yīng)用開發(fā)技術(shù); ★本書可作高等學(xué)校交通相關(guān)專業(yè)開設(shè)的城市交通信號控制類課程的配套實驗指導(dǎo)書,也適合交通信號控制領(lǐng)域的初學(xué)者及開發(fā)人員閱讀。

圖書前言

在新工科背景下,隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等新一代信息技術(shù)與城市交通信號控制領(lǐng)域的深度融合,培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力強、技術(shù)復(fù)合度高的智能交通人才愈發(fā)緊迫;同時,交通信號控制作為智能交通系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一,與自動駕駛、交通大數(shù)據(jù)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等新興領(lǐng)域的結(jié)合也更為緊密,對從業(yè)人員的持續(xù)學(xué)習(xí)能力和實踐創(chuàng)新能力提出更高的要求。
然而,傳統(tǒng)的智能交通控制類課程實踐教學(xué)模式已愈發(fā)難以滿足產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級對人才培養(yǎng)的要求,對于交通信號控制技術(shù)的科學(xué)研究和實踐教學(xué)而言,有些與交通現(xiàn)場實物條件相關(guān)的環(huán)節(jié)很難直接實現(xiàn),嚴(yán)重阻礙實驗教學(xué)的進行,主要體現(xiàn)在以下方面:
① 交通信號控制器作為基本的實踐教學(xué)控制設(shè)備,由于市場采購成本較高,并且國內(nèi)外不同型號的交通信號控制器往往系統(tǒng)兼容性不夠好,控制理念及方法不盡相同,后期維護難度較大,存在電氣安全隱患等問題,制約了交通信號控制設(shè)備的實踐教學(xué)效果;
② 交通信號控制作為城市道路智能交通中的關(guān)鍵技術(shù),是交通信息與控制課程的核心實驗內(nèi)容,然而由于交通信號控制涉及交通運行秩序和交通運行安全等問題,在實際現(xiàn)場通常難以進行交通控制實驗,僅能開展交通調(diào)查一類的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集實驗。
在此背景下,筆者所在的北方工業(yè)大學(xué)智能交通信號控制教學(xué)團隊,結(jié)合多年實踐教學(xué)經(jīng)驗,從早期的交通信號控制器工程實踐教學(xué)模式,已逐步過渡到使用成本更低、安全性更高、開發(fā)更靈活的信號控制實驗箱開發(fā)模式,該實驗箱是專門面向高校教學(xué)和科研需求而進行深度定制的開發(fā)平臺,不僅能夠模擬現(xiàn)實的復(fù)雜交通控制應(yīng)用場景,而且有完整的遠程網(wǎng)絡(luò)配置及監(jiān)測功能。截至目前,使用該實驗箱和本教程已經(jīng)連續(xù)培養(yǎng)過5 屆交通設(shè)備與控制工程專業(yè)的本科生,形成較為充實完善的專業(yè)實驗體系。
為了廣泛推動信控領(lǐng)域?qū)I(yè)人才具備更強的實踐開發(fā)能力和持續(xù)學(xué)習(xí)能力,筆者將多年的心得體會匯集成本教程,由淺入深地剖析了城市交通信號控制系統(tǒng)中所涉及的嵌入式開發(fā)基礎(chǔ)、信號控制算法、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)與通信協(xié)議設(shè)計等基本原理和開發(fā)實現(xiàn)過程,整個系統(tǒng)高度開源并提供關(guān)鍵例程程序,通過驗證性實驗和設(shè)計性實驗的有機結(jié)合,使讀者逐步掌握相關(guān)基礎(chǔ)應(yīng)用開發(fā)技術(shù),進而將技術(shù)能力銜接到未來5G、車路協(xié)同、區(qū)塊鏈、深度學(xué)習(xí)等智能交通新領(lǐng)域進行探索,一起為智能交通信控領(lǐng)域的生態(tài)大廈添磚加瓦!
隨著國家“十四五”新發(fā)展理念的貫徹實施和新基建浪潮的持續(xù)推進,智慧城市的建設(shè)高潮即將到來,筆者愿以本書為序,為智能交通行業(yè)的技術(shù)復(fù)合型人才培養(yǎng)貢獻微薄力量。
由于筆者水平和經(jīng)驗有限,難免會存在一些疏漏,敬請讀者批評指正,不吝賜教,請將勘誤信息發(fā)至筆者郵箱:zhengguorong@***,不勝感激。

編 者
北方工業(yè)大學(xué)

