移動式交通檢測技術.ppt

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8移動式交通檢測技術,,移動式交通檢測技術,指運用載有特定設備（檢測器）的移動車輛檢測道路上的固定標識物來采集交通數(shù)據(jù)的方法總稱?？梢垣@得整個路網任一路段的區(qū)間交通流數(shù)據(jù)。GPS探測車RFID探測車汽車牌照自動識別基于手機探測車,,8.1GPS探測車（浮動車）技術,浮動車技術,20世紀90年代初，國外就使用模型模擬或者實地試驗驗證使用移動車輛采集數(shù)據(jù)的可行性，其中以德國的VERDI系統(tǒng)，美國的ADVANCE實驗項目T31和AMI—C系統(tǒng)最具典型性，日本的P-DRGS系統(tǒng)。,浮動車技術,德國的VERDI移動檢測系統(tǒng)由兩家私人移動通信公司研究開發(fā)，系統(tǒng)通過車載移動通信單元和監(jiān)控中心實現(xiàn)道路交通信息的實時移動傳輸，移動傳輸網絡采用的是GSM網絡，監(jiān)控中心實時采集的數(shù)據(jù)不僅包括車輛位置信息和車速信息，還包括車輛本身運行狀況信息、天氣信息以及路面信息等。,美國的AMI一C移動車檢測系統(tǒng)更加強調將各種多媒體信息通過先進的通信技術在行駛的車輛和監(jiān)控中心之間傳輸，汽車將安裝多種多媒體顯示和采集設備，因此通過浮動車采集到的交通信息更加豐富和全面。隨著這些多媒體設備成為未來美國汽車的標準配置，AMI一C系統(tǒng)逐漸將向IPCar浮動車檢測系統(tǒng)轉化，IPCar系統(tǒng)是道路上每輛汽車均可作為檢測車，并且每輛車擁有一個唯一的IP編號，所采集的大量信息與該車輛的IP編號相對應，這樣監(jiān)控中心根據(jù)這些信息和編號就可以更加全面的實時掌握道路交通信息。,浮動車技術,日本車載導航系統(tǒng)是P-DRGS開發(fā)的一套基于浮動車信息的動態(tài)導航演示系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過從名古屋運行的1500臺出租車得到的實時Probe信息和從JARTIC(日本道路交通情報中心)得到的實時信息，預測現(xiàn)在的交通狀況，并同時向用戶提供交通信息參考。P-DRGS系統(tǒng)的基本運行方式為：將各種車輛信息收集到DRGS中心，然后再將交通預測信息通過無線信號傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給車載導航器；車載導航器也同時用來進行交通信息的收集并實現(xiàn)交通預測。,浮動車技術,浮動車,浮動車指安裝有定位和無線通信裝置、能夠與交通信息中心進行信息交換的普通車輛。GPS探測車也稱為GPS浮動車，指安裝了GPS接收器，接收車輛運行的GPS定位信息，可用作道路交通信息采集工具的普通車輛，可采集車輛的行程時間、行程速度和時間平均車速等交通參數(shù)。,,1、檢測方法與流程車輛配置GPS接收裝置，以一定采樣間隔記錄車輛的三維位置坐標和時間數(shù)據(jù)，傳入計算機地圖匹配，經過重疊分析計算出車輛平均車速及其通過特定路段的行程時間和行程速度指標。,,,GPS探測車系統(tǒng),數(shù)據(jù)處理中心、浮動車和GSM無線網3部分組成數(shù)據(jù)處理中心：GSM通信設備、計算機設備浮動車（FC）：裝備有GPS接收機、GSM通信板和車載計算機的運行在道路網內的移動車輛GSM移動網：控制中心和浮動車直接按數(shù)據(jù)通信設施,,2、GPS探測車優(yōu)缺點：1）對環(huán)境無影響2）實時動態(tài)體現(xiàn)交通流運動狀態(tài)3）定位精度高不足1）足夠多的浮動車2）檢測盲區(qū)3）通信會受到電磁干擾4）受GPS定位精度影響,,,,道路車速實時監(jiān)測的功能實現(xiàn)原理,上海強生控股股份有限公司是一家以城市出租汽車經營為主業(yè)的股份制上市公司（SH600662）；,從2004年開始改造出租汽車電話調度系統(tǒng)；至2010年6月已在7800輛出租汽車上安裝了有GPS衛(wèi)星定位智能終端；分別應用移動和聯(lián)通GPRS通信平臺傳送實時數(shù)據(jù)（為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性，兩家通信運營商各占50%）。