交通监控系统ppt课件

1、第二章 交通监控系统本章内容 高速公路交通监控系统的分类高速公路交通监控系统的分类1自动控制根本原理概述自动控制根本原理概述2交通干扰分析交通干扰分析3交通监控系统的常用控制方法交通监控系统的常用控制方法4高速公路监控系统分类 l高速公路监控系统l收费监控l道路监控高速公路监控系统分类l收费监控系统主要是对l收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况。l收费车道经过的车辆类型、收费员的操作过程。l收费过程中的突发事件和特殊事件进展察看和记录，实施有效的监视。高速公路监控系统分类l道路监控系统主要是对l监视高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段l掌握高速公路交通情况，及时发现交通阻塞路段、

2、违章车辆l及时给予引导，保证高速公路的平安通畅。高速公路监控的特点l监控对象复杂l监控系统复杂l监控手段多样l人的特殊作用自动控制的自然和人造系统l 人体自然系统l l l 体温控制系统l 心跳控制系统l 眼球聚焦系统l 新陈代谢系统l 血液系统l 呼吸系统l 肾肝肺系统l 这些系统继续的自动控制l是我们坚持安康的根本条件l 这些系统是在我们非有意l识干涉的情况下自动运转的 自动控制实际开展l经典控制实际l现代控制实际 l大系统实际l智能控制实际线性控制理论非线性控制理论采样控制理论自动控制实际开展l经典控制实际经典控制实际l 以传送函数为根底以传送函数为根底,研讨单输入研讨单输入单单输出一类

3、定常控制系统的分析与设计问题。输出一类定常控制系统的分析与设计问题。 l 如：调理电压改动电机的速度；如：调理电压改动电机的速度；l 调整方向盘改动汽车的运动轨迹等。调整方向盘改动汽车的运动轨迹等。l 这些实际开展较早，现已臻成熟。这些实际开展较早，现已臻成熟。l现代控制实际现代控制实际l 以形状空间法为根底，研讨多输入以形状空间法为根底，研讨多输入多输出、时变、非线性一类控制系统的分多输出、时变、非线性一类控制系统的分析与设计问题。析与设计问题。 l 如：汽车看成是一个具有两个输入驾如：汽车看成是一个具有两个输入驾驶盘和加速踏驶盘和加速踏l 板和两个输出方向和速度的控板和两个输出方向和速度的

4、控制系统。制系统。l 计算机科学地开展，极大地促进了控计算机科学地开展，极大地促进了控制科学地开展。制科学地开展。经典控制实际与现代控制实际比较经典控制实际与现代控制实际比较 工程经典控制实际现代控制实际研讨对象线性定常系统单输入、单输出线性、非线性、定常、时变系统多输入、多输出描画方法传送函数输入、输出描画向量空间形状空间描画研讨方法根轨迹法和频率法形状空间法研讨目的系统分析及给定输入、输出情况下的系统综合提示系统的内在规律，实如今一定意义下的最优控制与设计自动控制实际开展l大系统控制实际大系统控制实际l 大系统控制实际是一种过程控大系统控制实际是一种过程控制与信息处置相结合的动态系统工程实

5、际，制与信息处置相结合的动态系统工程实际，研讨的对象具有规模庞大、构造复杂、功能研讨的对象具有规模庞大、构造复杂、功能综合、目的多样、要素众多等特点。它是一综合、目的多样、要素众多等特点。它是一个多输入、多输出、多干扰、多变量的系统。个多输入、多输出、多干扰、多变量的系统。l 如：人体，我们就可以看作为一个如：人体，我们就可以看作为一个大系统，其中有体温的控制、情感的控制、大系统，其中有体温的控制、情感的控制、人体血液中各种成分的控制等等。人体血液中各种成分的控制等等。l 大系统控制实际目前仍处于开展阶大系统控制实际目前仍处于开展阶段。段。l 开环控制和闭环控制系统l开环控制系统l闭环控制系统

6、 l复合控制系统 稳定的摆不稳定的摆稳定中性稳定不稳定1940年11月7日，一阵风引起了桥的晃动，而且晃动越来越大，直到整座桥断裂。跨越华盛顿州塔科马峡谷的首座大桥，开通于1940年7月1日。只需有风，这座大桥就会晃动。自动控制中的常用术语l受控对象受控对象 l被控制的机器、设备或过程称为受控对象或对象。被控制的机器、设备或过程称为受控对象或对象。l被控量被控量 l 被控制的物理量称为被控量或输出量。被控量是表被控制的物理量称为被控量或输出量。被控量是表征受控对象任务形状的物理量，即速度、湿度、浓度、征受控对象任务形状的物理量，即速度、湿度、浓度、炉温、电压等。炉温、电压等。l给定量给定量 l

