基于视频技术的微观交通流信息采集系统研究

基于视频技术的微观交通流信息采集系统研究
基于视频技术的微观交通流信息采集系统研究

基于视频技术的微观交通流信息采集系统研究3

张汝华 郑黎黎 杨晓光 宣国荣

(同济大学 上海200092)

摘 要 现代检测理论与技术,完全有能力采集到完整的微观交通流数据,即断面或区域

车辆序列信息,包括每一辆车的车辆属性、位置属性和运动属性。微观交通流信息对于通行能力分析、智能交通控制、异常交通状态识别、微观交通流特性研究、宏观交通流行为理解以及实验交通工程学的发展,具有重要的意义。视频检测技术在微观交通流信息采集和研究中具有无可替代的作用。文章系统分析和完整描述了断面和区域两类微观交通流信息,介绍了在此基础上开发的微观交通流视频信息采集系统。

关键词 微观交通流信息;信息采集;断面或区域检测;视频检测技术

Abstract :M odern sen sing theo ries and techno logies shou ld have the po ten tialities to co llect comp lete m icro scop ic traffic flow data ,including individual veh icle p roperties ,locati on and movem en t p roperties in veh icle series cro ssing the secti on o r area of view .M icro scop ic traffic flow data are essen tial fo r capacity analysis ,

in telligen t traffic con tro l ,

abno rm al traffic state

recogn iti on ,m icro scop ic traffic flow characteristics study ,m acro scop ic traffic phenom enon understanding ,and Experi m en tal T raffic Engineering (ET E )developm en t .V ideo detecti on techno logies are sign ifican t fo r m icro scop ic traffic flow data co llecti on and research .T h is paper system atically analyzes m icro scop ic traffic flow data and gives the descri p ti on models ,and in troduces a m icro scop ic traffic flow video data co llecti on system developed based on it .

Key words :m icro scop ic traffic flow data ;data co llecti on ;secti on o r area detecti on ;video detecti on techno logies

收稿日期:2004204227

 3国家973重点基础研究发展规划资助项目

(G 1998030408)

0 引 言

数据和信息处理已成为现代交通管理所面临

的最大挑战[1],其中信息包括宏观交通流信息和微观交通流信息。

宏观交通流信息包括流量、速度、密度、占有率、行程时间、OD 、排队长度等,由于更直接地运用于交通规划、设计、管理和控制,易于一般性理解,精度要求不高,信息采集理论和技术较为成熟,市场化程度较高,像感应线圈、红外线、超声波、微波、常规的视频检测等。

宏观交通流数据通常为一定时间或空间下的统计、集聚数据,尽管粒度可以很细,但难于充分反应个体交通行为及相互之间的关系。如A u toScop e 等产品,统计间隔可以设置为10s 或

更低,而事实上不仅无助于微观交通信息的需要,

也失去了宏观的意义。

从理论上讲,宏观交通流数据是在微观检测的基础上统计或推断出来的。之所以很少有系统地给出完整微观交通流信息,笔者认为有两方面的原因:①技术不成熟。有些统计数据在宏观上可以接受,但要应用到微观,则会偏差很大。GPS 由于精度与普及率等问题,也难以满足要求;②市场因素。微观信息更多地面向研究,市场有限,开发亦有限。

目前,交通工程领域所面临的一系列问题,已经使微观交通流信息的应用及采集技术的开发变得很迫切。

1)应用领域。应用领域对微观交通流信息的需求包括:①交通控制与诱导。很多场合下需要知道单个车辆或车辆群的实时位置与运动信息,传统的检测手段无法提供;②异常车辆的识别。除检测宏观的交通拥挤或排队外,需要对单个的车辆进行识别和跟踪,以发现异常事件,如违章、抛锚、事故等;③动态通行能力检测。为了有效地进行交

通管理,需要掌握交叉口、匝道、交织段等关键点通行能力的实时变化;④宏观交通流参数的精确测定。如交通流密度、最大流率等。

2)研究领域。研究领域对微观交通流信息的需求包括:①驾驶行为理论研究。如车道变换、超车、跟车、车辆加速、减速、冲突、交织等各种微观交通现象;②交通仿真理论研究。交通仿真模型的开发和标定需要微观交通信息的支持,使仿真的结果与实际情况更为接近;③实验交通工程学的研究。准确可靠的微观交通流信息,是实验交通工程学发展的基础,从而避免因引入过多的主观假设而陷入纯理论的陷阱;④复杂交通问题研究[2]。如拥挤时瓶颈通行能力的下降,高密度状态下的停车起动波,自发性的交通拥挤(Phan tom2 jam s),拥挤排队的起始点向瓶颈处下游漂移,以及交通流的弹性 可压缩性等。

为了获取真实有效的微观交通流信息,非常规的技术手段得到运用,如计算机视觉技术、遥感技术、激光扫描技术等[2,3]。文献[4]使用直升机在500m以内的空中进行拍摄,通过图像处理、车辆检测和跟踪技术,最终获得观测区域的车辆运行轨迹。文献[1]利用红外技术,在600m的高空拍摄,获取交通流信息。国内一些研究机构采用智能视觉技术,监测分析交通行为。

虽然在微观交通流信息采集技术方面,国内外有很多的研究,但对微观交通流信息本身缺乏系统性的描述。本文试图予以探讨,以期明确研究开发的方向,然后介绍笔者运用视频技术在断面和区域微观交通流信息检测方面的研究成果。

1 微观交通流信息

笔者认为,微观交通流信息是指在一定时间和空间内,能够完整地描述每一辆车的车辆属性、位置属性、运动属性,并蕴含车辆之间相互关系的车辆序列信息。

1)车辆属性指车型、尺寸、颜色、重量、车牌号等信息。在具体的检测中,通常只能得到部分信息;

2)位置属性指车辆在特定时刻所处的具体位置,如所处地点、相对坐标值等;

3)运动属性指车辆在特定时刻的运动状态,如瞬时速度及方向、占有时间等;

微观交通流信息是最基本的交通流信息,下面从断面和区域的角度分别予以考察。1.1 断面微观交通流信息

1)模型描述。断面微观交通流信息是指在一定的时间段内,通过某一检测断面的车辆序列信息,可用公式(1)~(3)表示。

S i=(C i,P i,M i)(1) C i=(l i,w i,ID i,…)(2) M i=(t i,v i,o i,h i,…)(3)式中:i=1,2,…,n,为到达检测断面的车辆序列号;S i为第i辆车的微观交通流信息;C i、P i、M i 分别为第i辆车的车辆属性、位置属性、运动属性。位置属性P i对应于指定的检测断面,在这里是固定的,可用断面代号表示;l i、w i、ID i分别为第i辆车的车辆长度(m)、宽度(m)、牌照号码或车型代号;t i、v i、o i、h i为第i辆车的车头到达检测断面的时刻、速度(m s)、断面占有时间(s)、车头时距(s)。

其中,h i、t i、l i、v i、o i之间的相互关系如公式

(4)、(5)所列。

h i=t i-t i-1(4) l i=v i o i(5) 2)模型的解释。公式(1)~(3)完整地记录了通过检测断面的每一辆车的车辆属性、位置属性和运动属性;依靠时间上的关联,能有效地反映车辆序列之间的相互影响关系。如:①指定i,可获得任一辆车的微观交通信息;②可查询在任意时刻,检测断面是否被车辆占据;③遍历i取值,可得到详尽的车辆序列信息,为研究通行能力、到达特性、混合交通、驾驶行为等提供有力的支撑;④可得到任意时间粒度的宏观统计数据,如流量、速度、占有率等。

