行业_-_交通行业_-_动态交通信息采集与处理系统设备开发及关键技术研究

动态交通信息采集与处理系统设备开发及关键技术研究秦玲朱玥季王春燕(交通部公路科学研究院，北京100088)[摘要]本文描述了动态交通信息采集与处理系统设备开发及关键技术研究项目实施的背景和意义，概括了该项目的主要研究内容，介绍了创新性的研究成果，并简要说明了后续要开展的一些研究工作。[关键词]动态交通信息采集；浮动车；数据融合；微波交通检测器1项目研究背景从智能交通领域在世界范围内的发展现状和趋势来看，交通信息的采集、处理和分析，已经日益成为交通研究和日常交通管理活动的重要组成部分。世界上很多大中城市的交通管理部门都已经拥有了实时采集、处理、分析和发布大范围道路网络的交通信息的能力。对于交通管理部门来说，获取准确和可靠的交通数据以及提取准确和有用的决策支持信息的能力已经变得越来越重要[1]。对于出行者来说，获得实时、预测和反映历史规律的道路网络交通状况信息，已经日益成为一种现实的需求。目前在我国，随着智能交通系统的迅猛发展，一些大中城市已经或正在建立动态交通信息采集与处理系统，一些科研院所和企事业单位也陆续开展了相关设备与核心技术的研发工作。但是，从整个领域的发展现状来看，目前我国市场上的动态交通信息采集设备多为进口产品，在动态交通信息处理方面也比较缺乏成熟和实用的技术。为此，十分有必要尽快研发出具有我国自主知识产权的动态交通信息采集与处理系统关键设备与核心技术，以满足交通监控管理和交通信息服务等方面的现实需求。正是在这样一个背景下，本课题围绕动态交通信息采集与处理这一主线，针对这一领域的一些重点和热点问题，开展了关键设备开发、核心技术研究和实验系统研制等工作。2主要研究内容目前，世界上应用得比较多的动态交通信息采集设备主要是固定型的断面交通信息采集设备。由于技术和应用上相对成熟和稳定等原因，断面交通信息采集设备在未来一段时间内还将是动态交通信息采集领域中的一种主要设备。在断面公路交通科技·应用技术版2006年11期交通信息采集、处理与分析方面，本课题进行了微波检测器等断面交通信息采集设备的自主研发、断面交通信息采集设备布设原则及策略研究、断面交通检测数据检验和预处理流程及方法研究、基于实时检测数据的路网交通状况预测研究、路网交通流时空分布、关联和演化规律研究等。近些年来，由于覆盖范围和实施成本等方面的优势，浮动车交通信息采集与处理技术在智能交通领域得到了越来越多的关注。基于北京市浮动车所采集的数据，本课题进行了地图匹配、旅行时间估计和预测、道路交通状态判别等关键技术的研究。在此基础上，设计开发了浮动车交通信息处理与应用系统，实现了实时旅行时间估计和拥堵状态判断、实时交通状况地图展现和查询、实时旅行时间查询、可变情报板旅行时间发布模拟、历史交通信息统计分析和查询等功能。不同类型的交通信息采集技术所采集的数据具有不同的内容、结构、时空特性以及各自的优势和不足。同时，这些数据或多或少都存在着错误、遗漏和不精确的问题。对不同来源的数据进行融合计算，将有助于不同采集技术的优势互补，提高基础数据的可靠性，改善交通信息决策过程的质量。为此，针对目前比较常用的几种动态交通信息采集设备，进行了多源异构交通检测数据融合算法的研究。综合应用以上的研究成果，在浮动车交通信息处理与应用系统的基础上，基于北京市等的断面交通信息采集设备和浮动车所采集的数据，进一步设计开发了动态交通信息融合处理与预测系统。这一系统的核心功能包括：融合处理和分析来自断面交通信息采集设备和浮动车的数据，生成并展现实时、预测和反映历史规律的道路网络交通状况信息。3创新性研究成果本课题在动态交通信息采集与处理的实用技术方面取得了一些创新性的研究成果。其中，浮动车交通信息处理与应用系统、微波交通检测器这两项产品，已经相对比较成熟，具备了进行工程应用的条件。而断面交通检测数据检验和预处理的流程及方法、多源异构交通检测数据融合算法等关键技术，在根据不同地区道路和数据等的不同特点进行适用性的研究及验证之后，可以进行推广应用。