基于多普勒雷達(dá)交通實(shí)時(shí)監(jiān)控的交通沖突判別技術(shù)研究

扶福家

摘 要：新時(shí)期，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市人口急劇增加，機(jī)動(dòng)車數(shù)量也在驟然上升，進(jìn)而使得我國的城市交通陷入困境，交通擁堵問題十分突出，交通事故頻發(fā)，嚴(yán)重威脅著社會的安定與和諧。

關(guān)鍵詞：多普勒效應(yīng)；交通沖突辨別；雷達(dá)監(jiān)控；技術(shù)

中圖分類號：F287.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）21-0020-02

近些年來，我國在道路交通領(lǐng)域取得了卓越的發(fā)展成績，盡管城市路網(wǎng)得到逐步完善，然而機(jī)動(dòng)車使用量卻在逐年增加，使得交通擁擠問題變得異常突出，致使交通安全事故層出不窮，嚴(yán)重威脅著人們的生命健康與財(cái)產(chǎn)安全，社會影響也十分惡劣。傳統(tǒng)的交通安全沖突辨別技術(shù)存在著一定的缺陷，主要是應(yīng)用電子警察與地磁線圈等裝置來實(shí)現(xiàn)交通違章行為的鑒別，判別效率并不是很理想，重視對交通沖突辨別技術(shù)的研究與探索是當(dāng)前擺在面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。

1 多普勒雷達(dá)交通檢測的可行性

為保證功能的全面性與系統(tǒng)性，應(yīng)設(shè)置集運(yùn)行狀態(tài)判別、參數(shù)檢測、事故判別等于一身的系統(tǒng)，旨在保證整個(gè)動(dòng)態(tài)交通系統(tǒng)中相關(guān)數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)對實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果，對目標(biāo)性車輛的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)而系統(tǒng)的檢測，還可為交通沖突提供取證便利，能及時(shí)處理好交通安全事故糾紛問題?？梢姡瑧?yīng)用多普勒雷達(dá)交通實(shí)時(shí)監(jiān)控條件下的交通沖突判別技術(shù)變得異常重要。

在實(shí)際的傳播過程中，若電磁波遇到物體，在此種作用下，電磁波會出現(xiàn)反彈現(xiàn)象[1]，由于受到外力的作用，反彈回的電磁波在振幅、頻率等方面都會出現(xiàn)變化，其與所碰觸物體的具體運(yùn)行狀態(tài)處在著密切的聯(lián)系。若物體相對于發(fā)射源來說是相對靜止的，其所反射出的電磁波頻率也不會發(fā)生變化。若物體所運(yùn)動(dòng)的方向朝著電磁波發(fā)射的方向，那么反射回的電磁波就會被壓縮，且頻率也會增加。若運(yùn)動(dòng)的物體與發(fā)射源間的距離較遠(yuǎn)，電磁波頻率就會互補(bǔ)降低。通過此變化原理，來區(qū)分靜與動(dòng)，及時(shí)對交通事故、交通違章等進(jìn)行判別，能保證判別的精準(zhǔn)性與高效性，其在交通管理上的應(yīng)用價(jià)值是不言而喻的[2]。

通過多普勒雷達(dá)所發(fā)射出的電磁波具有衍射與全天候的基本特點(diǎn)，其不會受到外部惡劣天氣的威脅。電磁波在運(yùn)行過程中，若遇到障礙，會繞過障礙之后繼續(xù)前進(jìn)，若波長度越長，其所發(fā)生的衍射現(xiàn)象就越發(fā)明顯，因此，借助雷達(dá)裝置能夠充分探測到擋在大車后面或側(cè)面的車輛。處在被擋區(qū)域的車輛在電磁波反射上比較微弱，且借助雷達(dá)檢測為裝置是無法對全部被擋車輛進(jìn)行探測到的，為應(yīng)對此類問題，防止車輛被完全性的遮擋，應(yīng)將多普勒雷達(dá)檢測裝置安裝到比最高的車輛高度還要高的區(qū)域，以便更為高效、合理的開展交通監(jiān)控工作。車輛行駛在道路中，雷達(dá)與車道間所呈現(xiàn)的關(guān)系主要是借助距離來反應(yīng)的，借助車道的具體位置、車道間的距離來達(dá)到辨別車道的效果[3]。

2 基于多普勒雷達(dá)交通實(shí)時(shí)監(jiān)控的交通沖突判別技術(shù)