1.2 区域微观交通流信息

1)模型描述。区域微观交通流信息是指在可检测空间范围内,通过车辆识别与跟踪技术,以一定的采样间隔所获得的车辆序列信息,包括每一辆车在各个时刻的车辆属性、空间位置属性和运动属性,表达式为公式(6)~(8)。

A i=

C i P i1M i1

C i P ij M ij

C i P i m M i m

(6)

P ij=(x ij,y ij)(7)

M ij=(t j,v ij)(8)式中:i=1,2,…,n,为车辆序列号;j=1,2,…,m,

为在t j时刻所采集到的数据;t j为第j个采样时刻;A i为第i辆车的区域微观交通流信息;C i、P ij、M ij分别为第i辆车的车辆属性(参见公式(2))、t j 时刻的位置属性(用坐标值表示)、t j时刻的运动属性(用速度矢量表示);(x ij,y ij)为第i辆车在t j 时刻的位置坐标,m;v ij为第i辆车在时刻t j的速度矢量,m s。

2)模型的解释。公式(6)~(8)完整地记录了经过观测区域内的每一辆车的微观交通流信息;依靠时间和空间上的关联,可有效地反映车辆序列之间的相互影响关系。如在式(6)~(8)中:①i 和j给出确定值,可得任一车辆在确定时刻的位置与运动状态;②i固定,j遍历所有取值,可得任一车辆的运动轨迹;③j固定,i遍历所有取值,可得任一时刻所有车辆的相互位置关系和运动状态;④i和j均遍历所有取值,可得所有车辆在观测区域内的运动轨迹;⑤给出统计时段或空间区段,可准确地计算出流量、空间平均速度和密度等宏观交通流参数;⑥如果?t=t j-t j-1足够小,可转化为观测区域内任意指定断面上的微观交通流信息。因此,公式(6)~(8)的表达更具一般性。

2 视频检测技术

视频检测技术的优势:①信息丰富,观测区域的微观交通流信息均能以视频的形式准确地反映出来;②视频形式直观、运用灵活;③具有再现性,可以对记录的场景重复测试,这是其它技术所不具有的特点;④开发潜力大,计算机视觉等各种先进的智能化技术均可以得到应用。在一定程度上,视频检测技术尤其在微观交通流的研究和应用中具有无可替代的作用,成为国内外研究的热点。本研究依据对微观交通流信息的描述和要求,研究开发相应的断面和区域两种视频检测技术。

2.1 断面视频检测

断面微观交通流信息的检测方法有两种。

1)检测线法[5]。在视频画面中设置检测线,通过感应检测线上的颜色灰度变化来识别是否有车辆通过。其原理类似于感应线圈技术,因此又称为虚拟线圈法。

2)跟踪法。利用图像分割技术,识别车辆特征,并在后续帧中进行跟踪,从而获取所需信息。 跟踪法在理论上更为严谨,但算法较为复杂。检测线法简单实用,实时性好,能够满足研究应用的需要,是本文所采用的技术,如图1所示

图1 断面微观交通流信息采集

检测线法的实现步骤。

1)检测线设置。沿垂直于车道方向以适当的间隔L设置主、辅两条检测线。

2)记录第i辆车的到车时刻t i,主检测线占有时间o i,车辆到达两条检测线的时间差?t。

3)计算车速。

v i=L ?i(9) 4)按公式(4)和公式(5)计算第i辆车的车头时距和车辆长度。

表1中的数据为图1场景所采集到的部分结果。其中,车辆属性只有车长数据;位置属性为主检测线所对应的位置,即图1中检测线1;运动属性包括式(3)中的4种数据:到车时间、车速、占有时间、车头时距。

检测精度。在环境良好的情况下,可对每一辆车进行有效地检测,检测精度主要表现为车速的系统误差。由于公式推导较为烦琐,在此仅给出车速系统误差百分比的上下限,见式(10)。

±Κv%=

-

1

L

v真T

+1

×

100%

+

 

1

L

v真T

-1

×100%

(10)

式中:±Κv%为车速系统误差百分比上下限值;L 为主、辅两条检测线的间距,m;v真为车速真值, m s;T为采集间隔,s。当以25帧 s的频率采样时,T=0.04s。

±Κv%与v真和T正相关,与L负相关。设L =6m、v真=20m s(72km h)、T=0.04s,可求得±Κv%=[-11.8%,+15.4%],车速理论测量值范围为[17.6,23.1];取v=10m s (36km h),L和T不变,可得±Κv%= [-6.3%,+7.1%],车速理论测量值范围为[9.4,10.7]。

2.2 区域视频检测

为获得完整的区域微观交通流信息,需要依

表1 断面微观交通流数据

线组序号

到车时刻

车速v m ?s -1

车长

L m 车头时距h s 占有时间

o s 112003205226 11:00:01:012 20 6 0 0.3122003205226 11:00:12:17116.75.3311.20.32132003205226 11:00:13:61116.75.331.440.32142003205226 11:00:14:45017.75.310.8390.3152003205226 11:00:15:29017.69.510.840.54162003205226 11:00:17:21016.73.981.920.24172003205226 11:00:18:01016.75.350.80.32182003205226 11:00:19:772154.181.760.28192003205226 11:00:21:2511561.480.41102003205226 11:00:21:89014.360.6390.421

11

2003205226 11:00:24:131

13.63.792.240.28

靠先进的图像处理、识别、理解、多目标跟踪等图

像工程及智能化技术,这是一项具有挑战性的工作。本研究在车辆识别定位方面取得了初步的成果,可获得特定时刻的车辆分布与车型信息,如图2所示。其中,①通过车辆属性可得到采样时刻每辆车的长度和宽度;②通过位置属性可得到采样时刻每一辆车的中心坐标;③运动属性的采集是下一步研究的重点

图2 区域微观交通流信息采集

区域视频检测的步骤。

1)设置检测区域。在视频画面上设定检测区域和坐标系;

2)检测。检测结果将以矩形框的形式在画面上表现出来,如图2所示。同时,每辆车的长度、宽度与形心坐标将以文件的形式予以保存,以备分析研究。

3 结束语

本文的工作集中在以下3个方面:①论述了

微观交通流信息采集技术和研究应用的重要性;②对微观交通流信息进行了系统的分析和描述;③介绍了本研究在断面和区域视频检测技术中所取得的初步成果,同时明确了今后的研究方象,包括获取车辆区域运动属性在内蹬全面的微观交通流信息,提高算法的实时性和环境适应能力等。

参考文献

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辆流量检测系统.计算机工程,2001,27(11):25~

