信息采集技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用研究

范學(xué)超　鄭成旭

摘 要：作為智能交通系統(tǒng)（ITS）的基礎(chǔ)，信息采集技術(shù)正在從傳統(tǒng)技術(shù)向新型智能化發(fā)展。該文首先介紹了傳統(tǒng)的信息采集技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)，然后對(duì)新型信息采集技術(shù)的工作原理、智能化優(yōu)勢(shì)以及存在的問(wèn)題進(jìn)行了研究。通過(guò)分析各項(xiàng)技術(shù)在高速公路應(yīng)用中的前景，討論了未來(lái)高速公路信息采集技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：信息采集技術(shù) 智能高速公路 視頻 RFID 定位

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（c）-0012-02

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，社會(huì)對(duì)于交通運(yùn)輸?shù)男枨笕找嬖黾?。高速公路作為城市間的紐帶，承擔(dān)著巨大的交通壓力，如何在交通量持續(xù)增長(zhǎng)的情況下，減少交通擁堵和事故，提高道路的安全性和舒適度，成為智能高速公路發(fā)展中亟待解決的問(wèn)題。而全面、實(shí)時(shí)的道路交通信息，則是實(shí)現(xiàn)高速公路智能化的基礎(chǔ)。

如今，傳統(tǒng)的道路信息檢測(cè)技術(shù)，正逐漸被新型采集技術(shù)所取代。該文簡(jiǎn)單介紹了傳統(tǒng)道路信息采集技術(shù)的工作原理，重點(diǎn)對(duì)新型信息采集技術(shù)進(jìn)行了研究，并在對(duì)比各項(xiàng)技術(shù)在高速公路應(yīng)用中的優(yōu)劣之后，提出了高速公路信息采集技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)。

1 傳統(tǒng)信息采集技術(shù)

傳統(tǒng)的道路信息采集技術(shù)出現(xiàn)早，有些已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高速公路的車輛信息采集之中。

1.1 環(huán)形線圈采集技術(shù)

環(huán)形線圈采集技術(shù)基于電磁感應(yīng)原理，由埋設(shè)在路面下的環(huán)形線圈、饋線和信號(hào)檢測(cè)處理單元組成。當(dāng)有車輛駛過(guò)環(huán)形線圈上方時(shí)，車輛自身鐵質(zhì)產(chǎn)生的渦流效應(yīng)起主導(dǎo)作用，造成線圈電感量減小。電路通過(guò)檢測(cè)該電感量的變化，判斷是否有車輛存在或通過(guò)。結(jié)合線圈寬度和線圈間隔，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可得到道路車流量、瞬時(shí)車速及時(shí)間占有率等信息。比如，兩個(gè)線圈之間的距離為，車輛到達(dá)線圈的時(shí)間間隔為，則車速。

環(huán)形線圈采集技術(shù)成本低、適應(yīng)性強(qiáng)，不受惡劣天氣及光照條件影響，在全天候、高精度車輛檢測(cè)方面有其他檢測(cè)技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)[1]。目前在高速公路的應(yīng)用中占據(jù)主要地位。不足之處在于，其檢測(cè)精度受路面狀況的影響，安裝與維修需要破壞道路、中斷交通，極易造成擁堵及交通事故，這將極大地限制其在未來(lái)的應(yīng)用。

1.2 微波雷達(dá)采集技術(shù)

微波雷達(dá)采集技術(shù)基于多普勒效應(yīng)，通過(guò)雷達(dá)檢測(cè)器向路面發(fā)射線性調(diào)頻微波，并接收經(jīng)車輛反射后的回波來(lái)檢測(cè)車輛。在道路應(yīng)用中，有正向和側(cè)向安裝兩種方式。正向安裝時(shí)天線波束發(fā)射方向與車輛行駛方向一致，檢測(cè)精度高，但只能檢測(cè)單一車道。側(cè)向安裝時(shí)，檢測(cè)器在扇形區(qū)域內(nèi)發(fā)射連續(xù)的低功率調(diào)制微波，并在路面上留下一條多分層的投影，如圖1所示。由于微波的衍射特性，側(cè)向檢測(cè)器可以檢測(cè)被遮擋車輛，完成多車道同時(shí)檢測(cè)。

