[01468769]基于交通流相似性的城市拥堵预测装置研发

《基于交通流相似性的城市拥堵预测装置研发》为河南省2012年度科技计划项目,编号为：122102210027。该项目开发出一套基于视频录像、神经网络和D-S证据推理的交通拥堵预测软件包,并研制出基于智能交通流动态配时和车载GPS定位追踪装置的交通流信息综合处理中心装置。该项目充分考虑工程背景,根据我国公安部的《城市交通管理评价指标体系》建立一套用于预测交通拥堵的机制,以自主研发的软硬件平台做基础,采用先进的预测控制手段确保结果的准确性,同时提高系统的鲁棒性及抗扰动性能,将拥堵防患于未然,节省交通的人力、物力和财力资源,为交通的规划、组织和管理提供技术支持。本项目既具有较高的理论价值,又具有广泛的应用前景,研究方法和技术适用于省内或国内其他等同城市或为其提供依据,具有现实应用性。 受 该项目资助并且标注有本课题号（122102210027）的被国际重要期刊杂志接受和发表的SCI和EI收录的6篇高水平学术论文及1篇国内核心文章隶属理论应用研究,拥有很高的科技含量,它们的作用不仅表现为论文的学术价值,还表现为被该理论指导的应用技术成果上,研究成果对于工程应用和社会基础设施的发展有着积极的促进和推动作用,科技成果产业化仍然是目前的重心之一。 该项目软件包的开发主要是对海量的交通流基础数据进行预处理,特别是对目前广泛使用的视频图像开发了动态车辆检测计数的软件包,通过图像处理技术,采用背景差分法检测出运动车辆,提取车辆特征信息,采用添加矩形框的方法检测视频中通过的车辆数目。这种运动车辆的智能检测技术在车速较快的情况下可以比较准确地计算出视频中通过的车的数量,准确率达97%。为了获得可靠的动态信息预测,该项目建立了相关时间序列数据集和相似日期数据集,采用了三层神经网络实现交通拥堵的非线性预测。采用Levenberg―Marquardt算法进行训练,预测一周的交通流数据,平均绝对百分比误差MAPE小于3%。对于长期预测,该项目将数据集分为训练数据集,测试数据集和预测数据集,对交通基础数据进行处理并采用归一化后的结果为：训练数据集的平均误差为2.55×10-8,测试数据集的平均误差为0.3%,预测数据集的平均误差为0.2%。可以说预测准确率高达98%以上。该项目将基于D-S证据理论的多传感器信息融合技术引入到交通流预测领域,采用基于D-S证据推理时空融合,有效地提高了交通流预测的准确度。 该项目研制出了三套装置：交通流信息综合处理中心装置、车载GPS定位追踪装置和交通流检测及智能控制装置。 无线传输的实时有效性和精度是该项目系列装置的重点,FHL0601系列433MHz无线数据传输模块采用微功率无线通讯技术,最大发射功率10 mW（10 dBm）,采用了晶体稳频、内置数字锁相环,可灵活设置频点;提供TTL电平和模拟RS-485/RS-232规格信号的UART接口,可根据用户需要灵活选择。模块支持的UART通讯速率从1200 bps到38400 bps。该项目使用了高精度温度补偿晶振和高精度温度补偿晶体,使模块无线通信效果更好,且可以用于温差较大的场合。看门狗监控和掉电检测功能,自动出错恢复,保证使用稳定。现场应用功耗低,另可选休眠功能,休眠电流小于5 μA,适合节能和电源电量有限制的产品。该项目使用的模块工作于441 MHz - 469 MHz之间的开放ISM频段,免许可证使用。抗干扰能力强,采用前向纠错编码,实际误码率低达10-5 ～ 10-6。传输距离远,在视距情况下,天线放置位置高于2m,可靠传输距离可达2000 m （BER=10-3 / 1200 bps）。透明数据传输,自动过滤空中噪声,数据处理、传输自动完成,能适应各种数据传输协议自动、快速完成接收/发送状态转换,接收/发送状态转换时间极短。实时高速数据通信,数据传输延迟时间小,支持大量数据缓存,传输数据长度没有限制。 各装置无线传输的距离与稳定性测试,分别在三种不同的地理环境和不同的调制频率下进行。经测试,相同调制频率下三种传输方式距离最远的是视距传输,最大传输距离约为77米;其次是绕射传输,而穿透传输的距离最短,约40米。在相同的传输性质条件下,如采用模块典型调制速率1MBPS时传输距离最远,随着调制速率的增加,传输距离随之缩短。 该项目对交通流信息综合处理中心与车载GPS定位追踪装置之间的通信稳定性也进行了测试。由结果可知,在视距传输的条件下系统的传输稳定性较好,没有误码出现。而在穿透传输的条件下系统传输稳定性受一定的干扰,偶尔会出现误码情况。但系统整体传输稳定性较好。