基于车路协同的道路交通信息采集与状态评价方法研究

摘要

近年来，我国城市汽车数量迅速增加，道路交通流量急剧加大，导致城市频繁出现交通拥挤与阻塞现象。城市交通的供需矛盾已经非常突出，并日趋严重。交通拥堵已然成为城市不可忽视的问题，影响着城市的可持续发展。目前，解决交通拥堵较为有效的方法是交通控制与诱导。而道路交通信息的实时采集与交通状态的准确评价是交通控制与交通诱导得以有效实施的前提。
　　随着车路协同系统的提出、发展及应用，基于车路协同的道路交通信息采集与状态评价得到众多学者和研究机构的重视。然而，在车路协同环境下的道路交通信息采集中，移动车辆通常都以固定周期向路侧单元（Roadside Unit，RSU）发送数据，鲜有考虑实际的交通状态。这种道路交通信息采集方式存在如下缺陷:一方面，由于所有车辆都以固定周期向RSU发送状态信息，当车辆密度较大或对道路状态评价要求不高时，频繁地发送状态信息数据包会增加无线信道占用时间，造成通信资源的浪费，加重无线网络负载，并进一步影响车路协同系统的其他应用;另一方面，若为降低无线信道占用时间而延长车辆发送状态信息数据包的时间间隔，当路段出现拥堵时，过长的信息发送周期会减少RSU收到的实时数据包数量，进而影响道路交通状态评价的精度。
　　为了解决上述问题，本论文提出一种基于车路协同的道路交通信息采集与状态评价方法。该方法中车辆可以根据交通状态的变化，动态调整向路侧单元发送状态信息数据包的周期，实现自适应传输数据。
　　本论文主要进行了以下研究工作:
　　(1)构建基于车路协同的道路交通信息采集与状态评价原型系统，给出整体结构设计，并对系统各组成单元的功能与相关技术进行介绍与研究。
　　(2)提出一种基于车路协同的交通信息自适应采集策略与状态评价方法，使车辆能够根据道路交通状态动态调整状态信息发送周期。首先，建立状态信息发送时间间隔与直观反应交通状态的单参量交通状态评价指数EI间的关系模型;然后，基于模糊综合评价法得到单参量交通状态评价指数EI的计算方式;最后，建立综合衡量无线信道占用时间与交通状态评价精度总效益的函数模型。
　　(3)对基于车路协同的道路交通信息采集与状态评价原型系统进行仿真设计。利用VanetMobiSim-1.1/NS2/SQL Server2005/Visual C++6.0对系统进行仿真，并对基于车路协同的交通信息自适应采集策略与状态评价的方法进行验证。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 车路协同系统研究现状

1．2．2 车路协同系统中的交通信息采集与状态评价研究现状

1．3 论文的主要研究内容

1．4 章节安排

第二章 基于车路协同的交通信息采集与状态评价原型系统构建

2．1 车路协同系统简介

2．2 交通信息采集方法

2．2．1 传统交通信息采集

2．2．2 车路协同中的交通信息采集

2．3 基于车路协同的交通信息采集与状态评价系统设计

2．3．1 系统的整体设计

2．3．2 系统的各组成单元

2．4 本章小结

第三章 基于车路协同的交通信息自适应采集策略与状态评价研究

3．1 基于车路协同的交通信息自适应采集策略

3．2 道路交通状态评价与单参量交通拥堵状态评价指数获取

3．2．1 道路交通状态参数选取与计算

3．2．2 基于Fuzzy的道路交通状态评价与EI的计算

3．3 无线信道占用时间与交通状态评价精度总效益

3．4 本章小结

第四章 仿真系统设计与方法验证

4．1 仿真系统设计

4．1．1 仿真系统组成

4．1．2 各组成部分软件介绍

4．2 仿真系统实现与方法验证

4．2．1 交通仿真

4．2．2 通信仿真

4．2．3 数据存储仿真

4．2．4 交通状态评价仿真

4．2．5 方法验证

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间获得的成果及参与的科研项目