BRT 信号优先系统控制与设计
高 歌1
,高 克
2
(1.兰州交通大学,甘肃兰州730070; 2.青岛千禧国际村置业有限公司,山东青岛266106)
摘 要:BRT 信号优先是解决城市BRT 车辆在交叉口延误的有效方式。探讨从BRT 信号控制系统的控制策略、公交信号优先的控制方案及BRT 信号优先的控制方式入手实现BRT 信号优先。设计BRT 信号优先模块的构架及BRT 信号优先的逻辑架构,最终实现BRT 信号优先。关键词:BRT ;信号优先;相位
中图分类号:U 492.4+31 文献标识码:A 文章编号:1008 5696(2011)01 0047 04
Design on Trffic Signal Control for BRT s Priority
GAO Ge 1
,GAO Ke
2
(1.L anzhou Jiao tong U niv ersity ,L anzhou 730070,China; 2.Q ingdao M illennium Co.,L td;Q ingdao 266106,Shando ng ,China)
Abstract:Intro duce the developing situation of BRT in China sim pally.The mechanism of BRT signal prior ity.It including strateg e control 、plan contr ol and pattern contro l.Desig n the construct of BRT signal prior ity mo dule.A t last,posed log ical construct of BRT sig nal priority.Key words:BRT;sig nal priority;phase
收稿日期:2010 09 05
作者简介:高 歌(1986-),男,硕士研究生,研究方向:交通运输规
划.
BRT 是解决城市拥堵的有效方式。自2005年以来,我国先后有北京、杭州、常州、厦门、济南、大连、重庆、深圳、合肥、武汉、郑州相继开通运营BRT 。
目前,我国的许多城市虽然采用了BRT ,但是很多城市没有BRT 信号优先控制系统,BRT 车辆在信号交叉口延误很大,从而导致BRT 系统快速、高效、准确的特点没有很好的体现。本文主要针对此种情况,提出BRT 信号优先,充分体现BRT 的优越性。
1 BRT 信号系统的控制策略
公交信号优先控制策略大体分为3类:被动优先、主动优先和实时优先。
1)被动优先:根据交叉口历史交通流数据,预先进行公交优先信号配时。
2)主动优先:通过监测公交车采取延长、提前、增加或减少相位的信号调整方法来适应公交车,主动优先又可分为无条件优先和有条件优先。
3)实时优先:实时是最新发展起来的公交优
先信号控制理念。它通过GPS 等装置估计系统现状,考虑网络上所有的社会车辆和公交车流量、公交车上乘客数和公交车运行状况(是否晚点),基于实时信息的公交交叉口信号优化策略。该策略在减少公交车延误和缩短公交乘客出行时间的同时,将对其余交通方式的影响降为最低。
2 BRT 信号优先的控制方案
BRT 信号优先的实现主要有以下几种方法:绿灯延长、绿灯提前、相位插入及跳跃相位等。
绿灯延长(Green Extension),即延长相位绿灯时间。当公交车辆到达交叉口时,若该相位的绿灯信号即将结束,这时采用延长该相位的绿灯时间,以使公交车辆有足够的时间通过交叉口,如图1所示。公交车辆通过交叉口后,控制系统将恢复原有的信号配时。
绿灯提前(Ear ly Gr een/Red T runcation),即缩短车辆等待绿灯信号的红灯时间,当公交车辆到达交叉口时,公交车辆通行方向所在的相位处于红灯状态,这时通过缩短交叉口当前相位的绿灯执行时间,使公交车辆到达交叉口时,可以以绿灯信号顺利通过交叉口。如图2所示在这种控制策略下,在周期长度不变的情况下,可以在后续执行相位相序
交通科技与经济 第13卷
图1 绿灯延长示意
方案中对前一相位进行绿灯补偿。
图2 绿灯提前示意
相位插入(Phase Insertio n),即在正常的相位相序中为公交车辆增加一个特定的相位。当公交车辆到达交叉口时,公交车辆通行方向为红灯信号,且交叉口当前相位的下一个执行相位仍不允许公交车辆通过,这时要为公交车辆提供信号优先,必须在当前相位和下一相位之间插入一个公交专用相位,如图3
所示。
图3 相位插入示意
跳跃相位(Phase Skipping),即忽略某一相位的绿灯信号。当公交车辆到达交叉口时,公交车辆通行方向为红灯信号,且交叉口当前相位的执行绿灯时间即将结束,而下一个执行相位仍不是公交车辆通行方向的相位,只有等到该相位执行完毕后,才能允许公交车辆通过。由于交叉口下一个执行相位等待通行的社会车辆较少,在权衡效益的基础上,跳过该下一个执行相位,直接执行公交车辆通行方向的相位绿灯。从而使公交车辆以绿灯信号顺利通过交叉口,如图4所示。
3 BRT 信号优先的控制方式
1)本地优先控制方式:路口信号机不与系统相连,在接收到公交申请信息后,
根据自身的优先程
图4 相位插入示意
序执行优先控制。决策由路口信号机执行,不具备与交管中心通信的能力。
2)系统监视下本地优先:路口信号机与现有系统相连,但在本地控制模式下运行。信号机接收公交申请信息,并根据自身的优先程序执行优先控制。决策由路口信号机执行,交管中心具备远程监控能力。
3)系统优先:路口信号机与现有系统相连,但在本地控制模式下运行。信号机接收公交申请信息,并实时请求系统准许后,根据自身的优先程序执行优先控制。决策由交管中心执行。
4 BRT 信号优先控制设计
在BRT 信号优先控制的路口将采用信号优先系统路口控制单元来配合优先控制,而信号优先系统路口控制单元(RSU:Rate-Sensor U nit)的功能实现包括下列4种模块:晚点车辆信息接受模块、车辆抵达时间预测模块、控制策略选择模块、控制策略执行模块,如图5所示。
图5 信号优先控制模块架构
4.1 晚点车辆信息接受模块
本方案的优先指标为BRT 的准点状态,考虑是否决定要让BRT 优先通行。
在一个实测的临近路口,BRT 准点定义为BRT 于特定停靠站处的实际抵达时间与应到达时间,维持在固定误差范围内的执行程度,而通过预测实际抵达停靠站时间与时刻表应到达时间比较之下,可以得知BRT 是否延误与延误的时间多寡,而此延误时间的多寡于控制模式的计算式中将赋予其
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第1期高 歌,等:BRT 信号优先系统控制与设计权重,在通过路口时经过模式运算后,决定是否给予其优先通行权。
