智能交通系统中车载导航系统的研究与实现

本介绍了一种车载导航系统，该系统基于嵌入式系统平台构成，融合了导航以及车载多媒体功能。基于该嵌入式平台设计的车载地理信息系统采用了单线路网模型，在有效表示路网结构的同时还可以清楚表示出交通限制信息。通过试验表明该系统能够很好地在车上工作，可实现车辆定位、寻路和智能导航功能。     

车辆导航数字地图的蛛式路网模型

提出一种新的蜘蛛式路网模型,它以路口的一般性特征为基础,对复杂城市路网结构的物理和交通连通性进行一致性的描述,并能够以此为基础实现与普通图结构同等时间复杂度的最优路径算法.试验表明基于该模型的数字地图能高效地实现路径规划和导航相关操作,为驾车者提供丰富的行车信息,适合于车载导航使用.     

基于动态交通信息的GPS导航系统的开发研究

在分析普通GPS导航系统的工作原理及优缺点的基础上,研究开发出一种基于动态交通信息的GPS导航系统,该系统通过对动态交通信息的采集、分析,结合电子地图和定位系统,产生运行时间短、道路畅通的导航线路,可有效提高通行质量,也可在一定程度上缓解交通拥堵问题。     

基于实时交通信息的动态车辆导航技术研究

将实时交通信息应用于车辆导航是实现车辆导航系统市场化、大众化的关键，而快速发展的无线通讯技术则为实时交通信息的传送提供了可能，集成车辆导航系统和无线通讯技术、构建车辆信息系统(Telematics)将是未来车辆应用发展的主导方向。本在分析传统静态的．孤立的车辆导航系统弊端的基础上，着重探讨了动态车辆导航涉及到的一些关键技术，包括有：实时交通信息的快速采集、信息融合、数值化编码、动态管理以及无线实时发布；基于实时交通信息的动态路径规划理论与方法；导航电子地图数据动态维护与更新；GPS／DR／MM组合定位方法。     

实时车辆导航系统中本地路网的构建

为了解决中心发布式导航系统中,当车辆偏离最优路线时,可能导致导航失败的问题,本文提出了中心发布与自治相结合的导航系统体系结构;详细描述了该体系结构中的关键算法:从中心服务器路网中抽取部分路段以构建本地路网数字化地图的算法;提出了利用可达性矩阵来分析、检验和提高本地路网连通性的思想。     

导航电子地图的设计与制作

导航电子地图是智能交通和车载导航领域的重要组成部分,其设计和制作方法的好坏会直接影响到后期的可用性。对导航电子地图的设计和制作进行了详细讨论,包括数据流程设计、电子地图系统构成、数据采集与编辑方法、地图符号制作、图形显示与绘图输出等,针对交通要素介绍了电子地图要素的分层和制作方法,并对目前导航电子地图行业存在的一些问题提出了自己的看法。     

基于车载通信实时交通信息的城市道路路径选择方法

为车辆出行规划最优路径是智能交通系统（ITS）的一个重要研究目标.本文根据有效的实时交通信息提出一种车辆路径选择机制,这种机制包括两个阶段.第一阶段,由有线或无线传输设备和车载通信设备组成的交通信息系统（TIS）,收集用于车辆出行导航的实时交通信息数据,并将其存储至交通信息中心.第二阶段,利用有效的实时交通信息,提出两种基于Dijkstra 的路径选择算法,即一步路径选择和逐步路径选择.前者在整个车辆出行过程中,仅在其出行开始阶段单次计算通往目的地的最优路径.逐步路径选择在每个交叉口都实时更新并计算通往目的地的最优路径,并提出使用两种新优化方法以避免算法形成环路.利用NCTUns 6.0 进行路网仿真,结果表明两种算法都借助于实时交通信息,且逐步路径选择优于一步路径选择.     