2.1 基本交通信息的監(jiān)測

實(shí)時(shí)交通管理時(shí)，基本的交通信息采集工作很是關(guān)鍵，其是實(shí)現(xiàn)交通管控的一項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐，且交通信息的精準(zhǔn)性、全面性與實(shí)時(shí)性，會對整個(gè)交通運(yùn)行形態(tài)進(jìn)行全面的判別，最終會對交通管控判斷構(gòu)成影響。為提高基本交通信息的檢測精度，應(yīng)將多普勒雷達(dá)與交通參數(shù)算法等進(jìn)行相互結(jié)合，進(jìn)而獲取更為精準(zhǔn)、合理的交通參數(shù)值，能為交通管控提供重要的數(shù)據(jù)支撐。在常態(tài)條件下，應(yīng)對一些宏觀性的交通參數(shù)進(jìn)行全面的檢測，如交通流量、密度、飽和度、延誤與排隊(duì)長度等。借助一定的終端來選擇目標(biāo)性車輛，能全面顯示車輛的相關(guān)參數(shù)，如車輛車頭的時(shí)距、目標(biāo)性車輛的速度參數(shù)等。

2.2 強(qiáng)化對交通狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控

為全面而系統(tǒng)的把握城市交通運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)對城市交通運(yùn)行狀況的實(shí)施性監(jiān)控，進(jìn)而獲取實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)信息。傳統(tǒng)的視頻檢測技術(shù)，盡管能實(shí)現(xiàn)對這個(gè)交通系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性監(jiān)控，然而，在開展視頻監(jiān)測時(shí)，攝像頭極易會受到外部環(huán)境的影響，如沙塵暴、霧霾與雨雪等惡劣天氣，這樣會大大影響交通信息獲取的真實(shí)性與精準(zhǔn)性。此外，傳統(tǒng)交通狀態(tài)檢測技術(shù)還存在一項(xiàng)弊端，就是無法實(shí)現(xiàn)對交通運(yùn)行相關(guān)視頻信息的有效錄制與存儲，這會導(dǎo)致視頻存儲會耗費(fèi)大量的存儲空間，無法對歷史視頻進(jìn)行長期而有效的保存。

借助多普勒雷達(dá)裝置來檢測整個(gè)交通系統(tǒng)，能達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，能及時(shí)防止外部惡劣環(huán)境對監(jiān)控效果構(gòu)成威脅與影響，能達(dá)到全天候監(jiān)控的效果。借助雷達(dá)所檢測到的顯示視頻文件所占有的內(nèi)存是比較小的，且普通的計(jì)算機(jī)能夠存儲近一年的交通視頻信息，這樣可解決存儲問題。運(yùn)用聯(lián)動(dòng)高清攝像頭能實(shí)現(xiàn)對交通事故、違章等信息的目標(biāo)性采集，主要表現(xiàn)為視頻與照片，既能提高工作效率，還可達(dá)到節(jié)約電能的目的，能有效延長設(shè)備的使用壽命。

運(yùn)用多普勒雷達(dá)裝置時(shí)，可借助檢測車輛這一重要載體，及時(shí)發(fā)射出一些頻率的電磁波，可實(shí)現(xiàn)對電磁波頻率的有效反射，在信號處理區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對電磁波信號的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的對象為視頻信號，且存在車輛運(yùn)行狀態(tài)顯示模塊內(nèi)，在整個(gè)顯示屏內(nèi)，亮斑的實(shí)施運(yùn)行狀態(tài)則代表車輛的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。在全屏幕上，應(yīng)安裝上一定的光感檢測系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)對“光斑”的實(shí)時(shí)定位與檢測；要在全屏幕上開展坐標(biāo)的覆蓋操作，及時(shí)了解與檢測“光斑”的實(shí)際運(yùn)動(dòng)參數(shù)值，如基本交通流量值、占有率與排隊(duì)的實(shí)際長度參數(shù)等。視頻信息通過一系列的處理后會獲取各類交通參數(shù)，且這些數(shù)據(jù)相對于車輛運(yùn)行狀態(tài)顯示模塊中所呈現(xiàn)的車輛動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是相對滯后的。為了讓所檢測到的畫面和實(shí)際交通運(yùn)行情況相統(tǒng)一，降低時(shí)間上的間隔，車輛運(yùn)行狀態(tài)、交通參數(shù)顯示模塊要比車輛運(yùn)行狀態(tài)顯示模塊延后時(shí)間T，使用T=t1+t2+t3的計(jì)算式來開展運(yùn)算。在該關(guān)系式中，t1表示從光感系統(tǒng)對信號進(jìn)行檢測與轉(zhuǎn)化所耗費(fèi)的時(shí)間值；t2是數(shù)據(jù)處理模塊開展數(shù)據(jù)信息處理所耗費(fèi)的時(shí)間值；t3則表述開展數(shù)據(jù)信息傳輸時(shí)所耗費(fèi)的時(shí)間值。