,,道路車速實時監(jiān)測的功能實現(xiàn)原理,每天行駛380公里,營運將近20個小時,服務離散性特別強,行駛軌跡覆蓋城市街道的面極廣,,道路車速實時監(jiān)測的功能實現(xiàn)原理,,信息發(fā)送頻率：每間隔10秒鐘就向系統(tǒng)服務器發(fā)送一次車輛信息；,,信息發(fā)送內容：經緯度、行駛速度、方向、時間、狀態(tài)、高度和接收到的衛(wèi)星個數(shù)等數(shù)據(jù)；,,信息發(fā)送數(shù)量：每天可接收六千多萬條有效數(shù)據(jù)信息（不含3顆衛(wèi)星數(shù)量以下）。,,道路車速實時監(jiān)測的功能實現(xiàn)原理,最近10分鐘內接收到的所有數(shù)據(jù),,通過計算機連續(xù)不斷地運算處理,,計算出系統(tǒng)內車輛通過這些路段的車輛數(shù)及車流速度,,,持續(xù)不斷地把運算結果映像到電子地圖上，生成整個城市最近10分鐘內道路實時車速監(jiān)測系統(tǒng)的景象,,,道路車速實時監(jiān)測的功能實現(xiàn)原理,,道路車速實時監(jiān)測的功能實現(xiàn)原理,在電子地圖的道路上，分別用紅、黃、藍三種基色的深、淺表示出6種車速值，用綠色表示車速在30km/h以上的道路。,,道路車速實時監(jiān)測的功能實現(xiàn)原理,當鼠標鍵點擊到某一段道路時，可顯示出該段道路上的車速數(shù)值。同時可顯示出該車速是由系統(tǒng)中幾輛車在最近10分鐘內通過時發(fā)回的數(shù)據(jù)后計算出來的。,,道路車速實時監(jiān)測的功能實現(xiàn)原理,地面道路,,道路車速實時監(jiān)測的功能實現(xiàn)原理,高架道路,,道路車速實時監(jiān)測的主要特征,發(fā)送頻率,,道路車速實時監(jiān)測的主要特征,車速信息,,道路車速實時監(jiān)測的主要特征,制動信息,,三、道路車速實時監(jiān)測的主要特征,高架信息,,道路車速實時監(jiān)測的主要特征,實時性不斷增強,系統(tǒng)建設和投用初期：由于入網車輛規(guī)模較小，所以需要截取最近20分鐘的數(shù)據(jù)量進行運算，相對實時性較差；目前使用情況：隨著入網車輛的逐漸增加，單位時間內接收到的數(shù)據(jù)量成倍增長，計算機運算數(shù)據(jù)的截取時長逐步從原來的20分鐘縮短至目前的10分鐘，截取數(shù)據(jù)的加權平均時間為5分鐘，因此系統(tǒng)反映道路車速更接近當前的實時路況。,,道路車速實時監(jiān)測的應用,1、還原城市道路車速信息狀態(tài)進行綜合分析,,四、道路車速實時監(jiān)測的應用,2、向公眾發(fā)布城市道路通行情況,靜安寺地區(qū)全月16：00—18：00車速分析報告,,四、道路車速實時監(jiān)測的應用,3、向能夠發(fā)布實時路況信息的導航終端發(fā)布實時路況數(shù)據(jù),,四、道路車速實時監(jiān)測的應用,4、提供結合實時路況車速信息的智能動態(tài)導航軟件,南京西路—江寧路,靜態(tài)導航儀給出的路線（地面優(yōu)先）,,四、道路車速實時監(jiān)測的應用,4、提供結合實時路況車速信息的智能動態(tài)導航軟件,南京西路—江寧路,靜態(tài)導航儀給出的路線（高架優(yōu)先）,,四、道路車速實時監(jiān)測的應用,4、提供結合實時路況車速信息的智能動態(tài)導航軟件,南京西路—江寧路,動態(tài)導航儀給出的路線（實時最短）,,8.2基于RFID電子標簽的動態(tài)交通信息檢測技術,1、RFID技術原理,,,RFID系統(tǒng)基本組成框圖,,RFID標簽分為：低頻（LF）高頻（HF）超高頻（UHF）微波段（MW）,2、基于RFID電子標簽的動態(tài)交通信息檢測技術,利用路邊的信標和車載的電子標簽自動采集行程時間的方法。