智能交通系统4

1、智能(zh nn)交通系统上官伟北京交通(jiotng)大学电子信息工程学院Tel: 51687111Office: SY1008Email:7/27/20221北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页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(ynji)领域系统举例、标准化综合智能交通系统（铁路、水运、航空）7/27/20222北京交通大学(dxu)电子信息工程学院 上官伟共五十八页第四章 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(j )关键技术的介绍7/27/20223北京交通(jiotng)大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页ITS E

2、nabling TechnologiesSensorsRollover Automatic Vehicle I.D.Driver PerformanceVision DetectionObstacle DetectionLane SensingRoad FrictionDistance (ranging devices)Absolute LocationAcceleration, Velocity, DeflectionAngular RateVehicle Presence and SpeedVehicle Classification Weight-in-MotionMiscellaneo

3、us Electronics:Electronic Engine ControlsElectronic Transmission ControlsVehicle-Vehicle CommunicationsVehicle-Roadway CommunicationsHigh-Speed ComputationElectric PropulsionVoice SynthesisFlexible Displays7/27/20224北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页ITS Enabling TechnologiesElectromechanical Actuation S

4、ystems:Antilock BrakesTraction ControlElectronic Throttle ControlElectronic Steering4-Wheel SteeringElectronic Braking ControlSoftware and Systems Technology:Artificial Intelligence/Neural NetworksData FusionAutomatic Routing and SchedulingNetwork Flow OptimizationDiagnostics (Fault Detection, Accom

5、modation)Fault Tolerant System Design“Threat” AnalysisArchitecture for System IntegrationAdaptive Control DesignHuman Interface DesignReliability Engineering7/27/20225北京交通(jiotng)大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页ITS Enabling TechnologiesStand-Alone ProductsSurveillance SystemsIntersection ControlNew Generation of

6、 ControllersFreeway ControlIncident ManagementAutomatic Vehicle IdentificationAutomatic Vehicle LocationTraffic Management Center Human FactorsTraveller Human FactorsPredictive ModelsControl Communication ArchitectureVehicle/Highway CommunicationAutonomous Navigation Vehicle-Based Optimal RoutingTra

7、velers ServicesRadio-Based Traffic InformationIn-Vehicle Road SigningHazard Warning SystemsSide Collision WarningCollision Working (front-rear)Obstacle Detection SystemsBlind Spot MonitoringLane Departure WarningLane Keeping ControlProximity DetectionAVCS TransitionVehicle to Vehicle CommunicationAc

8、tive Suspension SystemVision EnhancementVisibility WarningRollover WarningDriver Performance Monitoring7/27/20226北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页Ronald K. Jurgen, “Navigation and Intelligent Transportation Systems”, Automotive Electronics Series, Soicety of Automotive Engineers, Inc., Warrendale, PA,

9、USA, 1998, p.1767/27/20227北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页ITS中的核心技术先进的软件工程(run jin n chn)ASE人工智能AI信息通信技术IT智能控制技术IC7/27/20228北京交通大学(dxu)电子信息工程学院 上官伟共五十八页ITS中常用(chn yn)技术 (1)通讯无线有线数据存储(cn ch)和处理CD磁介质智能卡7/27/20229北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页ITS中常用(chn yn)技术 (2)数据管理系统数据仓库专家系统信息显示CRTsLCDs可变消息(xio xi)标牌7/27/2022

10、10北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页ITS中常用(chn yn)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(zhungzh)（Actuators）门和显示7/27/202211北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页ITS中常用(chn yn)技术 (4)传感器感应线圈超声波红外线雷达(lid) （RADAR）激光雷达（LIDAR）视觉传感器声音传感

11、器扫描激光Estimated Proportions of Technologies Used in Worldwide Traffic Monitoring Sensor Deployments 7/27/202212北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页ITS Technological ElementsEach category is supported by several technological elements, as illustrated below: ATIS (Advanced Traveler Information Systems) support tech

12、nologies include PDA (Personal Digital Assistants), Kiosks, DMS (Dynamic Message Signs), Probe Vehicles, and Software EngineeringATMS (Advanced Traffic management System) support technologies include DMS, TMC (Transportation Management Center), CCTV (Closed-Circuit TV), PDA, Sensors, Transponders, R

13、F Radios, Traffic Signal Devices, and Software EngineeringAPTS (Advanced Public Transportation Systems) support technologies include DMS, CCTV, AVL (Automatic Vehicle Location), Kiosks, PDAs, and TranspondersCVO (Commercial Vehicle Operations) support technologies include AVL , RF Radios, Transponde

