基于G通信技术的智能交通指挥系统

基于3G通信技术的智能交通指挥系统研究董昕董昕，男，1963年出生，硕士，讲师，教研室主任董昕，男，1963年出生，硕士，讲师，教研室主任。主要研究方向：光通信技术、计算机通信（电子科技大学成都学院，成都，611731）[摘要]通过将3G移动通信技术应用于智能交通指挥控制系统，并利用发展迅速的3G移动通信网组成3G无线局域网来传输各交通路口信号点的视频和控制信息，为智能交通指挥系统组网提供了一条新路。系统综合应用了智能图像处理与识别技术，智能控制技术、数字图像传输技术、数字图像压缩编解码技术和3G网络通信技术等，可实现交通监控现场的实时图像显示和网络传输、智能调整摄像机的位置、清晰度和亮度、实现对运动物体的跟踪与识别，实时智能调整控制区域内交通信号灯的切换等主要功能。[关健词]3G通信智能交通数字图像智能控制1、引言我国交通管理事业经过几年的发展，同以往相比，有了长足的进步。但因城市化交通持续发展和汽车拥有量的稳定快速增加，城市交通的发展已经超过了我国交通管理发展的速度。而由城市交通中交通违章（违法）行为给交通管理所带来的负面影响，往往是危害最大的一种。再加上我国各地城市交通发展情况不同，交通情况错综复杂，管理难度非常大。在我国大中型城市中交通路口众多，交通流量较大，违章事件频繁，在此情况下基于3G通信技术的智能交通指挥控制系统就能为控制交通违章行为的发生、智能化调节交通流量起到很大的作用。2、系统的主要构成及框图基于3G通信技术的智能交通指挥系统主要由3G(TD-SCDMA或CDMA2000)数据通信链路，监控中心和多个监控远端组成。3G数据通信链路采用标准的TCP/IP协议，可直接运行在交通部门的内部无线局域网上。前端摄像机的视频信号利用网络视频服务器通过网络传输到分节点，在分节点可以直接传输上网，或者分节点有矩阵时，也可以把矩阵连接到DVR上，然后再传输上网。监控中心可以通过多级级联构成多级监控系统，系统可以根据现场情况和用户的需求配置不同的外围硬件设备。监控远端使用系统外围设备有远端监控主机、3G数据传输模块、告警采集器、温湿度传感器、画面分割器、摄像机、数字解码器、高速云台和可变镜头、话筒、扬声器等，完成监控中心所需的图像实时监控、现场交通信号智能控制和报警联动功能。监控中心使用系统外围设备有主控台、3G无线路由器、监视器阵列、视频切换矩阵、主交换机、视频服务器、电视墙等。具体可根据用户要求进行灵活配置。图1智能交通指挥系统网络结构图利用发展迅速的3G网组成3G无线局域网来传输各交通路口信号点的视频和控制信息，为智能交通指挥系统组网提供了一条新路。网络管理用户可以对多个监控现场进行实时浏览监控。系统综合应用了智能图像处理与识别技术，智能控制技术、数字图像传输技术、数字图像压缩编解码技术和3G网络通信技术等，可实现交通监控现场的实时图像显示和网络传输、智能调整摄像机的位置、清晰度和亮度、实现对运动物体的跟踪与识别，对监控情况进行纪录及报警，实时智能调整控制区域内交通信号灯的切换等。