交通信息采集技術(shù)綜述

王志偉

摘 要：我們都知道，準(zhǔn)確的交通信息采集是智能交通系統(tǒng)的基石。如何獲得準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的交通信息對(duì)ITS的應(yīng)用效果起著至關(guān)重要的作用。而交通信息的采集又分為靜態(tài)交通信息采集與動(dòng)態(tài)交通信息采集。因此本文將分類介紹這兩種交通信息所對(duì)應(yīng)的采集技術(shù)，其中著重介紹動(dòng)態(tài)交通信息技術(shù)采集，分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)與適用場(chǎng)所，并對(duì)交通信息采集技術(shù)的未來(lái)發(fā)展做出合理展望。

關(guān)鍵詞：交通信息；采集技術(shù)；智能交通系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)；靜態(tài)；

1.靜態(tài)交通信息采集技術(shù)

靜態(tài)交通信息主要包括與道路交通規(guī)劃、管理相關(guān)的一些比較固定的、在短期內(nèi)不會(huì)發(fā)生太大變化的信息。

主要包括有：規(guī)劃國(guó)土信息、城市道路網(wǎng)基礎(chǔ)信息、城市基礎(chǔ)地理信息、車輛保有量信息及交通管理信息等等。因此，靜態(tài)交通信息通常采用人工調(diào)查或儀器測(cè)量的方式來(lái)獲取。靜態(tài)信息是相對(duì)穩(wěn)定的，變化的頻率很小，并且變化沒有規(guī)律。

2.動(dòng)態(tài)交通信息采集技術(shù)

2.1 獨(dú)立式采集技術(shù)

獨(dú)立式采集技術(shù)又稱車輛檢測(cè)技術(shù)，目前具有代表性的分類方法是按檢測(cè)器的工作方式及工作時(shí)的電磁波波長(zhǎng)范圍，可以分為3 類：磁頻檢測(cè)、波頻檢測(cè)和視頻檢測(cè)。

2.1.1磁頻檢測(cè)

常用的磁頻檢測(cè)技術(shù)的常見技術(shù)有，環(huán)形線圈檢測(cè)器和磁力檢測(cè)器

2.1.1.1 環(huán)形線圈檢測(cè)器

環(huán)形線圈檢測(cè)器是傳統(tǒng)的交通檢測(cè)器，是目前世界上用量最大的一種檢測(cè)設(shè)備。車輛通過(guò)埋設(shè)在路面下的環(huán)形線圈時(shí)，會(huì)引起線圈磁場(chǎng)的變化， 檢測(cè)器據(jù)此計(jì)算出車輛的流量、占有率。借助環(huán)形線圈的平均有效長(zhǎng)度，還可計(jì)算出車輛速度。

2.1.1.2 磁力檢測(cè)器

磁力檢測(cè)器是被動(dòng)接收設(shè)備，當(dāng)鐵質(zhì)物體通過(guò)檢測(cè)區(qū)域時(shí)，會(huì)引起磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，磁力檢測(cè)器就是通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度的異常來(lái)確定是否有車輛出現(xiàn)的。當(dāng)車輛進(jìn)入并通過(guò)磁力檢測(cè)器的檢測(cè)區(qū)域，且檢測(cè)器的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，說(shuō)明有車輛被檢測(cè)到，磁力檢測(cè)器可檢測(cè)小型車輛，包括自行車，但一般不能檢測(cè)靜止的車輛。地磁檢測(cè)器是磁力感應(yīng)器的一種，其檢測(cè)原理是利用鐵質(zhì)物體通過(guò)時(shí)，會(huì)引起地磁場(chǎng)的擾動(dòng)，從而通過(guò)檢測(cè)地磁場(chǎng)的異常來(lái)判斷車輛的出現(xiàn)。

2.1.2 波頻檢測(cè)

常用的波頻檢測(cè)技術(shù)包括微波檢測(cè)器和紅外線檢測(cè)器。

2.1.2.1 微波檢測(cè)器

微波檢測(cè)器利用雷達(dá)線性調(diào)頻技術(shù)原理，對(duì)檢測(cè)路面發(fā)射微波，通過(guò)對(duì)反射回來(lái)的微波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)車速、車身長(zhǎng)度、車流量、車道占有率等交通信息的采集。微波雷達(dá)檢測(cè)器按工作原理可分為兩種類型：連續(xù)波多普勒雷達(dá)和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)。

