智能運(yùn)輸系統(tǒng)概論第4章

1、智能運(yùn)輸系統(tǒng)概論智能運(yùn)輸系統(tǒng)概論（第三版）（第三版）普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材2121世紀(jì)交通版高等學(xué)校教材世紀(jì)交通版高等學(xué)校教材楊兆升楊兆升 于德新于德新 主編主編史其信史其信 高世廉高世廉 主審主審目目 錄錄n第第1 1章章 緒論緒論n第第2 2章章 智能運(yùn)輸系統(tǒng)的體系框架智能運(yùn)輸系統(tǒng)的體系框架n第第3 3章章 智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)智能運(yùn)輸系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)n第第4 4章章 交通信息采集與處理技術(shù)交通信息采集與處理技術(shù)n第第5 5章章 通信技術(shù)通信技術(shù)n第第6 6章章 車輛定位技術(shù)車輛定位技術(shù)n第第7 7章章 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)n第第8 8章章 數(shù)據(jù)庫

2、技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)n第第9 9章章 新技術(shù)在智能運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用新技術(shù)在智能運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用n第第1010章章 交通信息服務(wù)系統(tǒng)交通信息服務(wù)系統(tǒng)第第4 4章章 交通信息采集與處理技術(shù)交通信息采集與處理技術(shù) 概述概述4.1交通信息采集技術(shù)交通信息采集技術(shù)4.2 交通信息處理技術(shù)交通信息處理技術(shù)4.34.1 概述概述交通信息交通信息是城市交通是城市交通規(guī)劃規(guī)劃和交通和交通管理管理的重要基礎(chǔ)信息。的重要基礎(chǔ)信息。通過通過全面全面、豐富豐富、實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)的交通信息不僅可以把握城市道路的交通信息不僅可以把握城市道路交通的發(fā)展現(xiàn)狀，還可以對未來發(fā)展進(jìn)行交通的發(fā)展現(xiàn)狀，還可以對未來發(fā)展進(jìn)行預(yù)測預(yù)測，從而為城，從而為

3、城市交通規(guī)劃和管理部門的正確決策提供科學(xué)依據(jù)。市交通規(guī)劃和管理部門的正確決策提供科學(xué)依據(jù)。 交通信息服務(wù)交通信息服務(wù)是智能運(yùn)輸系統(tǒng)（是智能運(yùn)輸系統(tǒng)（ITSITS）功能的一個(gè)重要）功能的一個(gè)重要方面，先進(jìn)的方面，先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)交通管理系統(tǒng)（ATMSATMS）和先進(jìn)的）和先進(jìn)的交通信息交通信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ATISATIS）等都離不開）等都離不開交通信息交通信息。 動態(tài)交通流誘導(dǎo)動態(tài)交通流誘導(dǎo)功能作為智能運(yùn)輸系統(tǒng)的核心之一，功能作為智能運(yùn)輸系統(tǒng)的核心之一，也是以也是以實(shí)時(shí)的交通信息實(shí)時(shí)的交通信息為基本前提的。為基本前提的。交通信息采集與處理交通信息采集與處理技術(shù)對城市的技術(shù)對城市的交通規(guī)劃交通規(guī)劃

4、、路網(wǎng)建路網(wǎng)建設(shè)設(shè)、交通管理交通管理、智能運(yùn)輸系統(tǒng)功能智能運(yùn)輸系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)都是非常重要的。實(shí)現(xiàn)都是非常重要的。4.1 概述概述交通信息交通信息可以分為可以分為靜態(tài)交通信息靜態(tài)交通信息和和動態(tài)交通信息動態(tài)交通信息。靜態(tài)交通信息靜態(tài)交通信息：在一個(gè)：在一個(gè)較長時(shí)間較長時(shí)間段內(nèi)段內(nèi)相對穩(wěn)定相對穩(wěn)定的交通的交通信息，包括：包含有信息，包括：包含有路網(wǎng)信息路網(wǎng)信息和和交通管理設(shè)施信息交通管理設(shè)施信息等的等的交通基礎(chǔ)信息交通基礎(chǔ)信息；道路交通量道路交通量和和車輛保有量車輛保有量等等統(tǒng)計(jì)信息統(tǒng)計(jì)信息；交通參與者出行規(guī)律信息交通參與者出行規(guī)律信息等。等。獲得獲得主要是通過建立主要是通過建立基礎(chǔ)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫信

5、息數(shù)據(jù)庫。動態(tài)交通信息動態(tài)交通信息：是交通系統(tǒng)中：是交通系統(tǒng)中隨時(shí)間和空間變化隨時(shí)間和空間變化的交的交通信息，主要包括：通信息，主要包括：道路網(wǎng)交通流狀態(tài)特征信息道路網(wǎng)交通流狀態(tài)特征信息、交通交通事件信息事件信息、車輛及駕駛員的狀態(tài)信息車輛及駕駛員的狀態(tài)信息、道路環(huán)境信息以道路環(huán)境信息以及交通動態(tài)管理控制信息及交通動態(tài)管理控制信息等。（本書研究）等。（本書研究）第第4 4章章 交通信息采集與處理技術(shù)交通信息采集與處理技術(shù) 概述概述4.1 交通信息處理技術(shù)交通信息處理技術(shù)4.3交通信息采集技術(shù)交通信息采集技術(shù)4.24.2.1 交通信息非自動采集技術(shù)交通信息非自動采集技術(shù)交通信息采集方法交通信息采