系统通过抓拍车辆信息、号牌识别、公交车辆库比对、公交车辆排班表比对,确认晚点公交车辆信息,并将确定给予其优先通行权的信号传输给晚点车辆信息接受模块,信号优先系统路口控制单元(RSU)处于预启动状态。4.2 车辆抵达时间预测模块
BRT 信号优先控制的前提之一就是晚点公交车辆在临近路口时,其抵达预设检测区时可将预测BRT 公交车抵达路口时间等数据传给信号优先系统路口控制单元(RSU:Rate-Senso r U nit),让信号机可针对预测的时间,动态调整绿灯延长或红灯缩短,使BRT 在绿灯相位中顺利通过路口。
为了使信号机能准确地在BRT 到达路口停止线时,判断是否执行优先控制策略,第i 辆BRT 必须通过车辆检测器检测出站口检测线圈提供的信息来预测由停靠站行驶至停止线的时间(t 1)。站点设置位置不同,车辆抵达时间预测就不同,图6、图7
是站点设置在街廓中与路口近端的情况。
4.3 控制策略选择模块
在通过BRT 信号优先控制路口前,系统将针对BRT 预定到达信号周期的时点,选择不同的控制策略。采取的优先控制策略如图8所示。
1)在BRT 抵达停止线前,延长干道绿灯时间(相位延长优先策略)。
2)提供干道BRT 早开的绿灯相位(切断红灯优先策略)。
在可预测BRT 抵达停靠站及路口停止线的情况下,抵达周期的时点可用来决定所使用的优先策略,在执行优先信号调整的过程中,须遵守下列限制:
1)不可因为提供BRT 优先信号通行而略过相位控制中其他的相位。
2)每一通行相位一旦启动,则必须维持其最小绿灯加上清道时间的执行。
图8 BRT 到达周期时点与不同优先策略的关系
一旦优先策略启动的时点确立,更可针对即将抵达的BRT 给予其优先通行,将系统所预测BRT 即将抵达的时点与优先策略启动的时点作比较,便
可决定采取何种优先策略,若BRT 在延长绿灯优先策略启动的时点前抵达路口,则毋需改变信号配时,BRT 即可由原本的干道绿灯相位通过路口,而若BRT 抵达路口的时点是在延长绿灯优先策略,则将采取延长绿灯优先策略直到BRT 通过路口停止线为止;若延误的BRT 抵达路口停止线时点是在切断红灯优先策略启动时点后,则采取切断红灯优先策略。
4.4 控制策略执行模块
当系统选择优先控制策略之后,在路口信号机给予BRT 优先通行的服务时,同时考虑到维持路口的信号协调控制的需求,如图9所示。
图9 协调优先控制的周期变化范围
RSU 通过80m 外线圈检测BRT 车辆,由车辆通过线圈,则强制认为该车辆为BRT 车辆,开始对车辆到达路口停车线时间进行计算并且预测车辆是否晚点,晚点判断:实际到达时间!应到时间(始发
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交通科技与经济 第13卷
时间+行程时间)大于>延迟系数(在N min内不算晚点),若为晚点车辆则发送信号至信号机,由信号机来完成公交优先功能,若为准点或早点车辆则不发送信号。RSU设备公交优先控制流程如图10所示。
图10 RSU设备公交优先控制策略流程
5 结束语
本文给出了一种快速公交线路信号优先系统设计方案,结合现在北京BRT信号优先的项目课题,该方案在路口能够较好的实现BRT信号优先,为其它城市BRT信号优先的实施提供借鉴。
参考文献
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[责任编辑:张德福]
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《数字信号处理》课程设计报告 设计题目： IIR滤波器的设计 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2010年月日
1、设计目的 1、掌握IIR 滤波器的参数选择及设计方法； 2、掌握IIR 滤波器的应用方法及应用效果； 3、提高Matlab 下的程序设计能力及综合应用能力。 4、了解语音信号的特点。 2、设计任务 1、学习并掌握课程设计实验平台的使用，了解实验平台的程序设计方法； 2、录制并观察一段语音信号的波形及频谱，确定滤波器的技术指标； 3、根据指标设计一个IIR 滤波器，得到该滤波器的系统响应和差分方程，并根据差分方程将所设计的滤波器应用于实验平台，编写相关的Matlab 程序； 4、使用实验平台处理语音信号，记录结果并进行分析。 3、设计内容 3.1设计步骤 1、学习使用实验平台，参见附录1。 2、使用录音机录制一段语音，保存为wav 格式，录音参数为：采样频率8000Hz、16bit、单声道、PCM 编码，如图1 所示。 图1 录音格式设置 在实验平台上打开此录音文件，观察并记录其波形及频谱（可以选择一段较为稳定的语音波形进行记录）。 3、根据信号的频谱确定滤波器的参数：通带截止频率Fp、通带衰减Rp、阻带截止频率Fs、阻带衰减Rs。 4、根据技术指标使用matlab 设计IIR 滤波器，得到系统函数及差分方程，并记录得到系统函数及差分方程，并记录其幅频响应图形和相频响应图形。要求设计 第 1页出的滤波器的阶数小于7，如果不能达到要求，需要调整技术指标。 5、记录滤波器的幅频响应和系统函数。在matlab 中，系统函数的表示公式为：
因此，必须记录系数向量a 和b。系数向量a 和b 的可以在Matlab 的工作空间（WorkSpace）中查看。 6、根据滤波器的系统函数推导出滤波器的差分方程。 7、将设计的滤波器应用到实验平台上。根据设计的滤波器的差分方程在实验平台下编写信号处理程序。根据运行结果记录处理前后的幅频响应的变化情况，并试听处理前后声音的变化，将结果记录，写入设计报告。 3.2实验程序 （1）Rs=40; Fs=1400; Rp=0.7; Fp=450; fs=8000; Wp=2*pi*Fp;Ws=2*pi*Fs; [N,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,'s'); [b1,a1]=butter(N,Wn,'s'); [b,a]=bilinear(b1,a1,fs); [H,W]=freqz(b,a); figure; subplot(2,1,1);plot(W*fs/(2*pi),abs(H));grid on;title('频率响应'); xlabel('频率');ylabel('幅值');、 subplot(2,1,2); plot(W,angle(H));grid on;title('频率响应'); xlabel('相位(rad)');ylabel('相频特性'); 3.3实验结果（如图）： N =5 Wn=6.2987e+003 第 2页
课程设计报告 课程名称信号与系统课程设计指导教师 设计起止日期 学院信息与通信工程 专业电子信息工程 学生 班级/学号 成绩 指导老师签字
