赣州市城市道路交通信息采集与诱导发布系统设计规划说明.doc
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1、赣州市城市道路交通信息采集 与诱导发布系统建设方案安徽科力信息产业有限责任公司一、交通信息采集系统一、交通信息采集系统1.11.1概述概述交通信息包括交通流量信息、交通状况信息、气象信息等,交通信息是城市交通规划和交通管理的重要基础信息。通过全面的、丰富的、实时的交通信息采集,了解区域路网交通运行状况,并通过数据处理与融合分析,为交通诱导服务和交通管理提供必要的数据依据,同时提高控制中心对城市动态交通异常事件的快速反应能力。1.21.2交通信息采集方式划分交通信息采集方式划分交通信息采集系统的采集方式包括地磁检测器、环形线圈检测器、视频检测器、微波检测器、人工交通信息采集、浮动车实时信息采集、
2、空中交通遥感监测和交通环境与气象检测等。1、地磁检测器地磁检测器是通过地磁传感器检测车辆对地磁的影响来采集路面的车辆信息,并通过无线通讯的方式把所采集的数据发送到监控中心,同时也可以通过监控中心下发的命令达到被控制的目的。地磁检测器除了能够准确的采集车流量和车道占有率外,还能采集车速信息,进而对车流量、车辆类型、车道占有率、车速、车长和车间距进行统计,并提供交通信息报表,具有功耗低、功能齐全、安装方便、环境适应性强等特点,可应用于交通信号控制、交通车流量采集、城市交通诱导等系统中。2、环形线圈检测器环形线圈检测器是传统的交通检测器,是目前世界上用量最大的一种检测设备。车辆通过埋设在路面下的环形
3、线圈,引起线圈磁场的变化,检测器据此计算出车辆的流量、速度、时间占有率和长度等交通参数,并上传给中央控制系统,以满足交通控制系统的需要。3、微波检测器微波检测器是利用雷达线性调频技术原理,对路面发射微波,通过对回波信号进行高速实时的数字化处理分析,检测车流量、速度、车道占有率和车型等交通流基本信息。4、视频检测器视频流量检测利用图像处理与识别技术,通过视频信号检测道路交通流量。该系统利用摄像头获取视频信号,由图像处理设备将视频信号转换成数字图像;计算机对数字图像进行处理,识别车辆。当车辆通过“虚拟线圈”时使背景灰度值发生变化,统计车流量及相关车辆信息,并将数据传输到监控中心,也可存储在硬盘上。
4、5、人工信息采集通过人工采集道路施工、突发性交通事件、车辆违法交通拥堵等信息,一是通过视频监控系统,定时自动轮巡所有的监控镜头,人工操作采集交通信息。二是采集接处警系统中与交通事件相关的报警信息和人工上报信息。6、浮动车实时信息(FCD)采集在浮动车辆(主要是城市出租车和私家车)安装GPS定位设备,采集浮动车辆的位置和时间信息,计算浮动车辆所在位置点的速度,并把这些速度信息与电子地图进行对应,直观描述道路的交通速度状况。与传统交通检测器不同的,FCD是实现城市大规模交通信息采集的有力工具,FCD检测到的道路的速度信息,在电子地图的支持下,利用FCD的速度信息为出行时间进行规划。表1-1 常见交
5、通检测器优缺点比较技术优点缺点安装位置地磁检 测器环境适应性强;安装方便,对路 面破坏小;精度高;采用无线数 据传输方式;使用寿命长 需要定期更换电池车道中央线圈检 测器线圈电子放大器已标准化;技术 成熟、易于掌握;计数非常精确安装过程对可靠性和寿命影响 很大;修理或安装需中断交通 ;影响路面寿命;易被重型车 辆、路面修理等损坏切割路面微波检 测器在恶劣气候下性能出色,全天候工 作;可以侧向方式检测多车道精度不是很高路侧视频检 测器可为事故管理提供可视图像;易 于增加和改变检测区域;维护方便 ,系统软件可以在线升级夜间检测性能降低路侧或车道 上方超声波 检测体积小,易于安装性能随环境温度和气流
6、影响而 降低;影响城市景观车道上方FCD检 测可提供大范围交通信息数据特大城市应用时数据处理速度 稍慢,对算法提出更高的要求1.31.3交通信息采集方式选取交通信息采集方式选取在从技术的成熟度、设施的成本、应用效果等方面对以上检测器做出对比后,建议将赣州市道路交通信息采集系统划分为点、线、面三个层次,以磁敏车辆检测器为点采集器,主要用于交叉口的感应控制、检测交叉口的交通流量等;将微波流量检测器作为线采集器,主要用于检测重要路段以及过江桥的交通流量和速度;根据赣州市交通发展情况,目前赣州市安装GPS的出租车数量达到700多辆(截止到2011年),可采用浮动车实时信息(FCD)采集技术作为区域信息