26;64

信息采集系统解决方案

信息采集系统解决方案

信息采集系统解决方案 1系统概述 信息采集是信息服务的基础,为信息处理和发布工作提供数据来源支持。信息数据来源的丰富性、准确性、实时性、覆盖度等指标是信息服务的关键一环,对信息服务质量的影响至关重要。针对交通流信息数据,包括流量、速度、密度等,目前主要是基于微波、视频、地磁等固定车辆检测器以及浮动车等移动式车辆检测器进行采集,各种采集方式都存在响应的利弊。针对车驾管以及出入境数据,包括车辆信息、驾驶人信息、出入境办证进度信息等,主要是通过和公安相关的数据库进行对接,此类信息将在信息分析处理系统进行详细介绍。 针对目前交通信息来源的多样性以及今后服务质量水平发展对信息来源种类扩展要求,需要建设一套统一的,具备良好兼容性和前瞻性的交通信息统一接入接口。一方面,本期项目的各种交通信息来源可以使用该接口进行数据接入,另一方面,当新的或第三方的交通信息来源需要加入到本系统中来时,可以使用该接口进行数据接入,不需要再次投入资源进行额外开发。 统一接入接口建成后,根据各种数据来源系统的网络环境、系统技术特性和交通流信息数据特点,开发相应的交通信息数据对接程序,逐一完成微波采集系统、浮动车分析系统、人工采集等来源的交通信息数据采集接入。 2系统架构及功能介绍 2.1统一接入接口 统一接入接口的建设的关键任务包括接口技术规范制定、路网路段编码规则约定及交通信息数据结构约定等多个方面。

2.1.1接口技术规范 一方面由于本系统接入的交通信息数据来源多样,开发语言和系统运行的环境均存在差异,不具备统一的技术特性;另一方面,考虑到以后可能需要接入更多新的或第三方的信息系统作为数据来源,应当选择较成熟和通用的接口实现技术作为本项目的交通流信息采集统一接入接口实现技术。 根据目前信息系统建设的行业现状,选择Web Service和TCP/UDP Socket 作为数据传输接口的实现技术是较优的选择。Web Service和TCP/UDP Socket 具有实时性强、通用性强、应用广泛、技术支持资源丰富等优势,可以实现跨硬件平台、跨操作系统、跨开发语言的数据传输和信息交换。 项目实施时需要根据现有的信息采集系统的技术特点来具体分析,以选定采用Web Service或TCP/UDP Socket作为接口实现技术,必要时可以两种方式并举,提供高兼容度的接口形式。 为了保护接入接口及其数据传输的安全性,避免恶意攻击访问,避免恶意数据窃取,可以使用身份认证、加密传输等技术来加以保证。 统一数据采集接口的工作流程可以如下进行:

交通信息技术复习题

1.智能交通系统定义:是将先进的信息技术、通讯技术、传感技术、控制技术以及计算机 技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系,而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合的运输和管理系统。 2.数据预处理技术:交通检测设备及人工采集的原始数据,经常是不完整的或存在异常 的,这给数据融合,数据挖掘知识发现等进一步的数据处理造成了困难,因此要对数据进行整理,称之为数据预处理 3.McMaster算法:以基本的流量和占有率两个交通参数,将获得的交通流量和占有率表 示在二维空间上,并将流量占有率二维图形划分为四个区域,美国区域代表一种交通状态 4.信息(数据)融合定义:通过中心数据处理器把来自多个传感器的数据进行综合,多传感 器信息融合系统把各种传入数据进行综合处理,使数据在一定准则下加以自动分析综合以完成所需的决策和评估,使它产生的输出信息比各个部分分别处理产生的信息总和要更有价值 5.多路复用技术:就是将多路信号组合在一条物理信号道上进行传输,到接受端再用专 门的设备将各路信号分离开来。 6.多址技术:在无线信息传输中通常地面固定的基站要覆盖多个移动终端的通信,这是 一对多的通信接入方式称多址通信方式 7.共用信息系统平台框架:智能交通共用信息平台上整个ATMS信息组织过程中的中央枢 纽,承担着信息中转的功能,不同的子系统将其信息按照一定的编码规则和既定格式传输给共用信息平台,各系统再根据自己的需求从共用信息平台中获取所需的信息8.分布式数据库:集成了两个不同领域的技术,数据库和通信,一个分布式数据库是基 于一个同构数据库系统模型并由他构造而来的,数据和软件管理都分布在各个计算点,位于分布式计算系统的最顶层 9.空间分析:通过数字地形模型,以离散分布的点来模拟连续分布的地形,为道路设计 创建二维地表模型 10.通流机理法:通过交通流参数之间的关系,对两个甚至多个参数的一致性进行考察 11.基带传输:数字信号不经过调制就在信道上直接进行传输 12.线性参照系统:在一维空间中对象的位置度量形式和方法,是与其他参照系统类似的 13.动态分段技术:是基于网络重叠概念发展而来的一种新的线性特征的动态分析,限时 和绘图技术,提供了将属性数据与空间数据相关联的方法 14.数字基带信号:数字信号往往含有丰富的低频分量,甚至是直流分量 15.数据仓库:是从数据库技术发展而来的,为决策服务的数据组织和数据储存技术 16.数据库:计算机中用于数据处理的一种数据管理技术 17.加州算法原理:通过比较临近监测站对可能突发事件进行判断 18.移动检测:基于浮动车的检测原理,基于手机的检测原理 19.车载自组织网络:快速移动户外通信网络 20.日本ITS应用:先进的导航系统、自动收费系统、辅助安全驾驶系统、交通管理优化系 统、紧急救援系统、先进的公交运营系统、高效的货车管理系统、辅助人行交通措施21.美国ITS应用: 先进的导航系统、先进的旅行者信息系统、先进的公共运输系统、商用 车辆运营系统、先进的车辆控制系统、先进的乡村公路系统自动公路系统 22.智能交通系统的特点:技术的集成性、系统性、先进性、综合性、各种技术的相互关系 23.交通信息源:道路信息、车辆信息、乘客信息、自然环境信息、社会环境信息 24.主要交通信息采集技术:环形线圈感应式采集技术,视频采集检测技术,微波采集检测 技术。

智能交通系统中的信息采集技术

ITS中的信息采集 简介 中的信息采集简介 姓名:何晓轩 学号:121604020016 专业:交通运输工程 年6月 2013 2013年

ITS ITS的概念 的概念ITS(Intelligient Transportation Systems) 利用最先进的信息、通讯技术实现交通的高度信息化,充分合理利用道路资源,实现车辆和行人在道路上的最佳流动,从而缓解道路的超负荷使用。出行者能有效调节自己的出行计划,分散拥挤路段的交通量,达到大幅度提高运输效率、安全性、舒适性并促进环境保护的目的。 实时、准确的交通信息采集是实现交通控制与管理、以及交通流诱导等应用的前提和关键。

交通信息的基础地位 : 静态交通信息 静态交通信息: 相对固定不变的交通信 息。如:路网信息、交通基 础设施信息等。 : 实时交通信息: 实时交通信息 随时间变化的交通流信 息。如交通流信息、交通事 故信息、加普通管制信息等。 交通信息采集主要关注 的是实时交通信息中的交通 流信息。如车流量、平均车 速、车辆定位、行程时间等。

当前主要采集技术 根据采集车辆是否与采集系统进行交互,交通信息采集技术分为两大类:独立式采集技术和协作式采集技术。 独立式: 感应线圈检测、地磁检测、微波检测、红外检测、视频检测。 协作式: 基于GPS定位的采集技术、基于RFID的采集技术、基于蜂窝网 络的采集技术。

感应线圈检测 感应线圈检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器,它的感应器是埋在地面下通有一定工作电流的环形线圈,通过检测线圈电感量的变化达到检测车辆存在的目的。 可实现车流量、平均 车速、车道占有率、平均 车长、平均车间距等交通 信息检测。

