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原文传递采用地磁传感器的车辆信息检测系统研究

论文题名：	采用地磁传感器的车辆信息检测系统研究
关键词：	车辆信息检测系统;地磁传感器;数据关联;速度估计
摘要：	当代社会经济高速发展，推动着我国通信技术、信息技术和汽车工业的发展。目前汽车已经成为现代社会重要的交通工具，随着其数量快速的增长，汽车在给人们带来舒适和方便的同时使得交通安全、城市拥堵、环境污染等问题日趋严重。智能交通系统被认为是提升城市交通效率和驾驶安全的有效手段，智能交通产业是全球创新热点和产业发展的重要的制高点。智能交通系统对车辆信息数据的收集提出了比较高的要求，需要大规模收集道路上车流和车速信息。然而目前通过视频和雷达方式实现的传统车流车速检测装置，只在比较重要的路段进行监测，不能够实现大规模实地部署和数据的收集。本文针对上述问题，对地磁传感器进行相关研究，提出了一种低成本、广覆盖的地磁传感器车辆信息检测系统，该系统能够通过较低的成本捕捉到汽车经过时的磁场变化特征，实现可靠的车辆信息检测，为智能交通系统提供关键的数据，具体研究内容主要包括以下两个方面：　　一方面，通过对运动车辆产生的地磁扰动信息进行详细的研究，根据其信息特征，提出了基线动态更新的状态机车辆检测算法。基线动态更新能适应复杂多变的城市道路交通环境，状态机车辆检测算法能够快速高效的判断车辆的到达与离开。基于采集的大量车辆经过时地磁扰动的数据，提出了高斯混合模型（GaussianMixedModel，GMM），使用EM算法（Expectation-maximizationalgorithm）将车辆数据与背景噪声分离，获取到最佳的检测阈值。与现有的地磁车辆检测系统相比，本文研究的车辆检测系统，具有动态更新的基线、合适的阈值选取方案和效率更高的状态机算法。　　另一方面，从车辆检测的实际部署场景和实景应用场景出发，详细研究了多传感器协作中存在的问题以及能够利用的信息，并在此基础上提出了多传感器数据关联的车速估计算法。通过该算法，找出产生漏检和多检的传感器，对于漏检的传感器，使用插值法进行数据补齐，对于产生多检的传感器将相应的数据删除。最后将数据进行对齐，确定出一辆车经过多个传感器的数据。利用对齐后的数据进行速度估计，获取车辆经过这一区域内的速度。对比使用单个地磁传感器测速，此方案实现简单且准确度高，同时解决了单个地磁传感器进行车辆检测时由于误检和多检而产生错误数据的问题。　　最后，本文通过仿真数据和实地测试对车辆检测的稳定性和准确率、数据关联算法的鲁棒性以及车辆速度估计的准确率进行评估。最终测试结果表明，车辆检测系统能够稳定工作，且能够应对多变复杂的城市道路交通环境。数据关联算法能够准确将车辆数据进行关联，同时找出发生漏检和误检的传感器，车速估计算法能够对车辆速度准确估计。实验结果表明车辆检测准确率为98.76%，车速估计的准确率为98.21%。
作者：	陈志强
专业：	电子与通信工程
导师：	蔡雪莲;刘奎
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安电子科技大学
学位年度：	2021