6、集方法有有人工記數(shù)法人工記數(shù)法、試驗(yàn)車移動調(diào)查法試驗(yàn)車移動調(diào)查法、攝影法攝影法、車輛檢測器測定法車輛檢測器測定法、GPSGPS浮動車法浮動車法、手機(jī)定位手機(jī)定位法法、遙感圖像處理遙感圖像處理等。等。非自動采集非自動采集技術(shù)技術(shù)自動采集自動采集技術(shù)技術(shù)非自動采集非自動采集技術(shù)不具備自動采集的功能，采集過程依技術(shù)不具備自動采集的功能，采集過程依賴賴人工操作人工操作，一般適用于做，一般適用于做短期交通調(diào)查短期交通調(diào)查，不適用于實(shí)時(shí)，不適用于實(shí)時(shí)交通信息采集。交通信息采集。交通流量交通流量的非自動采集方法包括的非自動采集方法包括人工記數(shù)法人工記數(shù)法、試驗(yàn)車試驗(yàn)車移動調(diào)查法移動調(diào)查法和和攝影法攝影法。速

7、度速度的的非自動非自動采集方法包括了采集方法包括了劃線量測法劃線量測法、雷達(dá)測雷達(dá)測速法速法、光電管法光電管法、攝影法攝影法、車輛牌照識別法車輛牌照識別法、浮動車法、浮動車法、跟車法跟車法等。等。劃線量測法劃線量測法、雷達(dá)測速法雷達(dá)測速法、光電管法光電管法、攝影攝影法法適用于適用于地點(diǎn)車速地點(diǎn)車速的測量；的測量；車輛牌照識別法車輛牌照識別法、浮動車法、浮動車法、跟車法跟車法等適用于等適用于行程車速行程車速、區(qū)間平均車速區(qū)間平均車速的調(diào)查。的調(diào)查。交通流密度交通流密度的的非自動采集非自動采集方法主要有方法主要有出入量法出入量法和和攝攝影法影法。出入量法出入量法，是一種測定道路上兩斷面間，是一種測

8、定道路上兩斷面間無出入無出入交交通的路段內(nèi)現(xiàn)有的車輛數(shù)，計(jì)算該路段交通密度的方法。通的路段內(nèi)現(xiàn)有的車輛數(shù)，計(jì)算該路段交通密度的方法。攝影法攝影法又可分又可分地面地面和和航空航空攝影觀測法。攝影觀測法。4.2.1 交通信息非自動采集技術(shù)交通信息非自動采集技術(shù)4.2.2 交通信息自動采集技術(shù)交通信息自動采集技術(shù)交通信息自動采集交通信息自動采集技術(shù)：技術(shù)：路基型路基型交通信息采集技術(shù)交通信息采集技術(shù)車基型車基型交通信息采集技術(shù)交通信息采集技術(shù)空基型空基型交通信息采集技術(shù)交通信息采集技術(shù) 路基型交通信息采集技術(shù)路基型交通信息采集技術(shù) 目前實(shí)用的目前實(shí)用的路基型路基型交通信息采集技術(shù)：交通信息采集技術(shù)：

9、感應(yīng)線圈檢測器感應(yīng)線圈檢測器、超聲波檢測器超聲波檢測器、磁力檢測器磁力檢測器、紅外紅外線檢測器線檢測器、微波雷達(dá)檢測器微波雷達(dá)檢測器、視頻檢測器視頻檢測器、道路管檢測道路管檢測器器、聲學(xué)檢測器聲學(xué)檢測器等等檢測器法檢測器法以及以及車輛牌照自動匹配法車輛牌照自動匹配法、車輛自動識別法車輛自動識別法等。等。感應(yīng)線圈檢測器感應(yīng)線圈檢測器目前使用最為廣泛的目前使用最為廣泛的交通流量交通流量檢測裝置，安裝為檢測裝置，安裝為地埋型地埋型。利用埋設(shè)在車道下的利用埋設(shè)在車道下的環(huán)形線圈環(huán)形線圈對通過線圈或存在于線圈上對通過線圈或存在于線圈上的車輛引起的車輛引起電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)的變化進(jìn)行處理而達(dá)到檢測目的。的變

10、化進(jìn)行處理而達(dá)到檢測目的。超聲波檢測器超聲波檢測器通過接收由通過接收由超聲波發(fā)生器超聲波發(fā)生器發(fā)射的超聲波束和發(fā)射的超聲波束和車輛反射車輛反射的的超聲回波來檢測車輛。由車道上方的超聲回波來檢測車輛。由車道上方的超聲波探頭超聲波探頭向下發(fā)射向下發(fā)射一束一束超聲波超聲波，車輛通過這些波束時(shí)，引起波束，車輛通過這些波束時(shí)，引起波束反射反射回發(fā)送回發(fā)送部件，通過判斷信號與原反射回波信號在部件，通過判斷信號與原反射回波信號在時(shí)間上的差異時(shí)間上的差異來來檢測檢測車輛數(shù)車輛數(shù)和車輛和車輛類型類型。路基型交通信息采集技術(shù)路基型交通信息采集技術(shù)4.2.2 交通信息自動采集技術(shù)交通信息自動采集技術(shù)磁力檢測器磁力檢

