移动型交通检测器性能比较分析

移动型交通检测器性能比较分析摘要：移动式交通检测技术就是以载有特定设备的移动车辆检测道路上的固定表识物来采集交通数据的方法总称。这种检测技术的最大优点是可以获得整个道路网络上任一路段的区间交通流数据，因此是未来交通信息检测技术的主要发展方向。目前主要有基于GPRS的动态交通信息检测技术、基于RFID（射频自动识别）电子标签的动态交通信息检测技术、基于汽车牌照自动识别的动态交通信息检测技术、基于手机探测车（浮动车）的交通检测技术。关键词：移动型；交通检测；GPS；射频识别；牌照识别；手机定1引言交通检测技术是实现交通信息采集（检测）系统的根本手段和方法，是道路交通管理系统中一个重要的组成部分，它是客观、真实、有效地获取各类交通信息的根本途径。在未来的智能交通系统中，交通检测技术将起到极其重要的作用。一般来说，建立一个科学合理的只能交通系统，首先必须全面地实时检测和收集道路的交通信息，为交通管理决策提供依据，而交通信息的采集，是通过传感检测技术来实现的，因此交通检测技术实质上也就是交通信息采集技术。移动式交通检测技术就是以载有特定设备的移动车辆检测道路上的固定表识物来采集交通数据的技术。相比较于固定型交通检测器，可以检测路网大面积的交通流信息，因此，移动式交通检测技术具有潜在的发展前景。本文将对几种移动型交通检测技术做简单的介绍及其优劣的比较。2基于GPRS的动态交通信息检测技术2.1基于GPRS的动态交通信息检测技术定义GPS探测车技术是利用GPS技术、GIS技术和一定的数据通讯传输手段，跨地域对数量众多的移动目标实现有效监控。装载了GPS系统的车辆在城市道路上的运行状态是取决于其所行驶的路段的道路状况、拥挤程度、交通流量等交通状况。我们由此认为，利用一定数量规模的车载GPS车辆群，将有效、实时的采集包括点车速、路段平均车速、路段交通流量等在内的道路交通信息的技术。2.2系统主要技术说明GPS是由24颗卫星及他们的地面部分组成的、全球性的无线导航系统。GPS接收器利用GPS卫星发送的信号确定卫星在太空中的位置，并根据无线电波传送的时间来计算它们间的距离。等计算出至少3～4个卫星的相对位置后，GPS接收器就可以用三角学来算出自己的位置。全球移动通信GSM（GlobalSystemForMobileCommunication）是1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准，它采用数字通信技术、统一的网络标准，使通信质量得以保证，是目前国内覆盖最广、可靠性最高、容量最大、保密性强的公共无线数字传输系统。GIS技术是与计算机技术同步发展的，以空间数据和属性数据为支撑，以其空间统计分析、网络分析、地形分析等分析功能为主要特征，具有数据管理和辅助决策支持功能的边缘科学技数据处理技术是包括数据库技术、局域网和广域网技术、多媒体技术以及计算机远程控制操作的多项计算机技术。2.3GPS探测车技术工作原理GPS探测车技术工作原理如下：（1）GPS模块接收卫星的定位信号运算出自身的位置（经度、纬度、高度）、时间和运动状态（速度、方向），以一定的时间间隔向监控中心和检测中心提供车辆的位置信息。（2）利用GSM技术将浮动车数据传输到数据处理中心，存储到数据库服务器。（3）数据处理服务器将该数据与GIS相匹配，经过处理分析，获得特定路段的行程时间和行程速度以及OD出行矩阵等交通参数。其原理简图如图2.1所示：GPS探测车技术工作原理简图2.4GPS探测车优缺点优势：该方法对驾驶员驾驶行为无特殊要求；浮动车与数据处理中心之间的信息交换自动完成；浮动车由普通车担当，不增加道路交通量；不需要在道路上安装硬件设施，维护方便。劣势：需要足够多的浮动车在城市中运行；存在GPS检测盲区；检测数据的通信受电磁干扰；GPS定位精度影响其再城市中的检测精度。