7、采集方法(面采集方式),实时检测突发事件,为交通应急事件管理提供依据。除以上方式外,可采用视频采集(如电子警察)方式作为辅助手段,用于交通图像信息采集。1.3.11.3.1磁敏车辆检测器磁敏车辆检测器磁敏车辆检测器利用地磁传感器技术和无线传感器网络技术,可以实现对路面或停车场车辆信息的检测和统计功能,磁敏车辆检测器在智能交通指挥控制系统中的应用见图1-1,磁敏车辆检测器的外观如图1-2所示。1)磁敏车辆检测器的特点 环境适应性强经多项测试表明,磁敏车辆检测器在温度测试(-25-80)、强压测试、50cm深水浸水测试中,能够全天候持续正常工作。 方便性及灵活性系统具有设置方便、灵活的特点,可以通
8、过控制中心配置灵敏度和上报周期等参数。智能交通信息网指挥控制中心路况信息广播 系统智能交通 控制系统信号指示系统GPRS、广播等交交通通指指示示牌牌光纤、GPRS、 CDMA等检测区域图1-1 磁敏车辆检测器在智能交通指挥控制系统中的应用图1-2 磁敏车辆检测器 对路面破坏小,道路变形对其影响较小,可承受超重车辆压力,路面变形和沉降不影响其正常工作安装、维护方便,对路面损坏小。 应用范围广能实时的对多车道的车流量、车速、占有率等信息和车位使用信息进行采集和统计,可广泛应用于交通车流量信息采集系统、闯红灯违章抓拍系统、禁行线抓拍系统、收费出入口管理系统、交通信号控制系统和停车场管理系统中。 使用
9、寿命长检测器自备供电系统,无需额外安装电源,可保证待机时间为7年以上。 准确率高可对大型车、拖车、轿车、摩托车等车型做出正确判断,检测误差小于1%。 抗干扰好电路采用多次滤波、放大和比较,经单片机算法识别,相对其他的检测手段,正确率和灵敏度都比较高。 灵敏度可选灵敏度范围可调,在设置和应用时非常灵活,以适合不同的道路应用。2)基本性能要求磁敏检测器参数: 工作环境:-4085 供电方式:锂电池 检测方式:三轴地球磁场检测, 临界值可调, 自动背景变动适应 使用年限:检测器电池可使用7年以上(按单车道日均流量一万次计算) 检测种类:卡车、拖车、客车、轿车等常见车型 检测半径:可调,最大2m 流量
10、检测准确度:大于90% 射频工作频段:2.4G ISM频段, IEEE 802.15.4 PHY 传输码率 : 250 kbps 射频工作频道 : 16 频道带宽: 2 MHz 一般输出功率: 1mw 标准接收敏度 : -95dBm (PER = 1%) 传输距离: 大于45m(通视情况) 单一接收主机最大支持: 48 个检测器 接收主机工作环境:-4085; 供电方式:220V市电或由信号机箱供48V DC 数据接口:RS485、以太网、GPRS 国际安规认证 : 2006/95/EC, FCC part 15, 2004/108/EC中继器参数: 工作环境:-4080,Repeater 器
11、设计制造完全防水,满足室外安装需要 供电方式:用户可更换锂亚硫酸基氯化物电池 (3.6V, 57Ah/171Ah) 传输介面 :双向与无线检测器 - 802.15.4 PHY Radio双向与AccessPoint - 802.15.4 PHY Radio 无线传输距离可达305 m至AccessPoint或集联之Repeater 无线传输距离可达23 46 m至辖下之Sensor Repeater 可集联两层以支持各类布建需要 无线传输信号质量监测接收信号强度指标 (RSSI, in dBm)无线连接质量指标 (LQI) 固件升级 - 可透过 AccessPoint 对Repeater 进行
12、无线固件升级 无线传输协议 : Sensys NanoPower (SNP) protocol (TDMA) 物理层传输协议 : IEEE 802.15.4 PHY 传输码率 : 250 kbps 射频工作频段:2400 2483.5 (2.4G) ISM频段 射频工作频道 : 16 标准接收敏度 : -95dBm (PER = 1%) 国际安规认证 : 2006/95/EC, FCC part 15, 2004/108/EC无线接收器参数: 工作环境:-4080,Access Point 器设计制造完全防水,满足室外安装需要 供电方式:220V市电或由信号机箱供48V DC 传输介面 :双向