11、測器通過檢測通過檢測磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度的的異常異常來確定車輛出現(xiàn)，屬于來確定車輛出現(xiàn)，屬于被動被動接接收設(shè)備，采用收設(shè)備，采用地埋型地埋型安裝。對安裝。對流量流量的的檢測精度較高檢測精度較高。優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是是價(jià)格便宜價(jià)格便宜，安裝容易安裝容易，特別是地磁檢測器。，特別是地磁檢測器。紅外線檢測器紅外線檢測器包括包括主動式主動式紅外線檢測器和紅外線檢測器和被動式被動式紅外線檢測器，采用紅外線檢測器，采用非地埋式非地埋式安裝。安裝。主動式主動式紅外線檢測器中，用于測量紅外線檢測器中，用于測量車輛出車輛出現(xiàn)現(xiàn)等交通參數(shù)。被動式紅外線檢測器檢測器檢測范圍內(nèi)的等交通參數(shù)。被動式紅外線檢測器檢測器檢測范圍內(nèi)的車

12、輛車輛、路面路面及其它物體及其它物體自身散發(fā)自身散發(fā)的紅外線和它們的紅外線和它們反射反射的來的來自太陽的紅外線。自太陽的紅外線。路基型交通信息采集技術(shù)路基型交通信息采集技術(shù)4.2.2 交通信息自動采集技術(shù)交通信息自動采集技術(shù)微波雷達(dá)檢測器微波雷達(dá)檢測器連續(xù)波多普勒雷達(dá)連續(xù)波多普勒雷達(dá)和和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)。微波雷達(dá)檢測器微波雷達(dá)檢測器可通過發(fā)射不同的可通過發(fā)射不同的雷達(dá)波雷達(dá)波的波形獲取的波形獲取交通參數(shù)，交通參數(shù)，為為非地埋非地埋式式安裝，可安裝在安裝，可安裝在單車道中央單車道中央的的上方上方以檢測該車道的交通以檢測該車道的交通參數(shù)，還可在參數(shù)，還可在多車道道路多車道道路的的路邊路

13、邊安裝以測量多條車道上車安裝以測量多條車道上車輛的交通參數(shù)。輛的交通參數(shù)。路基型交通信息采集技術(shù)路基型交通信息采集技術(shù)微波雷達(dá)的工作原理微波雷達(dá)的工作原理4.2.2 交通信息自動采集技術(shù)交通信息自動采集技術(shù)視頻檢測器視頻檢測器視頻圖像處理視頻圖像處理技術(shù)是將一段道路的交通狀況技術(shù)是將一段道路的交通狀況攝成圖像攝成圖像，并將原有的并將原有的道路道路和和路旁景物路旁景物圖像圖像迭加迭加在圖像上而檢測出在圖像上而檢測出交交通流量通流量和和速度速度的新興技術(shù)，能提供道路上的的新興技術(shù)，能提供道路上的交通狀況數(shù)據(jù)交通狀況數(shù)據(jù)。道路管檢測器道路管檢測器適用于適用于交通量不大交通量不大情況下的情況下的短期短

14、期交通數(shù)據(jù)的采集。道路交通數(shù)據(jù)的采集。道路管檢測器埋設(shè)在管檢測器埋設(shè)在車道下方車道下方，沿道路，沿道路橫向布置橫向布置。聲學(xué)檢測器聲學(xué)檢測器檢測來自車輛內(nèi)部和車輛輪胎與地面接觸等多個(gè)來源的檢測來自車輛內(nèi)部和車輛輪胎與地面接觸等多個(gè)來源的聲音信號，可檢測聲音信號，可檢測車輛通過車輛通過、車輛出現(xiàn)車輛出現(xiàn)及及車速車速等交通參數(shù)。等交通參數(shù)。路基型交通信息采集技術(shù)路基型交通信息采集技術(shù)4.2.2 交通信息自動采集技術(shù)交通信息自動采集技術(shù) 車基型交通信息采集技術(shù)車基型交通信息采集技術(shù)包括包括基于基于GPSGPS浮動車浮動車的交通信息采集技術(shù)和的交通信息采集技術(shù)和基于手機(jī)基于手機(jī)定位定位的交通信息采集技

15、術(shù)。的交通信息采集技術(shù)?；诨贕PSGPS浮動車的交通信息采集技術(shù)浮動車的交通信息采集技術(shù)在車輛上裝備在車輛上裝備GPSGPS接收裝置接收裝置，以一定的，以一定的采樣時(shí)間間隔采樣時(shí)間間隔記錄車輛的記錄車輛的三維位置坐標(biāo)三維位置坐標(biāo)和和時(shí)間時(shí)間數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)傳入計(jì)計(jì)算機(jī)算機(jī)后與后與地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的的電子地圖電子地圖結(jié)合，經(jīng)過結(jié)合，經(jīng)過重疊分析重疊分析計(jì)算出車輛的計(jì)算出車輛的瞬時(shí)速度瞬時(shí)速度及通過特定路段的及通過特定路段的行程時(shí)間行程時(shí)間和和行行程速度程速度指標(biāo)。指標(biāo)。車基型交通信息采集技術(shù)車基型交通信息采集技術(shù)4.2.2 交通信息自動采集技術(shù)交通信息自動采集技術(shù)基于