基于移动导航数据的信号配时反推

在交通管理和评价时,信号配时对监测评价路口运行状态,评价路口配时方案至关重要.但是,大范围的实时信号配时方案的获取尚缺乏简明有效的途径.本文提出两种基于移动导航数据计算固定配时路口信号配时的方法.第一种方法是在不考虑驾驶员驾驶行为差异性时,得到路口红灯和车均延误的关系模型,从而计算某相位的红灯时长.另外一种方法是基于车辆通过停止线的时间,结合本文提出的上升梯度法,得到某阶段红灯时长.本文通过实际的路口案例计算,将预测结果和已知路口的信号配时比较,表明此方法计算得到的红绿灯时长准确度较高,为后续进行路口运行状态和通行能力研究提供了数据支持.     

基于边界速度的城市路网承载力估计方法

为了估计路网瞬时所能承载的车辆数,首先建立在途车辆数与路网均速的关系,推算路网运行的边界速度;其次,提出路网中车辆速度分布的概率模型,并建立车速分布参数随路网均速变化的动态模型;进而,将边界速度代入动态模型获得对应的车速分布参数,恢复对应的车辆速度分布;将车速分布与交通流速度—密度曲线进行匹配,获得不同密度条件下车辆数所占比例;待求车辆总数乘以密度分布得到不同密度下的车辆数,不同密度下车头间距之和等于车道加权的公路总里程,解方程得到车辆总数。以北京市为例,用来自1.2 万辆私人小汽车的浮动车数据分别估算了北京市中心城区1 368km2范围内快速路、主干路、次支路三个等级路网的承载力。结果显示,该方法计算效率高、操作性强,适用于大规模路网测算,在交通运行仿真、分析及控制领域具有广泛的应用前景。     

VCNS集成与复杂环境条件下的高精度车载导航

车载导航系统作为现代汽车重要电子装备之一.在复杂环境条件下,卫星导航定位系统因信号受到屏蔽或干扰无法定位而不能正常进行导航.在介绍GPS/INS组合导航方法的基础上,提出了车载组合式导航系统(VCNS)的结构方案和功能设计.     

基于动态分流元胞传输模型的城市道路网络韧性评估

为全面评估重大扰动事件下城市道路网络抵御扰动并从扰动中快速恢复的能力，提出以改进元胞传输模型模拟路网流量分布状态，以韧性为测度指标的路网性能评估模型。针对传统元胞传输模型交叉口分流比例恒定的不足，明确考虑扰动事件影响期内因出行者调整路径可能导致的路径流量波动，构建出行决策行为与元胞流量传输的强耦合机制，提出一种新的动态分流元胞传输模型；基于动态分流元胞传输模型获得的路网性能参数，以路网效率为路网基础性能指标，构建反映扰动事件影响期内路网效率累积动态变化的韧性指标；并基于Sioux Falls网络开展算例研究。算例结果表明：相比传统元胞传输模型，提出的动态分流元胞传输模型通过设置交叉口动态分流参数，建立出行决策行为与元胞流量传输的动态耦合关系和路径流量变化与交叉口元胞分流比例的自洽机制，可准确描述路网实际流量分布状态；提出的基于路网效率的韧性指标可全面反映扰动事件发生后路网性能退化到恢复全过程的动态累积性能，直观展示路网抵御扰动并从扰动中恢复的能力，契合韧性内涵；韧性评估中若忽视出行决策行为潜在影响，将获得次优甚至明显偏离实际的方案或结果。     

基于实时交通数据的路网展示系统的开发研究

深入研究实时交通数据,并将其应用在交通管控系统中,研究开发出实时交通数据路网展示系统,可为交通管理者提供辅助决策的依据,增加道路交通指挥的反应时间,起到提前知晓、提前疏导的作用,同时也为交通参与者提供实时路网信息,为现有的道路导航系统提供道路状态信息。     

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机非相互穿越模型是信号交叉口混合交通微观仿真系统中反映机动车和自行车相互影响的核心模型. 为了描述交叉口处机动车穿越自行车流的决策行为,分析了两相位信号交叉口右转机动车穿越邻道直行自行车的微观行为,提出了基于BP神经网络的机动车穿越决策模型. 以北京2个交叉口调查数据为基础,对该模型验证并与Logistic模型比较,结果表明BP模型优于Logistic模型且具有较好的预测精度. 根据所建模型的映射关系计算出系统输出对输入参数的一阶灵敏度矩阵,灵敏度分析结果表明,自行车提供给机动车的穿越间隙是影响机动车穿越决策行为的决定性因素,且间隙在2.76s～2.96s变动时对机动车穿越决策行为影响最大.     