7、决议被控量的物理量称为给定量或参考输入。给定决议被控量的物理量称为给定量或参考输入。给定量表征被控量的期望值或受控对象的期望形状。量表征被控量的期望值或受控对象的期望形状。l扰动量扰动量 l妨碍给定量对被控量进展正常控制的一切要素称为妨碍给定量对被控量进展正常控制的一切要素称为扰动量。内扰和外扰给定量和扰动量都是自动控制扰动量。内扰和外扰给定量和扰动量都是自动控制系统的输入量。系统的输入量。反响控制原理 交通监控的过程交通流特性l易变l变化幅度大l随机性交通流参数l交通量l平均车速l交通密度l车头间距l车辆占有率交通干扰分析l干扰：引起交通流形状发生变化的外部要素l气候环境l道路环境l交通环境

8、高速公路气候环境 l气候检测的意义 l浓雾、暴雨、大雪、剧烈侧风和雷击等气候环境都将严重地影响交通流，导致高速公路上的交通拥堵甚至交通事故，在这些要素中，不同的气候环境对交通的影响方式和影响程度是不同的。 高速公路气候检测对象高速公路气候检测对象l浓雾 高速公路气候检测对象高速公路气候检测对象l大雪、大雨 高速公路气候检测对象高速公路气候检测对象l侧向风 l剧烈的侧向风会使车辆在行驶过程中产生不可控制的侧向挪动。l例如：侧向风速为22m/s时，车辆向前行驶60m，能够产生1.21.5m侧向挪动。 l这个数值可是车辆不由自主的从一个车道转移到另外一个车道，导致交通混乱和诱发交通事故。主要检测对象

9、 l以上分析阐明，有必要对高速公路沿线地域进展常规气候检测，特别是对大气能见度、相对湿度和降雪量更应实施不延续监测。 设计思想 湿度检测系统 风速检测系统风向检测系统 雨量检测系统能见度检测系统气候检测系统的设计 道路形状、环境检测l车辆可以行止自若，取决于汽车能依托制车辆可以行止自若，取决于汽车能依托制动产生制动力，起最大制动力受与地面附动产生制动力，起最大制动力受与地面附着力的约束，其最大值等于附着力，可用着力的约束，其最大值等于附着力，可用下式表示：下式表示： lFb=Gl式中式中 Fb 最大制动力；最大制动力； lG 车辆分量；车辆分量； l 车轮与路面的附着系车轮与路面的附着系数数各

10、种路面形状的附着系数 路面形状检测意义 l以上分析阐明：需求对路面表温度、相对湿度、积雪厚度、路面冰冻等参数进展经常监测，并将检测结果实时传输给监控中心，以便于进展交通控制。 环境检测的意义 l汽车排放的一氧化碳、氮氧化物，总烃、总悬浮颗粒物和柴油车排放的可吸入颗粒物对人体身体安康呵斥损害。并且，在隧道中，一氧化碳浓度过高，很容易呵斥火灾，从而导致大型事故的发生。l所以，有必要对道路环境进展检测。目前，公路部门主要检测的大气质量工程是一氧化碳。 道路形状、环境检测对象设计思想 路面干/湿形状检测系统路面冰冻形状检测路面积雪厚度检测系统道路形状、环境检测系统交通环境检测引起交通事件的缘由驾驶员：

11、违章驾车，超载，抢道，疲劳驾驶，酒后开车。车辆缺点：爆胎，制动失灵，油路，电路缺点。交通事故：撞车，翻车、火灾等。高速公路交通事件交通事件检测的意义交通事件检测方法 l交通事件检测的根本思绪是将川流不息的交经过程数字化，用交通形状参数描画交通流的变化过程。其主要的参数为：交通量、车辆速度、交通密度。经过交通形状参数的变化判别能否有交通事件发生。 l在事件检测过程中主要包含检测设备和检测算法两部分内容。 本章内容 高速公路交通监控系统的分类高速公路交通监控系统的分类1自动控制根本原理概述自动控制根本原理概述2交通干扰分析交通干扰分析3交通监控系统的常用控制方法交通监控系统的常用控制方法4检测设备

12、 超声检测器超声检测器环形线圈环形线圈红外检测器红外检测器车辆磁映像检测器车辆磁映像检测器微波交通检测器微波交通检测器视频车辆检测器视频车辆检测器检测算法 基于区间平均速度的拥堵检测基于区间平均速度的拥堵检测基于占有率的拥堵检测基于占有率的拥堵检测基于检测器的脉冲数据的拥堵检测基于检测器的脉冲数据的拥堵检测检测算法检测算法基于区间平均速度的拥堵检测 l该方法是把高速公路分成假设干个区间，分别计算每个区间的平均速度。假设此区域的平均速度低于某个值就以为发生了拥堵，否那么正常。l 根据所引见的检测器，选取适宜的设备，设计出基于区间平均速度的拥堵检测系统，要求可以检测出拥堵长度。设计思想基于占有率的