14、rs, and SensorsAVCS (Advanced Vehicle Control Systems) support technologies include AVL, Transponders, RF Radios, and SensorsARTS (Advanced Rural Transportation Systems) support technologies include AVL, Kiosks, PDA, and RF Radios 7/27/202213北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页ITS中交通(jiotng)信息流程7/27/20221

15、4北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页交通(jiotng)信息参数交通信息常用(chn yn)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。7/27/202215北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页交通(jiotng)信息参数虽然有些交通参数(cnsh)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。7/27/202216北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页Senso

16、r data feedback flow7/27/202217北京交通大学(dxu)电子信息工程学院 上官伟共五十八页传感器技术(jsh)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(t xin)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7/27/202218北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页交通信息采集(cij)技术常用的交通信息采集(cij)技术：地感线圈检测（Inductive Loop）；磁检测（Magnetic）；主

17、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）；7/27/202219北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页常用(chn yn)检测器分类一般来说，交通参数检测设备可以按其安装(nzhung)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，AV

18、I人工计数设备 7/27/202220北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页各传感器输出(shch)参数检测器类别交通量速度车型占有率占用地感线圈YESYESYESYESYES磁检测器YESYESYESYESYES公路风压管YESYESYESNONO主动红外检测器YESYESYESNONO被动红外检测器YESYESYESYESYES多普勒雷达检测器YESYESYESYESNO超声波检测器YESNONONOYES被动声学检测器YESYESYESYESYES视频检测器YESYESYESYESYESYES：可以提供该类型(lixng)交通参数 NO：不能提供该类型(lixng)交通参数7/2

19、7/202221北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页传感器技术(jsh)（续）ITS中的主要应用：车辆检测(jin c)：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7/27/202222北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页7/27/202223北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页Vehicle detection and surveillance technologies used in ITSIntrusive TechnologiesFiber Optic Sensors I

20、nductive Loop Detectors Magnetic Sensors Piezoelectric Sensors Pneumatic Road Tube Weigh-in-Motion (WIM) Non-instrusive TechnologiesInfrared Sensors Microwave Radar Passive Acoustic Array Sensors Ultrasonic Sensors Video Image Sensors 7/27/202224北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页传感器技术(jsh)（续）常见交通检测技术性能比

21、较 技 术优 点缺 点超声波检测*体积小，易于安装*性能随环境温度和气流影响而降低微波多谱勒检测*在恶劣气候下性能出色 *直接检测速度*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微波真实现场检测*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 *直接检测速度可见光视频检测*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*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红外线视频检测*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 *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

22、可靠性来实现高灵敏度声学检测*根据特定车辆的声学特征识别该车辆*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磁力计检测*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*很难分辨纵向过于靠近的车辆感应线圈检测*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*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7/27/202225北京交通(jiotng)大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页传感器技术（续）交通管理常用(chn yn)检测器技术应用情况应用场所设想条件常用技术交叉路口信号控制*检测停止车辆*一般天气条件*真实

23、现场微波雷达 *被动红外检测器*激光雷达 *超声波 *视频检测交叉路口信号控制*检测停止车辆*恶劣气象条件*真实现场微波雷达 *超声波*长波、红外视频检测交叉路口信号控制*不需要检测停止车辆*恶劣气象条件*真实现场微波雷达 *多谱勒微波雷达*超声波 *长波、红外视频检测实时自动信号控制*模拟检测6x6英尺感应线圈探测区域*可侧面安装 *视频检测器 *真实现场微波雷达*被动红外城市道路或高速公路车辆计数*检测并计数，车速在2-3英里/小时*真实现场微波雷达 *多谱勒微波雷达*被动红外线 *超声波*视频检测车速检测*检测并计数，车速在2-3英里/小时*真实现场微波雷达 *多谱勒微波雷达*激光雷达

24、*超声波 *视频检测车辆识别*按车辆长度*视频检测 *激光雷达 *真实现场微波雷达车辆识别*按车形*激光雷达7/27/202226北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页视频(shpn)交通检测器 系统(xtng)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7/27/202227北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页视频(shpn)交通检测器 AUTOSCOPE 2004系统(xtng) AUTOSCOPE检测系统的核心是视频处理器

