城市主干路網交通信息多源數據融合系統研究

聶玉強，鄺小磊

(廣東交通職業技術學院機電工程學院)

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城市主干路網交通信息多源數據融合系統研究

聶玉強，鄺小磊

(廣東交通職業技術學院機電工程學院)

針對我國城市主干路網利用不均衡、出行效率低等問題，提出了一種城市主干路網交通信息多源數據融合系統，并構建了高速公路集成指揮調度系統，可以實現警情管理、電子巡邏、路況管理、違法管理、預案管理、信息發布等功能，提高城市交通的管理水平，加強對道路交通宏觀調控和指揮調度的能力，并對突發事件形成快速高效的應對機制。

交通；狀況；數據；融合

1 系統總體設計

系統首先從已有的視頻交通流檢測系統提取實時檢測結果，從其他外部交通信息分析系統提取其他移動交通流檢測系統、視頻、微波、卡口等檢測系統的實時交通信息結果。然后對分析得到道路的平均車速和交通狀態等信息，并根據多種來源的交通狀態進行多源交通信息融合，得到各路段和重要通道的實時交通狀態。最后結合歷史交通狀態規律的分析對路段、重要通道以及整個路網的交通狀態進行評價，并以GIS的形式發布。系統總體設計框架如圖1所示。

圖1 城市主干路網交通信息多源數據融合系統總體設計框架

系統根據服務體系的建設目標和架構設計，分為核心支撐模塊和業務應用模塊兩類，具體如圖2所示。本文具體介紹核心支撐模塊。

圖2 城市主干路網交通信息多源數據融合系統功能模塊

2 城市主干路網交通信息多源數據融合系統核心支撐模塊

2.1 交通信息接入與共享

本模塊將已有交通流檢測系統的歷史數據、已有視頻系統的實時交通流檢測結果(包括流量、速度、占有率、視頻截圖等)和其他外部交通信息分析系統提供的其他移動交通流檢測系統、視頻、微波、卡口等檢測系統的實時交通信息分析結果三者的實時交通數據與信息實現接入與共享，方便其他模塊式使用，通過信息接入與共享的技術手段，還能實現對車輛的完整記錄、及時跟蹤和全過程監管。

2.2 道路交通狀態估計

本模塊利用視頻實時交通流檢測結果數據及其他外部交通信息分析系統數據(微波、線圈等)實現從原始數據到道路交通狀態的提取，提取的數據包括綜合應用速度-時間積分法、速度-距離積分法、加權平均等方法估算道路的區間平均車速和旅行時間以及根據區間平均車速提取道路的交通狀態(包括順暢、緩慢、擁堵)。

速度計算模塊能根據經過地圖匹配的數據，估算出每個路段的車輛平均速度，其中包括路段合并、速度估算、數據平滑3個子模塊。這3個子模塊必須滿足以下執行流程。

2.3 多源交通信息融合

本模塊綜合浮動車和其他來源的交通狀態，如一個路段在同一時段內存在多個信息(如由視頻、微波、線圈等不同交通信息采集系統得到的路況信息)，則利用像素級和特征級的信息融合技術進行信息融合，得到此路段統一的、更加準確和全面的交通信息。融合的結果包括：路段交通狀態(包括順暢、緩慢、擁堵)、路段交通流參數(如有相應檢測數據)、路段視頻截圖(如有相應視頻)。

以GPS檢測數據與感應線圈檢測數據的融合為例，通過兩者相融合可檢測交通事件、預測行程時間，融合及預測行程時間的流程如圖3所示。

圖3 融合及預測行程時間的流程圖

提取可靠的路段行程時間的方法是根據該路段在目標時間段已估計的可靠的速度值，利用排隊理論計算行程時間合理值上下界。提取該路段目標時間段的行使記錄表，該路段在該時間段的行程時間為：在合理值上下界內的所有記錄值的均值。由于某些行使記錄的覆蓋距離小于路段長度，故需要先等比放大，具體如圖4所示。

圖4 可靠行程時間上下限確定

2.4 歷史交通狀態規律分析

本模塊根據歷史數據分析路網交通狀態規律，具體包括根據累積的實時交通流數據建立路網交通狀態數據倉庫、分析路網交通狀態變化規律、提取路網交通的常態特征和非常態特征。

交通狀態能夠通過路況信息查詢子模塊查詢，功能分類如圖5所示。歷史路況信息查詢工作流程如圖6所示。

圖5 交通路況信息查詢功能

2.5 路網交通狀態評估

本模塊建立城市路網交通狀態評價體系并對路網交通狀態進行評價。城市路網交通狀態評價涉及面廣、內容多，評價指標選取考慮的因素也多，用簡單的線性結構難以描述各指標的內在聯系。因此采用層次分析法建立樹狀的關系結構，運用目標層次分類展開法，將目標按邏輯分類向下展開為若干目標，再把各個目標分別向下展開成分目標或準則，依此類推，直到可定量或可進行定性分析(指標層)為止。

圖6 歷史路況信息查詢工作流程

3 結束語

相比于傳統交通指揮管理系統的獨立性，高速公路集成指揮調度系統是集通信、指揮、控制、信息于一體的復雜系統，通過計算機網絡和通信網絡將功能獨立的各子系統有機的集成在一起，各個信息資源在網絡上按照權限共享，交通管理者可以在任何時候對城市交通進行監視、指揮控制，并依靠計算機軟件實現自動控制、緊急控制和預案控制。

城市車輛高速增長、城市交通擁堵、交通事故頻發、交通環境惡化等成為當前世界各國面臨的共同問題，高速公路集成指揮調度系統作為一個智能化集成化指揮調度系統，突破了交通指揮調度的傳統模式，將成為道路交通治安管理的發展趨勢。

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2015-01-08

U492

C

1008-3383(2015)09-0162-02