智能交通系统4_1pp

智能交通系统上官伟北京交通大学电子信息工程学院Tel: 51687111Office: SY1008Email:wshg@课程内容⏹概论⏹交通控制系统基础⏹ITS的概念和关键技术⏹体系结构、研究领域⏹系统举例、标准化⏹综合智能交通系统（铁路、水运、航空）第四章交通系统智能化的关键技术⏹ITS涉及的技术⏹ITS中常用的技术⏹几个关键技术的介绍ITS Enabling Technologies⏹Sensors⏹Rollover Automatic Vehicle I.D.⏹Driver Performance ⏹Vision Detection ⏹Obstacle Detection ⏹Lane Sensing ⏹Road Friction⏹Distance (ranging devices)⏹Absolute Location⏹Acceleration, Velocity, Deflection ⏹Angular Rate⏹Vehicle Presence and Speed ⏹Vehicle Classification ⏹Weight-in-Motion⏹Miscellaneous Electronics:⏹Electronic Engine Controls ⏹Electronic Transmission Controls ⏹Vehicle-Vehicle Communications ⏹Vehicle-Roadway Communications ⏹High-Speed Computation ⏹Electric Propulsion ⏹Voice Synthesis ⏹Flexible DisplaysITS Enabling Technologies⏹Electromechanical Actuation Systems:⏹Antilock Brakes ⏹Traction Control⏹Electronic Throttle Control ⏹Electronic Steering ⏹4-Wheel Steering ⏹Electronic Braking Control⏹Software and Systems Technology:⏹Artificial Intelligence/Neural Networks ⏹Data Fusion⏹Automatic Routing and Scheduling ⏹Network Flow Optimization ⏹Diagnostics (Fault Detection, Accommodation)⏹Fault Tolerant System Design ⏹“Threat ”Analysis⏹Architecture for System Integration ⏹Adaptive Control Design ⏹Human Interface Design ⏹Reliability EngineeringITS Enabling Technologies⏹Stand-Alone Products⏹Surveillance Systems ⏹Intersection Control⏹New Generation of Controllers ⏹Freeway Control ⏹Incident Management⏹Automatic Vehicle Identification ⏹Automatic Vehicle Location⏹Traffic Management Center Human Factors ⏹Traveller Human Factors ⏹Predictive Models⏹Control Communication Architecture ⏹Vehicle/Highway Communication ⏹Autonomous Navigation ⏹Vehicle-Based Optimal Routing ⏹Travelers Services⏹Radio-Based Traffic Information⏹In-Vehicle Road Signing ⏹Hazard Warning Systems ⏹Side Collision Warning ⏹Collision Working (front-rear)⏹Obstacle Detection Systems ⏹Blind Spot Monitoring ⏹Lane Departure Warning ⏹Lane Keeping Control ⏹Proximity Detection ⏹AVCS Transition⏹Vehicle to Vehicle Communication ⏹Active Suspension System ⏹Vision Enhancement ⏹Visibility Warning ⏹Rollover Warning⏹Driver Performance MonitoringRonald K. Jurgen, “Navigation and Intelligent Transportation Systems”, Automotive Electronics Series, Soicety of Automotive Engineers, Inc., Warrendale, PA, USA, 1998, p.176ITS中的核心技术⏹先进的软件工程ASE⏹人工智能AI⏹信息通信技术IT⏹智能控制技术ICITS中常用技术(1)⏹通讯⏹无线⏹有线⏹数据存储和处理⏹CD⏹磁介质⏹智能卡ITS中常用技术(2)⏹数据管理系统⏹数据仓库⏹专家系统⏹信息显示⏹CRTs⏹LCDs⏹可变消息标牌ITS中常用技术(3)⏹定位⏹航位推算法（Dead Reckoning）⏹地图匹配（Map Matching）⏹卫星定位（GPS、GLONASS、Galileo、北斗等）⏹基于信标（Beacon-based）的车辆定位⏹Cellular Telephone Geolocation⏹伺服控制装置（Actuators）⏹门和显示ITS中常用技术(4)⏹传感器⏹感应线圈⏹超声波⏹红外线⏹雷达（RADAR）⏹激光雷达（LIDAR）⏹视觉传感器⏹声音传感器⏹扫描激光Estimated Proportions of Technologies Used in Worldwide Traffic Monitoring Sensor DeploymentsITS Technological ElementsEach category is supported by several technological elements, as illustrated below:⏹ATIS (Advanced Traveler Information Systems)support technologies include PDA(Personal Digital Assistants), Kiosks, DMS (Dynamic Message Signs), Probe Vehicles, and Software Engineering⏹ATMS (Advanced Traffic management System)support technologies include DMS,TMC (Transportation Management Center), CCTV (Closed-Circuit TV), PDA, Sensors, Transponders, RF Radios, Traffic Signal Devices, and Software Engineering⏹APTS (Advanced Public Transportation Systems)support technologies include DMS,CCTV, AVL (Automatic Vehicle Location), Kiosks, PDAs, and Transponders⏹CVO (Commercial Vehicle Operations)support technologies include AVL , RF Radios,Transponders, and Sensors⏹AVCS (Advanced Vehicle Control Systems)support technologies include AVL,Transponders, RF Radios, and Sensors⏹ARTS (Advanced Rural Transportation Systems)support technologies include AVL,Kiosks, PDA, and RF RadiosITS中交通信息流程交通信息参数⏹交通信息常用的参数包括以下几种：⏹车流量(Volume)⏹车流密度(Density)⏹旅行速度(Speed)⏹道路占有率(Occupancy)⏹排队长度(Queue Length)⏹车辆种类(Classification)等。