浮动车交通信息采集系统

一种新型的交通信息采集系统——浮动车交通信息采集系统研 究 一、浮动车系统简介 目前北京市现有的交通信息采集系统主要包括:环型线圈检测系统、微波检测系统、超声波检测系统、视频检测系统(含牌照识别检测系统)等。这些都是固定点交通流检测系统,能够检测道路断面交通流量、速度等交通参数,但覆盖范围有限。目前,系统基本覆盖二、三、四环和联络线,以及四横两纵的主干路,对次干路和支路没有覆盖。而且除牌照识别检测系统外,其它固定点检测系统检测到的交通流信息都是断面信息,不能完整反映区段交通运行情况,如只能获取断面速度,而不能获取路段平均旅行速度。 浮动车交通信息采集系统(简称浮动车系统,FCD)是伴随着ITS新技术应用而在近几年发展起来的动态实时交通流信息采集技术。所谓浮动车就是指安装有定位和无线通信装置的普通车辆(如出租车、公交车、警车等),这种车辆能够与交通数据中心进行信息交换。而浮动车系统是指通过交通流中一定比例的浮动车辆与交通数据中心实时交换数据的一种新型交通信息采集系统。 浮动车系统之所以得到重视,主要原因在于浮动车系统有别于传统固定检测方法的突出特点:(1)覆盖面广,采集范围不再仅仅是点、线,而是面;(2)投资省。浮动车系统通常结合调度和诱导系统建设,大大节省了投资;(3)采集数据多样、准确。浮动车系统采集的路段平均车速、旅行时间对于了解道路运行状况、分析拥堵原因、提供交通诱导服务等都是非常关键的参数。 目前在欧洲(主要是英国、德国)、美国、日本都在积极研发和推广应用浮动车交通信息采集系统。交研中心自2003年开始,即通过与国外知名科研机构、企业等进行交流与合作,开展浮动车交通信息采集系统的相关研究工作。2004年,交研中心与美国通用公司合作完成了《北京2008奥运会浮动车实时交通流信息采集示范系统可行性研究》。 2005年,承担北京市科委科技计划课题《浮动车交通信息采集系统研究》,进行全面的技术研究和示范系统建设。经过近两年的深入研究,2007年3月,北京市科委组织专家对本课题成果进行了验收评审。 二、已取得的成果 1、技术研发 确定不同覆盖率要求条件下的浮动车数量规模。针对我国大城市复杂路网特性,开发了基于改进的最优路径选择的浮动车数据实时地图匹配算法,尤其解决了主辅路并行、立交匝道等复杂区域的地图匹配难题,既满足了浮动车交通信息采集系统实时计算的速度性能要求,也达到了95%的匹配准确率。建立了适合不同数据采集间隔的路段速度估算算法,通过对快速路的实际验证,算法精度达到90%以上。 2、应用系统搭建

交通信息采集技术综述

交通信息采集技术综述 摘要:我们都知道,准确的交通信息采集是智能交通系统的基石。如何获得准确、实时的交通信息对ITS的应用效果起着至关重要的作用。而交通信息的采集又分为静态交通信息采集与动态交通信息采集。因此本文将分类介绍这两种交通信息所对应的采集技术,其中着重介绍动态交通信息技术采集,分析它们的优缺点与适用场所,并对交通信息采集技术的未来发展做出合理展望。 关键词:交通信息;采集技术;智能交通系统;动态;静态; Abstract:As we all know, the accurate traffic information collection is the foundation of Intelligent Transport System. How to obtain accurate and real-time traffic information plays an important role in ITS application. The traffic information collection is divided into two parts: static traffic information acquisition and dynamic traffic information collection. So this article will introduce classification of these two kinds of traffic information collection technology, which mainly focuses on dynamic traffic information collection, analysis the advantages and disadvantages of them and scope of application. Also, make reasonable forecast of the future development of traffic information collection technology. Key Words: traffic information; technology of collection; Intelligent Transport System; static; dynamic; 引言 20 世纪90 年代以来,智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)得到了飞速发展,并日益成为提高运输效率、改善行车安全、减少空气污染的重要途径。实时、准确的交通信息采集是实现交通控制与管理,以及交通流诱导等应用的前提和关键。我们通常根据信息的变化程度,将交通信息分为2 种:静态交通信息和动态交通信息。其中,静态交通信息指短期内不会发生太大变化的交通信息,如路网信息、交通基础设施信息等;动态交通信息是指随时间变化的交通信息,如交通流信息、交通事故信息、环境状况信息等。而智能交通的信息采集主要关注的是动态交通信息中的交通流信息,如车流量、平均车速、车辆类型、车辆定位、行程时间等。对于上述不同类型的交通信息,采集技术种类很多,动态交通信息采集可分为非自动采集和自动采集两大类。非自动采集需要人工干预才能完成交通信息的采集,需要大量的人力和物力,不适用于长时间的观测,而且人工采集获得的动态交通信息很难满足ITS对交通信息的实时性要求。自动采集技术完全依靠采集设备自动感知道路上车辆的存在和通过,实现对交通流信息全方位、实时的采集。本文通过对各种动态交通信息自动采集技术进行比较研究,分析了各自所能采集的交通流参数及优缺点,并对自动采集技术的优化选用进行了分析,最后根据交通工程和信息技术的发展状况,对未来动态交通信息采集技术的发展方向进行了展望。 1.静态交通信息采集技术 金泰交通信息主要包括与道路交通规划、管理相关的一些比较固定的、在短

_Doctor-城市微观交通仿真及其应用(理工大-商蕾)

城市微观交通仿真 及其应用 培养单位:能源与动力工程学院学科专业:轮机工程 研究生:商蕾 指导老师:高孝洪教授 2003年10月

摘要 80年代以来,世界各国虽然基本建成了现代化道路网,但随着经济的发展,路网通行能力已经满足不了交通量增长的需要,交通拥堵现象日趋严重。为了在现有道路条件下实施交通规划和控制,在路网出现拥挤的情况下进行交通诱导和事故处理,必须对交通流的特性有清楚的认识。因此,在过去的五十年里,出现了大量的交通流理论和模型。如按细节层次分,交通仿真模型可分为亚微观模型、微观模型、中观模型和宏观模型。 以前的研究主要集中于宏观模型,讨论交通流量及密度的变化。现在,由于高速运算计算机的发展以及交通仿真的需要,研究热点逐渐转移到微观仿真模型。微观交通模型在每一时刻均计算每一辆车的位置、车速、加速度等特性,可为交通管理和仿真提供详细的信息。 本文以微观交通仿真建模和城市微观交通仿真系统开发为研究重点,主要完成了如下工作: (1) 建立了车辆行为模型,其中包括跟驰模型、邻车影响模型和换道模型。模型中充分考虑了邻道车辆对驾驶行为的影响及驾驶员的 反应延迟,使模型更符合真实情况; (2) 开发了城市微观交通仿真系统:该系统包括车辆产生模型、路网模型、交通规则模型、信号灯控制模型、车辆行为模型、路径选 择模型、路口转向描述模型; (3) 在仿真应用中实现并研究了信号灯周期及其相位按交通需求动态分配的方案,提出该项仿真可用于确定在已知OD下,信号灯控 制路口的最大通行能力,并可作为现有控制方案的评估依据。 (4) 在图形工作站OCTANE上实现城市微观交通仿真系统的可视化,可从多角度实时观测交通状况。 (5) 通过对典型路段的交通调查,验证城市微观交通仿真系统的合理性。 关键词: 微观交通模型、仿真、可视化 I