雷達(dá)檢測的顯示部分，即車輛運(yùn)行狀態(tài)顯示模塊，能借助光感渠道來達(dá)到定位“亮斑”的效果，而信息轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)能及時(shí)將“亮斑”的坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)坐標(biāo)值，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿惴K，以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的科學(xué)性傳輸。為便于算法處理工作的開展，前期應(yīng)將交通流量值、占有率、排隊(duì)的實(shí)際長度參數(shù)等錄入到算法模塊之中，以求為數(shù)據(jù)處理提供條件。將“亮斑”的相關(guān)坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿惴K時(shí)，可借助相關(guān)的算法來計(jì)算出車輛的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。

2.3 強(qiáng)化對交通事故的檢測

在整個(gè)交通運(yùn)行體系中，交通事故具有多發(fā)性與多源性的特點(diǎn)，這也會為交通沖突的仿真與設(shè)計(jì)提出挑戰(zhàn)。雷達(dá)所發(fā)射出的電磁波，遇到正在運(yùn)動(dòng)的實(shí)體后，會對電磁波的發(fā)射頻率進(jìn)行改變，從實(shí)體靜止角度考量，所反射的電磁波未發(fā)生一系列的變化，因此，雷達(dá)顯示屏僅僅會顯示處相關(guān)運(yùn)動(dòng)實(shí)體的光斑。

若2個(gè)或2個(gè)以上的交通實(shí)體在具體運(yùn)行過程中出現(xiàn)碰撞，顯示屏?xí)?shí)體所運(yùn)行的基本軌跡進(jìn)行檢測，且光感模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對光斑接觸點(diǎn)的識別，也就是實(shí)現(xiàn)對事故的識別，結(jié)合雷達(dá)的實(shí)時(shí)檢測性質(zhì)、車輛基本運(yùn)行狀態(tài)的相關(guān)差異，可將交通事故劃分成“動(dòng)-動(dòng)”、“動(dòng)-靜”兩種交通事故形態(tài)。所謂的“動(dòng)-動(dòng)”就是發(fā)生交通安全事故的雙方實(shí)體都是處在相對運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，且在整個(gè)顯示屏上會以“光斑”的形式進(jìn)行顯示。一旦發(fā)生事故，兩個(gè)光斑會接觸，則代表兩輛車發(fā)生了一定的碰撞與接觸，借助光感模塊即可達(dá)到識別的目的，使用聯(lián)動(dòng)高速攝像頭來完成拍照行為。而“動(dòng)-靜”則是出現(xiàn)交通事故的一方實(shí)體存在靜止，如，正在運(yùn)行中的車輛碰到處在靜止?fàn)顟B(tài)的車輛、人等而引發(fā)的交通事故，由于存在靜止實(shí)體，因此，借助雷達(dá)系統(tǒng)無法快速而有效的進(jìn)行檢測。但是結(jié)合多普勒雷達(dá)裝置的基本特性，若發(fā)生此類事故，事故方很難在較短的時(shí)間內(nèi)撤出事故現(xiàn)場，在此過程，勢必會出現(xiàn)阻礙交通的情況，也會發(fā)生車輛繞行的情況，若該區(qū)域存在車輛堵塞的情況，則會在顯示屏內(nèi)發(fā)生光斑繞行的情況，即區(qū)域性障礙，此現(xiàn)象可借助光感模塊來進(jìn)行檢測，以達(dá)到判別交通事故的目的。運(yùn)用此種模型，能實(shí)現(xiàn)對任何交通系統(tǒng)中實(shí)體沖突的判別，這對現(xiàn)代交通安全管理與事故偵測提供了良好的數(shù)據(jù)支撐，對于現(xiàn)代交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展意義重大。

3 結(jié)束語

綜上所述，面對交通擁擠的現(xiàn)代化城市發(fā)展實(shí)況，必須設(shè)置更為精準(zhǔn)、高效的交通沖突辨別技術(shù)，借助辨別技術(shù)能及時(shí)獲取交通運(yùn)行信息與事故信息，為交通管理與事故處理提供重要的平臺。新時(shí)期，為全面提升交通沖突辨別技術(shù)水平，應(yīng)充分應(yīng)用多普勒雷達(dá)，借助其強(qiáng)大的探測與監(jiān)控性能，能借助該平臺實(shí)現(xiàn)對交通系統(tǒng)的全方位、實(shí)時(shí)的監(jiān)控，能及時(shí)對交通運(yùn)行狀態(tài)、安全事故等進(jìn)行判別，繼而便于及時(shí)解決糾紛，可為交通事業(yè)的發(fā)展提供重要的技術(shù)支持，能滿足交通發(fā)展的實(shí)際需求，為人們提供高質(zhì)量的交通服務(wù)，進(jìn)而促進(jìn)交通事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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