基于wsn的视频与磁敏传感器道路车辆检测及其融合研究

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1、上海交通大学硕士学位论文第1章绪论第1章绪论1.1引言随着经济的发展，城市中交通阻塞问题日益严重、交通事故频发、交通环境日益恶化，这些问题向合理有效地使用现有交通系统提出了挑战。智能交通系统（IntelligentTrafficSystem，ITS）融合了各种先进信息技术，成为解决当前城市交通问题的一把利剑，对于改善城市交通环境、减少拥堵、保障城市的道路交通安全有重要的意义。道路车辆检测是智能交通系统中一个重要的基础内容，它通过各种传感器直接获取车流量、车速、车间距、道路占有率等交通信息，作为智能交通系统的第一手数据，其检测结果的准确性直接影响智能交通系统的有效性。由于任何单一类型传

2、感器在进行车辆检测方面都有其各自的弊端，因此多类传感器协同进行车辆检测，取长补短，可以获得更准确的检测结果和更加丰富的交通信息。无线传感网络（WirelessSensorNetwork,WSN）技术扩展了人们认识世界的方式，也同时为智能交通技术的进一步发展提供了一种新的思路。本文将基于无线传感网络研究视频传感器与磁敏传感器相结合进行道路车辆检测的问题，在分别研究了两者车辆检测方法的基础上，探讨两类传感器的信息融合，提出了两类传感器检测结果的融合框架。1.2智能交通系统当前，我国的经济正在高速发展，但随着城市人口的增长，私家车数量的增多，流动人口的增长以及住所与工作地点之间距离的增加，

3、城市的交通问题也变得日益严峻了。有关专家指出，拥堵源于交通基础设施短缺，目前我国城市的机动车保有量正以15％的高速率增长，而城市道路的增长率则仅为3％左右，经济的高速发展和城市化进程的加快，使我国的城市交通基础设施承受着巨大的压力。对于一些大城市如北京、上海等地，交通问题已经越来越严重的影响了城市运作的效率：根据上海市公路网2006年3月交通状况总体评价，上海市平均车速为40.5公里/小时（白天35.5公里/小时），拥挤路段里程率41.2％[3]；而2004年10月与2005年10月相比，北京二环路高峰时段的每小时车流量从8468辆上升到8771辆，平均车速从45.7公里/小时下降到

4、40.6公里/小时，仅5年时间里，北京新增机动车136万辆，预计2010年将达到350万辆。最新公布的“中国城市畅行指数2006年度报告”指出：2006年中国城市畅行程度受评得分为54.1分[4]，未达及格线，表明了城市交通正处于拥堵困境。这些1上海交通大学硕士学位论文第1章绪论数据表明当前中国的城市交通状况不容忽视，不良的交通系统给人民群众的出行带来了极大的不便。智能交通系统是在计算机技术、网络技术、通信技术、控制技术、传感器技术基础上发展的一种综合技术，通过人工智能、图像处理、信息融合、信号处理等信息技术改善、优化和管理一个区域的交通网络系统，从而提高与优化整个交通网络系统的输出

5、效率，改进交通管理的方法与模式。具体地说，将城市、小区或道路口的交通信息通过传感器技术、信号处理技术和网络技术收集到信息中心，在信息中心通过信息融合、人工智能等技术进行分析处理得到合理的结果，再通过通信网络等技术等以交通控制灯、道路状况告示牌，广播等发布给各个不同的用户（驾驶员、公交车公司、运输公司、停车场、医院等）以达到交通运行的最佳状态。其主要应用领域有：先进的交通控制与管理（ATMS）、先进的出行者信息管理（ATIS）、先进的公共交通管理（APTS）、先进的商用货车管理（ACVO）、先进的收费管理（APM）、先进的车辆控制与安全（AVCS）、先进的交通安全和紧急事故管理（ASE

6、M）等。并且随着无线传感网络技术的发展，将无线传感网络技术用于智能交通底层的信息采集可以进一步降低系统代价，灵活方便的支持高层智能交通应用。日本的ITS研究起步较早，二十世纪九十年代已有大量实用产品投入市场。美国也于1991年开始研究ITS，并且发展迅速，在美国很多州都已经在高速公路上建立了不同规模的交通监控系统。目前在世界上己形成美国、欧洲和日本三大研究基地。我国ITS研究起步于九十年代中期左右，主要研究方向集中在车牌识别、车辆检测，车辆跟踪、停车诱导系统、智能交通控制、车载引导系统、路线引导与控制系统等方面，并在各大城市道路、路口中有很多应用（如上海内环高架道路上设立交通信息诱导

7、牌等）。中国的交通状况与其他国家有所不同，如人车混行，自行车数量众多，机动车数量增长速度快等等，因此我国的智能交通发展应主要针对中国交通现状的特点科学的发展有中国特色的ITS。1.1车辆检测方法车辆检测技术是智能交通中重要的基础问题，主要研究如何利用传感器对道路上运动车辆进行识别从而获取车流量、车速、车间距、道路占有率等交通信息。检测得到的结果可以为更高层服务提供基础信息，如根据道路车辆的占有率来判断道路的拥塞状况；违章监控系统也要根据车辆检测结果（车速、