微波雷達(dá)采集技術(shù)抗干擾性強(qiáng)、不受天氣環(huán)境的影響，對(duì)車速的檢測(cè)精度高，尤其適用于長(zhǎng)距離、開(kāi)放、車速相近的道路。因此在高速公路信息的采集中，有著廣泛的應(yīng)用。但其對(duì)安裝高度、后置距離等有嚴(yán)格的要求，檢測(cè)精度也受隔離帶等因素的影響。

1.3 超聲波采集技術(shù)

超聲波采集技術(shù)利用聲波的傳播和反射原理，通過(guò)測(cè)量發(fā)射波和反射波的時(shí)間差實(shí)現(xiàn)車輛檢測(cè)。經(jīng)過(guò)傳感器以及信號(hào)處理模塊的分析和處理，可以得到車型、車速及車流量等信息。

超聲波采集技術(shù)成本低、使用壽命長(zhǎng)、易于安裝維護(hù)，對(duì)車型的識(shí)別能力突出。但其檢測(cè)精度受大風(fēng)、暴雨天氣的影響，探頭下通過(guò)的人或物也會(huì)造成誤檢。所以其在高速公路信息采集中的應(yīng)用要比前兩種技術(shù)少。

1.4 紅外采集技術(shù)

紅外采集技術(shù)基于光學(xué)原理，一般采用反射式檢測(cè)。其工作原理是由調(diào)制脈沖發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制脈沖，經(jīng)紅外探頭向道路發(fā)射脈沖，當(dāng)車輛通過(guò)時(shí)，紅外脈沖從車體反射并被紅外接收管接收，再經(jīng)解調(diào)、選通、放大和整流濾波處理后輸出一個(gè)檢測(cè)信號(hào)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛類型、車速和流量的信息采集。

紅外檢測(cè)技術(shù)具有快速準(zhǔn)確、輪廓清晰的檢測(cè)特點(diǎn)，安裝方便。但空氣中的煙塵顆粒，以及惡劣天氣（如雨、霧、雪等）會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。在高速公路車輛檢測(cè)中，應(yīng)用較少。

2 新型信息采集技術(shù)

近年來(lái)，隨著傳感技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的快速發(fā)展，新型的道路交通信息采集技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這些新型技術(shù)不僅能夠完成傳統(tǒng)的車輛信息采集工作，還提高了采集信息的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和全面性，極大地推動(dòng)了高速公路的智能化發(fā)展。

2.1 視頻采集技術(shù)

視頻采集技術(shù)結(jié)合了視頻圖像和計(jì)算機(jī)模式識(shí)別，是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新型道路信息采集技術(shù)。視頻檢測(cè)器由攝像機(jī)和視頻處理器組成，通過(guò)設(shè)置虛擬檢測(cè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)車輛信息的采集。如圖2所示。

與傳統(tǒng)的采集技術(shù)相比，視頻采集成本偏高，夜間檢測(cè)精度低。但視頻采集技術(shù)不僅能采集車流量、車速、占有率等信息，還能為監(jiān)控中心提供車牌號(hào)和視頻畫(huà)面，檢測(cè)違章違規(guī)及突發(fā)事件，實(shí)現(xiàn)車輛跟蹤。同時(shí)，圖像處理算法的不斷出現(xiàn)和改進(jìn)，也在不斷改善光學(xué)噪聲、能見(jiàn)度、照明條件及遮擋對(duì)視頻檢測(cè)精度的影響。周冬梅等人[2]提出了一種基于區(qū)域聚類的陰影消除算法，較好地去除了運(yùn)動(dòng)車輛的陰影。劉建偉等人[3]利用車輛底盤(pán)陰影和車輛邊緣特征，提出了一種因局部遮擋而粘連的車輛分離方法。徐文聰?shù)热薣4]設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于車燈的夜間交通流視頻檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)率達(dá)到96%。

伴隨硬件成本的下降、圖像處理功能的豐富以及道路管理對(duì)信息要求的提升，視頻采集技術(shù)以其安裝維護(hù)的方便性、檢測(cè)的實(shí)時(shí)直觀性，必將在高速公路智能化的過(guò)程中扮演越來(lái)越重要的角色。

2.2 基于RFID的信息采集技術(shù)

RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)是一種利用無(wú)線射頻原理實(shí)現(xiàn)非接觸式自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)。RFID的基本工作原理如圖3所示。電子標(biāo)簽是RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，分為有源和無(wú)源，可實(shí)現(xiàn)與閱讀器之間的雙向通信。閱讀器通過(guò)天線發(fā)射無(wú)線載波信號(hào)，當(dāng)裝有RFID電子標(biāo)簽的機(jī)動(dòng)車進(jìn)入發(fā)射天線的工作范圍時(shí)標(biāo)簽即被激活，此時(shí)，標(biāo)簽可以將自身攜帶的車輛信息編碼后發(fā)射出去，經(jīng)過(guò)閱讀器的解調(diào)、解碼后，信息最終送到數(shù)據(jù)庫(kù)控制中心。endprint

與傳統(tǒng)的信息采集技術(shù)相比，RFID技術(shù)在惡劣天氣環(huán)境下可全天穩(wěn)定工作，有識(shí)別速度快、識(shí)別距離遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)容量大、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，將車牌號(hào)碼等車輛信息存儲(chǔ)于RFID電子標(biāo)簽中，形成“電子車牌”，能夠有效地解決傳統(tǒng)車牌易偽造和遮擋的問(wèn)題。近幾年，將RFID技術(shù)應(yīng)用到道路信息采集中的研究層出不窮。胡興麗等人[5]通過(guò)建立交叉口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理模型，提出了一種基于RFID的交叉路口流量檢測(cè)的方法。陳武弟等人[6]結(jié)合能見(jiàn)度檢測(cè)儀，設(shè)計(jì)了一種基于RFID的霧天高速公路車輛實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)。高寧波等人[7]基于RFID采集車輛信息，利用信息融合約簡(jiǎn)方法計(jì)算交通流參數(shù)之后，建立了基于模糊層次分析的道路擁堵評(píng)價(jià)模型。

然而，目前還沒(méi)有形成RFID技術(shù)的國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這會(huì)導(dǎo)致硬件設(shè)備及軟件系統(tǒng)的兼容統(tǒng)一性問(wèn)題。電子標(biāo)簽的安全性和價(jià)格也在一定程度上制約著RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用。但基于RFID的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）已經(jīng)在我國(guó)許多地方投入使用，國(guó)家也在逐步實(shí)施統(tǒng)一的ETC標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)在“十二五”末，全國(guó)高速公路ETC覆蓋率將達(dá)到60%。

2.3 浮動(dòng)車信息采集技術(shù)

浮動(dòng)車交通信息采集技術(shù)，是基于FCD（Floating Car Data）的一種新型交通信息采集技術(shù)。其基本原理是：根據(jù)裝備車載全球定位系統(tǒng)（GPS）的浮動(dòng)車在行駛過(guò)程中定期記錄的車輛位置、方向和速度信息，應(yīng)用地圖匹配、路徑推測(cè)等相關(guān)的計(jì)算模型和算法進(jìn)行處理，使浮動(dòng)車位置數(shù)據(jù)和城市道路在時(shí)間和空間上關(guān)聯(lián)起來(lái)，最終得到浮動(dòng)車所經(jīng)過(guò)道路的車輛行駛速度以及道路的行車旅行時(shí)間等交通信息。流程如圖4所示。

基于FCD的信息采集技術(shù)，覆蓋范圍廣、投入成本低、采集信息豐富、可實(shí)現(xiàn)全天候的實(shí)時(shí)采集。作為一種低成本、高覆蓋率的實(shí)時(shí)交通信息采集方式，其在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的關(guān)注和推廣應(yīng)用[8]。但GPS衛(wèi)星信號(hào)受樓群等建筑物的影響會(huì)造成定位精度下降，導(dǎo)致無(wú)法精確地匹配電子地圖。為了保證參數(shù)估計(jì)的精度和可靠性，各種估計(jì)方法也都要求道路網(wǎng)絡(luò)中有足夠多安裝GPS的車輛，比如城市道路交通中的出租車、公交車。同時(shí)，無(wú)法獲取車輛的車型及車牌號(hào)信息，也會(huì)在一定程度上影響其在高速公路信息采集中的應(yīng)用。

2.4 基于手機(jī)數(shù)據(jù)的信息采集技術(shù)

隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及終端設(shè)備的迅速發(fā)展，將手機(jī)信息和定位技術(shù)應(yīng)用于交通信息的采集成為一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。其系統(tǒng)框架如圖5所示。