3、系统的主要功能及特点系统采用高速DSP实现图像信号的实时采集处理，经过图像预处理模块实现对采集图像的复原、增强后，数字图像分别发送给自动控制模块、运动目标检测模块、特定颜色目标检测模块、人机接口模块和数据库模块。系统采用模糊跟踪控制技术实现运动目标的智能跟踪；采用现场总线技术、3G无线以太网通信技术、数字图像传输技术和数字图像压缩编解码实现远程视频、控制及语音信号的传输，采用图像动画与多媒体技术和Web数据库技术实现图像的网上浏览和历史数据回放及查询。系统中嵌入式系统以应用为中心，软硬件可裁减，适用于对功能、可靠性、成本、体积等综合性严格要求的专用系统，亦即为智能控制系统量体裁衣的专用系统。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，集软硬件于一体，可以独立工作。卷视频钻服务炮器内购置一笑个嵌填入式盐We咏b唐服务垒器，筹采用滥嵌入居式实锈时多补任务鸭操作价系统眉。摄涂像机节送来新的视摄频信吩号数稀字化障后由主高效早压缩寄芯片棕压缩托，通忘过内味部总聋线送秋到内率置的猎We骨b粉服务斗器，肌网络惹上用驾户可秧以直俭接用灵浏览蔬器观助看若We伯b衰服务胞器上杨的摄凑像机僚图像广，授至权用构户还已可以丸控制剥摄像云机、转镜头雄的动针作或引对系并统配缘置进袜行操成作。汗智能胆交通缓指挥肿系统橡有依以下苍特点庭：骂实时斜性：竖视频跑数据可属于裹实时经数据毁必须峡实时追处理亭，例啄如实洽时压续缩、员解压钟缩、仅传输师等。加分布柜性：楼现场然图像置采集纱和发郊送主塘机和序图像倦接收厦显示惕主机斯位于晓不同亩地点窗，通佩过计荐算机剖有、弃无线室局域峡网或宏广域妄网连承接。夸同步唱性：滩尽管来视频酬信息优具有纷分布钳性，纪但在鬼用户涨终端新显示拌时必弦须保福持同芬步，辟声音驾与视按频也竖必须旨保持旁同步错。智系统寒可以洪组成碌多级茫系统苏,苹监控夹中心蚕还可窝以通灿过级演联的千方式猴构成陆多级等交通温监控钞系统烫，以件扩大送交通胆监控创范围运和系句统容魔量。被监控栽机将虚采集农的图果像信徒息实脚时地威传送拌给服雹务器供并通佳过服治务器魄向外辨广播点发送疾，相宵关客供户只瞎要通拔过浏晒览器晕打开学网页厉便能谱实时暂地进驳行监益控。铲4、罪系统索的主行要关档键技州术协4.拜1最份佳交蓝通流押量预敲测算瓦法本利用葵人工末神经摧网络乘建立付的预糊测模虚型篮有贸独特深的优泉越性齐。人岔工神烈经网才络利论用输疲入数巷据和慕输出废数据冒进行蔬建模聋，是馋一种宰并行葵的计铃算模周型，心具有晚高速煤运算飞能力胃，有欲很好物的非字线性华映射贡能力晚和很斑强的钱自学识习、柿自适桐应能五力及朝高度时的灵哨活性织。在优各种咬形式脏的人搅工神竿经网喷络中屿，又钉以误布差逆就传播晶(B减P)纯网络条应用薪最为茂广泛前，它镇已成狱为前导向网春络的齿核心执部分甲，并职体现痰了人肝工神务经网霉络最滤精华矩的部恐分。卧目前票，在若人工继神经芳网络袄的实帮际应辰用中耕，般绝大急部分枕的神厨经网荡络模俘型都蚕采用绒BP浓网络舞和它龟的变奥化形翠式。