2.5GPS探测车技术现实应用北京市浮动车系统充分利用现有的出租汽车安防、调度的数据采集系统，通过接入现有出租调度中心获取出租车实时GPS数据，并配置较好的网络和硬件设备以搭建浮动车数据处理系统。该系统可以方便地分析处理出租车采集到的数据，为相关部门提供北京市道路实时交通状况信息3基于RFID电子标签的动态交通信息检测技术3.1基于RFID电子标签的动态交通信息检测技术定义基于RFID电子标签的动态交通信息检测技术是利用路边的信标和车载的电子标签自动采集行程时间的方法。3.2系统主要技术说明RFID（RadioFrequencyIDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。其工作原理如下：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(ActiveTag，有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。3.3基于RFID电子标签的动态交通信息检测技术工作原理在每个路段的特定位置设置信标，通过比较同一个车载电子标签通过相邻两个信标的时间，即可确定该车辆在该路段上的行程时间与行驶速度。如果在给定的时段有多辆车经过该路段，还可以得到该路段的平均行程时间和平均行程速度。3.4基于RFID技术优缺点优势：RFID智能交通监管具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长，可以远距离识别、读取速度快、信息采集量与存储量大、数据准确以及可根据环境变化相应调整和成本较低等优点。劣势：需要将RFID标签永久固定在车身、船身的适当位置(如汽车的挡风玻璃上)，前期贴标工作需要投入大量的时间和精力；由于RFID技术本身的特点，其精准度在一定程度上会受到环境的影响（温度、湿度和金属附着物等）；需要在道路上安装大量附加设施，投资成本大；RFID标签一旦接近到读写器，就会无条件的自动发出讯息，无法确认该RFID读写器是否合法。3.5现实应用通过在车辆上安装RFID标签，在城市道路路段和交叉口安装识读装置来识别通行的车辆，可以实现对车辆的监控，改善城市道路车辆监控手段，提高城市通行效率。高速公路自动收费系统是RFID技术最成功的应用之一。例如武汉ETC不停车收费系统、北京不停车收费系统等。4基于汽车牌照自动识别的动态交通信息检测技术4.1基于汽车牌照自动识别的动态交通信息检测技术定义基于汽车牌照自动识别的动态交通信息采集系统通过在两个相邻的检测点对同一辆车的车牌进行识别分析，可以获得车辆的行程时间、行程速度等参数。4.2系统主要技术说明汽车牌照识别器是用来对车辆号牌使用图像抓拍、分析识别，最终输出车辆号牌信息的系统。车牌识别系统简单地说是一种以特定目标为对象的专用视觉系统，它能够从一幅图像中提取分割并识别出车辆牌照，运用先进的图像处理、模式识别和人工智能技术，通过对图像的采集和处理完成车辆牌照的自动识别，识别结果可按需求分别包括车牌的字符、数字、牌照图像，以至牌照颜色、坐标、字体颜色等。其原理简图所示汽车牌照自动识别技术简图4.3基于汽车牌照自动识别的动态交通信息检测技术工作原理在路段上以一定间隔设置汽车牌照自动识别装置，当车辆经过安装有汽车牌照识别装置的检测点时，照明光源（白天采用自然光、夜间采用人工辅助照明）发出的光被车辆头部调制，形成一幅包含车牌的光学图像，摄像机捕捉到这幅光学图像后将其转换成为标准的模拟视频信号，改模拟信号经过数字化模块之后转换成计算机可以识别的数字图像。