基于车道线三维地磁传感器的交通微观参数感知研究

摘要

交通信息采集技术是实现交通智能化的基础和核心内容，是城市道路智能交通系统成功实施的重要前提和基本保障。本文将团队自主研发的高精度三维地磁检测器放置在车道线，采集车辆经过时的地磁扰动信息，从而根据检测到的三维地磁波形对交通流量检测算法、车辆位置判别算法、车辆瞬时速度检测算法、时间占有率检测算法以及车型分类算法进行深入研究。
　　在对多个小波函数进行分析对比后，采用基于小波快速变换Mallat算法的滤波方法，在有效去除了采集的原始信号噪声的基础上，完整地保留了原始地磁信号的特征；利用双窗口波形提取算法，得到完整的单个车辆波形，为计算交通流量、车辆行驶状态、车速、时间占有率及车型等多种交通信息提供基本的车辆波形数据。
　　基于车辆地磁扰动的数学模型，提出了车辆混分算法，综合AMR传感器的X、Y、Z三轴的车辆信息，实现了对同时经过AMR传感器的车辆进行区分并统计车流量。此外，提出了车辆位置判别算法，综合Y轴和Z轴的车辆信息，利用车辆行驶在不同车道产生的地磁波形的区别，实现了对车辆的行驶状态（行驶在左侧车道、车道线上、右侧车道）的判别。
　　综合AMR传感器的X轴和Y轴的检测数据，提出了车辆瞬时速度检测算法，得到车辆的瞬时速度；利用AMR传感器Y轴的检测数据，提出了时间占有率检测算法，得到道路的时间占有率。
　　提出了基于CART的车型分类算法，综合AMR传感器X轴和Y轴的车辆波形，分别从X轴和Y轴提取出16个时域特征，并根据最优参数得到最佳决策树，从而对车型进行分类。
　　以上所有算法均经过实例验证，并与传统的交通流量检测算法、车辆瞬时速度检测算法、时间占有率检测算法以及车型分类算法进行了对比分析。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 研究背景和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 主要研究内容及技术路线

第2章 基于地磁传感器的车辆检测原理

2.1 磁阻传感器检测原理

2.2 车辆识别原理

2.3 三维地磁检测器

2.4 本章小结

第3章 基于快速小波变换的地磁信号滤波

3.1小波分析概述

3.2基于小波变换的滤波

3.3 本章小结

第4章 基于AMR传感器的交通流参数获取

4.1 双窗口车辆波形提取算法

4.2 车辆地磁扰动模型

4.3 交通流量算法检测

4.4 车辆位置判别算法

4.5 车辆瞬时速度检测算法

4.6 时间占有率检测算法

4.7 本章小结

第5章 基于AMR传感器的车型分类

5.1 车辆波形特征提取

5.2 车型分类模型与算法

5.3 实验结果及分析

5.4 本章小结

结论

一、主要研究成果

二、主要创新点

三、进一步研究展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文及其他成果

声明

致谢