城市交通智能感知與傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究.pdf

1、多元、泛在、網(wǎng)絡(luò)化的信息感知是未來(lái)城市交通統(tǒng)一協(xié)作管理、科學(xué)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，高效合理的感知系統(tǒng)能夠?yàn)槌鞘薪煌ňC合運(yùn)營(yíng)管理提供全方面的數(shù)據(jù)支持。建立完善的交通感知系統(tǒng)及其傳感器網(wǎng)絡(luò)可以有效的推動(dòng)城市交通信息化、工業(yè)化融合，并加快交通運(yùn)輸業(yè)向便捷、安全、高效、經(jīng)濟(jì)的綜合運(yùn)輸體系發(fā)展。因此對(duì)用于交通領(lǐng)域的感知系統(tǒng)及其傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究、性能評(píng)估研究、狀態(tài)優(yōu)化研究等問(wèn)題成為未來(lái)交通信息獲取領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)此類(lèi)問(wèn)題的研究具有重要的

2、理論意義和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)作用。
　　本文以城市交通組成元素的全息感知為研究背景，深入研究了獲取交通信息的感知系統(tǒng)及其傳感器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)交通智能感知的相關(guān)概念進(jìn)行定義，提出感知系統(tǒng)的通用架構(gòu)及性能評(píng)價(jià)方法，并通過(guò)研究不同層次的性能優(yōu)化算法對(duì)感知系統(tǒng)效能進(jìn)行優(yōu)化，開(kāi)發(fā)交通感知傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了本文所述理論方法的有效性，形成城市交通感知系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)體系。本文的主要研究成果體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:
　　(1)形成城市交通感知系

3、統(tǒng)體系及其通用架構(gòu)。
　　本文定義了交通感知、交通智能感知、交通智能感知系統(tǒng)及用于交通感知的傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)概念，系統(tǒng)地分析了城市交通感知的對(duì)象、感知方式以及感知結(jié)果，形成完整的城市交通信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu);分析了傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)及功能技術(shù)特點(diǎn)，提出一種具有普適性、可裁剪、易重構(gòu)的城市交通傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);通過(guò)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行形式化建模，定量分析帶寬、時(shí)延及丟包率等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)感知系統(tǒng)的性能影響，為論文的進(jìn)一步研究奠定理論基礎(chǔ)。
　　

4、(2)以?xún)?yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸性能、提高系統(tǒng)效率為目標(biāo)，提出城市交通感知傳感器網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化方法。
　　基于建造費(fèi)用、可靠性、實(shí)時(shí)性的多方博弈過(guò)程，提出有線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化方法;將有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化過(guò)程分為物理拓?fù)鋬?yōu)化和邏輯拓?fù)鋬?yōu)化兩層，對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行建模，通過(guò)雙層規(guī)劃的思想，將有線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性、建造費(fèi)用與通信效率納入統(tǒng)一的決策過(guò)程，從而建立傳感器網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)性能模型;基于納什協(xié)商博弈論建立無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)資源分配模型，通過(guò)尋找系

5、統(tǒng)中各業(yè)務(wù)傳輸效用的非對(duì)稱(chēng)納什議價(jià)解從而確定資源分配方案，提高系統(tǒng)資源利用率;通過(guò)在列車(chē)車(chē)載有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和車(chē)地傳輸網(wǎng)絡(luò)中分別進(jìn)行的驗(yàn)證表明，本文所提出的兩種優(yōu)化模型及其求解算法具有較好的適用性，保證了傳感器網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際工程中應(yīng)用時(shí)的經(jīng)濟(jì)性、高效性及可靠性。
　　(3)建立城市交通感知網(wǎng)絡(luò)典型應(yīng)用技術(shù)框架。
　　分別在城市道路交通領(lǐng)域及軌道交通領(lǐng)域建立投入工程應(yīng)用的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，研究相關(guān)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的應(yīng)用技術(shù);將智能感知系統(tǒng)應(yīng)

6、用于軌道交通領(lǐng)域，提出一種用于城軌列車(chē)在途安全監(jiān)測(cè)的感知系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為車(chē)載大容量傳感器網(wǎng)絡(luò)以及車(chē)地?zé)o線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò);通過(guò)對(duì)列車(chē)感知系統(tǒng)的對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)分析，確定其主要功能，并闡述實(shí)現(xiàn)該功能的系統(tǒng)架構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)方法;最后給出一種列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，該平臺(tái)能夠兼容目前主流的各種通信協(xié)議，并提供完整的系統(tǒng)功能模擬及故障注入功能，為評(píng)估城市交通感知系統(tǒng)及其傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能、驗(yàn)證系統(tǒng)優(yōu)化效果以及分析系統(tǒng)可用性提供實(shí)物依據(jù);將智能感知系統(tǒng)應(yīng)用