系统的图像处理和识别模块专门用于从数字图像中提取车牌找的信息，系统的通信模块则负责将车牌信息及其时间信息送到数据处理中心，数据处理中心将其存储到数据库中，数据处理中心实时对相邻检测点采集的车牌照信息和时间信息进行处理分析，可以获得该辆车在两个相邻检测点之间的行程时间和行程车速4.4基于汽车牌照自动识别的动态交通信息检测技术的优缺点此种技术需要在道路上安装大量的附加设施，投资成本过大，在一些地区的应用受到限制。但是，在路网上已经安装有满足交通参数采集的汽车牌照自动识别装置的地区，使用这种技术就可获取路网大面积的交通流信息。4.5现实应用汽车牌照自动识别技术在交通领域具有广泛的应用。例如在城市交通管理中，违章闯红灯抓拍系统、移动查车系统、旅行时间等交通信息发布系统均有应用。以及在高速公路收费管理、公路超限治理、停车场、单位出入口车辆管理中也有应用。5基于手机探测车的交通检测技术5.1基于手机探测车的交通检测技术定义该采集方式以驾驶员和乘客随身携带的手机作为采集设备，通过无线定位技术推算出道路上正在行驶的车辆位置，并由位置数据进一步获取平均速度、旅行时间和交通事件等信息。5.2系统主要技术说明手机定位的方法常用的有两种：时间到达差法（TODA）和辅助卫星定位法（A-GPS）。其中，TODA是利用通信网络GSM网络对手机进行定位，A-GPS是GSM网络和GPS卫星相结合对手机进行定位。这里介绍TODA定位技术（到达时间差定位）。TDOA技术需要测量的是移动台上行信号到达不同基站的传播时间差。根据移动台信号经不同路径到达两个基站的时间差，可以确定一条双曲线，若能同时测量3个基站的到达时间，便能确定两条双曲线，根据双曲线的焦交点，可以确定移动台的位置。其具体工作原理如下：(1)从监测站将同一时间测量同一信号得到的数据发送至主监测站；(2)主监测站分别计算出无线电信号到达两个监测站天线的时间差（利用相关算法）；(3)根据两站之间时间差转换为距离差，可以得到一条双曲线；(4)通过三个或多个无线电监测站测得的时间差可以得到两条或多条双曲线相交来实现对发射源的定位。其原理简图所示：到达时间差法（TODA）定位原理简图5.3基于手机定位的动态交通信息检测技术工作原理对手机位置进行定位，并进行等间隔时间的采样，然后对数据进行预处理，包括缺失数据的识别、错误数据的识别、数据的主站A从站B从站CTMNRS修复。然后将位置信息以一定的算法与地图进行匹配，达到减少和消除各种误差产生的目的。最后，对所得的所有手机的时间位置信息数据存储、分析，得到各交通部门所需要的交通数据。5.4基于手机定位的动态交通信息检测技术优缺点优势：基于手机定位的交通信息采集新技术具有覆盖率高、可采集多种交通流参数、能实时调查动态OD、精确度高、成本低及适用性强等优点。劣势：对手机的性能有要求，受手机信号强度的影响较大，手机必须保持开机状态。5.5现实应用手机定位技术目前在实际中具有广泛的应用，例如城市交通管理、高速公路收费管理、公路超限治理以及停车场、单位出入口车辆管理等。4结论移动式交通检测技术相比较于固定型交通检测器，可以检测路网大面积的交通流信息，因此，移动式交通检测技术具有潜在的发展前景。但是，它需要大量的设施，投资较大，所以，一个地区是否要选用移动式交通检测技术，要运用何种技术获得交通流信息，要因地制宜，结合本地区的实际情况，综合分析比较，采用最适合本地的技术。同时，通过这学期交通检测技术课程的学习，我掌握了各种交通检测知识，特别是视频检测技术和便携式雷达测速仪技术，并在实验中加以验证，加深了对原理的理解和实际操作能力，更是为自己日后的公安工作的打下了坚实的基础。参考文献：[1]杨兆生.城市交通流诱导系统[M].北京：中国铁道出版社，2004.[2]石建军.人民交通出版社[M].北京：人民交通出版色和，2009.[3]张其善等著.智能车辆定位导航系统及应用[M].北京：科学出版社，2002.[4]张国伍.智能交通系统工程导论[M].北京：电子工业出版社，2003.