道路交通信息獲取多參量感知與傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化.pdf

1、全時空、網(wǎng)絡化、大規(guī)模的道路交通信息獲取為智能交通系統(tǒng)提供重要的數(shù)據(jù)基礎，尤其是利用傳感器網(wǎng)絡技術實現(xiàn)路網(wǎng)中的單點、斷面、區(qū)域交通流信息獲取已成為當前智能交通系統(tǒng)獲取道路交通信息的一個重要方式，并在世界各國大、中城市中表現(xiàn)的越來越突出。由于交通信息的時空相關性，路段、路網(wǎng)交通信息能夠以道路上關鍵點的交通信息為基礎，通過時空模型、交通流模型、關系模型等推導得知。另外，由于交通信息的時空相關性，加之工程資金、建設成本等約束條件，利用傳感器網(wǎng)

2、絡技術研究單點、斷面、區(qū)域的綜合交通信息獲取方法已成為智能交通系統(tǒng)研究領域的重點方向，對道路交通信息獲取傳感器網(wǎng)絡（TIASN）相關理論、技術和方法的研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本文以全時空、網(wǎng)絡化、大規(guī)模的道路交通信息獲取的實際需求為背景，重點解決如何實現(xiàn)TIASN網(wǎng)絡中單個傳感器獲取盡可能豐富的多參量交通信息（微觀層）、如何實現(xiàn)TIASN網(wǎng)絡的信息標準化及最優(yōu)物理拓撲和邏輯拓撲（中觀層）以及如何實現(xiàn)TIASN網(wǎng)絡大規(guī)模部署時的最優(yōu)

3、傳感器布局（宏觀層）等問題。本文針對這些問題及其子問題進行了深入研究，主要研究成果具體表現(xiàn)在以下幾個方面:
　　(1)形成了一種基于多功能地磁傳感器的交通信息多參量獲取方法，綜合實現(xiàn)交通流參數(shù)和交通流構(gòu)成要素等交通信息感知與獲取針對微觀層的TIASN網(wǎng)絡檢測節(jié)點問題，本文分別提出了雙窗口車輛檢測算法、車輛停駛檢測算法和環(huán)境自適應的改進算法實現(xiàn)了面向不同實際應用、適應不同道路交通環(huán)境的高準確率交通流量檢測;針對不同的多功能地磁傳感器

4、硬件配置環(huán)境，分別提出基于單模塊傳感器和雙模塊傳感器的車輛速度獲取方法，并通過視頻數(shù)據(jù)對計算結(jié)果進行了驗證;通過提取車輛波形數(shù)據(jù)的時、頻域特征，分別提出時域、頻域車型分類模型和算法，以適應不同的傳感器硬件特點，實現(xiàn)了交通流構(gòu)成要素的實時檢測。
　　(2)提出了一種實現(xiàn)信息標準化的網(wǎng)絡節(jié)點語義編碼方法及一套以低成本、低功耗為目標的傳感器網(wǎng)絡拓撲優(yōu)化方法針對中觀層的TIASN網(wǎng)絡信息標準化及各子網(wǎng)拓撲優(yōu)化問題，探討了TIASN網(wǎng)絡的層

5、次架構(gòu)和節(jié)點功能，并給出了網(wǎng)絡節(jié)點語義編碼方法，為交通信息共享和節(jié)點語義編碼標準化提供支持;提出了物理拓撲優(yōu)化的多次多重背包模型和通信拓撲優(yōu)化的邊權圖模型，實現(xiàn)了TIASN網(wǎng)絡物理拓撲及通信拓撲優(yōu)化，保證了工程上TIASN網(wǎng)絡部署的經(jīng)濟性和信息傳輸?shù)母咝裕瑥亩鴺?gòu)建出經(jīng)濟、高效、長壽命的TIASN網(wǎng)絡。
　　(3)提出了基于固定傳感器的交通信息可信度空間分布模型及測度，基于該測度面向不同實際應用需求建立了傳感器網(wǎng)絡布局優(yōu)化模型及方

6、法針對宏觀層的TIASN網(wǎng)絡空間大規(guī)模部署問題，基于固定傳感器的交通信息可信度空間分布特性，建立了三維交通信息可信度空間分布模型，定義了不同空間粒度下的交通信息可信度空問分布測度——傳感器、路段、路網(wǎng)信息可信度函數(shù)，并進行了實證研究;基于該測度，考慮到交通信息完備性和有效性需求，建立了單向路段最小投資模型;通過引入傳感器附加價值因子，建立了單向路段最大效益模型;為了能夠分析各模型參數(shù)對傳感器網(wǎng)絡布局優(yōu)化問題的影響模式，對離散模型連續(xù)化，

7、分別給出兩類模型的簡化形式。研究結(jié)果表明本文提出的模型和算法能夠在工程上指導TIASN網(wǎng)絡大規(guī)模布局優(yōu)化問題。最后從理論上對不同交通信息可信度空間分布特性和路段端點約束條件下的傳感器網(wǎng)絡布局優(yōu)化問題進行了分析和討論，證明了本文提出的新測度在交通信息可信度空間分布度量和傳感器網(wǎng)絡布局優(yōu)化應用中的有效性。
　　本文通過對TIASN網(wǎng)絡多參量感知、網(wǎng)絡信息標準與拓撲優(yōu)化、大規(guī)模空間布局優(yōu)化等問題的研究，并以交通信息獲取的實際需求為背景，