目录 1、课程设计目的 (1) 2、课程设计要求 (1) 3、课程设计任务 (1) 4、课程设计容 (1) 5、总结 (11) 参考文献 (12) 附录 (12)
1、课程设计目的 “信号与系统”是一门重要的专业基础课，MATLAB作为信号处理强有力的计算和分析工具是电子信息工程技术人员常用的重要工具之一。本课程设计基于MATLAB完成信号与系统综合设计实验，以提高学生的综合应用知识能力为目标，是“信号与系统”课程在实践教学环节上的必要补充。通过课设综合设计实验，激发学生理论课程学习兴趣，提高分析问题和解决问题的能力。 2、课程设计要求 （1）运用MATLAB编程得到简单信号、简单信号运算、复杂信号的频域响应图； （2）通过对线性时不变系统的输入、输出信号的时域和频域的分析，了解线性时不变系统的特性，同时加深对信号频谱的理解。 3、课程设计任务 （1）根据设计题目的要求，熟悉相关容的理论基础，理清程序设计的措施和步骤； （2）根据设计题目的要求，提出各目标的实施思路、方法和步骤； （3）根据相关步骤完成MATLAB程序设计，所编程序应能完整实现设计题目的要求； （4）调试程序，分析相关理论； （5）编写设计报告。 4、课程设计容 （一）基本部分 （1）信号的时频分析 任意给定单频周期信号的振幅、频率和初相，要求准确计算出其幅度谱，并准确画出时域和频域波形，正确显示时间和频率。 设计思路： 首先给出横坐标，即时间，根据设定的信号的振幅、频率和初相，写出时域波形的表达式；然后对时域波形信号进行傅里叶变化，得到频域波形；最后使用plot函数绘制各个响应图。 源程序： clc; clear; close all; Fs =128; % 采样频率 T = 1/Fs; % 采样周期 N = 600; % 采样点数 t = (0:N-1)*T; % 时间，单位：S x=2*cos(5*2*pi*t);
摘要：公交信号优先是提高公交系统运行速度和可靠性的重要手段。回顾公交信号优先控制40多年的研究成果，以总结该领域的总体研究脉络。对被动优先、主动优先、实时优先以及与不同设施相结合的信号优先控制策略进行了综述分析。研究表明，公交信号优先控制策略的发展历程是：控制的实时性逐步提高，优化要素的考虑逐渐全面，控制对象日益扩大，控制策略逐步系统化、适用性逐步增强。最后指出，公交信号优先控制多目标平衡、控制策略的协调与网络优先控制，以及控制与调度策略的协调优化是后续研究的重点，而公交车辆行程时间预测以及如何应对预测偏差带来的影响仍然是信号优先控制中的关键问题。 Abstract ：Prioritizing signal timing for public transit vehicles effectively improves the reliability and travel speed of bus services.Through review-ing the research in the past 40years,this paper summarizes the general study trend on the prioritizing signals for bus services.Particularly,the pa-per analyzes the four types of prioritizing signal strategies:passive,active and adaptive,and combination with other facilities.The analysis results show that the development of prioritizing signal for bus service has ad-vanced into a practical control system that is real-time,comprehensive with control multiple objects.The paper concludes that the future re-search on signal priority for buses should focus on multi-objective,coordi-nation,and network priority as well as the coordination between signal control and bus dispatching.The key issue is still bus travel time predic-tion and how to cope with the adverse effect of forecasting error. 关键词：公共交通；公交信号优先控制；信号协调控制；发车频率；车头 时距波动 Keywords ：public transportation;prioritizing signals for bus services;sig-nal coordination;frequency of bus service;headway deviation 中图分类号：U491.5+ 4 文献标识码：A 最早的公交信号优先控制是1967年文献[1]在洛杉矶所做的公交信号优先控制实验。在现实巨大需求和美好预期的驱动下，公交信号优先控制理论逐渐吸引了交通控制领域、公共交通领域乃至交通设计和交通安全领域众多研究者的注意。早期公交信号优先控制研究倾向于将公交信号优先(bus signal priority)与强制信号优先(priority and preemption)归结为同一类问题。随着研究的深入，二者的区别逐渐被指出[2－3]。NTCIP(National Transportation Communications for ITS Protocol)1202第二版给出了公交信号优先的定义：“在信号控制交叉口给予公交车辆相对于其他车辆的优先权，这种优先不应导致相应的信号机脱离正常运行状态”。而强制信号优先的定义为“交通信号从正常状态切换到特殊状态，以满足紧急救援车辆、轨道交通等的通行，即需要中止正常的信号运行来提供特殊信号服务”[2]。这两个定义从本质上体现了优先级思想：一般公交车辆的优先级大于普通社会车辆，紧急车辆(紧急救 收稿日期：2009－10－20 基金项目：国家自然科学基金项目“专用道优先控制与公交调度协调优化方法研究”(50808142) 作者简介：马万经(1980—)，男，内蒙古赤峰人，博士，讲师，主要研究方向：交通系统控制。E-mail:mawanjing@https://www.doczj.com/doc/2816635608.html, 马万经，杨晓光 （同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804） MA Wan-jing,YANG Xiao-guang (Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education,Tongji University,Shanghai 201804,China) A Review of Prioritizing Signal Strategies for Bus Services 公交信号优先控制策略研究综述