16、手機(jī)無線定位的交通信息采集技術(shù)基于手機(jī)無線定位的交通信息采集技術(shù)通過車輛內(nèi)部的通過車輛內(nèi)部的手機(jī)手機(jī)，利用，利用無線定位技術(shù)無線定位技術(shù)探測車輛的探測車輛的位置位置，從而獲得，從而獲得交通信息交通信息。除了可以采集。除了可以采集行程時(shí)間行程時(shí)間和和車車速速等交通信息，還可以進(jìn)行等交通信息，還可以進(jìn)行出行出行ODOD數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的采集。的采集。利用車輛上手機(jī)利用車輛上手機(jī)沿路基站沿路基站發(fā)生發(fā)生切換切換（HandoverHandover）的信）的信息，可估算出路段的息，可估算出路段的行程車速行程車速。切換切換是指在通話過程中，是指在通話過程中，為了保持通話的連續(xù)性，當(dāng)手機(jī)的為了保持通話的連續(xù)性，當(dāng)手

17、機(jī)的當(dāng)前服務(wù)基站信號當(dāng)前服務(wù)基站信號強(qiáng)強(qiáng)度度衰減衰減到一定程度時(shí)，手機(jī)選擇到一定程度時(shí)，手機(jī)選擇新的基站新的基站作為當(dāng)前服務(wù)作為當(dāng)前服務(wù)基站基站的過程。的過程。車基型交通信息采集技術(shù)車基型交通信息采集技術(shù)手機(jī)無線定位方法系統(tǒng)框架手機(jī)無線定位方法系統(tǒng)框架4.2.2 交通信息自動采集技術(shù)交通信息自動采集技術(shù) 空基型交通信息采集技術(shù)空基型交通信息采集技術(shù)研究主要集中于研究主要集中于遙感技術(shù)遙感技術(shù)，通過，通過高空攝影高空攝影技術(shù)，技術(shù)，捕捉捕捉地面發(fā)來的各種地面發(fā)來的各種波段波段的的光子光子形成不同種類的形成不同種類的圖像圖像。遙感。遙感數(shù)據(jù)可分為數(shù)據(jù)可分為遙感衛(wèi)星遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)、臨近空間臨近空

18、間數(shù)據(jù)和航空數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)和航空數(shù)據(jù)。從遙感圖像中從遙感圖像中獲取交通數(shù)據(jù)獲取交通數(shù)據(jù)可以分為兩種：可以分為兩種：一種是從遙感圖像中一種是從遙感圖像中自動或半自動自動或半自動提取提取道路信息道路信息，建，建立較大區(qū)域內(nèi)的立較大區(qū)域內(nèi)的道路網(wǎng)道路網(wǎng)；另一種應(yīng)用是從遙感圖像中獲取另一種應(yīng)用是從遙感圖像中獲取交叉口排隊(duì)長度交叉口排隊(duì)長度、路路段車流密度段車流密度等具體數(shù)據(jù)。等具體數(shù)據(jù)。下面分別對基于遙感技術(shù)的下面分別對基于遙感技術(shù)的道路圖像提取道路圖像提取技術(shù)和技術(shù)和路段路段交通密度交通密度進(jìn)行介紹。進(jìn)行介紹。4.2.2 交通信息自動采集技術(shù)交通信息自動采集技術(shù)基于遙感技術(shù)的道路圖像提取技術(shù)基于遙感技術(shù)

19、的道路圖像提取技術(shù)數(shù)字圖像灰度數(shù)字圖像灰度是計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理的是計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理的基礎(chǔ)基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行處理實(shí)際上就是對圖像的對圖像進(jìn)行處理實(shí)際上就是對圖像的灰度數(shù)據(jù)灰度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。進(jìn)行處理。圖像增強(qiáng)處理圖像增強(qiáng)處理是數(shù)字圖像處理的基本方法之一，目的是數(shù)字圖像處理的基本方法之一，目的是是突出突出需要的信息，需要的信息，弱化弱化或或消除消除不需要的信息，即不需要的信息，即干擾干擾信息信息。道路上的道路上的車輛信息車輛信息使得道路的使得道路的顏色特征顏色特征不是很均勻，不是很均勻，所以需要對圖像進(jìn)行所以需要對圖像進(jìn)行去噪處理去噪處理。去噪算法多種多樣，如。去噪算法多種多樣，如中值

20、濾波中值濾波、均值濾波均值濾波、小波變換去噪小波變換去噪等等。等等?？栈徒煌ㄐ畔⒉杉夹g(shù)空基型交通信息采集技術(shù)4.2.2 交通信息自動采集技術(shù)交通信息自動采集技術(shù)基于遙感技術(shù)的道路圖像提取技術(shù)基于遙感技術(shù)的道路圖像提取技術(shù)城市遙感圖像中，城市遙感圖像中，異物同譜異物同譜的現(xiàn)象很普遍，因此可以的現(xiàn)象很普遍，因此可以應(yīng)用應(yīng)用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)，根據(jù)這些干擾信息的形態(tài)特征選取合，根據(jù)這些干擾信息的形態(tài)特征選取合適的適的結(jié)構(gòu)元素結(jié)構(gòu)元素，對圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)?，對圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)男螒B(tài)學(xué)運(yùn)算形態(tài)學(xué)運(yùn)算處理，識處理，識別出別出干擾信息干擾信息，進(jìn)而，進(jìn)而去除去除它們。它們。最后，需要對最后，需要對過濾過濾出道