交通信息参数虽然有些交通参数采集设备其工作原理是相同的，但是不同的传感器所获取的数据类型一般来说是不同的。

Sensor data feedback flow传感器技术⏹传感器：被测非电量→电信号的部件。

⏹由敏感元件、传感元件、辅助电路（信号调节、转换电路等）构成。

⏹分类：按输入物理量；工作原理；能量的关系；输出信号的性质等。

⏹ITS中的传感器：磁性传感器、图像传感器、雷达检测器、超声波传感器、微波检测器、红外传感器等交通信息采集技术⏹常用的交通信息采集技术：地感线圈检测（Inductive Loop）；磁检测（Magnetic）；主动红外检测（Active Infrared）；被动红外检测（Passive Infrared）；微波雷达检测（Microwave Radio）；超声波检测（Ultrasonic）；视频检测（Video Image Processing）；……常用检测器分类一般来说，交通参数检测设备可以按其安装方式分为以下几类：●侵入式传感器地感线圈、磁检测器、压电检测器、动态称重系统●非侵入式传感器红外检测器、微波雷达检测器、超声波检测器、被动声学检测器、视频检测器●路旁检测器探测车，包括GPS，蜂窝网，AVL，AVI……●人工计数设备各传感器输出参数NO NO YES YES YES 公路风压管NO NO YES YES YES 主动红外检测器YES YES YES YES YES 被动红外检测器NO YES YES YES YES 多普勒雷达检测器YES NO NO NO YES 超声波检测器YES YES YES YES YES 被动声学检测器YESYES YES 占有率YESYESYESYES视频检测器YES YES YES YES 磁检测器YES YES YES YES 地感线圈占用车型速度交通量检测器类别YES ：可以提供该类型交通参数NO ：不能提供该类型交通参数传感器技术（续）⏹ITS中的主要应用：⏹车辆检测：磁频、波频、视频等⏹车辆识别和分类⏹车辆控制：运行控制、驾驶控制、车辆运动控制、异常状态检测等⏹环境信息检测⏹危险驾驶警告⏹……Vehicle detection and surveillancetechnologies used in ITS⏹IntrusiveTechnologies⏹Fiber Optic Sensors⏹Inductive Loop Detectors⏹Magnetic Sensors⏹Piezoelectric Sensors⏹Pneumatic Road Tube⏹Weigh-in-Motion (WIM)⏹Non-instrusiveTechnologies⏹Infrared Sensors⏹Microwave Radar⏹Passive Acoustic ArraySensors⏹Ultrasonic Sensors⏹Video Image Sensors传感器技术（续）常见交通检测技术性能比较*安装过程对可靠性和寿命影响很大*修理或安装需中断交通*影响路面寿命*易被重型车辆、路面修理等损坏*线圈电子放大器已标准化*技术成熟、易于掌握*计数非常精确感应线圈检测*很难分辨纵向过于靠近的车辆*可检测小型车辆，包括自行车*适合在不便安装线圈场合采用磁力计检测*为识别车辆需将接收信号进行大量的除去背景静噪声的处理*根据特定车辆的声学特征识别该车辆声学检测*可能需要很好的红外线焦平面检测器，也就是要用提高功率，降低可靠性来实现高灵敏度*昼夜可采用同一算法而解决昼夜转换的问题*可提供大量交通管理信息红外线视频检测*大型车辆能遮挡随行的小型车辆*阴影﹑积水反射或昼夜转换可造成检测误差*可为事故管理提供可视图像*可提供大量交通管理信息*单台摄像机和处理器可检测多车道可见光视频检测*在恶劣气候下性能出色*可检测静止的车辆*可以侧向方式检测多车道*直接检测速度微波真实现场检测*不能检测静止或低速行驶的车辆*以向前方式用定向天线跟踪单车道*在恶劣气候下性能出色*直接检测速度微波多谱勒检测*性能随环境温度和气流影响而降低*体积小，易于安装超声波检测缺点优点技术传感器技术（续）交通管理常用检测器技术应用情况*激光雷达*按车形车辆识别*视频检测*激光雷达*真实现场微波雷达*按车辆长度车辆识别*真实现场微波雷达*多谱勒微波雷达*激光雷达*超声波*视频检测*检测并计数，车速在2-3英里/小时车速检测*真实现场微波雷达*多谱勒微波雷达*被动红外线*超声波*视频检测*检测并计数，车速在2-3英里/小时城市道路或高速公路车辆计数*视频检测器*真实现场微波雷达*被动红外*模拟检测6x6英尺感应线圈探测区域*可侧面安装实时自动信号控制*真实现场微波雷达*多谱勒微波雷达*超声波*长波、红外视频检测*不需要检测停止车辆*恶劣气象条件交叉路口信号控制*真实现场微波雷达*超声波*长波、红外视频检测*检测停止车辆*恶劣气象条件交叉路口信号控制*真实现场微波雷达*被动红外检测器*激光雷达*超声波*视频检测*检测停止车辆*一般天气条件交叉路口信号控制常用技术设想条件应用场所视频交通检测器系统示意（以十字路口为例）检测的交通流参数：•车辆个数（车流量）•道路占有率•车辆速度•停车等待时间•排队长度•车型（大、中、小）•交通当量（小车当量）•路口拥塞状况•可检测压线驶来车辆视频交通检测器AUTOSCOPE 2004系统每个虚拟车辆检测器代表一个区域，任何一个大区域或小区域都可以模拟一个感应线圈，这是AUTOSCOPE™系统最基本的功能。