信息采集系统解决方案

信息采集系统解决方案 1系统概述 信息采集是信息服务的基础,为信息处理和发布工作提供数据来源支持。信息数据来源的丰富性、准确性、实时性、覆盖度等指标是信息服务的关键一环,对信息服务质量的影响至关重要。针对交通流信息数据,包括流量、速度、密度等,目前主要是基于微波、视频、地磁等固定车辆检测器以及浮动车等移动式车辆检测器进行采集,各种采集方式都存在响应的利弊。针对车驾管以及出入境数据,包括车辆信息、驾驶人信息、出入境办证进度信息等,主要是通过和公安相关的数据库进行对接,此类信息将在信息分析处理系统进行详细介绍。 针对目前交通信息来源的多样性以及今后服务质量水平发展对信息来源种类扩展要求,需要建设一套统一的,具备良好兼容性和前瞻性的交通信息统一接入接口。一方面,本期项目的各种交通信息来源可以使用该接口进行数据接入,另一方面,当新的或第三方的交通信息来源需要加入到本系统中来时,可以使用该接口进行数据接入,不需要再次投入资源进行额外开发。 统一接入接口建成后,根据各种数据来源系统的网络环境、系统技术特性和交通流信息数据特点,开发相应的交通信息数据对接程序,逐一完成微波采集系统、浮动车分析系统、人工采集等来源的交通信息数据采集接入。 2系统架构及功能介绍 2.1统一接入接口 统一接入接口的建设的关键任务包括接口技术规范制定、路网路段编码规则约定及交通信息数据结构约定等多个方面。

2.1.1接口技术规范 一方面由于本系统接入的交通信息数据来源多样,开发语言和系统运行的环境均存在差异,不具备统一的技术特性;另一方面,考虑到以后可能需要接入更多新的或第三方的信息系统作为数据来源,应当选择较成熟和通用的接口实现技术作为本项目的交通流信息采集统一接入接口实现技术。 根据目前信息系统建设的行业现状,选择Web Service和TCP/UDP Socket 作为数据传输接口的实现技术是较优的选择。Web Service和TCP/UDP Socket 具有实时性强、通用性强、应用广泛、技术支持资源丰富等优势,可以实现跨硬件平台、跨操作系统、跨开发语言的数据传输和信息交换。 项目实施时需要根据现有的信息采集系统的技术特点来具体分析,以选定采用Web Service或TCP/UDP Socket作为接口实现技术,必要时可以两种方式并举,提供高兼容度的接口形式。 为了保护接入接口及其数据传输的安全性,避免恶意攻击访问,避免恶意数据窃取,可以使用身份认证、加密传输等技术来加以保证。 统一数据采集接口的工作流程可以如下进行:

交通信息主要采集技术综述

交通信息采集技术综述 摘要:智能交通系统的发展离不开交通采集信息的支持,交通信息采集技术的不断成熟与革新为交通信息处理和服务提供了丰富的交通数据资源。总结目前动态交通采集信息流行的采集技术及方法;并分析多种采集技术的优缺点,为面向交通信息利用的交通信息采集、预处理技术方法提供参考。 关键词:交通信息;采集技术;智能交通;检测技术;综述 Traffic Information Acquisition Technology Overview Abstract:The development of the intelligent transportation system cannot leave the support of gathering information,traffic information collection technology matures and innovation for traffic information processing and service provides a rich data resources.Summary of the current dynamic traffic popular gathering information acquisition technology and method;And analyzes the advantages and disadvantages of various acquisition technology,for traffic information using the method of traffic information collection,pretreatment technology to provide the reference. Key words:Traffic Information; Acquisition Technology; Intelligent Transportation; Detection Technology; Overview 0引言 交通信息是ITS顺利实施的重要前提,及时、准确地感知多源的交通信息对于ITS来说是至关重要的。目前,世界上很多大中城市都已经具备了实时采集、处理、分析和发布大规范道路网络的交通信息的能力。交通信息采集的必要性主要体现在以下三个方面:1.智能交通系统建设的需要,2.提供交通信息服务的需要,3.交通规划的需要。由此可见,交通信息的采集已成为交通管理监控活动的重要组成部分。 1交通信息主要采集技术 1.1微波雷达交通信息采集技术 1.1.1技术原理 微波雷达检测器可安装在路中央的半空,也可安装在路边。当车辆穿过雷达波覆盖区域时,车辆会将雷达波束反射至雷达天线,接收器通过雷达天线接收车辆的信息,包括车速、车流量、车长等数据。 1.1.2 技术介绍 常用的微波雷达检测技术包括微波检测、红外检测、超声波检测和激光检测。 微波检测器是一种工作在微波频段的雷达探测器,行驶的车辆反射由它发射的调频微波,反射波的频率由于多普勒效应会发生偏移,根据这种频率的偏移可以检测车流信息。 微波检测器采集系统由微波检测器、串口数据传输线、系统软件和固定支架构成。安装在支架上的检测器利用串口数据传输线与通信设备相连。微波检测器可以与控制中心的主控机进行通信,检测器将采集的交通数据发送至主控机,主控机可以对检测器进行参数的设定和故障检测。 微波检测器在恶劣的气候下性能出色,能够全天候工作;安装维护方便;使用寿命长。但是在车辆拥堵以及车辆分布不均的情况下,可能会漏记车辆的通过数据,测量精度会降低。 红外检测器是基于光学原理的车辆检测器,包括有主动和被动两种类型。 主动红外检测器可以发射有一定能量的红外线,如果有车辆经过,该红外线会被车辆反射回检测器。检测器通过对反射回来的红外线的能量分析,可以获得交通量、车速、排队长度等交通数据。 主动型红外检测器包括一个红外发光管和一个接收管。检测器的红外发射管向道路上辐射由调制脉冲发生器产生的调制脉冲。红外接收管接收由车辆反射回来的红外线脉冲,红外线脉冲被接收后,经红外调解器调解,经过选通,放大,整流和滤波后触发驱动器输出一个检测信号。 被动红外检测器利用的是车辆本身辐射的能量,它利用一个能量接收传感器检测在一定区域内经过的车辆的能量。根据接收能量的变化,被动红外检测器可以获得交通量,排队长度等交通数据。 红外检测器安装和维护较方便,具有快速准确的检测能力。缺点是受周围环境和气象的影响较大,工作现场的灰尘、冰雾会影响系统的正常工作,检测精度会降低,误检率较高。 超声波检测器利用车辆形状对超声波的影响,对车流量、车速以及道路占有率等交通信息进行采集,

交通信息采集系统与信息发布(DOC)