21、路的遙感圖像進(jìn)行出道路的遙感圖像進(jìn)行二值化分割二值化分割，即把即把灰度圖像灰度圖像轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為二值圖像二值圖像。遙感圖像中遙感圖像中地物信息識別結(jié)束地物信息識別結(jié)束以后，往往要建立相應(yīng)以后，往往要建立相應(yīng)的的地理信息數(shù)據(jù)庫地理信息數(shù)據(jù)庫，需要對圖像進(jìn)行，需要對圖像進(jìn)行細(xì)化操作細(xì)化操作?？栈徒煌ㄐ畔⒉杉夹g(shù)空基型交通信息采集技術(shù)4.2.2 交通信息自動采集技術(shù)交通信息自動采集技術(shù)基基于于遙遙感感技技術(shù)術(shù)的的道道路路圖圖像像提提取取技技術(shù)術(shù)的的提提取取流流程程基于遙感技術(shù)的路段交通密度的提取技術(shù)基于遙感技術(shù)的路段交通密度的提取技術(shù)空基型交通信息采集技術(shù)空基型交通信息采集技術(shù)4.2.2 交通信息自

22、動采集技術(shù)交通信息自動采集技術(shù)基于基于遙感遙感技術(shù)技術(shù)的路的路段交段交通密通密度提度提取技取技術(shù)流術(shù)流程圖程圖第第4 4章章 交通信息采集與處理技術(shù)交通信息采集與處理技術(shù) 概述概述4.1 交通信息處理技術(shù)交通信息處理技術(shù)4.3交通信息采集技術(shù)交通信息采集技術(shù)4.24.3.1 交通信息預(yù)處理技術(shù)交通信息預(yù)處理技術(shù) 技術(shù)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)交通信息的交通信息的種類種類和和采集形式采集形式各不相同，由于種種各不相同，由于種種誤差誤差的存在，在進(jìn)一步處理和使用這些數(shù)據(jù)之前，首先必須對的存在，在進(jìn)一步處理和使用這些數(shù)據(jù)之前，首先必須對其進(jìn)行其進(jìn)行檢索檢索，排除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)排除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。此外在實(shí)際的。此外在實(shí)

23、際的數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集中，中，由于檢測器故障、天氣狀況或通信系統(tǒng)故障等原因所造成由于檢測器故障、天氣狀況或通信系統(tǒng)故障等原因所造成的的數(shù)據(jù)缺失數(shù)據(jù)缺失，也應(yīng)采用一定的技術(shù)方法對其進(jìn)行，也應(yīng)采用一定的技術(shù)方法對其進(jìn)行修復(fù)修復(fù)或或提提供代替數(shù)據(jù)供代替數(shù)據(jù)。以上過程稱之為。以上過程稱之為交通信息預(yù)處理交通信息預(yù)處理。預(yù)處理預(yù)處理是交通是交通信息處理信息處理必不可少的必不可少的前置工作前置工作，主要包，主要包括括異常交通數(shù)據(jù)異常交通數(shù)據(jù)處理和處理和缺失數(shù)據(jù)缺失數(shù)據(jù)處理。處理。異常交通數(shù)據(jù)處理異常交通數(shù)據(jù)處理主要指主要指平滑平滑異常數(shù)據(jù)；異常數(shù)據(jù)；缺失數(shù)據(jù)處理缺失數(shù)據(jù)處理主要指主要指修復(fù)修復(fù)殘缺數(shù)據(jù)。殘缺

24、數(shù)據(jù)。方法主要有方法主要有閾值法閾值法、交通流機(jī)理法交通流機(jī)理法、置信距離檢測法置信距離檢測法、格拉布斯統(tǒng)計(jì)法格拉布斯統(tǒng)計(jì)法、有序樣本聚類算法有序樣本聚類算法等。等。采用采用閾值法閾值法和和交通流機(jī)理法交通流機(jī)理法結(jié)合的方法處理后的數(shù)據(jù)結(jié)合的方法處理后的數(shù)據(jù)足以滿足下一步處理（如數(shù)據(jù)融合）所需的足以滿足下一步處理（如數(shù)據(jù)融合）所需的數(shù)據(jù)精度數(shù)據(jù)精度，該，該方法能夠根據(jù)交通流的方法能夠根據(jù)交通流的實(shí)際情況實(shí)際情況判斷采集來的數(shù)據(jù)是否合判斷采集來的數(shù)據(jù)是否合理，是理，是簡單常用簡單常用的方法。的方法。置信距離檢驗(yàn)法置信距離檢驗(yàn)法用來判斷來自于用來判斷來自于同一斷面同一斷面的多傳感器的多傳感器信息是