13、与无线检测器 - 802.15.4 PHY Radio双向与无线中继器 - 802.15.4 PHY Radio双向与调适控制设备(PC) TCP/IP over 10Base-T 以太网双向与路侧交通控制机 RS-485 双向与远端网管及交通信息搜集控制中心 - TCP/IP over 10Base-T 以太网,或移动电话无线网络 (GSM-GPRS, CDMA) 网络接口 : 支持标准IP协议Telnet, FTP, HTTP, PPP, PPTP, optional encryption over tunnel10Base-T via RJ45 connector (10 Mbps)GS
14、M GPRS connectivity (optional) Dual-band 900/1800 MHz GSM ( up to 85.6 kbps)CDMA2000 1xRTT connectivity (optional) Dual-band 800/1900 MHz CDMA ( up to 153.6 kbps) 基于车道数据处理计数 (流量)路占率车速均值及中位数依设定时间区块,对车数及车长分类 基于车道数据处理车辆侦得时间车头间距车速车长 本地数据储存 130 kB 供事件储存 500 kB 供处理後数据储存 无线传输信号质量监测接收信号强度指标 (RSSI, in dBm)无线
15、连接质量指标 (LQI) 固件升级可透过 IP4网络或由本地PC连线升级可对所有辖下車辆检测器进行无线固件升级 无线传输协议 : Sensys NanoPower (SNP) protocol (TDMA) 物理层传输协议 : IEEE 802.15.4 PHY 传输码率 : 250 kbps 射频工作频段:2400 2483.5 (2.4G) ISM频段 射频工作频道 : 16 标准接收敏度 : -95dBm (PER = 1%) 功耗 : 2W 国际安规认证 : 2006/95/EC, FCC part 15, 2004/108/EC1.3.21.3.2微波交通流检测器微波交通流检测器图1
16、-3 微波交通流检测器示意图微波车辆检测器可以检测双向8个车道的交通数据,包括车流量、单车速度、平均速度、车型分类、车道占有率等交通数据;广泛应用于高速公路、城市道路、桥梁等进行全天候的交通检测,能够精确的检测高速公路上的任何车辆,包括从摩托车到多轴、高车身的车辆,拖车作为一辆车检测。此种检测器主要用于路段检测。1)微波车辆检测器的具有以下特点: 车流量精确度 任何单一车道流量 95%,总流量 98%; 单车车速精度 97%,10250Km/H; 平均车速精度 97%,10250Km/H; 车道占有率精度误差小于5%,即使是在交通拥堵时段; 适用于任何天气,包括雨,雾,雪,大风,冰,灰尘等等;
17、 精确的识别能力,即使车辆有多达50%的部分被障碍物遮挡亦可被识别。2)支持多种通讯方式: 支持以太网连接方式; 支持选配的内置CDPD调制解调器; 支持传输速率为9600-57.6kps的RS-232串口; 支持外部模拟电话线接口和无线调制解调器。3)性能要求安装方便,维护简单。MPR-2侧向安装于道路边一定高度的立杆上,安装和维护时不必中断交通;维护时将雷达取下来即可。可同时检测多达双向12车,安装立杆离第一车道距离最小可到0.5米在恶劣气候条件下性能同样出色。微波雷达不受风、雨、雾、冰雹等影响。中心频率10.525GHz,功率小于10毫瓦,这是自由使用频率,也符合欧盟关于车流量检测雷达的
18、标准。准确检测低速行驶车辆和静止车辆;自动屏蔽检测断面上的障碍物(如护栏、隔离绿化带等)有效解决车辆压线行驶问题自动识别车道:具备自动车道划分功能,并具备车道自动和手动相结合的功能,适应各种复杂环境。检测器的每一个车道可按车长分类均能检测出二轮以上的所有类型机动车。并可将其进行分类。能检测每一车道的车辆数、单位时间(可调)平均速度、车辆时间占有率等数据。检测器具有32位微处理器,具有预处理功能和存储功能,能在10s30min 之间按采集周期要求实时传输采集周期内所采集交通数据;在通信中断情况下,检测设备至少能存储5000组按1min、5min 或15min等统计的检测断面处每一车道的分车型车辆
