多传感器融合技术在智能交通中的应用
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多传感器融合技术在智能交通中的应用
智能交通系统(简称ITS),是未来几十年内交通系统的发展方向,
它将计算机技术、传感器技术、信息技术和通信技术等有效地集成并
应用于交通信息管理系统中,并建立起一种大范围、全方位、实时准
确高效的综合交通运输管理系统。为获取交通信息流中全方位的实时
交通数据信息,需要各种检测器协同工作,共同采集交通参数并由中
央控制器对所采集到的各个参数进行融合分析,以此来评定城市交通
状况。例如,为了评定高速公路上某时段所通过的各种车型的数量,
超速超载情况以及车流量等信息,可以通过在路面布置重量传感器,
当车辆从其表面行驶过时,车辆的重量就可以实时测定出来;同时,
车辆上方的视觉传感器可以采集到车辆的轮廓信息并进行分析,得到
车型数据。中央控制单元通过对车型和重量两个数据的融合分析即可
得出车辆是否有超载的现象。
1 交通安全
针对交通安全中最值得关注的问题之一疲劳驾驶,可以通过红外
线摄像仪和脉冲发光二极管相结合,定位和测试驾驶人瞳孔,通过图
像处理和特征提取以后,分析瞳孔是否变小,甚至闭合,分析驾驶人
是否出现疲劳驾驶的情况;同时通过车轴转向角传感器采集车辆行驶
方向的变化信息,分析车辆是否偏离行车道;通过车辆前安装的毫米
波雷达,可以实时得到车辆与前车或者障碍物距离,当距离超过一定
的阈值范围,发出报警显示和报警提示音,同时在驾驶员来不及刹车
的情况下采取紧急制动,防止车祸的发生。系统结构如图1所示。
2 交通流信息检测与融合
交通流信息检测是智能交通的重要组成部分,是将各个传感器检
测的信息融合以后得到实时的交通流数据,如车流量、车速、车道占
有率、交通流密度、排队长度等送给控制中心,分析交通流信息以后
发出相应指令来实现智能控制。这些参数主要是通过安装在路面的环
形线圈检测器来检测得到的。环形线圈检测交通流信息原理是根据回
路的电感变化,当有车辆经过线圈位置时,检测器就会被触发输出信
号,车辆驶离线圈时,信号就会减弱,因此车辆经过线圈检测器会产
生波形信号,以波形计数就会得到某段时间内通过线圈的交通流量。
路面每隔3~5米安装两个线圈,当车辆接触到线圈A时,脉冲计数,
车辆接触线圈B时,脉冲计数结束,这样可以得到车辆通过这段距离
所需要的脉冲计数时间,经过处理就能测得车辆的速度。在多信息融
合阶段,首先假设车速服从正态分布,采用加权平均的数据融合方法
来对车速参数进行融合;在车流量检测部分,根据融合所得到的车速
信息来决定车流量分布的数学模型,即车速小于24.5m/s,交通拥挤,
车流量服从二项分布,反之车流量服从泊松分布;在排队长度预测部
分,根据估计得到的车流量信息,以及前一时刻的排队长度共同作为