基于gps系统的实时交通信息采集与分析预测及其在高速公路安全中的应用研究

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1、北京交通大学硕士学位论文北京交通大学硕士学位论文基于GPS系统的实时交通信息采集与分析预测及其在高速公路安全中的应用研究姓名:丁小兵申请学位级别:硕士专业:安全技术及工程指导教师:徐维祥北京交通大学硕士学位论文目录文摘3英文文摘4授权书与声明4第一章绪论41.1研究背景41.2国内外高速公路信息采集技术现状51.2.1国外研究现状51.2.2国内研究现状61.3本文主要工作71.4论文主要结构8第二章智能交通系统与GPS系统信息采集技术和方法研究82.1智能交通系统的基本知识82.2GPS系统82

2、.2.1GPS系统92.2.2GPS系统的交通建模优势92.3GPS信息采集技术92.4信息采集方法研究9第三章实时信息采集系统的结构103.1信息采集的结构103.2信息采集工作流程与原理11第四章实时交通状况数据分析114.1聚类分析114.2对数据进行聚类分析11第五章改进的BP神经网络高速公路交通状况实时预测研究135.1神经网络135.1.1BP(Back-Propagation)神经网络135.2基于改进的BP神经网络的交通信息预测模型145.3实验15第六章在高速公路安全中的实例应用

3、15致谢16参考文献16附录17北京交通大学硕士学位论文文摘近年来，我国高速公路建设发展迅速，高速公路交通运行状况的准确分析与提高运营管理效率对路网动态交通数据的采集提出了迫切的要求。本文通过分析动态交通数据的采集方法与技术，在交通数据采集的需求分析、检测点布设方法、检测技术优化组合与多检测器数据融合方面进行了深入的研究，以便为高速公路交通调度动态数据采集系统的建设提供技术路线与数据采集方法。论文首先进行动态交通数据采集的需求分析。在全面分析高速公路管理功能需求的基础上，应用由功能需求确定数据需求

4、的方法，给出了高速公路动态交通数据采集的需求分析，明确数据采集的内容.其次进行交通检测技术评估和组合研究。在确定数据需求后，从检测参数、检测精度、购买费用、对环境适应性和安装、调试及维护五个方面对交通检测技术评估，并进一步设计交通检测技术的组合方式，给出了筛选应用交通检测技术的方法。论文接着进行了检测点布设方法的研究。在总结数据检测点布设方法的基础上，对适用于高速公路的微观布设方法进行重点研究，分别改进了基于交通流波动原理和基于行程时间估算的方法.为了对多检测技术组合应用的数据进一步处理、挖掘，本

5、文进行了多检侧器数据融合研究，将自适应加权法、BP神经网络及其改进算法、径向基神经网络和广义回归线行网络应用于相同时间、同一断面的数据融合。最后，以江苏省沿海高速公路为例，应用交通检测技术的组合、检测点的布设和多检测器数据融合方法，进行了实例验证。通过实例验证，说明本文研究的检测方法可行实用，能够改善目前的动态交通数据采集状况，可以应用于江苏省路网调度管理系统的建设。北京交通大学硕士学位论文英文文摘授权书与声明第一章绪论1.1研究背景近年来，我国高速公路建设发展迅速，截至到2006年底已建成高速公

6、路通车里程达到4.54万公里，位列世界第二。高速公路路网规模不断扩大，联网监控的需求也不断增长，如何采集整个路网的交通参数整合相关的基础资源，提高路网运营水平及更好更安全地服务社会已成为高速公路交通管理者亟待解决的关键问题。高速公路建设的快速发展对促进我国经济发展起到了十分重要的作用，但是高速公路的交通管理并未跟上高速公路的发展建设，使得高速公路的交通拥挤和交通安全等问题也逐渐表现出来。其中主要原因是交通数据采集的不充分，正是由于缺乏实时采集动态交通数据，交通参数的分布特性和规律难以分析，交通控制

7、策略难以实施，当前路网的交通信息难以及时发布，紧急事件无法实时检测、处理与发布。因此，提高动态交通数据采集的准确性和实时性是高速公路管理者致力于实现的目标。动态交通数据采集的实时性差、不能及时上传:交通数据准确性差、检测精度不高;动态交通数据采集设备数量不足、布设位置不合理;交通数据采集设备损坏严重，部分数据已经失效等是目前高速公路动态交通数据采集系统普遍存在的现象。此外，目前的动态交通数据采集还只是依靠单一的交通检测技术，当现代高速公路管理对动态交通数据的需求越来越大，对检测设备的可靠性、抗干扰

8、性、数据精度和时效性要求越来越高，单一的检测技术己经不能满足各种交通条件下的动态交通数据采集要求。如何科学有效的应用动态交通数据检测方法，采集实时准确的交通数据问题应运而生，也是高速公路联网监控所必须解决的基本问题。随着高速公路交通运输的快速发展，路网调度管理对整个路网交通的数据有了更高的需求。这些新的需求主要体现在:如何改善和加强动态信息与数据采集，满足对路段和路网交通流的实时分析评价:如何扩大数据采集的范围和内容，满足对路网指挥调度和向社会发布路网信息的需求:北京交通大学硕士学