面向車聯(lián)網(wǎng)的交通流參數(shù)檢測_

1、20118181面向車聯(lián)網(wǎng)的交通流參數(shù)檢測?汪成亮張晨WANGChenliangZHANGChen重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院重慶400044DepartmentofComputerScienceChongqingUniversityChongqing400044ChinaEmail:zhangchen492@WANGChenliangZHANGChen.Detectionmodeloftrafficflowparametersientedint

2、erofvehicles.ComputerEngineeringApplications.Abstract:RFIDtechnologywillbeappliedtothedetectionoftrafficflow.ThispaperintroducesthetheythestructureoftheInterofvehicleswhichusesRFIDtechnologyanalyzestheparameterionproblem

3、ssystemdesignproblemsresultingadjacentchannelinterferenceproblemsproposesthecrespondingsolutionsaswell.Thenthispapergivesthedetectionmodelbasedonsetthey.Thispaperanalyzeshowtodetectthedensitytrafficvolumespacemeanspeedio

4、nprobabilityroadtraveltimeroaddelaytime.BecauseoftheRFIDtechnologyroadtraveltimeroaddelaytimeionprobabilitywhichisnewlyproposedturnintomeasurableparameters.Thispaperprovidesthedetectionmodelsfmulasoftheseparametersaswell

5、.Finallythispaperdesignedtwosimulationexperimentstotestveritythecrectnessthefeasibilityofthedetectionmodels.ThispaperprovidesasufficienttheyofInterofvehicles.Keywds:RFIDinterofvehiclesdetectionoftrafficflowinterofthings摘

6、要:將RFID技術(shù)應(yīng)用到交通流檢測中是交通檢測的新趨勢。本文就將基于RFID的車聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行討論，分析及解決其設(shè)計(jì)參數(shù)選取、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鄰道干擾等問題。對(duì)如何檢測交通流的空間密集度(Density)、交通量(Trafficvolume)、空間平均速度(Spacemeanspeed)、選擇概率(ionProbability)、道路通行時(shí)間(RoadTravelTime)和道路延誤時(shí)間(RoadDelayTime)等參數(shù)進(jìn)行分析，指出因引入R

7、FID技術(shù)，使得以往不可準(zhǔn)確檢測的道路通行時(shí)間和道路延誤時(shí)間及新提出的選擇概率成為可測參數(shù)，并給出具體計(jì)算方式。最后通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了檢測方式的正確性和可行性，為進(jìn)一步研究車聯(lián)網(wǎng)提供了充分的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:RFID車聯(lián)網(wǎng)交通流檢測物聯(lián)網(wǎng)DOI:10.3778j.issn.10028331.文章編號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A中圖分類號(hào):U491.1基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（theNationalNaturalScienceFoundationo

8、fChinaunderGrantNo.61004112）；“211工程”三期建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：S10218）。作者簡介：汪成亮（1975），CCF高級(jí)會(huì)員，男，博士，副教授，研究方向：人工智能，圖像處理，傳感器網(wǎng)絡(luò)；張晨(1987)，男，碩士研究生。1引言在道路系統(tǒng)的選定地點(diǎn)或選定路段，為收集有關(guān)車輛運(yùn)行情況數(shù)據(jù)而進(jìn)行的調(diào)查分析工作稱為交通調(diào)查。交通調(diào)查的對(duì)象主要是交通流現(xiàn)象的各參數(shù)，其使用的技術(shù)稱為交通檢測技術(shù)[1]。傳統(tǒng)的交網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)

9、間：2011102410:13網(wǎng)絡(luò)出版地址：kcmsdetail11.2127.TP.20111024.1013.058.html3成二級(jí)節(jié)點(diǎn)，各個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)匯集到數(shù)據(jù)管理中心并連接其他管理體系（例如：如出租車管理系統(tǒng)、客運(yùn)車輛管理系統(tǒng)等）。作為新興的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，車聯(lián)網(wǎng)必將是基于下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6互聯(lián)體系[1213]，而當(dāng)城市的大多數(shù)車輛安裝車載標(biāo)簽及形成一定規(guī)模讀寫器后，由此形成復(fù)雜的車聯(lián)網(wǎng)。以重慶的交通狀況和道路設(shè)置為例，每個(gè)一級(jí)