手機(jī)定位技術(shù)是進(jìn)行交通數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。此技術(shù)通常分為兩種：模糊定位和精確定位。其中，模糊定位技術(shù)主要包括基于小區(qū)識(shí)別號(hào)（CELL-ID）、基于到達(dá)時(shí)間差（TDOA）、基于小區(qū)切換（Handover）等，其安裝成本低廉、模型簡(jiǎn)潔，但精度低（30～2000 m），易受基站分布密度的影響。而精確定位的精度可達(dá)5～20 m，但需要考慮定位更新頻率、道路匹配率與算法等復(fù)雜問(wèn)題，其主要技術(shù)包括增強(qiáng)觀測(cè)時(shí)間差（E-OTD）、上行到達(dá)時(shí)間差（U-TDOA）、輔助全球定位系統(tǒng)（A-GPS）等[9]。

基于手機(jī)數(shù)據(jù)的信息采集技術(shù)，可以采集大空間范圍、連續(xù)時(shí)間的交通信息，獲取公眾出行軌跡及活動(dòng)范圍等信息。其充分利用了現(xiàn)有無(wú)線通信系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)需對(duì)手機(jī)終端進(jìn)行改造，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外智能交通領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)深圳的城市交通信息采集中得到了應(yīng)用。但總體來(lái)講，手機(jī)定位技術(shù)的研究還不夠成熟，地圖和路徑匹配相關(guān)算法的精度也需要改進(jìn)。

3 高速公路信息采集技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)

高速公路具有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高、交通流量大、行車速度快等特點(diǎn)，其道路信息采集方案，不僅應(yīng)擁有強(qiáng)大的采集性能，還需要綜合考慮工程應(yīng)用實(shí)施的要求。

高速公路信息采集技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)之一，是多種采集技術(shù)的融合。比如，將微波雷達(dá)測(cè)速精度高的特點(diǎn)，與超聲波對(duì)車型識(shí)別率高的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，能夠解決機(jī)動(dòng)車分型與地點(diǎn)車速數(shù)據(jù)采集精度的問(wèn)題。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，與單一采集技術(shù)相比提升了一個(gè)層次。目前，這項(xiàng)技術(shù)已成為江蘇高速公路數(shù)據(jù)采集技術(shù)方案[10]。同時(shí)，新型采集技術(shù)功能強(qiáng)大、實(shí)時(shí)全面，正是為了實(shí)現(xiàn)高速公路的智能化而不斷發(fā)展起來(lái)的。隨著硬件成本的下降、高速公路管理要求的提高以及采集技術(shù)更加成熟，視頻采集、基于RFID的采集等技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用，將巨大的推動(dòng)其信息化、智能化的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 張永忠，張軍強(qiáng)，李穎宏.多路環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2013，39（13）：23-26.

[2] 周冬梅，張明星，代永霞，等.基于紋理的車輛陰影消除新算法[J].自動(dòng)化與儀器表，2014（1）：133-138.

[3] 劉建偉，王佳銳，曹泉，等.基于車輛底盤(pán)陰影的車輛精確分割算法研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2010，33（5）：154-160.

[4] 徐文聰，劉海.夜間環(huán)境交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)控技術(shù)，2012，31（6）：60-66.

[5] 胡興麗，劉偉.基于RFID的交叉口流量檢測(cè)[J].交通信息與全，2013，31（2）：140-143.

[6] 陳武弟，龍偉，丁柱.基于RFID的霧天高速公路車輛實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)[J].中國(guó)制造業(yè)信息化，2010，39（1）：60-63.

[7] 高寧波，王薇，黃瑛.基于RFID的道路擁堵信息識(shí)別模型[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2013，15（5）.

[8] 鄒嬌，吳堅(jiān)，高萬(wàn)寶，等.基于FCD和DAB交通信息采集與服務(wù)系統(tǒng)研究[J].交通信息與安全，2012，30（4）：104-108.

[9] 關(guān)志超，李夏，胡斌，等.基于手機(jī)數(shù)據(jù)的城市交通信息采集技術(shù)研究[C]//第九屆中國(guó)（國(guó)際）城市智能交通論壇論文集.2012.