2.1.2.2 紅外線檢測(cè)器

紅外線檢測(cè)器。該檢測(cè)器可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)紅外線檢測(cè)器中， 激光二極管在紅外線波長(zhǎng)范圍（即光譜長(zhǎng)度為0.85μm）附近工作，發(fā)射低能紅外線照射檢測(cè)區(qū)域，并經(jīng)過(guò)車輛的反射返回檢測(cè)器，可檢測(cè)車輛出現(xiàn)、流量、速度、密度和車型分類。被動(dòng)紅外線檢測(cè)器本身不發(fā)射紅外線，而是接收來(lái)自兩個(gè)來(lái)源的紅外線：檢測(cè)器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的車輛、路面及其他物體自身散發(fā)的紅外線和它們反射的來(lái)自太陽(yáng)的紅外線。路面反射的紅外線與車輛反射的紅外線水平不同， 被動(dòng)紅外檢測(cè)器就是依據(jù)反射的紅外線水平來(lái)檢測(cè)車輛的存在。

2.1.3 視頻檢測(cè)

視頻采集技術(shù)視頻檢測(cè)系統(tǒng)一般由攝像機(jī)、基于微處理器的計(jì)算機(jī)及處理軟件組成。視頻檢測(cè)是一種將視頻圖像和模式識(shí)別相結(jié)合并應(yīng)用于交通領(lǐng)域的新型采集技術(shù)。視頻檢測(cè)將采集到的連續(xù)模擬圖像轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字圖像后， 經(jīng)軟件分析處理可得到交通流量、車速、車頭時(shí)距、占有率等交通參數(shù)。我們學(xué)生也可以通過(guò)matlab這個(gè)軟件進(jìn)行車牌識(shí)別，并依據(jù)識(shí)別出來(lái)的車輛來(lái)計(jì)算我們所需的數(shù)據(jù)。

2.2 協(xié)作式采集技術(shù)

在協(xié)作式采集技術(shù)中，通過(guò)被檢測(cè)車輛上相應(yīng)的車載設(shè)備與整個(gè)采集系統(tǒng)的其他部分進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)信息采集。主要包括三大類：基于GPS定位的采集技術(shù)、基于RFID 的采集技術(shù)和基于手機(jī)定位的采集技術(shù)。

2.2.1 基于GPS定位的采集技術(shù)

GPS是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)全方位、實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航的衛(wèi)星系統(tǒng)，在交通領(lǐng)域已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用?；贕PS的交通信息采集技術(shù)是在車輛上配備GPS接收裝置，以一定的采樣間隔記錄車輛的三維位置坐標(biāo)（經(jīng)度坐標(biāo)、緯度坐標(biāo)、高度坐標(biāo)）和時(shí)間信息，這些信息傳入計(jì)算機(jī)后與地理信息系統(tǒng)（GIS） 的電子地圖相結(jié)合， 經(jīng)過(guò)重疊分析可計(jì)算出行程時(shí)間和行程速度。

2.2.2 基于RFID 的采集技術(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)。它利用安裝在車輛上的射頻標(biāo)簽存儲(chǔ)相應(yīng)的車輛信息，如車牌號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)ID、駕駛員ID 等，射頻標(biāo)簽分為有源標(biāo)簽和無(wú)源標(biāo)簽兩種，通過(guò)讀寫器讀取射頻標(biāo)簽中的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的自動(dòng)識(shí)別。然后天線接收由電子標(biāo)簽發(fā)出的車輛特征碼信息，并將信息傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理后可得到交通流量、空間平均速度、行程時(shí)間和車輛分類等信息。RFID 技術(shù)廣泛應(yīng)用于智能交通中，如高速公路和停車場(chǎng)收費(fèi)、貨物自動(dòng)跟蹤和識(shí)別等。

2.2.3 基于手機(jī)定位的采集技術(shù)

基于手機(jī)定位的采集技術(shù)的基本原理是利用手機(jī)與基站之間的相互關(guān)系來(lái)確定手機(jī)位置坐標(biāo)信息，并通過(guò)路徑匹配估算出路段行程車速。這種采集技術(shù)與基于GPS的采集技術(shù)類似，只是得到位置坐標(biāo)的原理不同。獲取手機(jī)位置坐標(biāo)信息的方法一般有以下兩種：a）測(cè)量手機(jī)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射信號(hào)到達(dá)不同基站的時(shí)間差； b）在手機(jī)內(nèi)加裝GPS定位芯片，通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)確定手機(jī)位置。還可以將GPS與手機(jī)蜂窩數(shù)據(jù)相結(jié)合，在GPS 信號(hào)不好時(shí)采用蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位方法，提高了系統(tǒng)定位的可靠性。

總之每種采集技術(shù)都有它的優(yōu)勢(shì)和不足，適用于不同應(yīng)用要求的場(chǎng)合。因此，未來(lái)車輛交通信息采集技術(shù)的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是多種采集技術(shù)的融合。根據(jù)應(yīng)用需求，結(jié)合各種采集技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)多種采集技術(shù)進(jìn)行融合。為了獲取全面、完整的交通信息、必須聯(lián)合應(yīng)用多種檢測(cè)技術(shù)，得到不同方位、不同角度的檢測(cè)信息，以保證系統(tǒng)得到的交通信息是實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的和可靠的。

參考文獻(xiàn)：

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