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1、文章编号:100124098(2005)0220086204Ξ智能交通系统中实时交通信息采集处理的新方法王力1,王川久2,沈晓蓉1,范跃祖1(1.北京航空航天大学自动化学院,北京100083;2.吉林大学交通学院,吉林长春130025)摘要:在分析目前城市交通信息采集系统中存在的检测成本高、检测范围有限等主要问题的基础上,提出通过GPSƒ蜂窝无线定位进行交通信息实时采集处理的新方法,深入剖析了该方法的技术关键,并给出该方法的测算效率改进模型,结果显示本文模型相对原有模型改进了5%以上。关键词:无线定位技术;交通信息采集;测算效率中图分类号:U491文献标识码:A于传统交通信息采集方式的
2、补充手段,而将其作为主要手段进行交通信息采集的尝试,目前国外相关研究文献和报告并不多见,而且缺乏对其理论体系的分析。在中国,虽然无线定位技术已被成功应用在物流运输、防盗报警等领域,但用于交通信息采集还无成功的先例。所以,从理论上和实践上充分开展该项技术的研究对城市智能交通系统的建设和完善具有非常突出的意义。1引言道路交通流量、城市路网运行状态以及交通事件等交通信息的实时采集与处理是智能交通系统中ATMS实现有效交通控制与管理决策、信息服务的基础。目前,交通信息的取得大多依赖于道路上的交通流检测设备,如环形感应线圈、雷达、红外传感器和CCTV等,这些设备成本高昂、需人工维护、易磨损、受气
3、候和光线条件影响大,使得很多城市的交通管理部门仅在关键路段和主要交叉口安装这些设备(使用检测器的交叉口数量不到全部交叉口的1ƒ101)。有限数量的交通流检测器导致了城市交通网络状况信息“真空”地带的存在,使得城市交通管理系统无法精确的进行控制和诱导。针对这一问题,我们提出利用无线定位方法,通过实时采集行驶在路网中一定数量交通信息采集单元的速度、位置和时间信息,充分运用先进的智能信息处理方法进行整个交通网络交通状况的分析和预测。早在20个世纪80年代,发达国家就开始了利用无线技术进行交通信息采集的研究和试验2,3,20世纪90年代中后期无线技术的成熟极大地推动了该技术的研究应用,如美国的
4、ADVANCE和CAPITAL项目,澳大利亚悉尼科技大学的GPSƒ蜂窝无线车辆定位比较实验,法2基于无线定位的交通信息实时采集处理技术2.1基本原理基于无线定位的城市交通信息采集系统由现有的卫星定位ƒ蜂窝无线网络、交通信息采集单元、TDCS信息中心三部分组成。系统将安装了卫星定位接收机和蜂窝移动通信台的出租车、公交车、集团车辆等协议车辆作为交通信息检测单元,应用无线定位和地图匹配技术,在TDCS信息中心实现这些车辆的实时定位跟踪,同时监测车辆在路网上的行驶状况和各路段的旅行时间,然后运用信息融合技术得到整个交通网络状况的分析和预测,进而为有效进行城市交通诱导提供决策依据。具体可以分解为
5、以下三个环节:①无线定位:卫星ƒ蜂窝无线定位结合地图匹配技术实现对信息采集单元的准确定位;②参数检测:将由卫星定位ƒ蜂窝手机获得的多点瞬时速度、位置、时间数据,通过数据检验和参数估计算法转国INRETS机构在2000年开展的离散事件仿真研究4,新加坡道路交通局则利用10000辆出租车作为信息采集车广泛搜集交通信息5等等。这些工作都是将该技术定位Ξ收稿日期:2004211210基金项目:博士后基金资助项目(2003034103)作者简介:王力(19782),男,安徽合肥人,北京航空航天大学自动化学院博士研究生。第1期王力,王川久等:智能交通系统中实时交通信息采集处理的新方法87化成信息采
6、集单元所在路段的区间平均速度、交通流量和旅行时间;③分析预测:利用信息融合技术,根据已得参数进行交通事故检测,并分析预测下一时段路段的交通流量和旅行时间。图1所示为基于无线定位交通信息采集技术的结构框图。图1基于无线定位交通信息采集技术的结构运算模型:Eϖ=1-e-ΑΘL,但是也没有考虑定位精度等因素对其结果的影响,本文第3部分详细讨论了对该模型的改进。(2)精确定位在不同条件下利用卫星ƒ蜂窝组合定位如何将移动探测单元准确匹配到正确路段甚至车道,这是该项技术的可行性基础。由GPS与蜂窝定位数据结合地图匹配技术构成连续定位系统。一方面GPS作为蜂窝定位的校准可以大大提高定位的精度,另一方
7、面蜂窝定位信息可解决城市道路环境下GPS丢星时的定位问题。(3)数据处理及建模这是该技术的核心内容,主要包括:①单点数据的有效性判定由交通工程学可知,不同类型检测单元的行为特性不同,不合理的驾驶行为会导致测量数据不同程度的失效。另外一方面,GPSƒ蜂窝接收机在城市环境中容易受到多路径效应、NLOS效应的影响,而且通讯故障导致的数据传输错误也会时有发生。这些都会导致原始测量数据中存在大量的“病态”数据和空缺数据。所以,对数据进行过滤非常必要。数据