抽样定理的应用 摘要 抽样定理表示为若频带宽度有限的，要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。 语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音 信号进行处理的新兴学科，是目前发展最为迅速的学科之一，通过语音传递信息是人类最重要，最有效，最常用和最方便的交换信息手段，所以对其的研究更显得尤为重要。 Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用 软件，它可以将声音文件变换成离散的数据文件，然后用起强大的矩阵运算能力处理数据。这为我们的本次设计提供了强大并良好的环境！ 本设计要求通过利用matlab对模拟信号和语音信号进行抽样，通过傅里叶变换转换到频域，观察波形并进行分析。 关键词：抽样Matlab
目录 一、设计目的： (2) 二、设计原理： (2) 1、抽样定理 (2) 2、MATLAB简介 (2) 3、语音信号 (3) 4、Stem函数绘图 (3) 三、设计内容： (4) 1、已知g1(t)=cos(6πt),g2(t)=cos(14πt),g3(t)=cos(26πt),以抽样频率 fsam=10Hz对上述三个信号进行抽样。在同一张图上画出g1(t)，g2(t)，g3(t)及其抽样点,对所得结果进行讨论。 (4) 2、选取三段不同的语音信号，并选取适合的同一抽样频率对其进 行抽样，画出抽样前后的图形，并进行比较，播放抽样前后的语音。 (6) 3、选取合适的点数，对抽样后的三段语音信号分别做DFT，画图 并比较。 (10) 四、总结 (12) 五、参考文献 (13)
信号与系统课程设计报告 实验题目：信号的运算与处理 内容简介： 设计一个信号，对其进行信号运算和处理，利用Matlab仿真。 课设方式： 利用电子技术、电路理论和信号与系统的知识学习验证信号的运算和处理，如延时、相加、微分、抽样等。自已设计信号及运算方式，并利用Matlab仿真。 分析计算结果。 课程设计要求： 独立完成； 完成信号设计（任意信号均可）及其某种运算（任意运算均可，也可多做几种，或做组合运算）的验证； 学会利用Matlab仿真；提交课程设计报告。 例如： 设计一个信号为f(t)=3sin2t 对其做微分运算得到f/(t) , 用MATLAB 编程实现计算过程，画出f(t)和f/(t)
本次课程设计本人选的信号运算是： 设计一个信号为y1=y(x)=sin2x,对其作微分运算得到dy1,用MATLAB对其实现运算过程，后画出y1,dy1,y1+dy1的图像 实验步骤（操作过程） 1、 首先打开MATLAB软件，在其命令窗口直接输入以下程序，对y(x)进 行微分运算。得到dy1 clear >> syms x y1; >> y1=sin(2*x); >> dy1=diff(y1,'x') dy1 =2*cos(2*x) 运算过程如下图所示： 2、 接着便是对其进行验证，点击fire，新建一个文件，输入以下程序（绘制出y1=sin2x, dy1=2cos2x, 以及y1+ dy1=sin2x+2cos2x。的波形）
3、保存文件，后缀名为.m,随后按F5执行输出输出图形。实验结果如下图所示 、
结果分析 如图所示绿色波形为y1=sin2x，蓝色为dy1=2cos2x,红色波形为y1+dy1。仿真结果与运算结果一致。 实验心得体会（调试过程） 总的来说，这次课程设计难度并不是太高，而我选取的正玄信号也是较为简单常用的一种函数，对其进行微分运算之后，得到了余弦函数，其仿真结果波形也如上所示，与预期一致。在设计过程中，还是出现了几个小问题的，一个是变量的定义，之前没有定义x，直接取范围结果出错了，还有一个是注意各种函数的调用以及运算格式，还是希望能在之后再接再厉，掌握好matlab软件！（附上调试过程图片） 左边为文件、历史窗口，底下是命令窗口，最右下角为实验仿真波形，中间为运算程序，绘图画图程序。
课程设计报告 课程名称数字信号处理 课题名称数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用 专业通信工程 班级1281 学号201213120101 姓名杨俊 指导教师彭祯韩宁 2014年12月5日
湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称数字信号处理 课题数字滤波器设计 及在语音信号分析中的应用专业班级通信工程1281班 学生姓名杨俊 学号201213120101 指导老师彭祯韩宁 审批 任务书下达日期2014 年12月5日 任务完成日期2014 年12月13日
《数字信号处理》课程设计任务书 一、课程设计的性质与目的 《数字信号处理》课程是通信专业的一门重要专业基础课，是信息的数字化处理、存储和应用的基础。通过该课程的课程设计实践，使学生对信号与信息的采集、处理、传输、显示、存储、分析和应用等有一个系统的掌握和理解；巩固和运用在《数字信号处理》课程中所学的理论知识和实验技能，掌握数字信号处理的基础理论和处理方法，提高分析和解决信号与信息处理相关问题的能力，为以后的工作和学习打下基础。 数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 二、课程设计题目 题目1：数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用。 1、设计步骤： （1）语音信号采集 录制一段课程设计学生的语音信号并保存为文件，要求长度不小于10秒，并对录制的信号进行采样；录制时可以使用Windows自带的录音机，或者使用其它专业的录音软件，录制时需要配备录音硬件（如麦克风），为便于比较，需要在安静、干扰小的环境下录音。 然后在Matlab软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。 （2）语音信号分析 使用MATLAB绘出采样后的语音信号的时域波形和频谱图。根据频谱图求出其带宽，并说明语音信号的采样频率不能低于多少赫兹。 （3）含噪语音信号合成 在MATLAB软件平台下，给原始的语音信号叠加上噪声，噪声类型分为如下几种：①白