八、交通流信息采集系统设计 1.交通信息采集系统背景简介 交通信息是城市交通规划和交通管理的重要基础信息,通过获取全面的、丰富的、实时的交通信息不但可以把握城市道路的发展现状,而且可以对未来发展进行预测,为城市交通规划和交通管理部门的正确决策提供科学依据。交通信息服务也是智能交通系统功能的一个重要方面,未来智能交通系统先进的交通管理系统(ATMS)和先进的交通信息系统(ATIS)等都离不开交通信息,动态交通诱导功能是智能交通系统的核心之一,这一功能的实现也是以城市交通系统中实时交通信息为基础。因此,交通信息采集与处理技术无论对城市的交通规划、路网建设、交通管理,还是对未来智能交通系统功能的实现都是非常重要的,是城市交通发展规划和道路交通科学管理的重要建设内容。 现代化智能交通管理系统的建设过程中,实现交通状况的实时检测和判别是关键的一步,道路车辆数据采集器是交通信息数据重要的采集终端,主要功能是对于过往车辆进行计数、测速、车型分类,然后分析计算占道信息、单位时间内车流量、车流平均速度等,以此判断道路拥挤状况,然后通过通信接口,把采集到的数据按预定的时间处理周期发送到管理监控中心,为交通调度和交通事件告警提供决策服务。车流检测器伴随着智能交通系统技术的渐趋成熟而快速发展起来,独立的车检器在国外已经有80多年的历史。我国从上世纪90年代初开始逐步引入以线圈检测技术为代表的车辆检测器,经过十几年的发展,技术上基本走向成熟,性能价格比也很高,但在稳定性、抗干扰、检测灵敏度等方面还有所欠缺,因此国产车检器市场尚处于培育阶段。目前国内应用的车检器多数还是采用国外的进口设备,如英国PEEK公司的MTS4E,南非NORTECH的TD634ES,南非PROCON公司的LD系列车检器,英国的MoniSense系列、德国SIEMENS公司的产品等。 目前国际上对交通流量数据采集有很多种方式,微波雷达、视频、红外和地感线圈等,归纳起来主要有三大类:磁频、波频和视频。环形地感线圈采集方式属于磁频采集技术,当有机动车通过检测区域时,在电磁感应的作用下交通检测器内的电流会跳跃式上升。当该电流超过指定阀值时会触发记录仪,实现对车辆计数和通过时间的检测。通过设置双线圈可以实现车辆通过时速度的检测。 蓝盾LD-100地感线圈交通信息采集系统是一种采用磁频技术开发的交通流量检测器,它使用环形地感线圈作为车辆通过时的电磁感应传感器。可以对路段的交通流量进行检测,系统由前置路口设备和后台中心数据处理两部分组成。该系统是安徽蓝盾光电子股份有限公

道路微观交通仿真中换道行为模型的研究与实现

::道路与交通工程 Road&Traffic Engineering 道路微观交通仿真中换道行为模型的研究与实现 陈晶,孙旭飞,田东黎 (福州大学物理与信息工程学院,福建福州350108) 摘要:建立了描述车辆换道意图的产生、选择合适车道和实施换道行为的车道变换模型。运用车辆运动学理论,以换道车辆为目标,给岀了目标车辆与邻近车辆的最小安全距离间隙接受模型和车辆换道实施过程的运动模型,并应用到程序设计中,利用基于VC++上建立的交通仿真系统动态地显示非强制换道行为的效果。与VISSIM软件基于规则的换道模型相比,加入驾驶特性的影响和优化原来固定的安全距离,研究结果相对更优。 关键词:道路;微观交通仿真;换道行为;目标位置;最小安全距离 中图分类号:U412.1文献标志码:B文章编号:1009-7767(2019)01-0028-04 Research and Implementation of Simulated Lane Change Behavior Model of Road Micro Traffic Chen Jing,Sun Xufei,Tian Dongshen 智能交通系统(Intelligent Transport System,以下简称为ITS)在交通运输系统发展过程中占据重要地位。由于交通运输系统的不可复制性,交通仿真模型成为ITS中交通分析的重要方法之一,而作为交通仿真的核心部分,车辆行为模型也在ITS中发挥着重要作用m。车辆行为模型包括跟驰行为模型和换道行为模型,其中换道行为模型的质量优劣直接影响着交通仿真模型的效果与性能。与已趋于成熟的跟驰行为模型相比,换道行为模型研究则相对落后回。由于在换道过程中存在运动学过程较为复杂、驾驶员的驾驶特性难以量化、微观数据难以获取等问题,笔者拟从运动学角度对车辆换道行为模型进行分析,从驾驶员的决策过程分析最小安全距离和换道行为实施的运动模型。通过在微观仿真系统上动态显示换道行为的仿真效果,来验证换道行为模型的准确性,并提高微观仿真系统的精度。 1换道行为分类 道路上车辆换道行为是一种普遍且常见的交通现象。车辆换道是指当前道路不止1个车道时,车辆由于某种需求从当前车道变更到相邻车道的驾驶行为。换道行为是指根据驾驶员特性以及对周围交通状况的实时信息(车速、位置等)判断,调整驾驶目标策略的综合过程。换道行为根据换道产生的需求大致可以分为2类:强制换道、非强制换道。强制换道是指车辆为了到达目的地而采取的变道行为,具有确定的目标车道、在一定行驶区域内必须换道的特点;非强制换道又称为自由换道,是指目标车辆在遇到当前车道前车速较慢时,为了追求期望车速以及更大的驾驶空间或为了正常驾驶避开即将驶入安全距离的后车而产生的换道行为。笔者主要研究非强制换道行为。 2换道行为模型研究 换道行为通常被分为:产生换道意图、选择合适车道和换道行为实施2T。其中选择合适车道可以视为分析车辆换道行为可行性的过程,它将最终决定换道行为是否实施。 2.1产生换道意图 在不同的交通流密度下,由于每个驾驶员对当前车辆的期望车速要求不同,这个期望车速主要受车辆的机械特性、驾驶员的驾驶特性和交通规则的影响。车辆在道路行驶时,由于当前车道前车的速度过慢,导致车辆的行驶速度低于期望车速时,便会产生换道需求。但是这个需求不是必须的,而是为了获取更理想的行驶方式而采取的换道行为。只有当选择的目标车道确认换道行为可行时,换道才可实施,否则车辆会继续在原车道减速行驶冋。 28彳苯技水2019No.l(Jan.)Vol.37

交通信息采集与发布系统

交通信息采集与发布系统 4.1 交通信息采集系统 4.1.1 前言概况 现在社会交通的发展,交通检测器的应用越来越普及。交通检测器以车辆为检测目标,检测车辆的通过或存在状况,也检测路上车流的各种参数,其作用是为控制系统提供足够的信息以便进行最优的控制。常用的检测器有环形线圈检测器、超声波检测器、红外线检测器、微波检测器、视频图像处理机等。 检测器种类很多,其工作原理大致可分为两类:①检测能使某种开关触点闭合的机械力;②检测因车辆的运动或存在引起的能量变化。压力检测器就是利用机械力检测的例子,而利用能量变化进行检测则有环形线圈检测器超声波检测 按照能否检测静止车辆来分,检测器可分为两类。有些检测器如环形线圈、磁强计检测器能检测存在于检测区域的静止或运动的车辆,这类检测器称为存在型检测器;而另一类检测器只能检测运动通过检测区域的车辆,这类检测器称作通过型检测器。 检测器还可以检测和交通有关的环境条件,以便在出现有害的环境条件时能够对交通进行控制或提出警告。 4.1.2 信息采集方式 环形线圈检测器 1) 环形线圈检测器的构成及其检测原理环形线圈检测器是一种基于电磁感应原理的 车辆检测器,它的传感器是一个埋在路面下面、通过一定工作电流的环形线圈。 当车辆通过线圈或停在线圈上时,车辆引起线圈回路电感量的变化,检测器检测出

