多傳感器融合技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用

　　智能交通系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ITS)，是未來幾十年內(nèi)交通系統(tǒng)的發(fā)展方向，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)和通信技術(shù)等有效地集成并應(yīng)用于交通信息管理系統(tǒng)中，并建立起一種大范圍、全方位、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。為獲取交通信息流中全方位的實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)信息，需要各種檢測(cè)器協(xié)同工作，共同采集交通參數(shù)并由中央控制器對(duì)所采集到的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行融合分析，以此來評(píng)定城市交通狀況。例如，為了評(píng)定高速公路上某時(shí)段所通過的各種車型的數(shù)量，超速超載情況以及車流量等信息，可以通過在路面布置重量傳感器，當(dāng)車輛從其表面行駛過時(shí)，車輛的重量就可以實(shí)時(shí)測(cè)定出來;同時(shí)，車輛上方的視覺傳感器可以采集到車輛的輪廓信息并進(jìn)行分析，得到車型數(shù)據(jù)。中央控制單元通過對(duì)車型和重量?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)的融合分析即可得出車輛是否有超載的現(xiàn)象。

　　《公路交通科技》是中央一級(jí)學(xué)術(shù)性期刊，由中華人民共和國交通部主管，交通部公路科學(xué)研究所主辦，國內(nèi)外公開發(fā)行?？镏饕堑缆饭こ?、橋梁工程、汽車運(yùn)用與維修工程、汽車節(jié)能、筑路機(jī)械、交通工程、公路運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)與管理、環(huán)境污染與防治等方面的科技成果與學(xué)術(shù)論文，以及設(shè)計(jì)施工、產(chǎn)品開發(fā)、科技信息等內(nèi)容。

　　1 交通安全

　　針對(duì)交通安全中最值得關(guān)注的問題之一疲勞駕駛，可以通過紅外線攝像儀和脈沖發(fā)光二極管相結(jié)合，定位和測(cè)試駕駛?cè)送?，通過圖像處理和特征提取以后，分析瞳孔是否變小，甚至閉合，分析駕駛?cè)耸欠癯霈F(xiàn)疲勞駕駛的情況;同時(shí)通過車軸轉(zhuǎn)向角傳感器采集車輛行駛方向的變化信息，分析車輛是否偏離行車道;通過車輛前安裝的毫米波雷達(dá)，可以實(shí)時(shí)得到車輛與前車或者障礙物距離，當(dāng)距離超過一定的閾值范圍，發(fā)出報(bào)警顯示和報(bào)警提示音，同時(shí)在駕駛員來不及剎車的情況下采取緊急制動(dòng)，防止車禍的發(fā)生。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　2 交通流信息檢測(cè)與融合

　　交通流信息檢測(cè)是智能交通的重要組成部分，是將各個(gè)傳感器檢測(cè)的信息融合以后得到實(shí)時(shí)的交通流數(shù)據(jù)，如車流量、車速、車道占有率、交通流密度、排隊(duì)長度等送給控制中心，分析交通流信息以后發(fā)出相應(yīng)指令來實(shí)現(xiàn)智能控制。這些參數(shù)主要是通過安裝在路面的環(huán)形線圈檢測(cè)器來檢測(cè)得到的。環(huán)形線圈檢測(cè)交通流信息原理是根據(jù)回路的電感變化，當(dāng)有車輛經(jīng)過線圈位置時(shí)，檢測(cè)器就會(huì)被觸發(fā)輸出信號(hào)，車輛駛離線圈時(shí)，信號(hào)就會(huì)減弱，因此車輛經(jīng)過線圈檢測(cè)器會(huì)產(chǎn)生波形信號(hào)，以波形計(jì)數(shù)就會(huì)得到某段時(shí)間內(nèi)通過線圈的交通流量。路面每隔3～5米安裝兩個(gè)線圈，當(dāng)車輛接觸到線圈A時(shí)，脈沖計(jì)數(shù)，車輛接觸線圈B時(shí)，脈沖計(jì)數(shù)結(jié)束，這樣可以得到車輛通過這段距離所需要的脈沖計(jì)數(shù)時(shí)間，經(jīng)過處理就能測(cè)得車輛的速度。在多信息融合階段，首先假設(shè)車速服從正態(tài)分布，采用加權(quán)平均的數(shù)據(jù)融合方法來對(duì)車速參數(shù)進(jìn)行融合;在車流量檢測(cè)部分，根據(jù)融合所得到的車速信息來決定車流量分布的數(shù)學(xué)模型，即車速小于24.5m/s，交通擁擠，車流量服從二項(xiàng)分布，反之車流量服從泊松分布;在排隊(duì)長度預(yù)測(cè)部分，根據(jù)估計(jì)得到的車流量信息，以及前一時(shí)刻的排隊(duì)長度共同作為卡爾曼濾波預(yù)測(cè)模型的參數(shù)，得到當(dāng)前時(shí)刻的排隊(duì)長度預(yù)測(cè)。

　　3 車輛追蹤與定位

　　汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)工作原理為：當(dāng)車主用RFID(無線射頻識(shí)別技術(shù))開啟防盜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，整個(gè)防盜系統(tǒng)開始工作，車門處安裝的應(yīng)變傳感器可以監(jiān)測(cè)到車門的開關(guān)，玻璃破碎探測(cè)器可以監(jiān)測(cè)到玻璃是否被蓄意破壞，以及熱釋傳感器可以監(jiān)測(cè)到是否有人進(jìn)入到車內(nèi)，霍爾傳感器可以監(jiān)測(cè)車體震動(dòng)情況。這幾個(gè)傳感器協(xié)同工作，再將信息實(shí)時(shí)傳輸給中央處理器進(jìn)行分析，得出車體是否安全的決策。如判斷車體被入侵，則由報(bào)警模塊通過GPRS給手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信的方式來通知車主，另一方面，執(zhí)行模塊可以觸發(fā)車燈閃爍或者鳴笛來引起周圍人的注意。

　　4 結(jié)論

　　多傳感器融合是一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域，其快速發(fā)展為交通領(lǐng)域中的信息提取和分析處理提供了很好的解決方案。多傳感器融合可以最大程度地合理協(xié)調(diào)多源數(shù)據(jù)，充分利用有用的信息，提高信息的綜合利用率。這種優(yōu)勢(shì)恰好能在智能交通領(lǐng)域得到充分發(fā)揮，對(duì)于交通信息融合技術(shù)的研究才剛剛開始，目前仍存在很多急需解決的問題，如何降低系統(tǒng)的研發(fā)成本，降低運(yùn)算量和存儲(chǔ)量，增強(qiáng)對(duì)多目標(biāo)和高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別可靠性等等，未來的很長一段時(shí)間內(nèi)，還會(huì)有更多的智能交通技術(shù)和融合算法的出現(xiàn)。