一、课程设计题目 去除干扰蜂鸣音 1.目的：掌握信号时频域分析方法，正确理解采样定理，准确理解滤波器的概念。 2.内容：提供一个包含某人说话语音片段的声音文件，但该语音信号被一个包含有几个谐波分量的蜂鸣信号干扰了。 用Matlab 的wavread 命令读取该声音文件。注意，该命令可以同时得到声音文件的采样率和采样位宽，请查阅Matlab 的帮助文件。 （1） 用快速傅立叶变换（FFT ）计算并画出声音信号的频谱，列写出蜂鸣信号的谐波频率。 （2） 思考如何将这些蜂鸣音去除？将去除了蜂鸣音的语音片段播放出来，仔细聆听并写下语音片 段中人物所说的话。注意：由于只能播放实信号，因此记得提取信号的实部。 Matlab 命令：wavread, wavplay, fft, fftshift, fir1, filter, plot, figure. 二、设计思路 用waveread()函数读取音频和其采样率和采样位宽，对读取的音频信号使用fft()函数进行快速傅立叶变换并绘出得到的频谱。观察频谱分析噪声（蜂鸣信号）的谐波频率分布，选择合适的滤波模式将噪声信号的谐波滤去，便可以得到去除噪声后的人声。 设计滤波器的频域特性便成了除去噪声并留下原声的关键，我们注意到所学的采样定理以及一维sinc 函数（辛格函数）x x x Sinc ππ) sin()(=，然而汉宁窗可以看作是3个矩形时间窗的频谱之和，或者 说是 3个)(x Sinc 型函数之和，而括号中的两项相对于第一个谱窗向左、右各移动了π/T ，从而使旁瓣互相抵消，消去高频干扰和漏能。它适用于非周期性的连续信号。利用它的选择特性使用fir1()建立一个汉宁窗函数，并用filter()函数进行滤波，去除噪声部分。最后用play()函数播放音频检查效果。 三、设计过程 1.音频的读取和分析 先将原始音频文件读入， [audio0, Fs, nbits] = wavread('C:\Users\Administrator\Desktop\signal\buzz.wav')；%按路径读取音频存入audio0变量，并用Fs 变量记录采样率，nbits 变量记录采样位宽。 其中， Fs=11025 #采样率为11025Hz nbits=32 #采样带为32 p0=audioplayer(audio0,Fs);%将audio0载入音频播放器 play(p0)；%并进行播放 subplot(2,1,1);%分屏绘图 plot(audio0);%绘制原始音频时域图,如下图所示 title('时域');%标注题目
BRT 信号优先系统控制与设计 高 歌1 ,高 克 2 (1.兰州交通大学,甘肃兰州730070; 2.青岛千禧国际村置业有限公司,山东青岛266106) 摘 要:BRT 信号优先是解决城市BRT 车辆在交叉口延误的有效方式。探讨从BRT 信号控制系统的控制策略、公交信号优先的控制方案及BRT 信号优先的控制方式入手实现BRT 信号优先。设计BRT 信号优先模块的构架及BRT 信号优先的逻辑架构,最终实现BRT 信号优先。关键词:BRT ;信号优先;相位 中图分类号:U 492.4+31 文献标识码:A 文章编号:1008 5696(2011)01 0047 04 Design on Trffic Signal Control for BRT s Priority GAO Ge 1 ,GAO Ke 2 (1.L anzhou Jiao tong U niv ersity ,L anzhou 730070,China; 2.Q ingdao M illennium Co.,L td;Q ingdao 266106,Shando ng ,China) Abstract:Intro duce the developing situation of BRT in China sim pally.The mechanism of BRT signal prior ity.It including strateg e control 、plan contr ol and pattern contro l.Desig n the construct of BRT signal prior ity mo dule.A t last,posed log ical construct of BRT sig nal priority.Key words:BRT;sig nal priority;phase 收稿日期:2010 09 05 作者简介:高 歌(1986-),男,硕士研究生,研究方向:交通运输规 划. BRT 是解决城市拥堵的有效方式。自2005年以来,我国先后有北京、杭州、常州、厦门、济南、大连、重庆、深圳、合肥、武汉、郑州相继开通运营BRT 。 目前,我国的许多城市虽然采用了BRT ,但是很多城市没有BRT 信号优先控制系统,BRT 车辆在信号交叉口延误很大,从而导致BRT 系统快速、高效、准确的特点没有很好的体现。本文主要针对此种情况,提出BRT 信号优先,充分体现BRT 的优越性。 1 BRT 信号系统的控制策略 公交信号优先控制策略大体分为3类:被动优先、主动优先和实时优先。 1)被动优先:根据交叉口历史交通流数据,预先进行公交优先信号配时。 2)主动优先:通过监测公交车采取延长、提前、增加或减少相位的信号调整方法来适应公交车,主动优先又可分为无条件优先和有条件优先。 3)实时优先:实时是最新发展起来的公交优 先信号控制理念。它通过GPS 等装置估计系统现状,考虑网络上所有的社会车辆和公交车流量、公交车上乘客数和公交车运行状况(是否晚点),基于实时信息的公交交叉口信号优化策略。该策略在减少公交车延误和缩短公交乘客出行时间的同时,将对其余交通方式的影响降为最低。 2 BRT 信号优先的控制方案 BRT 信号优先的实现主要有以下几种方法:绿灯延长、绿灯提前、相位插入及跳跃相位等。 绿灯延长(Green Extension),即延长相位绿灯时间。当公交车辆到达交叉口时,若该相位的绿灯信号即将结束,这时采用延长该相位的绿灯时间,以使公交车辆有足够的时间通过交叉口,如图1所示。公交车辆通过交叉口后,控制系统将恢复原有的信号配时。 绿灯提前(Ear ly Gr een/Red T runcation),即缩短车辆等待绿灯信号的红灯时间,当公交车辆到达交叉口时,公交车辆通行方向所在的相位处于红灯状态,这时通过缩短交叉口当前相位的绿灯执行时间,使公交车辆到达交叉口时,可以以绿灯信号顺利通过交叉口。如图2所示在这种控制策略下,在周期长度不变的情况下,可以在后续执行相位相序
南通大学电子信息学院信号与系统课程设计报告 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 设计时间： 2014—2015学年第一学期