变化量就可以检测出车辆的存在,从而达到检测目的。 环形线圈检测器主要包括:环形线圈、线圈调谐回路和检测电路。 1、环形线圈 环形线圈是由专用电缆几匝构成(一般为4 匝),一般规格为2m×2m 的正方形,根据不同的需要,可以改变线圈的形状和尺寸。对车辆检测起直接作用的是环形线圈回路的总电感。总电感主要包括环形线圈的自感和线圈与车辆之间的互感。当铁磁性的车体进入环形线圈时,车体内会感生涡电流,并且产生与环路向耦合但方向相反的电磁场,即互感,降低线圈环路电感。由于线圈设计成涡流影响占支配地位的状态,所以环路总电感量L 减少。检测出线圈环路电感量的变化,就可以判断车辆的存在或通过。 2、调谐回路环形线圈作为一个感应元件,通过一个变压器接到被恒流源支持的调谐回路上,该调谐回路是LC 谐振回路,设计选择电容C, 使调谐回路有一个固定的震荡频率。车辆进入环形线圈将使回路总电感L 减少,因而也会使震荡回路频率增大。只要将该回路的输出送检测电路处理得到频率随时间变化的信号就可以检测出是否有车辆通过。 3、信号检测与输出 检测电路包括相位锁定器、相位比较器、输出电路等,现在很多型号的环形线圈检测器还包含微处理器,它与检测电路一起构成信号检测处理单元。相位比较器的一个输入信号是相位锁定器的输出信号,其频率为调谐回路的固有震荡频率,另一个输入信号跟踪车辆通过线圈时谐振回路的频率变化,从而使输出的信号为一反映频率随时间变化的电压信号也就是反映车辆通过环形线 圈的过程的信号 输出电路先将相位比较器输出的信号进行放大,然后以两种方式输出,即模拟量输出、数字量输出。模拟量输出用来分别车型,数字信号输出用来计数或控制。亦可用微机综合处理输出信号获得各种交通参数。带有微处理机的环形线圈 检测器则可以直接做到这一点。 2)环形线圈检测系统的构成 环形线圈检测系统包括埋于路面下面的环形线圈、接线盒、传输电缆、信号检测处理单元等。检测车辆时,将一个或多个环形线圈按一定的方法埋于路面下,线头接入接

智能交通信息采集技术研究与软件实现

智能交通信息采集技术研究与软件实现 发表时间:2019-11-14T11:04:32.650Z 来源:《科学与技术》2019年第12期作者:朱旭 [导读] 我国解决交通拥堵的一个出路是建成智能交通信息采集系统,通过对各类数据的获取和计算,合理调整不同道路中的车流量以及交通指示灯的运行情况。 摘要:我国解决交通拥堵的一个出路是建成智能交通信息采集系统,通过对各类数据的获取和计算,合理调整不同道路中的车流量以及交通指示灯的运行情况。基于对智能交通信息采集系统整体性实现方法的了解和明确,本文重点分析了软件系统的实现方式,从而让该系统能够发挥其本身具有的作用,实现对于交通拥堵问题的全面解决。 关键词:智能交通系统;数据采集系统;分析软件 引言:智能交通信息采集技术一方面要实现对所有数据的收集和整理,为后续的工作过程奠定基础,尤其是要了解交通系统是否处于最优质的运行状态。另一方面要分析该系统是否能够处于安全稳定的运行状况下,尤其是通过对软件系统的使用,主动或被动消除运行过程中存在的干扰,提高系统运行稳定性。 一、智能交通信息采集技术的实现 (一)道路信息获取 道路信息获取包括多种信息,首先是整个道路系统中的车流量以及人行流量,实现今后一段时间内交通拥堵程度的准确预测。其次明确道路在单位时间内的车辆类型,大型车辆对于交通系统的堵塞危害更为严重,小型车辆在达到一定的量级后也会出现大面积的堵塞问题,通过对这类信息的描述,可以预测交通高峰期的到来时间,为具体的设施运行参数控制过程奠定基础。最后则是需要记录其余的信息,包括道路的整修信息、人流量的信息以及交通事故的发生信息等,这些信息都需要具备极高的权重,分析该道路交通系统是否会出现严重的堵塞问题。 (二)获取信息分析 获取信息的分析要经过对于信息的全面整合,并提高信息的精度,采用方法是通过滤波的形式去除干扰,依靠对于采集到图像的像素分析,了解整个道路系统中是否存在严重的交通堵塞隐患,以此为标准了解今后是否能够获取相关的信息。了解该参数后需要对信息进行整理和核算,整理的方法是把信息输入到已经建成的数学模型中,由模型明确和分析该系统今后存在的问题以及安全隐患,尤其需要预测在单位时间整个系统是否会出现严重的交通堵塞问题。 (三)必要算法选用 由于数据采集系统并不能够属于理想运行环境,所以会受到各类干扰,这就要求选用的算法能够实现滤波工作,通常情况下,运行中能够通过对于各类干扰波的核算和检测,向整个系统中发送与之相反的信号波,以实现对于干扰信号的主动清除[1]。此外选用的软件算法系统也要确保占据更小的空间,以防止对于硬件系统造成严重的影响,并且从最终取得的实际效果上来看,该系统要能够自主清除产生的缓存碎片以及数据碎片,防止整个数据系统的存储空间逐渐下降。 (四)通信系统建成 通信系统建设过程首先要完成对于各类数据的精确传递,可通过建成无线通信系统实现这一功能,将获取的数据传递给接受设备中,将无线信号转换为电信号,通过光缆将其传递到信息化处理服务器中。 该服务器经过对信号的处理完成滤波工作,并完成像素计数工作,在此基础上了解不同区域的实际交通情况,之后则需要发出相关的指令。指令的发送过程则属于通信系统的逆运行过程,通过不同的线缆以及具体前置信号字节的使用,让不同区域的控制指令信号接收设备能够获取对这一区域被控对象的具体控制指令,并将这一指令发送给被控对象,在此基础上调节各类设施的实际运行状况。另外从实际的作用效果上来看,该系统要能够建成信号的发出和接收设备,并且借助对于各类信号作用效果的了解和描述,为这一系统的运行过程奠定基础,尤其是在相关信号的接受过程,更是需要保持所有的信号都能够被正确的设施响应,所以对通信系统的运行稳定性、安全性以及数据的处理能力都提出了极高要求。今后可通过建成的5G通信技术,实现对于各类信号的即时性传递,此外5G基站建设后可在一定程度上去除光纤通信技术,以达到削减智能交通系统建设成本的目的。 二、智能交通信息采集系统的软件实现 (一)网络功能确定 网络功能确定中,通过对当前整个交通系统需要满足项目的了解,可以确定首先要能够实现对于数据的采集和预处理、数据的储蓄等。 采集系统可由摄像头等装置记录,并通过对于像素的核算与处理,实现对于该区域单位时间内车流量、人流量等信息的全面有效分析。其次要实现对于今后一段时间交通系统运行情况的预测工作,要把已经获取的参数代入到专用的数据模型中,该模型可以通过对所有数据的核算,预测今后一段时间内是否会出现严重的交通拥堵问题。 最后则是相应的控制指令发出,通过对当前已经开发出算法和软件开发方法的研究,本文认为要在该系统中设置相应的定位体系,可借助GPS系统以及北斗卫星导航系统实现对于不同测量区域的定位工作,并且该信息要能够整合到后续的计算过程,另外通信系统可采用目前已开发出了4G通信技术或5G通信技术实现对于各类数据的及时性传输工作,从而让整个系统的运行稳定度能够获得大幅度的提高,同时对相关端口进行接入和调整,可考虑采用数据处理和采集过程中的A/D卡实现,这一技术当前已经经过了多年的发展和检验,发现能够满足智能交通系统的数据获取要求和检测要求。 (二)系统平台选择 系统平台中最基础的工作时硬件平台选择,对于智能交通系统来说,由于要全面保障其运行的稳定性,所以要在考虑整个平台性能的基础上,再完成成本、安装需求和日常检测要求的全面分析工作,其中系统的性能是需要考虑的重点。 对于软件平台,首先要考虑开发环境,可以采用Linux系统,原因是该系统与各类硬件平台之间都具有更好的兼容性,并且运行过程中,该系统具有核心稳定、功能强大等特征,可以实现数据的全面监测和管理。对于开发语言的选择,本文认为可采用C++,该语言能够实现对于所有关键功能的实现以及数据获取,并且该语言已经成为当前世界范围内最为常用的语言,可以进一步提高软件运行的稳定性和