信標是裝在路標桿下部或信號燈下部的一個具有信息存儲功能的信號發(fā)射和接收裝置。發(fā)射有關路標桿的位置和相應交叉口的信息，并可接收來自車載裝置的有關信息，并與信息控制中心相連。需要在道路上安裝大量的附加設施，投資成本過大。,專用短程通信技術,專用短程通信(DedicatedShortRangeCommunication,簡稱DSRC)是一種高效無線通信技術，它可以實現(xiàn)小范圍內圖像、語音和數(shù)據(jù)實時，準確和可靠雙向傳輸，將車輛和道路有機連接．DSRC是基于長距離RFID射頻識別微波無線傳輸技術。1998年，我國交通部ITS中心向交通部無線電管理委員會提出將5．8GHz頻段(5.795～5.815GHz：下行鏈路500Kbps,上行鏈路250Kbps)分配給DSRC技術領域。,專用短程通信技術,車載環(huán)境無線接入(WAVE)是下一代專用短距通信(DSRC)技術，能夠提供高速的車到車(V2V)和車到基礎設施/中心臺(V2I)數(shù)據(jù)傳輸，主要可以用于智能交通系統(tǒng)(ITS)，車輛安全服務以及車上因特網接入。WAVE系統(tǒng)工作于5.850～5.925GHz，采用OFDM傳輸技術，能夠達到6～27Mbit/s的信息傳輸速率。在WAVE系統(tǒng)中，一個路側單元(RSU)可以覆蓋方圓1000英尺。WAVE系統(tǒng)基于IEEE802.11p協(xié)議，此協(xié)議目前仍在積極開發(fā)之中。,專用短程通信技術,DSRC結構體系DSRC有車載單元(OBU,OnBoardUnit)、路旁單元(RSU,RoadsideUnit)、專用短程通信協(xié)議及后臺計算機組成。（1）車載單元目前國際上使用OBU種類很多，主要差異集中通信方式和通信頻段不同。主要應用電子自動收費系統(tǒng)，OBU從最初單片式電子標簽，發(fā)展到了目前雙片式IC卡加CPU單元，IC卡存儲帳號、余額、交易記錄和出入口編號等信息，CPU單元存儲車主、車型等有關車輛物理參數(shù)并為OBU和RSU之間高速數(shù)據(jù)交換提供保障。,專用短程通信技術,（2）路側單元RSU指安裝車道旁邊或車道上方的通信及計算機設備，其功能是與OBU完成實時高速通信，實施車輛自動識別、特定目標檢測及圖像抓拍等，它通常由設備控制器、天線、抓拍系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)及其他輔助設備等組成。（3）專用通信鏈路下行鏈路：從RSU到OBU，采用ASK調制，NRZI編碼方式．數(shù)據(jù)通信速率50OKbit/s。上行鏈路：從OBU到RSU，RSU天線不斷向OBU發(fā)射5.8GHz連續(xù)波，其中一部分作為OBU載波，將數(shù)據(jù)進行BPSK調制后又反射回RSU。上行數(shù)據(jù)本身也是BPSK調制，載頻為2～10MHz．,專用短程通信技術,DSRC系統(tǒng)通信方式主動式：這種系統(tǒng)中路旁單元RSU和車載單元OBU均有振蕩器，都可以發(fā)射電磁波。當RSU向OBU發(fā)射詢問信號后，OBU利用自身電池能量發(fā)射數(shù)據(jù)給RSU，主動式DSRC技術中OBU必須配置電池。被動式：RSU發(fā)射電磁信號，OBU被激活后進入通信狀態(tài)，并以一種切換頻率反向發(fā)送給RSU，被動式DSRC技術中OBU電源配置可有可無。,DSRC在ITS中的應用車-路通信主要面向非安全性應用，以ETC系統(tǒng)為代表。