一、连续信号的时域分析 二、 1. 信号的产生 (1)阶跃函数 function [t,y1]=jieyue(t1,t2,t0) dt=0.01; ttt=t1:dt:t0-dt; tt=t0:dt:t2; t=t1:dt:t2; n=length(ttt); nn=length(tt); u=zeros(1,n); uu=ones(1,nn); y1=[u,uu]; return 冲激函数 function [t,y2]=chongji(t1,t2,t0) dt=0.01; t=t1:dt:t2; n=length(t); y2(1:n)=0; y2(1,(t0-t1)/dt+1)=1/dt; （2）调用上述函数产生信号）2-t ε（，）（4-t δ，-t e ）（t ε，-6s ≤t ≤6s,并画出波形。 Command Window subplot(3,1,1); [t1,y1]=jieyue(-6,6,2);
stairs(t1,y1); axis([-6 6 0 1.5]); subplot(3,1,2); [t2,y2]=chongji(-6,6,4);plot(t2,y2); subplot(3,1,3); [t3,y3]=jieyue(-6,6,0); y3=exp(-(t3)).*y3;plot(t3,y3); 波形如下图所示： （3）根据f(t)画出f(2t)和f(1-0.5t)的波形 t=-3:0.01:3; y=tripuls(t,4,0.6); subplot(3,1,1); plot(t,y);
城市公交信号优先控制系统
目录 1.软件简介4 2.系统配置4 3.操作指南5 3.1全局监视 (5) 3.1.1GIS操作 5 3.1.2路口信息查看 5 3.1.3优先请求信息查询 6 3.1.4路线公交检测点列表 7 3.1.5优先请求信息统计 8 3.1.6优先运行率查看 9 3.1.7优先请求统计表查看 9 3.1.8公交优先请求趋势查看
10 3.2单路口监视 (11) 3.2.1 公交优先相位状态监视 (11) 3.2.2公交优先实时请求信息监视 (12) 3.2.3单路口子区监视 (12) 3.2.4 单路口其他参数监视 (12) 3.3 统计分析 (12) 3.3.1 公交流量报表 (12) 3.3.2 公交流量分析 (15) 3.3.3 旅行时间报表 (17) 3.3.4 旅行时间分析 (19) 3.3.5 公交请求信息报表 (21) 3.3.6 公交优先时间报表 (23) 3.3.7 公交请求信息查询 (25) 3.3.8 公交信息查询 (26) 3.3.9 公交旅行时间查询 (27) 3.3.10 通讯故障报表 (28) 3.3.11 检测器故障报表 (29) 3.3.12 控制器故障报表 (30) 3.4 设备管理 (31) 3.4.1 路口设备查询 (31) 3.4.2 路口策略查询 (32) 3.4.3 系统配置查询 (33) 附录1 (33)
1.软件简介 公交优先是指城市客运交通以大容量、快速度的公交系统为主，其它交通工具为辅的“以人为本”的交通模式，它是快速分流人群，方便市民出行，缓解城市交通拥挤的最佳途径。 城市公交信号优先控制系统以实现“公交优先”为目的，依据RFID检测技术，在现有信号控制系统的基础上，针对基于路面公交系统的公交信号优先需求，实现了城市公交的“时间优先”，使公交车辆通过道路交叉口时享有更大的通行权，提高了公交车辆的运行效率。 系统由优先请求生成系统、通信系统和交通信号控制系统等子系统组成，重点研究了公交信号优先控制技术与检测技术的实际应用，中心监控平台由全局监视、设备管理、统计分析等功能模块实现，能客观、实时地反映各路口公交优先的状况，同时支持用户订制，并对相应数据进行统计分析。 2.系统配置 硬件配置：本系统对于计算机硬件无特殊要求。 软件配置：系统为B/S结构， 服务器操作系统为Solaris 10， 数据库为Oracle 10.1.0.3，Web服务器为 APACHE TOMCAT 5.5.20,GIS图片服务器采用 MapViewer。
成绩评定表 课程设计任务书
摘要 本文研究的是傅里叶变换的对称性和时移特性，傅里叶变换的性质有：对称性、线性（叠加性）、奇偶虚实性、尺度变换特性、时移特性、频移特性、微分特性、积分特性、卷积特性（时域和频域）；从信号与系统的角度出发,给出了激励信号的具体模型；应用Matlab软件进行仿真，将研究的信号转化成具体的函数形式，在Matlab得到最终变换结果。使用傅里叶变换的方法、卷积的求解方法以及函数的微分等方法研究题目。 关键词: 傅里叶变换;对称性;时移特性;Matlab 目录 1、Matlab介绍................................................................................... 错误!未定义书签。
2.利用Matlab实现信号的频域分析—傅里叶变换的对称性与时移特性设计 (5) 2.1.傅里叶变换的定义及其相关性质 (5) 2.2.傅里叶变换的对称性验证编程设计及实现 (7) 2.3.傅里叶变换的时移特性验证编程设计及实现 (10) 3.总结 (13) 4.参考文献 (13) 1 、Matlab介绍 MATLAB作为一种功能强大的工程软件，其重要功能包括数值处理、程序设计、可视化显示、图形用户界面和与外部软件的融合应用等方面。 MATLAB软件由美国Math Works公司于1984年推出，经过不断的发展和完善，如今己成为覆盖多个学科的国际公认的最优秀的数值计算仿真软件。MATLAB具备强大的数值计算能力，许多复杂的计算问题只需短短几行代码就可在MATLAB中实现。作为一个跨平台的软件，MATLAB已推出Unix、Windows、Linux和Mac等十多种操作系统下的版本，大大方便了在不同操作系统平台下的研究工作。 MATLAB软件具有很强的开放性和适应性。在保持内核不变的情况下，MATLAB可以针对不同的应用学科推出相应的工具箱(toolbox)，目前己经推出了
一、 1.正弦信号 A = input('input A=') ;% 给正弦信号的幅度A赋值 w = input('input w=') ; % 给正弦信号的频率w赋值 theta =input('input theta='); % 给正弦信号的初始相位theta 赋值disp(['这个信号是周期信号']) T=2*pi/w t = 0 : 0.01 : 3*T ; % 定义时间点 ft = A * sin( w * t + theta ) ; % th计算函数值 plot( t ,ft ) ; % 画图 title( '正弦信号' ) ; % 为图像加标题注释 grid on ; % 在图上画方格
