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高速公路路面凝冰预测算法研究与应用
| 论文题名： | 高速公路路面凝冰预测算法研究与应用 |
| 关键词： | 高速公路;路面凝冰预测;主成分分析法;支持向量机 |
| 摘要： | 高速公路路面凝冰导致的路面摩擦系数减小极易造成交通事故的发生，是影响行车安全的重要因素。高速公路路面凝冰状态预测能够为交通管理部门和驾驶员提供准确的路面凝冰预警信息，提示工作人员及时采取凝冰处置措施，进而改善高速公路的行车安全，提高其通行能力和交通运行效率。然而，高速公路路域地形复杂，路面凝冰影响因素众多，为高速公路路面凝冰的准确预测带来很大难度。鉴于此，本文对高速公路路面凝冰预测算法及应用展开研究，提出了一种基于PCA-SVM的高速公路凝冰预测算法，并应用于高速公路路面凝冰预测系统。本文的主要研究工作和成果如下： （1）结合高速公路路面凝冰预测、系统构成及应用目的，从功能性需求和非功能性需求两方面进行路面凝冰预测需求分析。在此基础上，给出了高速公路路面凝冰预测系统的总体设计框架，并对其中涉及的相关知识进行分析总结，为后续研究提供相应的理论支持。 （2）根据高速公路路面凝冰机理及影响因素，利用主成分分析法对气象要素与路面凝冰的关联性展开分析，并选择路面温度、环境温度和环境湿度3个主要的特征向量构建支持向量机凝冰预测模型。在此基础上，提出了一种基于PCA-SVM的高速公路凝冰预测算法，实现了高速公路路面凝冰状态的预测。 （3）以高速公路路面凝冰预测总体设计为基础，对系统的硬件和软件进行设计与实现。其中，硬件系统开展了感知模块、通信模块和终端显示模块的功能特性分析和选型工作，软件系统完成了凝冰预测模块、通信模块、存储模块和凝冰信息发布模块设计工作，实现了系统的预期功能。 （4）依托陕西省交通控股集团延西高速公路凝冰探测点，对高速公路路面凝冰预测系统进行了测试与应用。测试和应用结果表明，路面凝冰预测系统具备良好的预测功能和较高的精度，可为交通管理部门和驾驶员提供及时准确的路面凝冰预警信息，对改善高速公路的行车安全具有重要指导意义。 |
| 作者： | 宋明伟 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 闫茂德 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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