25、它是一个包含有以下部件的设备：以CPU为基础的微处理器，多个电路模块和用于分析视频图像的软件。AUTOSCOPE可装在室外交通机柜里，可接收多台由路边摄像机传来的视频信号。利用鼠标和相关的路面图像，AUTOSCOPE用户可以通过显示器设置虚拟“车辆检测器”。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。在实际应用中，AUTOSCOPE能处理大量的检测区域。系统一旦完成检测器的设置，每当车辆通过任何一个虚拟检测器时，就会产生一个检测信号。AUTOSCOPE处理器则分析输入的视频图像而产生所需的交通数据，例如：流量、速度、占有

26、率、车头距离、车辆排队长度以及车辆分类等。来自不同区域的信息，能被综合地进行逻辑分析（AND、OR、NAND、N of m）。7/27/202228北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页视频(shpn)交通检测器 单点双向系统(xtng)示意 7/27/202229北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页视频(shpn)交通检测器 网络系统结构(jigu)示意图 7/27/202230北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页视频检测器、线圈(xinqun)检测器性能价格比较比较项目检测器类型视频检测器地埋式线圈检测器覆盖范围面式检测，检测范围大，一个摄像头可覆盖46个车道，

27、检测范围50150米点式检测，检测范围小，一个车道需一个检测器，检测范围23米检测参数 可检测所有交通控制所需的参数: 车辆个数（车流量）、车辆速度、道路占有率、停车等待时间、车型（大中小三类）、排队长度、交通当量、路口拥塞状况, 可检测压线驶来车辆可检测参数较少,可检测车流量、道路占有率，但车型、排队长度、交通当量及车速不能检测或只能估算,误差较大; 不能检测压线驶来车辆精确度高（检出正确率不小于98%，误报率不大于5%）较高可扩展性易于扩展，检测器增加可在半日内完成困难，需破路施工施工周期较短较长可维护性故障恢复时间很短, 更换故障摄像头容易线圈发生故障时，一般不能维护，只有等多个线圈故障

28、时，才进行破路施工换掉失效的检测器,故障恢复时间很长7/27/202231北京交通(jiotng)大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页视频检测器、线圈(xinqun)检测器性能价格比较比较项目检测器类型视频检测器地埋式线圈检测器可调节性可根据路面具体情况，方便进行调节或移动，使检测器性能达到最好不能进行调节或移动稳定性好好前瞻性技术已成熟，并且前瞻性好，是以后检测器的发展趋势，国内外已有采用，效果较好技术陈旧但很成熟，国内目前采用较多，但已面临逐渐被淘汰的危险其他功能实现性易于实现其他功能，如行人群体检测、违章图像抓拍记录等难于实现其他功能安装简易性简便，毋需破坏路面。施工或维护时不干扰正常

29、交通。复杂，需破坏路面进行施工。施工或更换线圈时需停止交通，对正常交通干扰大。7/27/202232北京交通大学(dxu)电子信息工程学院 上官伟共五十八页视频检测器、线圈检测器性能(xngnng)价格比较比较项目检测器类型视频检测器地埋式线圈检测器长期投资性维护方便，调节容易，遇市政道路改建时移动方便，长期投资少维护不便，道路改造时即被破坏，需要再次投资埋设线圈及管线设备价格以双方向共八车道计算，需视频检测器1个带两个视频探头，设备价格适中以双方向共八车道计算，需4通道检测器4个带16个线圈，设备价格略低。若包括破路施工费用，则总费用很高。缺点夜间路灯不开的同时，个别车辆前面行车灯全黑，则会

30、漏检这些车辆。夜间的大雨、大雾、达雪情况下，只要路灯有开或行车灯有开，则无问题。由于使用模拟电信号进行检测，基准漂移问题会严重影响检测效果。7/27/202233北京交通(jiotng)大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页工作原理：RTMS工作在微波波段，在扇形区域内发射连续的低功率调制微波，并在路面上留下一条长长的投影。RTMS以2米为一“层”，将投影分割为32层。用户可将检测(jin c)区域定义为一层或多层。RTMS根据被检测(jin c)目标返回的回波，测算出目标的交通信息，每隔10至600秒，通过RS-232向控制中心发送。 RTMS远程交通(jiotng)微波传感器（Remote

31、 Traffic Microwave Sensor ） 7/27/202234北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页RTMS远程(yunchng)交通微波传感器（Remote Traffic Microwave Sensor ） 7/27/202235北京交通(jiotng)大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页RTMS远程(yunchng)交通微波传感器（Remote Traffic Microwave Sensor ） 7/27/202236北京交通(jiotng)大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页视频检测器、微波(wib)车辆检测器性能价格比较比较项目检测器类型视频检测器微波