2.复指数信号 j00 = sqrt( - 1 ) ; % 定义复数j a = input('input a='); % 复指数信号赋值w = input('input w='); K = input('input K='); if a==0 disp('这是一个周期信号') T=2*pi/w else if a>0 disp('这不是一个周期信号') else disp('这不是一个周期信号') end end t = -1.5*abs(a) : 0.01 : 1.5*abs(a) % 定义时间点 ft = K*exp( ( a + j00 * w ) * t ) ; subplot( 2 , 2 , 1 ) ; plot( t , real( ft ) ) ; title( '实部' ) ; %画图subplot( 2 , 2 , 2 ) ; plot( t , imag( ft ) ) ; title( '虚部' ) ; subplot( 2 , 2 , 3 ) ; plot( t , abs( ft ) ) ; title( '模' ) ; subplot( 2 , 2 , 4 ) ; plot( t , angle( ft ) ) ; title( '相角' ) ;
二○一一～二○一二学年第一学期电子信息工程系 信号与系统课程设计报告 班级：电子信息工程2009级3班 学号：200904135104 姓名：徐奎 课程名称：数字信号处理课程设计 学时学分：1周1学分 指导教师：陈华丽 二○一一年十二月三十日
1、课程设计目的： 数字信号处理”课程是信息和通信工程专业必修的专业技术基础课程，课程以信号与系统作为研究对象，研究对信号进行各种处理和利用的技术。通过该课程的学习，学生应牢固掌握确定性信号和系统的分析方法、相关算法、系统实现等的相关知识的，借助于数字滤波器的设计及实现，学生可掌握数字系统的分析以及设计方法。数字信号处理是理论性和工程性都很强的学科，本课程设计的目的就是使该课程的理论与工程应用的紧密结合, 使学生深入理解信号处理的内涵和实质。 本课程设计要求学生在理解信号处理的数学原理的基础上，应用计算机编程手段，实现一种信号分析或处理的设计，达到对所学内容融会贯通，综合各部分知识，按照题目要求独立设计完成。 2、课程设计内容：滤波器设计 产生一个连续信号，包含低频，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析，分别设计低通，带通，高通滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波前后信号的频谱。 独立完成以上设计，有能力的同学设计一个友好的人机交互界面，不限编程语言。 3、设计内容和步骤： ①设定的连续信号为：s=sin(2*pi*t*5)+sin(2*pi*t*15)+sin(2*pi*t*30) 可知：信号中包含了5Hz、15Hz、30Hz频率分量，对其采样的频率取100Hz。用plot函数画出其时域波形，代码如下，结果如下图所示： % 程序功能：产生一个连续信号，包含低频，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析，分别设计低通，带通，高通滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波前后信号的频谱。 Fs=100; t=(1:100)/Fs; s1=sin(2*pi*t*5); s2=sin(2*pi*t*15); s3=sin(2*pi*t*30);
信号与系统课程设计 课程名称：信号与系统 题目名称：滤波器的设计与实现 学院：电气与电子工程学院 专业班级：电气工程及其自动化 学号：3 学生：宗喜 指导教师：黄劲 2015年12 月20 日
目录 一、设计要求 (2) 二、设计原理 (2) 三、设计思路 (3) 四、设计容 (3) A、一阶有源滤波电路 (3) B、二阶有源滤波电路 (5) 1、二阶低通滤波电路 (5) 2、二阶高通滤波电路 (6) 3、二阶带通滤波电路 (8) C、用仿真软件设计滤波器 (10) 1、给定性能参数设计滤波器 (10) a、二阶低通滤波器 (10) b、二阶高通滤波器 (11) c、二阶带通滤波器 (12) 2、不同阶数滤波器性能比较 (12) D、滤波器的Matlab设计仿真 (13) 1、二阶低通滤波器 (13) 2、二阶高通滤波器 (14) 五、参考文献 (16)
一、设计要求 自已设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。利用Matlab或其他仿真软件进行仿真。 有源滤波器由是有源元件和无源元件(一般是R和C)共同组成的电滤波器。和无源滤波器相比，它的设计和调整过程较简便，此外还能提供增益。因此，本课程设计中选择了二阶有源滤波器作为主要研究对象。 1、自行设计电路图，确定前置放大电路，有源滤波电路，功率放大电路的方案， 并使用绘图软件（Electronics Worrkbench）画出设计电路，包括低通、高通和带通。 2、所设计的滤波器不仅有滤波功能，而且能起放大作用，负载能力要强。 3、根据给定要求和电路原理图计算和选取单元电路的元件参数。 4、用Matlab或其他仿真软件（FilterLab）对滤波器进行仿真，记录仿真结果。 二、设计原理 1、电容器C具有通高频阻低频的性能。 2、由源滤波器由放大电路部分和滤波电路部分组成。 3、仿真软件可以将滤波器的性能直观的表现出来。 4、各种滤波器的幅频特性：
数字信号处理课程设计报告《应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波》 专业： 班级： 姓名： 指导老师： 二0 0五年一月一日
目录 设计过程步骤（） 2.1 语音信号的采集（） 2.2 语音信号的频谱分析（） 2.3 设计数字滤波器和画出其频谱响应（） 2.4 用滤波器对信号进行滤波（） 2.5滤波器分析后的语音信号的波形及频谱（） ●心得和经验（）
设计过程步骤 2.1 语音信号的采集 我们利用Windows下的录音机，录制了一段开枪发出的声音，时间在1 s内。接着在C盘保存为WAV格式，然后在Matlab软件平台下．利用函数wavread对语音信号进行采样，并记录下了采样频率和采样点数，在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。通过wavread函数和sound的使用，我们完成了本次课程设计的第一步。其程序如下： [x,fs,bite]=wavread('c:\alsndmgr.wav',[1000 20000]); sound(x,fs,bite); 2.2 语音信号的频谱分析 首先我们画出语音信号的时域波形；然后对语音信号进行频谱分析，在Matlab中，我们利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性性。到此，我们完成了课程实际的第二部。 其程序如下： n=1024; subplot(2,1,1); y=plot(x(50:n/4)); grid on ; title('时域信号') X=fft(x,256); subplot(2,1,2); plot(abs(fft(X))); grid on ; title('频域信号'); 运行程序得到的图形：