[10] 韓惠亭.高速公路交通數(shù)據(jù)采集技術(shù)方案[J].中國(guó)交通信息化，2013（5）：117-119.endprint

與傳統(tǒng)的信息采集技術(shù)相比，RFID技術(shù)在惡劣天氣環(huán)境下可全天穩(wěn)定工作，有識(shí)別速度快、識(shí)別距離遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)容量大、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，將車牌號(hào)碼等車輛信息存儲(chǔ)于RFID電子標(biāo)簽中，形成“電子車牌”，能夠有效地解決傳統(tǒng)車牌易偽造和遮擋的問(wèn)題。近幾年，將RFID技術(shù)應(yīng)用到道路信息采集中的研究層出不窮。胡興麗等人[5]通過(guò)建立交叉口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理模型，提出了一種基于RFID的交叉路口流量檢測(cè)的方法。陳武弟等人[6]結(jié)合能見(jiàn)度檢測(cè)儀，設(shè)計(jì)了一種基于RFID的霧天高速公路車輛實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)。高寧波等人[7]基于RFID采集車輛信息，利用信息融合約簡(jiǎn)方法計(jì)算交通流參數(shù)之后，建立了基于模糊層次分析的道路擁堵評(píng)價(jià)模型。

然而，目前還沒(méi)有形成RFID技術(shù)的國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這會(huì)導(dǎo)致硬件設(shè)備及軟件系統(tǒng)的兼容統(tǒng)一性問(wèn)題。電子標(biāo)簽的安全性和價(jià)格也在一定程度上制約著RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用。但基于RFID的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）已經(jīng)在我國(guó)許多地方投入使用，國(guó)家也在逐步實(shí)施統(tǒng)一的ETC標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)在“十二五”末，全國(guó)高速公路ETC覆蓋率將達(dá)到60%。

2.3 浮動(dòng)車信息采集技術(shù)

浮動(dòng)車交通信息采集技術(shù)，是基于FCD（Floating Car Data）的一種新型交通信息采集技術(shù)。其基本原理是：根據(jù)裝備車載全球定位系統(tǒng)（GPS）的浮動(dòng)車在行駛過(guò)程中定期記錄的車輛位置、方向和速度信息，應(yīng)用地圖匹配、路徑推測(cè)等相關(guān)的計(jì)算模型和算法進(jìn)行處理，使浮動(dòng)車位置數(shù)據(jù)和城市道路在時(shí)間和空間上關(guān)聯(lián)起來(lái)，最終得到浮動(dòng)車所經(jīng)過(guò)道路的車輛行駛速度以及道路的行車旅行時(shí)間等交通信息。流程如圖4所示。

基于FCD的信息采集技術(shù)，覆蓋范圍廣、投入成本低、采集信息豐富、可實(shí)現(xiàn)全天候的實(shí)時(shí)采集。作為一種低成本、高覆蓋率的實(shí)時(shí)交通信息采集方式，其在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的關(guān)注和推廣應(yīng)用[8]。但GPS衛(wèi)星信號(hào)受樓群等建筑物的影響會(huì)造成定位精度下降，導(dǎo)致無(wú)法精確地匹配電子地圖。為了保證參數(shù)估計(jì)的精度和可靠性，各種估計(jì)方法也都要求道路網(wǎng)絡(luò)中有足夠多安裝GPS的車輛，比如城市道路交通中的出租車、公交車。同時(shí)，無(wú)法獲取車輛的車型及車牌號(hào)信息，也會(huì)在一定程度上影響其在高速公路信息采集中的應(yīng)用。

2.4 基于手機(jī)數(shù)據(jù)的信息采集技術(shù)

隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及終端設(shè)備的迅速發(fā)展，將手機(jī)信息和定位技術(shù)應(yīng)用于交通信息的采集成為一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。其系統(tǒng)框架如圖5所示。

手機(jī)定位技術(shù)是進(jìn)行交通數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。此技術(shù)通常分為兩種：模糊定位和精確定位。其中，模糊定位技術(shù)主要包括基于小區(qū)識(shí)別號(hào)（CELL-ID）、基于到達(dá)時(shí)間差（TDOA）、基于小區(qū)切換（Handover）等，其安裝成本低廉、模型簡(jiǎn)潔，但精度低（30～2000 m），易受基站分布密度的影響。而精確定位的精度可達(dá)5～20 m，但需要考慮定位更新頻率、道路匹配率與算法等復(fù)雜問(wèn)題，其主要技術(shù)包括增強(qiáng)觀測(cè)時(shí)間差（E-OTD）、上行到達(dá)時(shí)間差（U-TDOA）、輔助全球定位系統(tǒng)（A-GPS）等[9]。