关于城市道路合理间距理论推导的讨论

城市路网是城市交通与城市发展的骨架,对合理路网间距的认识是路网规划的关键。但对合理路网间距的认识存在若干观点,致使路网间距的合理取值范围较大。目前城市规划与交通工程专业书籍中经常提及的是路段通行能力的交叉口间距折减系数法和最佳公交线网密度分析法。本文采用逻辑推理的方法,指出路段通行能力的交叉口间距折减系数分析存在逻辑错误,公交最佳路网密度缺乏应有的应用前提分析,这些不足是导致我国城市路网密度不足的重要原因之一。     

基于神经网络的路口交通流转向比预测

为了预测路口交通信号控制所需的转向交通流量,提出了基于改进BP(back-propagation)神经网络的路口交通流转向比预测模型,给出了相应参数的计算方法;采用自适应学习率和动量梯度下降法以提高神经网络的学习速度和算法的可靠性,并用调查数据对模型进行了检验.研究结果表明,与传统的平均值法相比,用所提出的模型,平均绝对相对误差减小约1%~3%.     

多信号交叉口干线行程时间特性分析

城市道路多信号交叉口影响下的行程时间分布及可靠性是交通流理论研究中的重要方向 之一。本文基于灰色关联理论建立信号协调控制下的多信号交叉口行程时间影响因素模型。首 先,对车牌识别数据进行预处理,得到路段和干线行程时间数据;然后,利用Burr分布和高斯混合 模型对数据进行分布拟合,并进行拟合优度检验;最后,利用灰色关联法分析交叉口数量、干线长 度和干线流量与行程时间特性之间的关联关系。结果表明,单路段行程时间分布具有明显的双 峰现象,高斯混合模型适用于单路段行程时间的拟合;而Burr分布可以较好地描述多信号交叉口 干线行程时间分布右偏和高峰值的特征。交叉口数量、干线长度和干线流量与行程时间特性之 间有较强的相关性,且干线长度的影响更为显著,随着干线长度的增加,行程时间趋于一个稳定 的单峰分布,波动性减小,可靠性增加。     

交叉口右转机动车穿越决策BP仿真模型及灵敏度分析

机非相互穿越模型是信号交叉口混合交通微观仿真系统中反映机动车和自行车相互影响的核心模型. 为了描述交叉口处机动车穿越自行车流的决策行为,分析了两相位信号交叉口右转机动车穿越邻道直行自行车的微观行为,提出了基于BP神经网络的机动车穿越决策模型. 以北京2个交叉口调查数据为基础,对该模型验证并与Logistic模型比较,结果表明BP模型优于Logistic模型且具有较好的预测精度. 根据所建模型的映射关系计算出系统输出对输入参数的一阶灵敏度矩阵,灵敏度分析结果表明,自行车提供给机动车的穿越间隙是影响机动车穿越决策行为的决定性因素,且间隙在2.76s～2.96s变动时对机动车穿越决策行为影响最大.     

雾霾情况下路网模型及雾霾对交通路网的影响

雾霾对城市交通路网的影响主要包括交通数据缺失、交通安全和污染物排放三大问题.首先,基于城市交通数据监测系统,增加路网模型中驾驶员对能见度因素的反应特性,建立雾霾情况下交通路网模型,包括车道模型和交叉口模型两部分.然后,建立雾霾情况下交通路网模型评价指标,包括路网交通数据缺失率、交通危险系数和路网车辆污染物排放指标.最后,通过雾霾对路网影响程度和影响区域的仿真,得出如下结果:雾霾程度越严重、影响区域范围越大,交通数据缺失率越高,越不利于交通安全,同时污染物排放越多.     

城市主要道路平面交叉口安全管理研究

基于目前城市干道平面交叉口交通流量密集的状况,分析并讨论影响平面交叉口安全管理的影响因素．可为提高城市道路交叉口的交通安全管理水平提供依据及方法。