对普通干线公路动态交通信息采集技术的研究

【摘 要】在未来公路建设发展中，交通服务的质量好坏将直接影响民众的幸福感。作为交通服务的基础信息载体，智能交通技术能够有效减缓车辆拥堵、降低道路负荷与减少能源消耗，从而带来便捷、舒适的服务体验。然而，智能交通系统的发展离不开交通采集信息的支持，交通信息采集技术的不断成熟与革新为交通信息处理和服务提供了丰富的交通数据资源。本文总结目前普通干线公路动态交通采集信息流行的采集技术及方法；并分析总结多种采集技术的组合应用方案，对于面向交通信息利用的交通信息采集、预处理技术方法提供参考的操作规范。

【关键词】动态交通信息 采集 浮动车

在ITS的发展过程中，“3S”技术发挥着越来越重要的作用，它可为智能交通系统提供了必要的空间数据和交通信息的获取、处理、分析和可视化理论和技术支持。动态交通信息传统的采集手段主要有感应线圈、视频、微波、超声波、红外及激光雷达等车辆检测器。近年以来，随着传感技术的发展，基于低空遥感平台的大范围交通信息高精度快速获取成为一种有效地动态交通信息采集方法。

一、普通干线公路动态交通信息概述

普通干线公路动态交通信息主要是指普通干线公路上所有移动物体所具有的特定信息，这些信息根据实际的交通状况时刻变化，主要包括交通流信息和交通事件信息。交通流信息包括交通量、平均车速、占有率和车型等；事件信息包括事件或拥堵的类型和位置等。

动态交通信息采集有历史数据和实时数据之分。历史数据主要是离线应用，用于对历史交通状况的统计分析；实时数据时在线应用，用于实时交通状况的分析与控制，绝大多数的交通管理的功能都是依靠实时数据。

二、基于浮动车的交通信息获取

目前，GPS车载设备和GPS指挥调度系统已被成功地应用于我国普通干线公路交通，包括：商务车运营、危险品运输、物流管理和防盗报警等多个行业。因此，基于浮动车的交通信息获取在我国具有应用基础。基于浮动车的交通信息采集技术的主要步骤和关键技术包括：

（一）海量浮动车数据预处理与质量控制

剔除错误数据和不可用数据，对缺失数据进行修补，对数据精度作以评价等，旨在得到干净、高质量的交通数据。

（二） 海量浮动车数据地图匹配

地图匹配是浮动车数据用于交通状态估计的关键步骤之一。对于海量浮动车数据而言，既要保证匹配精度，也应考虑匹配效率（单位时间内完成地图匹配的浮动车数量）。

（三） 最小样本量和置信区间

浮动车定位的精度已知，数量越多则对道路交通流参数估计的精度越高，但是也会增加通信、存储成本和数据处理量。最小样本量和置信区间就是研究不同浮动车样本量条件下交通流参数（平均速度等）的置信度，并且找到样本量增加但估计精度不显著增加的“拐点”，寻求全局最优解。

三、基于低空平台的动态交通信息获取

基于低空遥感平台的大范围交通信息搞精度快速获取是以无人机/飞艇等低空飞行器为载体，由差分GPS/INS集成定位系统、CCD、激光扫描仪与无线传输设备等多传感器集成的低空遥感平台，实现大范围异常交通信息的快速获取、多源交通数据的融合与处理，以及非常态条件下实时路网信息与交通流信息一体化联动分析与交通状综合评价等。基于无人机/飞艇的非常态交通信息获取的低空遥感平台具有尺寸小、无人驾驶、机动灵活、安全可靠、可低空飞行、适应环境强等优点，不仅能克服线圈等地面固定交通信息采集凡事无法移动的不足，也能摆脱非常态条件下车载等地面移动交通信息采集方式不可到达的束缚，成为一种在有效的大范围交通信息快速采集技术与方法。

四、动态交通信息获取新型技术

随着计算机技术、移动通信技术等的快速发展，交通信息的获取技术从静态采集技术向动态采集技术快速发展，尤其出现了一些新型的交通数据获取的新方法，如利用移动通信技术、无线射频（RFID）技术、蓝牙、WIFI以及平流层飞艇等新技术，实现交通信息的获取。

（一）移动通信

通信技术的快速发展与先进通信工具的日益普及，使得利用手机的定位技术进行交通信息采集已成为可能，基于移动通信网络的交通信息采集技术最近几年在世界范围内得到了快速发展。利用手机的定位技术进行交通信息采集，利用移动通信技术，通过在运动车辆中的移动通信工具盒移动通信网络的蜂窝机构，通过手机的定位信息来推算车流状况，从而获取相应的交通信息。

（二）移动通无线射频识别（RFID）

无线射频识别技术是一种非接触式自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）传输特性，通过射频信号自动识别目标对象并获取数据信息。该识别无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，并可同时识别多个目标对象，操作快捷方便。

（三）平流层飞艇

平流层飞艇是指在平流层高度范围内能长期低速机动飞行或定点悬停的巨型无人驾驶飞艇，既可以应用于国民经济领域，也可以作为军事工具。基于平流层飞艇的交通遥感平台是一种非常有力的用于大规模社会事件，如灾害、集会等路面交通管理的技术手段。该交通遥感平台分别由空中和地面两个系统组成，利用该平台可以进行大范围区域交通的连续观测、非常态条件下的交通应急指挥与调度以及多源大范围交通数据的快速获取。

五、小结

交通信息采集的主要目的是为了满足系统功能需求。因此，在设计具体的交通信息采集方案时，既考虑系统对交通信息分类、信息精度的需求，也要考虑各种交通信息采集技术的性能与适用条件的限制，还要考虑区域社会和经济条件及其未来发展趋势的具体情况。

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