基于手機(jī)數(shù)據(jù)的信息采集技術(shù)，可以采集大空間范圍、連續(xù)時(shí)間的交通信息，獲取公眾出行軌跡及活動(dòng)范圍等信息。其充分利用了現(xiàn)有無(wú)線通信系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)需對(duì)手機(jī)終端進(jìn)行改造，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外智能交通領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)深圳的城市交通信息采集中得到了應(yīng)用。但總體來(lái)講，手機(jī)定位技術(shù)的研究還不夠成熟，地圖和路徑匹配相關(guān)算法的精度也需要改進(jìn)。

3 高速公路信息采集技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)

高速公路具有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高、交通流量大、行車速度快等特點(diǎn)，其道路信息采集方案，不僅應(yīng)擁有強(qiáng)大的采集性能，還需要綜合考慮工程應(yīng)用實(shí)施的要求。

高速公路信息采集技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)之一，是多種采集技術(shù)的融合。比如，將微波雷達(dá)測(cè)速精度高的特點(diǎn)，與超聲波對(duì)車型識(shí)別率高的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，能夠解決機(jī)動(dòng)車分型與地點(diǎn)車速數(shù)據(jù)采集精度的問(wèn)題。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，與單一采集技術(shù)相比提升了一個(gè)層次。目前，這項(xiàng)技術(shù)已成為江蘇高速公路數(shù)據(jù)采集技術(shù)方案[10]。同時(shí)，新型采集技術(shù)功能強(qiáng)大、實(shí)時(shí)全面，正是為了實(shí)現(xiàn)高速公路的智能化而不斷發(fā)展起來(lái)的。隨著硬件成本的下降、高速公路管理要求的提高以及采集技術(shù)更加成熟，視頻采集、基于RFID的采集等技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用，將巨大的推動(dòng)其信息化、智能化的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 張永忠，張軍強(qiáng)，李穎宏.多路環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2013，39（13）：23-26.

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[10] 韓惠亭.高速公路交通數(shù)據(jù)采集技術(shù)方案[J].中國(guó)交通信息化，2013（5）：117-119.endprint

與傳統(tǒng)的信息采集技術(shù)相比，RFID技術(shù)在惡劣天氣環(huán)境下可全天穩(wěn)定工作，有識(shí)別速度快、識(shí)別距離遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)容量大、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，將車牌號(hào)碼等車輛信息存儲(chǔ)于RFID電子標(biāo)簽中，形成“電子車牌”，能夠有效地解決傳統(tǒng)車牌易偽造和遮擋的問(wèn)題。近幾年，將RFID技術(shù)應(yīng)用到道路信息采集中的研究層出不窮。胡興麗等人[5]通過(guò)建立交叉口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理模型，提出了一種基于RFID的交叉路口流量檢測(cè)的方法。陳武弟等人[6]結(jié)合能見(jiàn)度檢測(cè)儀，設(shè)計(jì)了一種基于RFID的霧天高速公路車輛實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)。高寧波等人[7]基于RFID采集車輛信息，利用信息融合約簡(jiǎn)方法計(jì)算交通流參數(shù)之后，建立了基于模糊層次分析的道路擁堵評(píng)價(jià)模型。

然而，目前還沒(méi)有形成RFID技術(shù)的國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這會(huì)導(dǎo)致硬件設(shè)備及軟件系統(tǒng)的兼容統(tǒng)一性問(wèn)題。電子標(biāo)簽的安全性和價(jià)格也在一定程度上制約著RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用。但基于RFID的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）已經(jīng)在我國(guó)許多地方投入使用，國(guó)家也在逐步實(shí)施統(tǒng)一的ETC標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)在“十二五”末，全國(guó)高速公路ETC覆蓋率將達(dá)到60%。

2.3 浮動(dòng)車信息采集技術(shù)

