基于聚类感知的交通检测技术研究

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1、基于聚类感知的交通检测技术研究　　摘要：针对日趋严峻的交通拥堵问题，结合成熟的无线通信网络和聚类感知技术，提出了基于信息融合技术的交通流聚类感知算法，进而提供实时车流信息，实现智能化交通疏导功能。理论分析和仿真所得出的结果均显示，算法所得结果为智能交通系统提供了及时可靠的数据支撑，提高了车辆的运行效率。　　关键词：智能交通系统交通检测聚类感知技术手机定位系统信息融合　　城市交通系统与人类生活密切相关，是城市平稳、快速发展的主要支撑条件。然而，随着城市快速发展，交通拥堵等一系列城市交通问题涌现。如何缓解和预防交通拥堵成为了城市建设的重中之重。造成

2、交通拥堵的原因很多，既有道路设计不合理、道路网不够完善；也有交通管理不及时、不准确等因素。以下重点关注的是在现有道路条件下，高效合理地解决交通拥堵问题，实现城市交通系统的组织优化与控制、城市交通信息融合与集成等。　　主要展开的研究工作如下：　　（1）借鉴聚类感知的概念，提出基于信息融合技术的交通流聚类感知算法；　　（2）通过列举典型场景，阐述论文所提算法的实现流程。7　　经大量分析与实验结果表明，此项研究工作能提供实时、快速、准确的交通流数据，大幅降低市政建设的运营和维护成本，取得的成果将丰富该领域已有理论，且有较好的应用前景。　　1现状分析　

3、　智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，ITS）作为现代交通的新概念，综合运用各学科理论，将人―车―路―环境系统通过相关技术群（先进的信息技术、数据通信传输技术、电子控制技术、计算机处理技术、传感器技术等）有机地结合为一个运行有序的系统，使其综合运用于整个交通体系中，从而达到提高交通运输效率、保障交通安全、改善环境质量、提高资源利用率的目的[1]。其中交通量调查是智能交通系统的基础。　　现行的交通流量检测主要分出/入口检测和横截面检测，较为先进的技术有以下两种：　　1.1利用图像处理与识别技术，通过视频信

4、号检测道路交通流量[2]　　该系统利用摄像头作为视频探头，由图像处理设备将模拟信号转换成数字信号；通过计算机对转换后的数字图像进行分析处理，从而识别车辆；当车辆通过“虚拟线圈”时，检测车流量及相关车辆信息，并将数据传输到交通控制中心。　　1.2电子感应器统计　　目前主要应用于国外，每1～3公里设置一个横截面电子感应器，用来统计路网通过数量，同时监控堵车情况。如果两个感应器之间在短时间内数量出现异常（即堵车或事故），就会自动报警。7　　上述两种技术势必受到诸多客观因素的影响，如天气状况、周边高建筑群、车辆违规并道、人车混杂等。此外，以上两种技术的

5、架设及运营成本高，不能覆盖城市交通的各个角落。针对上述问题，利用聚类感知技术统计交通流信息，大大减低了客观因素的不良影响，提高了数据收集的实时性、准确性。且由于无线通信网络的全方位覆盖和移动通信运营商扩大市场业务的需求，因此所提技术不会对交通检测系统的架设和运营维护增加成本。　　2基于信息融合技术的交通流聚类感知算法　　随着我国城市移动电话的普及，机动车内乘客基本可以实现“人手一机”。利用移动通信基站群的定位技术，论文提出了基于“手机定位”和“乘客簇聚模型”的交通信息估计算法，基本思想是利用移动通信基站群对辖区内的所有手机进行不间断定位，通过模

6、糊判断的方法确定哪些手机位于运动车辆的内部，进而判断不同手机所归属的不同车辆，最后获得车流信息。无需借助任何传感器网络，移动通信基站群就可以像长了眼睛一般，“看到”车流，感知全局交通信息。　　根据以上分析，本算法包括：独立车辆的识别、在路车辆数估计。　　2.1车载手机识别　　（1）信息收集。利用通信运营商的基站网络定位功能采集道路沿线手机的位置、速度、加速度，进而得出随时间变化的曲线。　　（2）信息判断。一般的车载手机具有如下特征：①速度应大于30km/h；②位于城市公共交通路段上。7　　通过收集到的手机信息，将不满足上述条件的手机排除，得到较

7、为准确的车载手机，即可获知城市道路交通流状态，用于对实时路况进行智能分析。例如：通过卫星定位及相关检测技术获取的基本道路车辆分布情况与利用通信网络定位手机信息的结论基本保持一致。　　2.2聚类分析[3]　　将手机的位置分布、速度和加速度作为基础信息，并认为在一定时间内，位置L、速度V、加速度A分别始终保持在一定区间内的手机属于同一辆车（如图1所示）。　　①根据手机参数（位置L，速度V，加速度A）判断是否归属同一辆车；　　②依据聚类分析算法（如图2所示）判断监控路段内车辆的构成。　　先将每个手机看成一个个独立的聚类，称为原子聚类，然后查找每个原子

8、聚类最近的一个原子聚类，若该两个间距小于最小类间距离，则合并为一个聚类。以此类推，直到所有对象均聚合为一个类为止。　　2.3聚类算法　　根据以上参数，