停高阶秘神经小网络跟属于察BP中神经湖网络幼的一香种，迁它与寸传统想BP张神经双网络短的不眠同在靠于构代成高想阶神敏经网伐络的爬神经炎元是企智能浆神经蔽元，乌即这菜种神唐经元据具有目“思那考”回的能哀力，词它能标根据斯自身池外部慰网络热的变秀化调编整内戒部的舒转移胖函数辞，在如内外纠双调咸的情警况下仅，达闪到更散好的毫学习谜效果习。溜一个太初步员的模傻型是遥对于悟一个秒交叉议口而骨言，老影响悬交叉撑口一机个出宗口的挺交通燕流量愈Q（富预测数的输旬出变艇量）英的因让素共截有6梅个(珠即输甩入变洁量为池6个首)，陶它们阳分别来是：钻Q1膊、Q躬2、税Q3终、炕Qt揭-1肌（这脆个出冰口前牲15纸分钟氏流量墙）、粪Qt伤-2册（这狐个出评口前云30罚分钟糊流量尊）、递t（予时间拍）；良输出姑层一请个神商经元案（需秩预测也的1壤5分升钟后呀的出啊口交扔通流这量）夸；隐需层采悟用试殖算的仿方法随优化醒，最卫后确墓定第闻一个那隐层锹11军个神泛经元址，第豆二个益隐层色4个花神经罪元。甜这样恰建立黄神经羡网络衬模型或，员可以灿应用打并能博够胜贤任于昆实时夫交通真流预真测还。刻4.贤2奇T康D-脏SC璃DM榆A倍3G蛮移动围通信呼技术嘴TD莲-S仅CD材MA告是目厚前世斩界上消唯一冠采用散智能净天线筑的第汗三代爽移动械通信港系统垂。在朝系统度中，码由于黑采用丙了T欧DD性模式阻，上竟、下袄行链谅路采词用同原一频曾率，释在同节一时杯刻上醉下行锣链路股的空隙间物泊理特奔性是招完全棍相同秋的，改因此剖，只旋要在妖基站烈端依棍据上描行数筐据进允行空五间参均数的世估底管再根威据这练些估目值对容下行锈链路娘的数毒据进毛行数帅字赋片形，陡就可选以达穷到自虾适应急波束次赋形窝的目窃的，绞充分愚发挥魔智能锅天线谦的作贪用。告智能路天线洞的采蚊用可钻大致写定位直用户东的方狱位和雁距离碧，因垃此，宅基站蓝和基呢站控叹制器膛可采赏用接率力切危换方各式，葡根据触用户株的方您位。饰距离钟信息寇来判爹断手座机用贩户现弱在是考否移循动到众了应彼该切债换给涝另一莲基站某的临吊近区眉域，武如果那进入本切换册区，搭便可季通过左基站响控制号器通拍知另阅一基仓站做斗好切弦换的秀准备帆，达针到接池力切怒换的虽目的爱。接馋力切避换可辩提高隶切换瞎的成严功率驻，降捕低切公换时发对邻受近基坟站信严道资欢源的屿占用痒。犯TD组-S权CD肢MA认系统舰仅采亮用1愉.2茧8M伞b／牢s的零码片冷速率惑，只铃需占锤用单晨一的惕1鄙1M茫b／胸s频你带宽躺度，妈就可繁传送基2M芬b／哑s的此数据僚业务好而其栋他的柔3G纠F述DD荷（频传分双氏工）羽的方躺案，戴要传劝送2摄Mb帆／s禾的数或据业缎务均筋需要枝2×赞5M灵b／似s的增带宽熊即需够两个珍对称丸的5沙Mb贯／s何带宽速分别鬼作为滥上、阿下行抽频段所，且戒上下机行频蚊段间凳需要蓝有几土十兆模的频艇率间府隔作昂为保戚护，默在目钟前频届谱资撞源十傲分紧默张的化情况杠下要疤找到愤符合越要求呀的对寨称频差段非己常困乌难，幼而D棚-S舍CD诞MA陡系统扬可以换“见绸缝插遇针”狸只要纷有满刃足一烂个载培彼的惠频段患（1器.6迫Mb洋／s改）就贴可使迫用，侄可以键灵活抽有效携地利指用现踢有的薪频率算资源极。件4．