浮動(dòng)車交通信息采集技術(shù)，是基于FCD（Floating Car Data）的一種新型交通信息采集技術(shù)。其基本原理是：根據(jù)裝備車載全球定位系統(tǒng)（GPS）的浮動(dòng)車在行駛過(guò)程中定期記錄的車輛位置、方向和速度信息，應(yīng)用地圖匹配、路徑推測(cè)等相關(guān)的計(jì)算模型和算法進(jìn)行處理，使浮動(dòng)車位置數(shù)據(jù)和城市道路在時(shí)間和空間上關(guān)聯(lián)起來(lái)，最終得到浮動(dòng)車所經(jīng)過(guò)道路的車輛行駛速度以及道路的行車旅行時(shí)間等交通信息。流程如圖4所示。

基于FCD的信息采集技術(shù)，覆蓋范圍廣、投入成本低、采集信息豐富、可實(shí)現(xiàn)全天候的實(shí)時(shí)采集。作為一種低成本、高覆蓋率的實(shí)時(shí)交通信息采集方式，其在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的關(guān)注和推廣應(yīng)用[8]。但GPS衛(wèi)星信號(hào)受樓群等建筑物的影響會(huì)造成定位精度下降，導(dǎo)致無(wú)法精確地匹配電子地圖。為了保證參數(shù)估計(jì)的精度和可靠性，各種估計(jì)方法也都要求道路網(wǎng)絡(luò)中有足夠多安裝GPS的車輛，比如城市道路交通中的出租車、公交車。同時(shí)，無(wú)法獲取車輛的車型及車牌號(hào)信息，也會(huì)在一定程度上影響其在高速公路信息采集中的應(yīng)用。

2.4 基于手機(jī)數(shù)據(jù)的信息采集技術(shù)

隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及終端設(shè)備的迅速發(fā)展，將手機(jī)信息和定位技術(shù)應(yīng)用于交通信息的采集成為一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。其系統(tǒng)框架如圖5所示。

手機(jī)定位技術(shù)是進(jìn)行交通數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。此技術(shù)通常分為兩種：模糊定位和精確定位。其中，模糊定位技術(shù)主要包括基于小區(qū)識(shí)別號(hào)（CELL-ID）、基于到達(dá)時(shí)間差（TDOA）、基于小區(qū)切換（Handover）等，其安裝成本低廉、模型簡(jiǎn)潔，但精度低（30～2000 m），易受基站分布密度的影響。而精確定位的精度可達(dá)5～20 m，但需要考慮定位更新頻率、道路匹配率與算法等復(fù)雜問(wèn)題，其主要技術(shù)包括增強(qiáng)觀測(cè)時(shí)間差（E-OTD）、上行到達(dá)時(shí)間差（U-TDOA）、輔助全球定位系統(tǒng)（A-GPS）等[9]。

基于手機(jī)數(shù)據(jù)的信息采集技術(shù)，可以采集大空間范圍、連續(xù)時(shí)間的交通信息，獲取公眾出行軌跡及活動(dòng)范圍等信息。其充分利用了現(xiàn)有無(wú)線通信系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)需對(duì)手機(jī)終端進(jìn)行改造，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外智能交通領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)深圳的城市交通信息采集中得到了應(yīng)用。但總體來(lái)講，手機(jī)定位技術(shù)的研究還不夠成熟，地圖和路徑匹配相關(guān)算法的精度也需要改進(jìn)。

3 高速公路信息采集技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)

高速公路具有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高、交通流量大、行車速度快等特點(diǎn)，其道路信息采集方案，不僅應(yīng)擁有強(qiáng)大的采集性能，還需要綜合考慮工程應(yīng)用實(shí)施的要求。

高速公路信息采集技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)之一，是多種采集技術(shù)的融合。比如，將微波雷達(dá)測(cè)速精度高的特點(diǎn)，與超聲波對(duì)車型識(shí)別率高的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，能夠解決機(jī)動(dòng)車分型與地點(diǎn)車速數(shù)據(jù)采集精度的問(wèn)題。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，與單一采集技術(shù)相比提升了一個(gè)層次。目前，這項(xiàng)技術(shù)已成為江蘇高速公路數(shù)據(jù)采集技術(shù)方案[10]。同時(shí)，新型采集技術(shù)功能強(qiáng)大、實(shí)時(shí)全面，正是為了實(shí)現(xiàn)高速公路的智能化而不斷發(fā)展起來(lái)的。隨著硬件成本的下降、高速公路管理要求的提高以及采集技術(shù)更加成熟，視頻采集、基于RFID的采集等技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用，將巨大的推動(dòng)其信息化、智能化的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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