城市交通流多源信息采集与融合方法的研究及应用

摘要

城市交通诱导系统是智能交通系统(ITS:Intelligent Transport System)的一个重要组成部分，诱导系统的技术基础是能够对多源交通流数据进行有效处理。 尽管城市交通中现有的交通流检测方法比较丰富，但各个系统之间的交互性较差；并且，由于检测方法原理上和检测设备性能上的不同，造成即使对同一组交通流参数采用不同的方法进行检测也会得到不同的结果；其三，缺乏有效的技术分析手段对这些数据进行深层次挖掘，导致许多有重要价值的信息被湮没和被忽略。针对以上问题，本文提出基于多源交通流参数的证据合成方法，对目前多种交通流传感器采集的数据进行分析、融合。 本文研究工作包括三部分内容： 1.研究一种新的动态OD分析方法 该方法将抓拍识别设备或信标法获得的车辆数据作为数据源，对其进行处理以获取相关交通流参数信息。该方法以路段平均行程时间为基础，利用某周期的数据预测下一个周期的路网最长行程时间，并得到该周期的滑动时间窗口大小。当下一周期到来时对落于滑动时间窗口内的数据进行处理以获取路段平均行程时间等有效交通流参数。 2.通过分析一定时段的抓拍车辆信息 对路网中该时段存在的群体性出行规律进行研究，并基于此提出典型行车路线理论，同时研究给出一种基于热点的启发式求解算法，利用该算法能够通过路径遍历和模糊聚类获取具有不同粒度的典型行车路线。 3.融合处理采集到的交通流数据 针对多种检测方法(感应线圈、视频检测、第一部分的动态OD分析法和浮动车法等)采集到的交通流数据，利用证据理论对其进行融合处理，对融合过程中存在的检测参数缺失、数据冗余，分别利用Greenshields交通流理论和改进的粗糙集属性约简规则进行处理；在处理过程中采用模糊似然测度法获取基本概率函数，并提出改进的证据合成公式用以消解矛盾证据中的冲突。 本文所获得的理论研究成果，在浙江省重大科技专项项目“城市智能交通诱导系统的关键技术研究与应用”的研发过程中，已经顺利通过了实践检验；并基于此成功开发出城市交通流信息诱导服务子系统，该子系统包括三个模块--城市交通OD分析模块、典型行车路线获取模块和交通流信息融合模块。城市交通流信息诱导服务平台投入实际运行的成功，验证了本课题研究所获得的理论成果和算法的可行性和准确性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:符号说明

声明

第一章绪论

1.1背景资料

1.1.1 智能交通系统及其研究现状

1.1.2城市交通诱导技术及其研究现状

1.2关键技术及研究现状

1.2.1交通流数据采集处理技术

1.2.2交通流数据挖掘与融合技术

1.2.3现有技术的不足与缺陷

1.3课题的研究背景、研究内容、研究意义及论文组织结构

1.3.1 研究背景

1.3.2研究内容

1.3.3研究意义

1.3.4论文组织结构

第二章 一种用于城市交通的动态OD分析方法

2.1导言

2.2相关理论基础

2.2.1路段行程时间的研究现状

2.2.2滑动窗口技术

2.3一种城市交通的动态OD分析方法

2.3.1 路段行程时间的预测与时间窗的获取

2.3.2路段行程时间获取的算法

2.4实例分析与验证

2.4.1 滑动时间窗的获取

2.4.2行程时间的计算

2.5本章小结

第三章城市交通典型行车路线及其获取方法的研究

3.1导言

3.2典型行车路线理论的提出

3.2.1 典型行车路线的概念

3.2.2典型行车路线的数学定义

3.3 求解典型行车路线的理论基础

3.3.1聚类简介

3.3.2路径追踪算法

3.4一种热点启发式典型行车路线计算方法

3.4.1 生成热点之间的典型行车路线候选集

3.4.2典型行车路线候选集的聚类及交通结点的生成

3.5实例分析与验证

3.6本章小结

第四章城市交通流信息融合中的基于模糊粗糙集的证据理论研究与应用

4.1导言

4.2信息融合

4.3交通信息融合中的相关理论基础

4.3.1粗糙集理论

4.3.2模糊集理论

4.3.3 D-S 据理论及其合成方法

4.4城市交通流的信息融合过程

4.4.1 交通流数据的预处理

4.4.2基于模糊集理论的基本概率函数求值

4.4.3 改进的新的合成公式以及关联交通参数的融合

4.5实例分析与验证

4.5.1原始数据的去冗余

4.5.2交通流参数的信息融合

4.5.3数据验证

4.6 本章小结

第五章交通流信息诱导服务子系统设计与实现

5.1总体目标

5.1.1引言

5.1.2需求分析

5.2系统设计

5.2.1系统设计模式

5.2.2总体设计

5.3系统实现

5.3.1主要模块类图

5.4系统应用

5.4.1城市交通OD分析模块

5.4.2典型行车路线获取模块

5.4.3交通流信息融合模块

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结与创新

6.2有待进一步研究的内容

参考文献

附录1

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文、参研项目及获得成果