哥3蒸CD渡MA佳20膝00选移动贫通信乘技术历CD漏MA鲁即码闻分多翻止是奏由美茂国Q栗ua提lc破om址m公遍司首贸先提毒出的缘技火术。供其原县理基倾于扩右频技折术，给即将厅需传甘送的慰具有韵一定秘信号从带宽绩的信朵息数敏据，肾用一把个带芳宽远么大于袜信号唱带宽厚的高怕速伪孤随机海码进筝行调惜制，逆使原擦数据福信号洗的带韵宽被竭扩昆招再经检载波握调制祖后发柿送出鼓去，仆接收圆端由活使用霜完全沾相同蒸的伪戴随机炉码与亮接收动的宽防带信深号做今相关范处理棕，以舍恢复功信息飞数据自，与浇FD丙MA哨和T狼DM哭A相踢比，张CD畏MA车具有血许多著独特溉的优孩点。薄归纳迎起来奇CD草MA们应用洪于数细字移辱动通汗信的鼠优点齿有：搏（合1里）系戴统容命量大兽，在口CD流MA怪系统剧中所钟有用竟户共主用一名个无店线信扣直当裹用户为不讲魂话时碧，该故信道扫内的兆所有练其他释用户翁会由惧于干臂扰减获小而代得益君。因嫌此利暖用人乒类话稼音特钟点的絮C污DM孤A系愧统可础大幅浊降低叹相互里干忧按增大滚其实齐际容犁量近肌3倍炒。C场DM轨A数采字移笛动通哲信网筋的系润统容白量理伞论上锅比模获拟网紧大2汤0倍泉，实模际上竭比模疾拟网冷大1微0倍蚕、比养GS心M大讽4杨～5般倍。聪（思2叙）系热统通遣信质姑量更昂佳。乓软切乘换技秘术（化先连菌接再轧断开羡）可坚以克阻服硬踢切换孙容易数掉话呼的缺扯点，户CD眼MA呢系统扑工作卡在相亭同的猪频率凡和带祸宽上抱比T热DM茶A系致统更省容易涌实现昼软切运换技址术，即从而数提高扯通信佩质量功。C见DM肠A系三统采池用确愧定声吨码器千速率戴的自稳适应通阈值途技术诞、强列有力计的误逼码纠仔错、脚软切告换技佳术和瞧分离捷多径帅分集箭接收轧帆可子提供且TD费MA德系统产不能舒比拟贝的、富高质畏量的遍数据诚。枣（叶3圣）频神带利搁用率降高，恭CD变MA培是一较种扩索频通麻信技陪木尽娱管扩蛙频通伙信系较统抗行干扰枕性能击的提退高是梅以占魂用频查带带企宽为删代价刮的，咱但是弟CD冰MA屋允许咽单一摇频率放在整筝个系坏统区达域内街可重梨复使悉用，莫使许族多用爸户共议用这鞋一频策带同砖时进脉行通劲稻大双大提作高了抵频带幕利用扎率，番这种休扩频究CD别MA钓方式钟虽然刚要占伐用较压宽的甘频带匙，但浑按每误个用达户占并用的礼平均却频带搬来计拜算，阴其频仗带利佳用率填是很当高的患。C染DM绩A系姿统还凉可以房根据围不同针信号飞速率炒的情洋况，露提供坦不同岩的信通道频纤带利蜘用形谈式，议使给豆定频岗带得害到更软有效志的利车用。阅CD宅MA迈20猴00散采用史了以搂下征的技合术居：套（1傍）峡功率从控制副技术好：谁功率尘控制者技术却是C仁DM末A系驰统的魔核心构技术印。C丘DM峡A系洽统是蹄一个胀自扰狱系统饱所有稻移动煎用户耳都占贤用相搜同带雨宽和躬频率俗，C翠DM粱A功腹率控矩制的暴目的痰就是老使系悉统既此能维泼护高融质量声通信诱，又肢不对饼其他兴用户探产生私干扰选。沈（2狗）突PN就码（款伪随肆机码颜）技挑术妥：肺PN只码的晴选择莲直接横影响趁到C恋DM充A系采统的鞋容量您、抗学干扰证能力兄、接奸入和饥切换妈速度控等性丸能，查CD顾MA杆信道贺的区铃分是术靠P称N码挤来进劣行的诸，因肆而要趣求P扒N码量具有构自相乌关性鬼好、酿互相哲关性昨弱、瑞实现姓和编网码方半案简如单等局特征岛。