基于元胞自动机原理的微观交通仿真模型

2005年5月重庆大学学报(自然科学版)May2005第28卷第5期Journal of Chongqing University(Natural Science Editi on)Vol.28 No.5 文章编号:1000-582X(2005)05-0086-04 基于元胞自动机原理的微观交通仿真模型3 孙 跃,余 嘉,胡友强,莫智锋 (重庆大学自动化学院,重庆 400030) 摘 要:描述了一种对高速路上的交通流仿真和预测的模型。该模型应用了元胞自动机原理对复杂的交通行为进行建模。这种基于元胞自动机的方法是将模拟的道路量离散为均匀的格子,时间也采用离散量,并采用有限的数字集。同时,在每个时间步长,每个格子通过车辆跟新算法来变换状态,车辆根据自定义的规则确定移动格子的数量。该方法使得在计算机上进行仿真运算更为可行。同时建立了跟车模型、车道变换的超车模型,并根据流程对新建的VP算法绘出时空图。提出了一个设想:将具备自学习的神经网络和仿真系统相结合,再根据安装在高速路上的传感器所获得的统计数据,系统能对几分钟以后的交通状态进行预测。 关键词:元胞自动机;交通仿真;数学模型 中图分类号:TP15;TP391.9文献标识码:A 1 元胞自动机 生物体的发育过程本质上是单细胞的自我复制过程,50年代初,计算机创始人著名数学家冯?诺依曼(Von Neu mann)曾希望通过特定的程序在计算机上实现类似于生物体发育中细胞的自我复制[1],为了避免当时电子管计算机技术的限制,提出了一个简单的模式。把一个长方形平面分成若干个网格,每一个格点表示一个细胞或系统的基元,它们的状态赋值为0或1,在网格中用空格或实格表示,在事先设定的规则下,细胞或基元的演化就用网格中的空格与实格的变动来描述。这样的模型就是元胞自动机(cellular aut omata)。 80年代,元胞自动机以其简单的模型方便地复制出复杂的现象或动态演化过程中的吸引子、自组织和混沌现象而引起了物理学家、计算机科学家对元胞自动机模型的极大兴趣[1]。一般来说,复杂系统由许多基本单元组成,当这些子系统或基元相互作用时,主要是邻近基元之间的相互作用,一个基元的状态演化受周围少数几个基元状态的影响。在相应的空间尺度上,基元间的相互作用往往是比较简单的确定性过程。用元胞自动机来模拟一个复杂系统时,时间被分成一系列离散的瞬间,空间被分成一种规则的格子,每个格子在简单情况下可取0或1状态,复杂一些的情况可以取多值。在每一个时间间隔,网格中的格点按照一定的规则同步地更新它的状态,这个规则由所模拟的实际系统的真实物理机制来确定。格点状态的更新由其自身和四周邻近格点在前一时刻的状态共同决定。不同的格子形状、不同的状态集和不同的操作规则将构成不同的元胞自动机。由于格子之间在空间关系不同,元胞自动机模型分为一维、二维、多维模型。在一维模型中,是把直线分成相等的许多等分,分别代表元胞或基元;二维模型是把平面分成许多正方形或六边形网格;三维是把空间划分出许多立体网格。一维模型是最简单的,也是最适合描述交通流在公路上的状态。 2 基于元胞自动机的交通仿真模型的优点目前,交通模型主要分为3类: 1)流体模型(Hydr odyna m ic Model),在宏观上,以流体的方式来描述交通状态; 2)跟车模型(Car-f oll owing Model),在微观上,描述单一车辆运动行为而建立的运动模型; 3)元胞自动机模型(Cellular Aut omat on),在微观 3收稿日期:2005-01-04 基金项目:重庆市自然科学基金项目(6972) 作者简介:孙跃(1960-),浙江温州人,重庆大学教授,博士,研究方向:微观交通仿真、电力电子技术、运动控制技术及系统。

视频交通流采集系统解决方案

视频交通流信息采集系统解决方案 1概述 视频交通流信息采集系统主要包括视频图像采集设备、视频传输网络、交通流视频检测器等。视频检测器采用虚拟线圈技术,利用边缘信息作为车辆的检测特征,实时自动提取和更新背景边缘,受环境光线变化和阴影的影响较小;同时采用动态窗的方式来进行车辆计数,解决了采用以往固定窗方式进行车辆计数时由于车辆变道而导致的错误、重复计数问题。视频检测器能对视频图像采集设备或交通电视监视系统的视频信号自动进行检测,主要采集道路的微观交通信息如流量、速度、占有率、车辆间距、排队长度等,适用于近景监控模式。 2系统功能及特点介绍 2.1数据接口设计 视频交通流信息采集系统可以通过调用本项目提供的交通流数据统一接入接口,或由本项目提供数据格式标准化及上传程序,将采集到的交通流数据共享给本项目相关系统,以实现视频交通流数据的采集功能。 图1 数据接口设计 2.2系统功能 交通流信息视频检测系统的主要功能如下: (1)车辆检测 系统能够对输入的视频流图像进行车型、车牌等特征检测。

(2)交通流数据采集功能 系统可以采集交通流数据包括交通流量、平均车速、车道占有率、车型、平均车头间距、车辆排队长度、车辆密度、交通流状态等,交通流数据采集时间间隔在1~60分钟任意可调。 图 2 视频交通流检测模块 (3)视频图像跟踪功能 系统能对单路监控前端设备在不同预置位采集的视频图像进行不同区域不同事件的自动检测。一旦检测到特定的交通事件,事件检测器应具有该交通事件的视频图像目标自动跟踪、记录、分析功能。 当输入的视频图像不为设定的预置位的视频图像,系统应能自动不进行事件检测。一旦监控前端设备恢复至设定的预置位,系统应能自动进行事件检测。 (4)事件图像抓拍、录像功能 系统可以根据用户的设置,完成相应的录像和图片抓拍功能。 事件录像可以按摄像机、按事件类型、按时间归档存储在系统的预录像子系统中,由系统服务器进行统一的管理调用。 系统循环进行录像,当发生交通异常事件时,系统能够提供事发之前和之后的3分钟间的录像(可设置)。 系统可通过多种组合查询条件对视频交通流检测所采集的数据进行统计,包括时间-流量统计、时间-平均车速统计、时间-占有率统计、速度-流量统计等;统计结果可导出为

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