10、節(jié)點(diǎn)下平均設(shè)置50個(gè)讀寫器，基本覆蓋完成至少需60個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)下平均有50個(gè)一級(jí)節(jié)點(diǎn)。讀寫器將一次讀取獲得的所有車輛信息上傳給一級(jí)節(jié)點(diǎn)。一級(jí)節(jié)點(diǎn)識(shí)別各個(gè)不同的讀寫器，加上讀寫器標(biāo)識(shí)后上傳至二級(jí)節(jié)點(diǎn)。二級(jí)節(jié)點(diǎn)識(shí)別一級(jí)節(jié)點(diǎn)的不同區(qū)域，加上一級(jí)節(jié)點(diǎn)的區(qū)域標(biāo)識(shí)上傳至數(shù)據(jù)管理中心。數(shù)據(jù)管理中心將匯集到的當(dāng)前數(shù)據(jù)放入實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)池中，以進(jìn)行交通的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。將一定時(shí)間后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至歷史數(shù)據(jù)庫中，以滿足非實(shí)時(shí)的交通需求，如交通規(guī)劃和出

11、行分析等。同時(shí)，對(duì)車載標(biāo)簽的寫入指令可由數(shù)據(jù)管理中心發(fā)出，也可由二級(jí)節(jié)點(diǎn)或一級(jí)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立發(fā)出。由哪一層次的節(jié)點(diǎn)發(fā)送取決于指令的級(jí)別和具體執(zhí)行內(nèi)容。2.3鄰道干擾及解決方案安裝在交通路口的讀寫器的天線范圍只包括單向的車道。在典型的十字形雙向交叉路口，讀寫器的安裝分布如圖2。圖2交叉口讀寫器安裝位置及天線范圍示意圖2中陰影分別為各讀寫器的天線范圍。一個(gè)讀寫器只負(fù)責(zé)讀寫駛向信號(hào)燈車道上的車載標(biāo)簽。對(duì)于多車道，可設(shè)置多個(gè)天線。由于駛離信號(hào)燈車道上

12、的車輛也可能處在同路段上讀寫器的天線范圍內(nèi)，故會(huì)產(chǎn)生鄰道干擾[14]。鄰道干擾的發(fā)生，與天線的布置、天線增益和方向、讀寫器發(fā)射功率和電子標(biāo)簽所處位置及朝向有關(guān)[1115]。為解決鄰道干擾，本系統(tǒng)根據(jù)低頻通信有良好方向性的優(yōu)勢，采用了低頻喚醒技術(shù)。低頻喚醒技術(shù)可將低頻通信限制在RFID讀寫器應(yīng)有的天線范圍內(nèi)。當(dāng)車輛進(jìn)入天線范圍，車載標(biāo)簽會(huì)接收到低頻信號(hào)，然后該低頻信號(hào)會(huì)激活車載標(biāo)簽內(nèi)的高頻通信模塊，使得車載標(biāo)簽可與RFID讀寫器進(jìn)行高頻通

13、信[11]。3交通流參數(shù)檢測傳統(tǒng)的交通檢測技術(shù)檢測到的信號(hào)數(shù)據(jù)大多為一段時(shí)間序列[1617]?；赗FID的車聯(lián)網(wǎng)能讀取到車輛個(gè)體信息，并可分析車路及多條道路之間更為復(fù)雜的關(guān)系。故本系統(tǒng)中使用集合論的觀點(diǎn)來建立車輛的參數(shù)檢測模型。對(duì)車輛的檢測只關(guān)注路側(cè)讀寫器的讀取功能，以下僅從讀取方面建立檢測模型。讀寫器一次讀取活動(dòng)得到的是天線范圍內(nèi)所有車輛上車載標(biāo)簽內(nèi)的可讀信息。從集合論的觀點(diǎn)出發(fā)，使用tnR表示第n個(gè)讀寫器在時(shí)刻t讀取到的所有可讀信

14、息集合，使用tnR表示集合中所有車輛的數(shù)量，單位為veh。下文列舉并給出了如何使用RFID技術(shù)檢測交通流參數(shù)中的六個(gè)基本參數(shù)，其中選擇概率、道路通行時(shí)間和道路延誤時(shí)間是面向車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中新的可測參數(shù)。3.1空間密集度(Density)定義1：某一瞬間單位道路長度上存在的車輛數(shù)稱為空間密集度。用k表示空間密集度，k由讀寫器實(shí)時(shí)或上級(jí)節(jié)點(diǎn)定時(shí)計(jì)算，度量單位是vehkm?；赗FID技術(shù)可精確獲得天線范圍內(nèi)的k值。式(2)為其計(jì)算公式：tnRk