基于RFID道路系统的车速检测算法和标签部署策略研究

摘要

在城市居民机动车保有量不断增长的现代社会，快节奏的城市生活让有车一族在交通监管力度薄弱的路段总是存有侥幸心理，超速、违规占道等交通违规行为时有发生，由超速引起的交通事故所占比率居高不下，因此城市道路的安全和监管问题显得尤为重要。现有的道路车速检测系统，如雷达或视频图像测速，因成本和技术问题只能在特定路段进行检测，而基于GPS的车速检测虽便于驾驶者使用，但其测速精度却不理想，因此并不能作为交通监管部门的测速凭证。基于RFID道路系统的车速检测系统能有效地解决以上问题，它不仅能实现全路段全程的车速检测，并将超速（低速）机动车的相关信息及时反馈给驾驶员和道路监管部门，而且能够通过车联网（V2V或V2I）对超速（低速）机动车周边车辆进行实时预警，最大程度地降低交通事故发生概率。基于RFID道路系统的车速检测系统将成为未来智能交通系统的重要组成部分。在该车速检测系统中，在不同道路限速条件下，路面RFID标签的部署间距对系统性能有着至关重要的影响。基于此，本文研究了基于RFID道路系统的车速检测系统，并以车速检测为目的研究并提出了RFID道路系统的标签部署策略。本文的主要贡献体现在以下方面:
　　1.通过介绍RFID技术的基本原理、分类和主要特征，以及RFID阅读器的读取范围，详细论证了RFID技术在道路交通机动车高速运动场景下的适用性，并详细阐述了RFID道路系统的模型和相关应用研究。建立基于RFID道路系统的车速检测系统的体系架构，包括:标签信息采集子系统、车速测算及超速（低速）判定子系统和超速（低速）机动车周边预警子系统。详细阐述了各分子系统的功能和实现方式。
　　2.在不同道路场景下对基于RFID道路系统的车速检测方法进行研究，提出了同方向单车道的车速检测算法和同方向多车道的车速检测算法，并综合考虑机动车实际行驶中在直道和弯道的变道行为。在仿真实验中，对所提出的车速检测系统的性能进行分析，进一步推出RFID道路系统的标签部署间距对车速检测系统的影响。
　　3.以车速检测为目的，通过对驾驶员的驾驶行为分析，以及对机动车加速、制动性能分析，推导出标签部署间距的计算公式，具体给出了同方向单车道的标签部署策略，并对于同方向多车道标签部署策略分别在城市道路和高速公路场景下进行了分析和讨论。在仿真实验中，验证了所提出的标签部署策略对于车速检测系统的性能有一定的提升作用。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 论文研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文结构安排

2 RFID技术和车速检测技术概述

2．1 RFID技术概述

2．1．1 RFID技术的基本原理

2．1．2 RFID技术的主要特征

2．1．2 RFID技术的主要应用

2．2 RFID道路系统

2．2．1 RFID道路系统模型

2．2．2 RFID道路系统应用

2．3 车速检测技术概述

2．3．1 GPS测速

2．3．2 多普勒雷达测速

2．3．3 激光测速

2．3．4 双传感器触发测速

2．3．5 基于视频图像的测速

2．4 本章小结

3 基于RFID道路系统的车速检测系统研究

3．1 系统模型

3．1．1 标签信息采集子系统

3．1．2 车速测算及超速(低速)判定子系统

3．1．3 超速(低速)机动车周边预警子系统

3．2 车速检测方法

3．2．1 同方向单车道车速检测

3．2．2 同方向多车道车速检测

3．3 仿真实验与分析

3．3．1 仿真实验参数设定

3．3．2 机动车实际速度对系统误差的影响

3．3．3 标签间距对系统误差的影响

3．4 本章小结

4 基于RFID道路系统车速检测的标签部署策略研究

4．1 驾驶员驾驶行为分析

4．1．1 激进驾驶员的驾驶行为分析

4．1．2 普通驾驶员的驾驶行为分析

4．2 机动车加速及制动性能分析

4．2．1 机动车加速性能分析

4．2．2 机动车制动性能分析

4．3 标签部署策略

4．3．1 标签间距推导计算

4．3．2 同方向单车道标签部署策略

4．3．3 同方向多车道标签部署策略

4．4 仿真实验与分析

4．4．1 仿真实验参数设定

4．4．2 超速仿真实验结果及分析

4．4．3 低速仿真实验结果及分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 未来展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集