19、数、平均速度、占有率等交通数据,并能在通信恢复后集中传送或通过外部存储设备进行采集。检测器具有不掉电存储功能,在通信系统发生故障时,仍可存储至少15天的检测数据,不但能在故障恢复后传给监控中心计算机,还能直接通过串口方便输入至便携计算机;根据用户需要,可以扩展至存储100天检测全数据。手持式计算机作为采集设备的终端,能实时显示采集设备在采集周期内按车道记录的采集数据和存储记录的历史数据,能对采集设备进行现场调试和测试。检测器的各种参数(如标准时间、设备编号等)、在检测器本地预处理需要的各种设置数据(采集周期、变换表格、处理用参数等),均能在本地设置或通过通信端口进行远程设置。车检测器能够接收监
20、控分中心的轮询指令,反应时间0.3s。每隔5s30min(此周期间隔可根据需要设定)将收集和预处理后的交通流参数以数据块的方式传送到监控分中心监控工作站。检测器具有RS-232端口,RS-485端口、RS-422端口、10M以太网端口,还可提供GSM短消息端口、GPRS端口、CDMA端口, 传输速率为1200-115K用户可选;通讯协议采用国际标准ASCII码,并且可以根据客户需求做具体修改。检测器具有自检/故障诊断功能,设备能在电源中断恢复后立即自动投入正常工作,可通过通讯口向中央计算机系统发出故障信号。1.3.31.3.3浮动车实时信息(浮动车实时信息(FCDFCD)采集)采集浮动车信息(
21、FCD)采集技术是目前国际上ITS系统中采集道路交通信息的先进手段,它利用定位技术、无线通讯技术和信息处理技术,实现对道路上形式车辆的瞬时速度、位置、路段旅行时间等交通数据的采集,数据范围遍布整个地区,能全天候24小时的进行数据采集。经过汇总、处理后这些信息生成反应实施道路拥挤情况的交通信息,能够为交通管理部门和公众提供动态、准确的交通控制、诱导信息。1)系统组成基于GPS的浮动车交通信息采集和路况分析系统主要有车载设备、无线通信网络和交通管控中心的浮动车交通信息采集和路况分析系统等组成。车载设备主要包括GPS模块、无线通信模块等,GPS模块接收卫星定位信号并运算出车辆的坐标和瞬时速度,无线通
22、信模块负责将车辆坐标、速度等数据传送到交通信息中心。无线通信网络主要是指通信运营商提供的通信基站和数据传输服务。车载设备向交通信息中心传输的数据主要包括:车载终端ID号、经纬度坐标、瞬时速度、方向、回传时间、车辆运行状态等字段。交通信息中心主要包括无线通信设备、基于GIS的交通信息处理系统及计算机设备等。车 载 单 元车 载 单 元GPRS CDMAInternet路由器交换机防火墙网闸数据同步 服务器数据库 服务器 机群应用服 务器客 户 端客 户 端边界系统公安内网千兆以太网 百兆以太网 超五类双绞线其他相关系 统网络图1-4 浮动车交通信息采集和路况分析系统硬件结构图交通实时信息服务浮动
23、车交通信息采集和路况分析系统交通诱导导航数据广播突发事件交通流分析互联网站交通控制短信广播电台交通诱导GPS数据交通管理交通历史数据应用图1-5 浮动车交通信息采集和路况分析系统总体结构2)系统功能浮动车交通信息采集和路 况分析GPS数据接收和预 处理FCD核心算法模块路径规划服务模 块实时路况发布模 块路况分析模块图1-6 浮动车交通信息采集和路况分析系统总体功能图交通指挥中心浮动车交通信息采集和路况分析系统对车载设备上传的数据进行储存、预处理,结合地图利用相应的计算机模型对交通参数如速度、行程时间等进行评估和预测,从而得到整个道路网的实时动态交通信息。浮动车交通信息采集和路况分析系统由GP
24、S数据接收和预处理模块、FCD核心算法模块、路径设计服务模块、实时路况发布模块、路况分析模块等组成。 GPS数据接收和预处理模块功能数据接收预处理 地图预处理模块功能电子路网底图的预处理主要包括:地理范围及详细程度的确定;地面坐标到平面直角坐标的地图投影交换;路网拓扑的建立以保证路网的连通性和方向性;路网的双向显示;路网的格网分层以提高路段检索效率;FCD核心算法模块功能:每隔一个更新周期(小于5分钟)FCD算法将对之前10分钟内接收到的浮动车数据进行计算,获得路网内各个路段的平均车速。浮动车实时计算4阶段法:GPS点数据预处理;根据投影距离和方位角进行点匹配;运用局部节点匹配的改进最优路径选
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