智慧交通BRT信号优先控制系统 技术方案
目录 第一章建设原则 (1) （一）加强指导、统筹规划 (1) （二）面向需求、重点突出 (1) （三）互联互通、资源共享 (1) （四）求实勿虚、提升服务 (1) （五）覆盖全局，深化应用 (1) 第二章总体框架 (2) 第三章BRT信号优先控制系统 (3) 1.系统建设分布 (3) 2.技术选型 (3) 3.系统结构 (4) 4.系统功能 (4) 5.系统关键设备指标 (6)
第一章建设原则 （一）加强指导、统筹规划 智能交通系统是一项巨大的系统工程，具有多元化、层次化、多学科交叉的特点，具有很强的广泛性和综合性，涉及政府、企业多个层面，必须在统一领导下进行统筹规划建设，使各单位遵照统一的规范建设，充分发挥整体作用和整体效益，充分运用云计算等先进技术，同时避免重复建设和开发，确保交通智能化建设的顺利实施。 （二）面向需求、重点突出 ITS 建设项目要根据交通运营与管理的需要，满足社会公众对交通行业信息的要求，加强智能管理信息系统特别是公共交通相关信息系统的开发利用，讲求实效，以应用促发展。项目建设要突出重点、分层建设、各负其责、共同发展、稳步推进，要根据实际情况和发展需求，制订项目实施计划，分步实施。 （三）互联互通、资源共享 把握“十二五”时期经济社会发展的新形势、新任务、新要求，从交通运行系统的全局出发进行ITS 建设，对各部门现有的基础资源加以整合，统一管理资源，避免交通行业内部资源分隔、各自为政，进而理顺各交通部门间信息交互关系，实现交通信息网络的互联互通和资源共享。 （四）求实勿虚、提升服务 坚持以人为本，以具有鲜明时代特征和行业特点的交通信息服务为重点，以智能交通信息化工程为推手，以支撑解决行业发展中的重大经济社会问题为宗旨，以需求、效果并重为导向，加快推进交通信息服务规范化、产业化发展，推动建立丰富实用、经济便捷的综合交通信息服务体系，使交通信息真正服务于民。 （五）覆盖全局，深化应用 以信息化覆盖智能交通现代化建设的全局，实现信息技术在智能交通系统运行监测、管理与服务领域的深度渗透与融合，加速推进深化应用，促使智能交通信息化在加快转变发展方式中发挥更重要的牵引和支撑作用，有效提高智能交通的发展质量和效益。
实验一：基于DFT的数字谱分析以及可能出现的问题 一、实验目的： 1.进一步加深对DFT的基本性质的理解。 2.掌握在MATLAB环境下采用FFT函数编程实现DFT的语句用法。 3.学习用DFT进行谱分析的方法，了解DFT谱分析中出现的频谱泄露和栅栏效应现 象，以便在实际中正确应用DFT。 二、实验步骤: 1.复习DFT的定义、物理含义以及主要性质。 2.复习采用DFT进行谱分析可能出现的三个主要问题以及改善方案。 3.按实验内容要求，上机实验，编写程序。 4.通过观察分析实验结果，回答思考题，加深对DFT相关知识的理解。 三、上机实验内容: 1.编写程序产生下列信号供谱分析用： 离散信号： x1=R10(n) x2={1,2,3,4,4,3,2,1}，n=0,1,2,3,4,5,6,7 x3={4,3,2,1, 1,2,3,4}，n=0,1,2,3,4,5,6,7 连续信号： x4=sin(2πf1t)+sin(2πf2t) f1=100Hz, f2=120Hz，采样率fs=800Hz 2.对10点矩形信号x1分别进行10点、16点、64点和256点谱分析，要求256点 频谱画出连续幅度谱，10点、16点和64点频谱画出离散幅度谱，观察栅栏效应。 3.产生信号x2和x3分别进行8点、16点谱分析，画出离散幅度谱，观察两个信 号的时域关系和幅度谱的关系。 4.对双正弦信号x4以采样率fs=800Hz抽样，生成离散双正弦信号并画出连续波形； 对离散双正弦信号进行时域截断，截取样本数分别为1000、250、50。对不同样本的双正弦信号分别进行1024点谱分析，画出连续幅度谱，观察频谱泄露现象。
信号与系统课程设计 ——利用matlab实现信号的取样与重构 学院: 工业大学城市学院 专业班级：通信工程C131班 姓名：穆永欢 学号：138213 指导老师：安亚军
目录 摘要 (1) 第一章概述 (1) 第二章设计过程 (2) 2.1设计目的 (2) 2.2设计原理 (2) 2.2.1.MATLAB的介绍 (2) 2.2.2连续时间信号 (3) 2.2.3采样定理 (3) 2.2.4信号重构 (4) 2.3设计容 (4) 2.3.1Sa(t)的临界采样及重构 (4) 2.3.2Sa(t)的过采样及重构 (6) 2.3.3Sa(t)的欠采样及重构 (8) 第三章设计结果分析 (10) 第四章心得体会 (11) 参考文献 (12)
摘要： 本次课程设计以信号与系统和数字信号处理这两门理论与实践紧密结合的课程为基础，经过两个学期的理论学习和上机实验后我们已初步掌握MATLAB软件，通过课程设计更加有助于我们进一步理解和巩固所学知识，学习应用MATLAB 软件的仿真技术，初步掌握线性系统的设计方法，提高分析和解决实际问题的能力，培养独立工作能力。 本实验设计是利用MATLAB实现信号的抽样与重构仿真。通过对该连续的Sa 信号进行抽样，在满足采样定理和不满足采样定理即过抽样和欠抽样两种情况下对连续的Sa信号和采样信号进行频谱分析 【关键词】：信号采样 MATLAB 采样周期频谱信号重构 第一章概述： 针对连续信号的采样与重构问题,利用MATLAB仿真软件平台,仿真不同条件下连续信号的采样信号时域波形和采样后信号频谱、重构信号时域波形和重构后误差波形图。通过对采样周期对采样频谱叠加和信号重构精度的影响、以及信号被采样前后在频域的变化对比分析,得出在不同采样频率的条件下,对应采样信号的时域、频域特性以及重构信号与误差信号也随之产生变化,连续信号可以完全恢复过来。本次课程设计应用MATLAB实现连续信号的采样与重构仿真，了解MATLAB软件，学习应用MATLAB软件的仿真技术。它主要侧重于某些理论知识的灵活运用，以及一些关键命令的掌握，理解，分析等。初步掌握线性系统的设计方法，培养独立工作能力。加深理解采样与重构的概念，掌握利用MATLAB分析系统频率响应的方法和掌握利用MATLAB实现连续信号采用与重构的方法。计算在临界采样、过采样、欠采样三种不同条件下重构信号的误差，并由此总结采样频率对信号重构误差的影响。