32、检测器检测参数 计数、存在、速度、占有率、车类车色、车流向、车辆行驶轨迹、车间距、通过时间、交通流密度、虚拟检测器、区域检测、特定违章、交通事故检测、交通事件检测计数、存在、速度、占有率、车类检测精度车流量、占有率：误差小于5%车速检测：误差小于10%实时存在检测：精度达95%车类车型检测：误差小于5%车流向检测：误差小于5%车辆行驶轨迹：误差小于10%车间距（空距/时距）：误差小于5%通过时间：误差小于5%交通流密度：误差小于5%交通事件检测：误差小于10%车流量、占有率：误差小于6%车速检测：误差小于10%实时存在检测：精度达90%检测范围每检测器1-8路、每路1-6车道每检测器可设256

33、个检测区域真正的大范围检测、通过关联，可进一步扩展检测范围每个检测器1-8车道只能检测有限空间范围属于定点检测类型7/27/202237北京交通大学(dxu)电子信息工程学院 上官伟共五十八页视频检测器、微波车辆(chling)检测器性能价格比较比较项目检测器类型视频检测器微波检测器适用领域路段交通流检测： -高速公路交通管理 -远程交通流统计 -城市交通信号控制系统 -交通事件事故检测路口交通流检测： -交通路口复杂交通流检测 -干道出入口交通流控制停车场交通流检测： -停车场出入口 -停车场车位管理路段交通流检测：-高速公路交通管理 -远程交通流统计 -城市交通信号控制系统安装要求侧向安装

34、或正向安装侧向安装全天候性经特定设计，气候影响较小气候影响较小使用方便使用方便、参数设置直观使用方便、但参数设置不直观可维护性方便维护、高可靠、软件升级维护成本较高成本价格成本适中且持续下降成本适中可护展性扩展方便扩展需进行改造7/27/202238北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页计算机网络计算机网络LAN，WAN，Internet，Intranet资源(zyun)子网和通信子网ITS中的应用TMCETC、EPS7/27/202239北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页通信(tng xn)技术固定通信：微波、光纤、卫星移动(ydng)通信：公

35、用移动(ydng)电话、寻呼、集群、无绳电话、卫星移动(ydng)通信系统等公共数据通信网：DDN、PAC、FRN、ISDN公共移动通信网：模拟、数字蜂窝网（GSM和CDMA）ITS中的应用：AVL，EMS，VMS，ETC7/27/202240北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页7/27/202241北京交通大学(dxu)电子信息工程学院 上官伟共五十八页其它(qt)技术人工智能智能(zh nn)控制技术数据库技术数字信号处理（语音、图像等）专项技术如：GPS、GIS、IC卡、显示技术ITS中往往需综合应用上述技术7/27/202242北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页7

36、/27/202243北京交通大学(dxu)电子信息工程学院 上官伟共五十八页7/27/202244北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页联网收费系统7/27/202245北京交通大学(dxu)电子信息工程学院 上官伟共五十八页ETC不停车收费系统7/27/202246北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页7/27/202247北京交通大学(dxu)电子信息工程学院 上官伟共五十八页智能(zh nn)停车场管理系统7/27/202248北京(bi jn)交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页智能(zh nn)停车场管理系统进出车辆(chling)在

37、同一路口的设备布置图 7/27/202249北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页智能(zh nn)停车场管理系统AKT2000停车场入口(r ku)实物图AKT2000停车场出口实物图7/27/202250北京交通大学电子信息工程学院 上官伟共五十八页车牌自动识别系统(xtng) 系统介绍：车牌照自动识别系统是采用图像采集计数、人工智能及模式识别技术，对交通现场采集到的视频图像进行分析处理，进行车牌号码的自动识别。本系统能够实时准确地自动识别出车牌的数字、字母及汉字字符，通过与数据库等其他系统的结合，使得车辆的电脑化监控和管理(gunl)成为现实。本系统通过与其它系统的结合，可以实现盗抢车辆车辆通缉、套牌车辆、养路费、违章车辆追查的自动化处理，可以解决车流高峰期因出入口车流瓶颈造成的路桥卡口、停车场交通堵塞问题，可以解决因工作人员作弊造成的路桥卡口、停车场应收款流失的问题。系统组成：车牌照自动识别系统由车量传