25、否可用于信息是否可用于融合融合，排除，排除大誤差值大誤差值，以極大限度地提高，以極大限度地提高融合后數(shù)據(jù)的融合后數(shù)據(jù)的精度精度。 異常交通數(shù)據(jù)處理異常交通數(shù)據(jù)處理4.3.1 交通信息預(yù)處理技術(shù)交通信息預(yù)處理技術(shù)格拉布斯準(zhǔn)則格拉布斯準(zhǔn)則是建立在是建立在統(tǒng)計(jì)理論統(tǒng)計(jì)理論基礎(chǔ)上的較為合理的基礎(chǔ)上的較為合理的判斷方法。但在做判斷方法。但在做統(tǒng)計(jì)學(xué)處理統(tǒng)計(jì)學(xué)處理時(shí)，值的選取帶有一定的時(shí)，值的選取帶有一定的主主觀因素觀因素，容易導(dǎo)致，容易導(dǎo)致誤判誤判，所以該方法，所以該方法不是最佳不是最佳的。的。采用采用有序樣本聚類算法有序樣本聚類算法時(shí)可以把一天的時(shí)可以把一天的流量曲線流量曲線、占占有率曲線有率曲線和和

26、速度曲線速度曲線分成許多小的具有分成許多小的具有相同交通特性相同交通特性的的時(shí)時(shí)間段間段，然后在這些小的時(shí)間段中根據(jù)其交通特點(diǎn)來定位隱，然后在這些小的時(shí)間段中根據(jù)其交通特點(diǎn)來定位隱含的含的錯(cuò)誤錯(cuò)誤或或異常異常數(shù)據(jù)，該方法在實(shí)際計(jì)算中所需數(shù)據(jù)，該方法在實(shí)際計(jì)算中所需循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)隨著隨著數(shù)據(jù)總數(shù)數(shù)據(jù)總數(shù)和和分割種數(shù)分割種數(shù)成階乘地增長，所以給計(jì)算機(jī)的成階乘地增長，所以給計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)造成很大難度。實(shí)現(xiàn)造成很大難度。 異常交通數(shù)據(jù)處理異常交通數(shù)據(jù)處理4.3.1 交通信息預(yù)處理技術(shù)交通信息預(yù)處理技術(shù)方法主要有方法主要有歷史均值法歷史均值法、車道比值法車道比值法、時(shí)間序列法時(shí)間序列法、自相關(guān)分析方法自

27、相關(guān)分析方法、遺傳算法遺傳算法等。等。歷史均值法歷史均值法直接采用或者按照比例采用直接采用或者按照比例采用歷史上歷史上相應(yīng)時(shí)相應(yīng)時(shí)刻的值刻的值代替代替缺失數(shù)據(jù)，但是如果交通狀況發(fā)生了變化，將缺失數(shù)據(jù)，但是如果交通狀況發(fā)生了變化，將大大降低其大大降低其估計(jì)精度估計(jì)精度。車道比值法車道比值法是根據(jù)是根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)歷史統(tǒng)計(jì)的車道之間的的車道之間的流量比值流量比值，對缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行對缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)估計(jì)，結(jié)合，結(jié)合歷史歷史統(tǒng)計(jì)規(guī)律和統(tǒng)計(jì)規(guī)律和當(dāng)前當(dāng)前流量數(shù)流量數(shù)據(jù)，據(jù)，精度精度比較高。比較高。時(shí)間數(shù)列法時(shí)間數(shù)列法是把當(dāng)前采集的交通變量看作是把當(dāng)前采集的交通變量看作時(shí)間序列時(shí)間序列，并結(jié)合并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)

28、歷史數(shù)據(jù)對缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行對缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測估計(jì)預(yù)測估計(jì)。 缺失數(shù)據(jù)處理缺失數(shù)據(jù)處理4.3.1 交通信息預(yù)處理技術(shù)交通信息預(yù)處理技術(shù)自相關(guān)分析自相關(guān)分析是以是以自相關(guān)系數(shù)自相關(guān)系數(shù)測量時(shí)間序列中各元素之測量時(shí)間序列中各元素之間間相關(guān)關(guān)系相關(guān)關(guān)系的方法，再根據(jù)此相關(guān)關(guān)系的方法，再根據(jù)此相關(guān)關(guān)系填補(bǔ)填補(bǔ)缺失數(shù)據(jù)。缺失數(shù)據(jù)?；诨谶z傳算法遺傳算法的的組合模型組合模型綜合利用各種綜合利用各種單一算法單一算法的的估估計(jì)計(jì)結(jié)果，然后結(jié)果，然后加權(quán)平均加權(quán)平均，其中，其中最優(yōu)權(quán)最優(yōu)權(quán)的確定利用遺傳算法，的確定利用遺傳算法，組合方法在大多數(shù)情況下比使用單一算法要組合方法在大多數(shù)情況下比使用單一算法要更精確更

29、精確。但因其需要利用各種單一算法的估計(jì)結(jié)果，但因其需要利用各種單一算法的估計(jì)結(jié)果，計(jì)算復(fù)雜計(jì)算復(fù)雜且麻煩，所以在精度要求不是很高的情況下且麻煩，所以在精度要求不是很高的情況下一般不采用一般不采用該該方法。方法。 缺失數(shù)據(jù)處理缺失數(shù)據(jù)處理4.3.1 交通信息預(yù)處理技術(shù)交通信息預(yù)處理技術(shù)4.3.2 多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)交通信息融合交通信息融合，又稱，又稱交通數(shù)據(jù)融合交通數(shù)據(jù)融合，是指，是指多傳感器多傳感器的的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)在一定準(zhǔn)則一定準(zhǔn)則下加以下加以自動分析自動分析、綜合以完成所需的、綜合以完成所需的決策決策和和評估評估而進(jìn)行的而進(jìn)行的信息處理信息處理過程