它是一種應用于公路，大橋和隧道的電子自動收費系統(tǒng)。車輛經過特定的ETC車道，通過車載OBU與路側RSU的通信，不需停車和收費人員采取任何操作的情況下，能自動完成收費過程。ETC系統(tǒng)能大大提高高速公路的通行能力，提高服務水平，簡化收費過程，節(jié)約成本。如右圖，除了已經比較成熟的ETC系統(tǒng)外，還可以用在電子地圖的下載和交通調度等。路邊的RSU接入后備網絡與當?shù)氐慕煌ㄐ畔⒕W或因特網相連，通過OBU與RSU的通信來獲得電子地圖和路況信息等，從而可以選擇最優(yōu)路線，能夠緩解交通擁堵等。,,DSRC在ITS中的應用車-車通信方式主要用于車輛的主動安全方面。據(jù)世衛(wèi)組織統(tǒng)計全球每年有120多萬人死于交通事故，每年交通事故造成的經濟損失高達5180億美元。將DSRC技術應用于交通安全領域，能夠提高交通的安全系數(shù)，作用是減少交通事故，降低直接和非直接的經濟損失，以及減少地面交通網絡的擁塞。,當前面車輛檢測到障礙物或車禍等情況時，它將向后發(fā)送碰撞警告信息，提醒后面的車輛潛在的危險。另一情形為，在路邊緊急停車的車輛向靠近自己的車發(fā)送警告消息，提醒它們不要進入危險區(qū)域。車-車通信的應用還包括轉彎速度控制、車隊管理和安全超車等。,,,8.4基于手機定位的動態(tài)交通信息檢測技術,,手機定位技術是指利用GPS定位技術或者基站定位技術對手機進行定位的一種技術。基于GPS的定位方式是利用手機上的GPS定位模塊將自己的位置信號發(fā)送到定位后臺來實現(xiàn)手機定位的。基站定位則是利用基站對手機的距離的測算距離來確定手機位置的。后者不需要手機具有GPS定位能力，但是精度很大程度依賴于基站的密度，有時誤差會超過一公里。前者定位精度較高。此外還有利用Wifi在小范圍內定位的方式。,移動定位技術,按照定位計算的主體不同分為：基于移動臺的定位方法：GSM系統(tǒng)中稱為前向鏈路定位。移動臺接收多個已知位置的發(fā)射機發(fā)出的與移動臺位置有關的特征信息，再由集成在移動臺中的位置計算模塊根據(jù)有關定位算法計算出移動臺的估計位置，如GPS基于網絡的定位方法：反向鏈路定位。多個固定位置的接收機接收移動臺（手機）發(fā)射的信息，將接收到的與位置有關的特征信息送到網絡中的移動定位中心進行處理?；旌隙ㄎ环椒ǎ簝煞N方法的綜合,定位服務技術原理,GPRS通信網絡,基于GPS定位技術獲取移動終端經緯度坐標，通過移動通信GPRS網絡發(fā)送，而后利用GIS技術，將移動終端所在位置和行走軌跡標注在電子地圖上,手機定位模式介紹,三種手機定位方式：,,,,,利用手機上的GPS定位模塊將自己的位置信號發(fā)送到定位后臺來實現(xiàn)手機定位。,GPS方式,基站或wifi定位,混合模式,＋,基站定位則是利用基站對手機的距離測算確定手機的位置，基站越多精度越高。,兩種模式同時采用，發(fā)揮各自的擅長。,兩種定位模式比較,主要用在室外定位出于國防安全的考慮，民用GPS定位國家一般要求必須有誤差，誤差大概至少在50米以上GPS定位使用衛(wèi)星，比較費電，精確，但在室內無法定位,GPS定位,主要用在室內定位精度很大程度依賴于基站的分布及覆蓋范圍的大小，有時誤差會超過一公里上海、北京wifi熱點區(qū)域覆蓋較多，二線城市wifi覆蓋率較低,基站或wifi定位,手機定位示意圖,,,,,,如何看待位置定位技術本身？,無線網絡定位技術,GSM網絡常用的三種定位技術：CellIDE-OTDA-GPS,普遍使用的移動定位技術（1）,CELL－ID一種最簡單的定位技術，無需對手機和網絡進行修改，就可以向當前的移動用戶提供自動定位業(yè)務，該技術是根據(jù)移動臺所處的蜂窩小區(qū)ID號來確定用戶的位置，因此它的定位精度取決于蜂窩小區(qū)的半徑。精度是最低的但是投資較低，因此可以讓移動運營商迅速進入定位市場。在今后的3G網絡中該技術將會與其它高精度的定位技術并存，來滿足用戶不同需求的定位業(yè)務。