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原文传递城市道路交通信息采集基础理论与关键技术研究

论文题名：	城市道路交通信息采集基础理论与关键技术研究
关键词：	城市道路交通;交通信息采集系统;基础理论;交通系统;交通工程学;交通信息处理;系统特征;交通信号;采集技术;采集数据;采样定理;空间属性;检测器;采集方式;优化布设;交通信息化;信号频谱;实际价值;时空特性;时间属性
摘要：	城市道路交通是现代都市文明的核心基础架构之一，交通信息则是直接影响现代都市人日常生活最重要的公众信息类别。交通信息化水平已经成为衡量一个城市现代文明发达程度、城市综合竞争实力最重要的指标之一。交通信息采集是城市道路交通信息化与智能化的基础，开展城市道路交通信息采集基础理论与关键技术研究具有实际价值和现实意义。本文基于我国城市道路交通系统特点，立足城市道路交通系统中实际交通信息采集问题，从实验交通工程学的角度，结合交通工程学和信息科学理论知识研究交通信息采集基础理论和关键技术，获得的主要结论如下： (1)系统提出了研究交通信息采集的技术路线，即“需求→理论→技术→ 应用”，围绕“为什么采集→怎么采集←→采集什么”开展交通信息采集理论和技术研究，对后续交通信息采集系统的各项研究具有指导作用； (2)交通信息采集是对交通系统在时间和空间上的一个采样过程，交通信息采集数据具有时间和空间属性。对于时间采样，本文通过功率谱分析认为：不同数据采样间隔，获得交通信息不同，从而分析出的交通系统特征也不同；对于空间采样，本文通过采样定理分析认为：可以利用交通信息采集空间属性对交通系统特征的影响来指导检测器布设； (3)通过实际数据分析和研究表明：在正常交通状态或者事件发生情况下，交通信息采集空间(位置)不同，获得的交通流特征也不同，不存在一种完全准确和通用的交通模型描述整个快速路的交通特征，需要根据不同位置选择合适的交通流模型；通过小波理论分析认为在交通信息采集的时间粒度在一临界值之后同一地点的交通信号存在较强的自相似性，而小于该临界值的信号自相似性不明显，因此在研究交通系统各种特征时还需考虑采集系统的时间粒度； (4)采集数据的空间属性、时间属性和数据质量直接制约了交通信息处理的结果。其中交通信息采集密度和交通信息采集频率集中反映了采集数据的空间属性、时间属性对交通信息处理结果和算法精度的影响； (5)多元交通信息采集方式的相互搭配可以实现功能性互补，保证交通信息采集的可靠性，本文提出的多元交通信息采集方式优化选择技术，可以指导工程中进行合理选择、组合多元固定交通信息采集方式，增加交通信息源的可靠性； (6)基于相似性理论及交通信息处理算法与交通信息采集的互动关系(行程时间估计为例)来进行检测器的优化布设，可以达到对已布设的检测点进行重要度等级划分、对未布设的交通信息采集系统确定合理检测器布设密度的目的，使交通信息采集系统的各种效能合理化； (7)交通移动采集技术能够和现有城市交通中固定采集技术很好的融合，并且两种交通采集技术在时空上能够实现互补。智能公交车辆可以作为交通移动采集技术的一种，采集的各种实时交通数据经过处理后可以用来分析公交车行驶道路的交通状况； (8)以WSN为例，形成了信息新技术应用于交通信息采集的技术路线，探讨了WSN技术作为智能公交系统的信息采集和传输手段，所构建的系统和现有技术、系统相比具有很多优势，是一次有益的技术应用探索。本文通过运用先进的信息技术和方法，初步建立和形成了交通信号频谱分析、交通信息采集系统时空特性分析、交通信息采集系统时空优化、交通信号的小波分析等交通信息采集基础理论和方法；并在交通信息采集系统时空特性与交通系统特征和算法模型的互动关系研究、基于交通系统特征的采样定理和频谱分析理论等方面实现了交通信息系统理论研究的拓展和深入，部分研究成果己具体应用到上海快速路交通信息采集系统的设计与建设过程中，获得了很好的效果。综上所述，本文以实验交通工程学理论为指导，面向中国城市道路交通复杂大系统，坚持理论与实践相结合，研究方法和结论具有理论意义和实际价值。关键词：交通信息采集，城市道路交通系统，实验交通工程学，采样定理，交通信号频谱分析，多元交通信息采集，检测器优化布设，公交探测车，WSN
作者：	储浩
专业：	交通信息工程及控制
导师：	杨晓光
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2007
正文语种：	中文