目粱前的惰CD掠MA适系统借就是践采用少一种步基本贿的m毒序列校——铲m序舌列作陕为地倾址码书，利茅用它贱的不屿同相开位来著区分阵不同蜡用户筹。铲（3瓦）奔RA诉KE摆接收俱技术未：把移动话通信葵信道默是一巡种多价径衰魄落信案道，射RA独KE妨接收不技术坏就是万分别菊接收涨每一删路的春信号滑进行父解调广，然拦后叠属加输眨出来筒增强怎接收请效果球，在脉CD咬MA战系统躁中多轰径信径号不斤再是颜一个忌不利焦因氛版而且雁变成慨了一燕个可垒供利睛用的部有利萍因素买。掌4．蝶4村数字不图像伞压缩蛾编解圈码技舰术顾MP扁EG办-4瑞除采挣用第扰一代夏视频慈编码双的核柴心技闸术，系如变校换编朵码、籍运动伍估计时与运蝶动补折偿、拖量化蜻、熵脑编码波外，阔还提奇出了今一些门新的感有创氧见性朴的关花键技逆术，缘并在加第一筛代视省频编杨码技堪术基梢础上估进行锦了卓烫有成讯效的左完善每和改飞进。珍下面挑重点蛙介绍筝其中场的一凤些关慕键技这术架：泊已（启1）借视此频对竖象提显取技姨术肌MP冤EG悟-4启实现夫基于笋内容践交互餐的首物要任勺务就压是把晕视频蚁/图长像分妹割成执不同箱对象池或者哪把运枕动对自象从层背景数中分污离出吐来，夸然后线针对含不同形对象而采用眼相应昏编码咳方法夺，以吗实现俭高效所压缩辨。因息此视貌频对邪象提辨取即孤视频撤对象主分割孤，是菌MP愉EG灶-4鬼视频惊编码粥的关蓄键技踪术，萌也是抽新一合代视毛频编卵码的拳研究扁热点漆和难霉点。暂在视胳频分宽割中香基于疑数学迅形态何理论携的分蔑水岭橡（w右at戴er拨sh累ed肌）算友法被仿广泛桐使用歉，它薪又称哭水线尽算法粘，其刊基本醋过程旷是连有续腐粪蚀二腥值图蚂像，午由图碍像简提化、秋标记晓提取喂、决岛策、铜后处正理四胳个阶亚段构哲成。前分水竞岭算盼法具东有运阀算简竟单、片性能络优良廊，能虹够较家好提始取运陵动对兔象轮组廓、辣准确驰得到嚼运动猾物体肿边缘艰的优挺点。唤（2扶）恳V告OP挠视频晴编码宽技术交奋视频顷对象伙平面届（V险OP沸，V泡id夹eo居O域bj卫ec吗t外Pl苍an创e）咳是视唱频对押象（睛VO醋）在慈某一发时刻若的采炼样，际VO必P是聪MP何EG杯-4浪视频兵编码悔的核阵心概另念。垮MP者EG盘-4扮在编厨码过此程中奏针对泻不同律VO尼采用繁不同弯的编碍码策毒略，皆即对则前景糖VO内的压权缩编蝇码尽对可能棚保留谅细节毁和平资滑；或对背孩景V谣O则诵采用僚高压悲缩率与的编朗码策僻略，扇甚至疼不予衰传输萌而在昆解码干端由跨其他门背景滤拼接露而成学。这凳种基挪于对信象的汁视频矮编码档不仅勿克服朗了第蒙一代欠视频穴编码黎中高典压缩缝率编尖码所师产生纸的方刷块效炉应，司而且炕使用柿户可环与场漫景交捎互，贝从而耗既提叫高了赏压缩棍比，后又实腰现了胳基于园内容既的交响互，营为视乔频编薪码提英供了滨广阔沿的发巩展空况间。钩（3远）傅视垃频编董码可竖分级领性技车术蚕MP店EG家-千4通些过视紫频对优象层条（V谈OL糖，V怖id汁eo厚O恩bj轨ec殖t唤La仓ye灾r）丧数据捆结构说来实猾现分准级编惑码。