目前該技術已經在許多國家（包括我國）的移動網絡中開始為一些精度要求不高的定位業(yè)務提供服務。例如天氣預報、餐館查詢、影院信息等。并且在美國，它已經開始為第1階段的"E911"緊急服務提供支持。,,Cell-ID定位技術,Network-basedCell-ID：,移動終端不需任何變化MSC/VLR/HLR支持MAPATI信令(GSM0902)服務器通過網絡單元(HLR)獲取用戶終端的Cell-ID信息定位服務器根據(jù)CellID信息計算出用戶的經緯度坐標,LocationClient,BSC,MSC/SGSN,Cell-ID,Lat/Long,LocationServer,,,,HLR需支持CamelPhaseIIVLR/MSC需支持MAPPhaseII+,,,,,,,,,Cell-ID定位技術,Handset-basedCell-ID：,LocationClient,BSC,MSC/SGSN,Cell-ID,Lat/Long,LocationServer,,,,,,GSM網絡不需任何變化移動臺支持STK功能,SIM卡帶有定位菜單手機通過SMS發(fā)送Cell-ID信息到定位服務器定位服務器計算用戶經緯度坐標接口為基于SMS的空中接口,普遍使用的移動定位技術（2）,TOA/TDOA采用信號到達時間測量或信號到達時間差測量的定位方式。通過測量從發(fā)射機傳到多個接收機的信號傳播時間或時間差來確定移動用戶的位置是一種基于電波傳輸時間的定位技術。在AMPS、GSM、WCDMA、窄帶CDMA和CDMA2000網絡中均可采用這種技術。定位精度較高，但對時間基準的依賴性也較高。TDOA受多徑干擾的影響也較大，在CDMA網絡中使用的精度較高，因為CDMA網絡本身具有抗多徑干攏能力，實測結果可達55米，有望進一步提高到10~20米左右。如果GSM網絡采用TDOA方法定位，關鍵在于良好的參數(shù)設計和技術保證。確定位置信息的響應時間比CELL-ID技術略長，大約要10秒。同步GSM網絡所需要的代價也要比通過CELL-ID提高網絡性能高得多。無需對手機進行修改，可直接向現(xiàn)存用戶提供服務。目前已有多家美國移動運營商放棄了EOTD技術改用該技術來滿足FCC對E911第二階段的要求。,普遍使用的移動定位技術（3）,A－GPSA－GPS技術是一種結合了網絡基站信息和GPS信息對移動臺進行定位的技術，可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000網絡中使用。該技術需要在手機內增加GPS接收機模塊，并改造手機天線，同時要在移動網絡上加建位置服務器、差分GPS基準站等設備。如果要提高該方案在室內等GPS信號屏蔽地區(qū)的定位有效性，該方案還提出需要增添類似于EOTD方案中的位測量單元（LMU）。AGPS解決方案的優(yōu)勢主要在其定位精度上。在室外等空曠地區(qū)，其精度在正常的GPS工作環(huán)境下，可達10米左右，堪稱目前定位精度最高的一種定位技術。該技術的另一優(yōu)點為：首次捕獲GPS信號的時間一般僅需幾秒，不像GPS的首次捕獲時間可能要2～3分鐘。,A-GPS技術,A-GPS技術:(需要支持AGPS的終端)網絡發(fā)送GPS輔助定位信息至移動終端移動終端接收衛(wèi)星導航信號網絡側服務器基于接收到的衛(wèi)星導航信號計算移動終端位置,,,,,,,GPSCapableMobile,,,,,WARN(WideAreaReferenceNetwork),MobilePositionCenter,,,PositionDeterminationEntity,,ICP/SP,技術比較,,,基于手機定位的動態(tài)交通信息檢測技術以道路上行駛車輛的車載手機為檢測對象，檢測器僅獲得手機ID號和經緯度信息。,,基于手機探測車運行數(shù)據(jù)的行程時間估計檢測流程圖,手機探測車數(shù)據(jù)采集,地圖數(shù)據(jù)預處理,地圖匹配,行程時間和平均速度估計及預測,