13、拥堵检测 l根据一段路长时间的交通流量与占有率之间的关系数据，可绘制其流量占有率关系图。并标示出其临界形状。假设超越了临界形状那么为拥堵，假设没有超越，那么为正常。 l根据所引见的检测器，选取适宜的设备，设计基于占有率的拥堵检测系统。 设计思想 基于检测器的脉冲数据的拥堵检测 l交通运转形状和车辆检测器传感器输出的脉冲宽度是亲密相关的。当运转处于自在流时，车流速度快，车经过检测区时间短，脉冲宽度窄；同理可得，拥堵时，脉冲宽度宽。l选取适宜的设备，设计出基于检测器脉冲宽度的拥堵检测系统。 设计思想环形线圈 l目前，高速公路检测交通流形状用的最多的传感器件是环形线圈。它可以检测交通量、车速、占有率

14、、车头时距、车长和车辆存在等多个工程。 环形线圈的特点l顺应性强。可改动线圈外形，顺应不同的需求。l检测精度高。检出率90%以上。l抗干扰才干强。l运用寿命长。10年l施工要求高。l破坏路面，维修和改换需封锁车道。红外检测器 l自动式：将红外光发射器和接纳器对中，程度安装在车道两旁。无车时，接纳器接纳细束线状红外光，车辆经过时，遮断光束，接纳器无输出。通/断的转换即是对车辆的检测信号。 红外检测器l被动式(p54)：在路面相隔一定间隔的地方，以特种涂料画出两个明显的区域，使他们在给定的环境温度下，辐射出比较稳定的能量。并安装好红外接受器。无车时，接纳器分别感受两个特定区域的辐射能量，有车时，感

15、受车辆的能量。红外检测器红外检测器特点l抗干扰性强。l路面温度变化对检测精度无影响。l静态检测和动态检测。l任务环境：-40度70度，湿度95%。车辆磁映像检测器 l磁映像检测器利用车辆经过时对地磁场的影响，检测车辆交通参数。它利用高灵敏度的磁资料，将地磁磁通线集中约束在比较小的空间，当车辆停驻、慢速接近或经过时，被约束的磁力线发生形变，产生原始信号，经处置输出一个随时间变化的曲线，从而检测出交通量、速度、车头时距、车场以及路面情况等信息。视频车辆检测器视频车辆检测器l视频车辆检测器是运用视频图像处置和计算机图形识别技术的检测器，可进展高效益的广域视频监视并现场实时采集各种交通参数。l在需求检

16、测的路段，安装一台或多台数字式摄像机，将一定范围的交通图像，经过图像处置软件分析处置，可得到交通量、平均车速、占有率、车头间距和排队长度等参数。视频车辆检测器特点视频车辆检测器特点l功能强大。l图像直观，软件控制，便于晋级。l多车道检测。l6条车道/台摄像机l运用方便。l不破坏路面，不封锁车道。l受环境影响干扰。l受恶劣气候影响，夜间需辅助照明。微波交通检测器l组成：微波发射探头、微波接纳探头、控制器、调制解调器和电源。l安装方式：前视安装和俯视安装。见P55图2-20微波交通检测器特点l多车道检测。l全天候任务。l不受风、雨、雾、雪的影响。l运用方便。l不破坏路面l检测精度高。l正确率90%

17、l漏检率低。l2%左右超声检测器 l超声检测器由波束发射器、接纳器和时控电路组成。发射器和接纳器主要用于波束的发射与接纳，时控电路主要控制发射间隔，并计算发射接受时间差。将检测到的时间差与正常值进展比较，从而得出结果。l 超声检测器可对车速、时间占有率、交通量等变量做出检测。超声检测器特点l优点：l价钱廉价。l安装方便。l运用寿命长。l缺陷：l检测精度不高。l抗干扰才干不强。交通控制系统 l交通控制的意义 l在高速公路监控系统中，检测与监视都是为控制效力的，经过前端设备将高速公路上的交通讯息采集到监控系统后，如何分析处置这些数据，用什么方法改善交通流形状，就成为监控系统的关键义务。控制方法l常发性的拥堵，主要是由交通需求超越通常发性的拥堵，主要是由交通需求超越通行才干引起的，在不能增大通行才干的情行才干引起的，在不能增大通行才干的情况下，可以经过控制系统来改善交通情况，况下，可以经