对这些产品和技术简介如下：3.1浮动车交通信息处理与应用系统公路交通科技·应用技术版2006年11期基于浮动车所采集的数据进行实时旅行时间估计和拥堵状态判断的核心流程主要包括地图数据预处理、浮动车异常数据处理、地图匹配、旅行时间和平均行程速度估计、拥堵状态判断等关键环节。浮动车交通信息处理与应用系统，完整地实现了以上关键环节，并且创新性地开发了基于路段缓冲区数据库的快速浮动车地图匹配算法和旅行时间估计算法等实用技术。在应用方面，这一系统实现了实时交通状况地图展现和查询、实时旅行时间查询、可变情报板旅行时间发布模拟、历史交通信息统计分析和查询等功能。3.2微波交通检测器产品微波交通检测器是一种技术先进、成本低、使用方便的固定型的断面交通信息采集设备。该产品通过分析和处理经过车辆的表面对连续发射的调制微波所反射的回波，实时获取交通量、车型、占有率、速度等交通流相关数据。该产品可以安装在道路旁侧电线杆或类似结构上，装卸方便，并可编程调整参数以适应检测各种不同道路状况的需求。该产品主要应用于公路和城市道路的动态交通信息采集工作，可以实时采集多达8个车道的交通流相关数据，这些数据可以通过无线传输或利用通用串行线路连接到其他系统。该产品设计、制造符合我国交通信号控制设备通用规格，通过了交通部交通工程监理检测中心的测试。3.3断面交通检测数据检验和预处理流程及方法在借鉴国内外的相关研究成果的基础上，提出了断面交通检测数据检验和预处理的完整流程，其中包括数据清洗、时间点修正、数据修补、数据平滑、地点及车道组数据生成等关键环节，并根据对北京市的断面交通检测数据的具体分析，建立了一套数据清洗、时间点修正、数据修补、数据平滑、地点及车道组数据生成的实用方法体系。3.4多源异构交通检测数据融合算法本课题明确了多源异构交通检测数据融合的目的和意义，概括了数据融合的主要方法，确定了交通检测数据融合的范围和层次划分，分析了交通检测数据的具体特点，并在此基础上，提出了适应交通检测数据特点的融合算法。为了说明这些算法的具体应用，给出了两个具体实例：旅行时间估计的交通检测数据融合方法和拥堵状态判断中的交通检测数据融合方法。公路交通科技·应用技术版2006年11期4后续研究工作我们将对现有的一些产品和技术进行不断的改进、完善和验证，同时，在本课题研究成果的基础上，我们将在实时和历史交通数据处理与分析这两个方向上开展后续研究。具体来说，下一步的研究工作主要包括：智能交通信息处理颗粒计算体系构建、面向主题分析的交通数据仓库构建、道路网络拥堵形成及扩散态势预测、道路网络交通状态时间和空间模式识别等。通过持续的科研投入和努力，我们希望实现的长期目标是：以现有和不断创新的交通检测技术为基础，紧紧围绕公路网和城市道路网上产生的实时海量交通数据，借鉴现有和不断发展的信息技术、数据分析和建模技术、人工智能技术等，建立智能交通信息处理颗粒计算体系，在不同的时间和空间层次上实现数据、信息、知识、智能的转化过程，并最终形成智能交通信息采集与处理的理论和实用技术体系。参考文献[1]RueyLongCheu,TrafficDetectionandEstimation,TransportationResearchPartC11(2003)185-186[2]DavidKeever,MotokoShimizu,andJenniferSeplow，DataFusionforDeliveringAdvancedTravelerInformationServices，FHWAReport,May2003[3]Yang-Z;Jian-F;Bao-L，StudyontheDataFusionTechnologyinAdvancedPublicTransportationSystem，9thWorldCongressonIntelligentTransportSystems[4]杨兆升，基础交通信息融合技术及其应用，中国铁道出版社，2005年[5]周申培,严新平,信息融合技术在交通流量预测中的应用,ITS通讯,2005年03期[6]姜桂艳，道路交通状态判别技术与应用，人民交通出版社，2004年[7]皮晓亮，杨晓光，孙亚，基于环形线圈检测器采集信息的交通状态分类方法应用研究，华东公路，2006年01期公路交通科技·应用技术版2006年11期