政MP德EG省-4府提供蜘了两捎种基如本分通级工兄具，辽即时益域分盼级（宇Te埋mp执or算al碌S秃ca羞la倡bi遇li丛ty直）和戏空域蔬分级典（S倘pa白ti戏al童S验ca币la有bi阵li蜘ty暮），叼此外贞还支算持时航域和瓦空域滔的混勇合分歉级。卧每一盖种分箱级编祥码都贫至少室有两郑层V劫OL碰，低揭层称壁为基购本层置，高怒层称恒为增骗强层阳。基杏本层挽提供剖了视仓频序螺列的坏基本岂信息来，增胜强层鸦提供邻了视响频序狠列更昏高的朝分辨柿率和拒细节随。绞在随阵后增诞补的线视频决流应相用框穴架中霉，M老PE引G-舅4提邀出了居FG就S（箱Fi捉ne雕G稼ra任nu参la斥ri稍ty杨S油ca束la兆bl三e，闹精细策可伸羡缩性糕）视参频编默码算董法以仗及P杂FG纸S（执Pr针og唇re惑ss埋iv倍e胞Fi胞ne堆G格ra差nu普la样ri评ty略S惩ca避la凡bl消e，乖渐进馅精细娃可伸经缩性公）视腿频编送码算淹法。挥（宜4差）始运裁动估耍计与脖运动兔补偿山技术村地MP其EG残-样4采逆用I罗-V诸OP白、P恨-V逆OP卖、B纲-V断OP浮三种粪帧格物式来筛表征携不同惜的运祝动补陷偿类简型。壶它采拆用了刻H.毁26谎3中艰的半嗽像素怖搜索懒（h趟al匀f鸡pi庭xe鸟l饼se祝ar肤ch店in划g）敢技术点和重软叠运蝴动补预偿（演ov狸er丑la悦pp竭ed俱m绞ot丽io奶n旁co始mp糕en百sa摘ti隆on赔）絮技术亿，同路时又迟引入瞧重复堵填充沙（r像ep犬et情it冒iv纹e椒pa惑dd炸in小g）阿技术测和修蛙改的怨块（杨多边喜形）隶匹配蓬（m男od牛if穗ie铸d穗bl突oc初k幕（p啄ol蜡yg突on魔）m味at低ch运in率g）早技术究以支参持任畅意形思状的剩VO岛P区饥域。笋5、汗结束铸语娱系统是综合鼓应用厅了智葵能图耐像处燕理与邪识别键技术敞，最脚佳交雄通流最量算岛法、饱智能表控制桂技术拍、数枝字图里像传律输技直术、鹅数字杀图像央压缩馅编解咬码技发术和竟3G咏网络多通信翻等技黑术。怕所构培建的欢智能割交通量系统匠可实极现及箩时准捕确地颤掌握穷所监画视路悉口、阅路段午周围寺的车蔑辆、脏行人俘的流兴量、洋交通墨治安咏情况娘等，械为指舒挥人榴员提票供迅慈速直跃观的跟信息另从而扑对交弯通事垮故和纸交通饶堵塞材做出批准确舒判断阀并及落时响砌应。营最佳峡交通禁流量辟预测烤算法充使用么目前指国际否上较伶为先办进的抽高阶塌神经嚷网络符预测丙算法亿，踏预测敢精度晚高。切高阶职神经葛网络羽的神脑经元穷是智孝能神在经元鸣，即零这种续神经吵元具摇有“筑思考典”的狗能力堪，尊极大愚地提南高了啊智能粒交通素指挥榆系统邻的智团能水毫平，烂在公粉交、套地铁田及物桂流运搜输等席系统冻中都文有比跪较广颂阔的竟应用音前景准。迅参考馆文献袄：鹅GB阀/T拒17筛97煌5-排20末00窄信息哈技术杂运唐动图摔像及娃其伴万音信齐息的岔通用拦编码毕汤吉狠群，墨李玲悟编著构.数玩据通引信技蕉术.刃北京当：人虑民邮虹电出命版社余，1之99倘9泼.攻A.血J.梳Mo蚕rr遭is灯,