30、。過程。信息融合技術(shù)信息融合技術(shù)的最大的最大優(yōu)勢優(yōu)勢在于它能在于它能合理協(xié)調(diào)合理協(xié)調(diào)多源數(shù)據(jù)，多源數(shù)據(jù)，并充分綜合并充分綜合有用信息有用信息，從而提高在，從而提高在多變多變環(huán)境中環(huán)境中正確決策正確決策的的能力。能力?；谠摶谠撔畔⑻幚硇畔⑻幚砑夹g(shù)的特點(diǎn)和智能運(yùn)輸系統(tǒng)的技術(shù)的特點(diǎn)和智能運(yùn)輸系統(tǒng)的信息需信息需求求，信息融合技術(shù)已經(jīng)在，信息融合技術(shù)已經(jīng)在ITSITS的的信息處理信息處理過程中扮演越來過程中扮演越來越重要的角色，它為交通信息越重要的角色，它為交通信息加工加工和和處理處理提供了一種很好提供了一種很好的方法。的方法。根據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)抽象數(shù)據(jù)抽象的的三三個(gè)層次，信息融合技術(shù)在個(gè)層次，信息融合技

31、術(shù)在ITSITS中的應(yīng)中的應(yīng)用可分為用可分為三三級：級：檢測級交通信息檢測級交通信息的融合、的融合、特征級交通信息特征級交通信息的融合和的融合和決策級交通信息決策級交通信息的融合。的融合。第一級第一級又稱又稱檢測級檢測級、像素級像素級，是指直接在采集到的，是指直接在采集到的原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)層層上進(jìn)行上進(jìn)行融合融合，在各種，在各種傳感器傳感器的的原始測報(bào)原始測報(bào)未經(jīng)處理之前就未經(jīng)處理之前就進(jìn)行數(shù)據(jù)的進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合綜合和和分析分析，保證，保證基礎(chǔ)交通基礎(chǔ)交通參數(shù)的準(zhǔn)確與可靠參數(shù)的準(zhǔn)確與可靠性。性。同一地點(diǎn)同一地點(diǎn)、同一時(shí)刻同一時(shí)刻多傳感器多傳感器交通參數(shù)融合問題：交通參數(shù)融合問題：人人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方

32、法、統(tǒng)計(jì)分析方法工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、統(tǒng)計(jì)分析方法交通信息融合技術(shù)的應(yīng)用交通信息融合技術(shù)的應(yīng)用4.3.2 多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)第一級第一級不同地點(diǎn)、同一時(shí)刻不同地點(diǎn)、同一時(shí)刻多傳感器多傳感器交通參數(shù)融合問題：交通參數(shù)融合問題：統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析方法計(jì)分析方法交通參數(shù)間交通參數(shù)間的融合問題：的融合問題：數(shù)理統(tǒng)計(jì)算法數(shù)理統(tǒng)計(jì)算法第二級第二級又稱又稱特征級特征級，是指先對來自傳感器的，是指先對來自傳感器的原始信息原始信息進(jìn)行進(jìn)行特特征提取征提取，然后對，然后對特征信息特征信息進(jìn)行進(jìn)行綜合分析綜合分析和和處理處理。利用。利用上一上一層次層次融合之后的準(zhǔn)確、可靠的基礎(chǔ)交通參

33、數(shù)，融合出交通融合之后的準(zhǔn)確、可靠的基礎(chǔ)交通參數(shù)，融合出交通狀態(tài)信息，為狀態(tài)信息，為交通管理者交通管理者和和交通參與者交通參與者提供更有提供更有決策決策價(jià)值價(jià)值的交通信息。的交通信息。交通信息融合技術(shù)的應(yīng)用交通信息融合技術(shù)的應(yīng)用4.3.2 多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)第二級第二級需要注意的是，道路需要注意的是，道路交通狀態(tài)交通狀態(tài)是一個(gè)是一個(gè)模糊模糊的概念，有的概念，有必要對它進(jìn)行必要對它進(jìn)行量化處理量化處理，例如，例如模糊邏輯模糊邏輯允許交通狀況被定允許交通狀況被定義成義成“不擁擠不擁擠”、“擁擠擁擠”、“小事故小事故”、“大事故大事故”，對應(yīng)于對應(yīng)于4

34、4個(gè)個(gè)數(shù)值區(qū)間數(shù)值區(qū)間。第三級第三級又稱又稱決策級決策級，是直接針對具體，是直接針對具體決策目標(biāo)決策目標(biāo)的的最終結(jié)果最終結(jié)果。 交通信息融合技術(shù)的應(yīng)用交通信息融合技術(shù)的應(yīng)用4.3.2 多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)信息融合技術(shù)的三個(gè)層次均有自己不同的應(yīng)用。而信息融合技術(shù)的三個(gè)層次均有自己不同的應(yīng)用。而信息信息融合融合本身作為一種本身作為一種數(shù)據(jù)處理技術(shù)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，涉及到許多學(xué)科和技術(shù)，涉及到許多學(xué)科和技術(shù)的應(yīng)用。下面簡要介紹幾種的應(yīng)用。下面簡要介紹幾種信息融合信息融合的方法。的方法。交通信息融合方法交通信息融合方法大致分為大致分為兩兩大類：大類：概率統(tǒng)計(jì)方法