目錄

第1 章 城市交通信號控制系統(tǒng)基礎(chǔ)開發(fā)環(huán)境 1
1.1 交通信號控制實驗箱硬件說明1
1.2 嵌入式Linux 基礎(chǔ)開發(fā)環(huán)境搭建實驗(2 學(xué)時)4
1.2.1 嵌入式Linux 基本命令及編譯環(huán)境說明 4
1.2.2 驗證性實驗:實驗箱硬件驅(qū)動接口函數(shù)及其使用示例16
1.2.3 設(shè)計性實驗:交通信號跑馬燈控制實驗20
1.3 LinuxC 語言基礎(chǔ)語法實驗(2 學(xué)時) 21
1.3.1 Linux C 語言基礎(chǔ)語法回顧21
1.3.2 驗證性實驗:Linux C 的代碼調(diào)試示例32
1.3.3 設(shè)計性實驗:固定參數(shù)信號控制實驗36

第2 章 交通信號控制算法實驗 37
2.1 固定配時控制算法實驗(2 學(xué)時) 37
2.1.1 驗證性實驗:固定配時算法示例38
2.1.2 設(shè)計性實驗:參數(shù)可調(diào)整的固定配時實驗39
2.2 全燈態(tài)倒計時器控制實驗(2 學(xué)時) 40
設(shè)計性實驗:全燈態(tài)綠燈倒計時器控制實驗40
2.3 程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制實驗(2 學(xué)時) 41
2.3.1 驗證性實驗:程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制示例41
2.3.2 設(shè)計性實驗:程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制實驗43
2.4 檢測器多線程處理實驗(2 學(xué)時) 44
2.4.1 驗證性實驗:檢測器數(shù)據(jù)采樣示例45
2.4.2 設(shè)計性實驗:檢測器與倒計時器聯(lián)動控制實驗48
2.5 全感應(yīng)控制算法實驗(2 學(xué)時) 49
設(shè)計性實驗:全感應(yīng)控制算法實驗 49

第3 章 交通信號控制數(shù)據(jù)庫技術(shù)實驗50
3.1 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)SQL 語法實驗(2 學(xué)時) 50
3.1.1 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)SQL 語法 51
3.1.2 數(shù)據(jù)庫管理軟件基本操作 58
3.2 數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計及C 語言接口實現(xiàn)(2 學(xué)時) 63
3.2.1 驗證性實驗:C 語言操作數(shù)據(jù)庫接口示例 64
3.2.2 設(shè)計性實驗:數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計及增/刪/查/改實驗 67
3.3 基于相位配時方案表的信號控制實驗(2 學(xué)時) 68
設(shè)計性實驗:基于相位配時方案表的信號控制實驗 68
3.4 基于時間/日期調(diào)度表的信號控制實驗(2 學(xué)時) 68
3.4.1 驗證性實驗:系統(tǒng)時間/日期實時采集實驗 68
3.4.2 設(shè)計性實驗:基于時間調(diào)度表的信號控制實驗 70

第4 章 交通信號控制網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)實驗 71
4.1 SOCKET 網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)實驗(2 學(xué)時) 76
4.1.1 驗證性實驗:基于UDP 發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的通信示例 76
4.1.2 驗證性實驗:基于TCP 發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的通信示例 79
4.1.3 驗證性實驗:基于UDP 接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的通信示例 82
4.1.4 驗證性實驗:基于TCP 接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的通信示例 85
4.2 基于信號控制協(xié)議解析的狀態(tài)上傳實驗(2 學(xué)時) 88
4.2.1 驗證性實驗:檢測器狀態(tài)信息傳輸協(xié)議示例 88
4.2.2 設(shè)計性實驗:燈態(tài)信息和實時控制方案信息傳輸協(xié)議實驗 91
4.3 基于信號控制協(xié)議解析的控制指令下發(fā)實驗(2 學(xué)時) 92
4.3.1 驗證性實驗:配置時間表協(xié)議解析示例 92
4.3.2 設(shè)計性實驗:配置方案表協(xié)議解析實驗 98

第5 章 交通信號控制系統(tǒng)綜合設(shè)計實驗99
5.1 上位機基礎(chǔ)開發(fā)環(huán)境實驗(2 學(xué)時) 100
5.1.1 上位機開發(fā)編程環(huán)境基礎(chǔ)介紹101
5.1.2 驗證性實驗:上位機界面基本控件操作示例101
5.2 城市交通信號控制系統(tǒng)綜合設(shè)計實驗(2 學(xué)時) 105
5.2.1 綜合設(shè)計實驗內(nèi)容105
5.2.2 綜合設(shè)計實驗要求106
5.2.3 綜合設(shè)計實驗步驟107

參考文獻113

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