35、概率統(tǒng)計(jì)方法和和人工智能方法人工智能方法。人工智能方法人工智能方法又分為又分為兩兩種：種：邏輯推理邏輯推理方法和方法和學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)方法。方法。與與概率統(tǒng)計(jì)概率統(tǒng)計(jì)有關(guān)的方法包括：有關(guān)的方法包括：估計(jì)理論估計(jì)理論、卡爾曼濾波卡爾曼濾波、假假設(shè)檢驗(yàn)設(shè)檢驗(yàn)、貝葉斯方法貝葉斯方法、統(tǒng)計(jì)決策理論統(tǒng)計(jì)決策理論以及其他以及其他變形變形的方法。的方法。概率統(tǒng)計(jì)概率統(tǒng)計(jì)方法可以在融合的方法可以在融合的各個(gè)層次各個(gè)層次上使用。常用的上使用。常用的邏輯邏輯推理推理方法包括方法包括概率推理概率推理、證據(jù)推理證據(jù)推理、模糊推理模糊推理和和產(chǎn)生式規(guī)產(chǎn)生式規(guī)則則等。常用的等。常用的學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法包括包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、映射

36、學(xué)習(xí)方法映射學(xué)習(xí)方法、數(shù)數(shù)據(jù)挖掘據(jù)挖掘等。等。交通信息融合的主要方法交通信息融合的主要方法4.3.2 多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)貝葉斯估計(jì)貝葉斯估計(jì)是是統(tǒng)計(jì)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的一種。的一種。經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)基于基于總體信息總體信息和和樣本樣本信息信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷。進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷。貝葉斯估計(jì)貝葉斯估計(jì)基于基于總體信息總體信息、樣本信息樣本信息和和先驗(yàn)信息先驗(yàn)信息進(jìn)行進(jìn)行統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)和和推理推理。重視總體信息和樣本信息的。重視總體信息和樣本信息的同時(shí)，還注意同時(shí)，還注意先驗(yàn)信息先驗(yàn)信息的的收集收集、挖掘挖掘和和加工加工，使其，使其數(shù)量化數(shù)量化，形成形成先驗(yàn)分布先驗(yàn)

37、分布參加到參加到統(tǒng)計(jì)推斷統(tǒng)計(jì)推斷中來，提高統(tǒng)計(jì)推斷的中來，提高統(tǒng)計(jì)推斷的質(zhì)量質(zhì)量。證據(jù)推理證據(jù)推理Dempster-ShaferDempster-Shafer證據(jù)推理證據(jù)推理是是貝葉斯方法貝葉斯方法的的擴(kuò)展擴(kuò)展。在。在貝貝葉斯方法葉斯方法中，所有缺乏信息的前提環(huán)境中的特征指定為一中，所有缺乏信息的前提環(huán)境中的特征指定為一個(gè)等價(jià)的個(gè)等價(jià)的先驗(yàn)概率先驗(yàn)概率。證據(jù)推理證據(jù)推理可避免這一缺點(diǎn)。可避免這一缺點(diǎn)。4.3.2 多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)交通信息融合的主要方法交通信息融合的主要方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有具有分布并行處理分布并行處理、非線性映射非線性映射、自適

38、應(yīng)學(xué)習(xí)自適應(yīng)學(xué)習(xí)、較強(qiáng)的較強(qiáng)的魯棒性和容錯(cuò)性魯棒性和容錯(cuò)性等特性，在很多方面都有廣泛的應(yīng)用。等特性，在很多方面都有廣泛的應(yīng)用?；诨谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的的多源信息集成與融合多源信息集成與融合有如下有如下特點(diǎn)特點(diǎn)：具有：具有統(tǒng)一統(tǒng)一的內(nèi)部的內(nèi)部知識表示形式知識表示形式；可將知識規(guī)則轉(zhuǎn)換成；可將知識規(guī)則轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式數(shù)字形式，便于建立便于建立知識庫知識庫；利用外部環(huán)境的信息，便于實(shí)現(xiàn)知識的；利用外部環(huán)境的信息，便于實(shí)現(xiàn)知識的自動獲取自動獲取及進(jìn)行及進(jìn)行聯(lián)想推理聯(lián)想推理；能夠?qū)?；能夠?qū)⒉淮_定環(huán)境不確定環(huán)境的復(fù)雜關(guān)系，的復(fù)雜關(guān)系，經(jīng)過經(jīng)過學(xué)習(xí)推理學(xué)習(xí)推理，融合為系統(tǒng)能理解的，融合為系統(tǒng)能理解的準(zhǔn)確信號準(zhǔn)確信號。由于神經(jīng)。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)具有大規(guī)模并行處理信息大規(guī)模并行處理信息的能力，使得的能力，使得系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)信息處理速度速度很快。很快。4.3.2 多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)多源多維實(shí)時(shí)動態(tài)交通信息融合技術(shù)交通信息融合的主要方法交通信息融合的主要方法模糊邏輯