城市路网中浮动车数据和线圈数据的融合

交通信息是 ATMS 的基础和核心,从实时交通数据中准确估计交通参数、判断和预测交通状态是 ATMS 的重要内容.文中在信息融合理论的基础上,介绍了交通数据融合的基本内容.分析了浮动车数据和线圈数据的特点后得出:在城市路网环境中,虽然浮动车采集和线圈采集方式各有优劣,但他们在时间和空间上具有很强的互补和冗余.为充分利用已获取的交通信息,应实现这两类数据的融合,并对浮动车数据和线圈数据的一般融合模型和基本融合方法进行了论述,明确了交通融合问题的2种研究方法,即通过仿真手段得到的数据和现场采集数据作为融合的数据源来验证融合模型.     

高速公路交通状态预测的多源数据融合研究

针对目前高速公路交通状态预测大量使用单一数据源的不足,通过对收费站抽样刷卡数据与浮动车GPS数据的预处理,得到体现同一时间和同一空间的交通状态多源数据;采用极限学习机算法对高速公路交通状态进行预测和估计,并用行程时间指数TTI对道路交通状态进行估计;以广州机场高速公路南线为例,对比分析结果表明,采用多源数据融合模型得出的行程时间均方根误差和平均绝对百分比误差均小于单一数据源模型,且极限学习机在数据准确性与稳定性上均有良好效果,优化率分别为80.6%、53.7%。     

基于交通因子状态网络的城市交叉口交通流预测

信息技术的快速发展,为交通研究和城市交通管理提供了大规模、多样化的数据资源,并为城市交通状态估计和交通流预测方法的研究提供了有力支持。将城市交叉口视为一个微观交通系统,采用数据驱动与领域知识结合的方式,建立微观层次的交通因子状态网络模型（Traffic Factor State Network,TFSN）,考察交通因素之间的相互关联,并考虑环境因素的影响。该模型结合交通因子和环境影响因子的影响,通过对交通流数据进行聚类分析,估算出对应于环境影响因子的交通状态,并通过实际案例验证其物理意义以及与交通流实际状态的对应关系。进一步地,基于不同交通状态下的交通流数据建立高阶多元马尔可夫链,进行交通流预测,并根据交通流时间序列的聚类性能指标提高模型的预测准确性。对数据序列马氏性强弱、马尔可夫模型阶数与模型预测准确性之间关系进行分析。研究结果表明：根据马氏性合理选择马尔可夫模型的阶数可以提升模型预测准确性;直接对原始交通流数据进行预测的平均绝对百分比误差为24.61%,而不同交通状态下交通流预测的平均绝对百分比误差为16.99%,相比直接预测误差下降了7.62%,验证了所提出的微观交通因子状态网络的有效性和可用性。     

基于状态空间模型的道路交通状态多点时间序列预测

以多点的道路交通状态为研究对象,把道路交通状态单点预测向多点同时预测扩展,提出了基于状态空间模型的道路交通状态多点时间序列预测方法。首先,利用道路交通状态的多点时间序列数据建立多维自回归模型,转化状态空间模型形式,接着利用EM算法估计状态空间模型参数,从而得到多点道路交通状态的状态空间模型;其次,根据时间序列数据估计系统状态,利用卡尔曼滤波算法进行一步预测,补充新的数据并更新系统状态递推预测;最后,利用某城市快速路上相邻6个交通检测器采集的多点时间序列数据验证模型的有效性,并与卡尔曼滤波单点预测方法相对比。结果表明:该模型是可行和有效的。     

船舶航行交通事件实时检测技术研究现状与展望

船舶航行交通事件检测依赖基于历史数据的离线检测方法, 检测模型适用性差, 难以满足监管人员的实时监测需求。通过分析船舶异常行为检测、航行事故检测等现有交通事件检测技术, 可以发现: 在数据层面, 监测数据来源单一、环境信息缺失; 在方法层面, 基于统计、风险评估等经典模型的事件监测方法效率高但准确性低, 基于神经网络、图像识别等机器学习的检测方法准确性高但效率低; 多源数据融合、多项技术结合的交通事件检测方法成为实时检测方法的发展趋势。在此基础上, 梳理了实时船舶航行交通事件检测的3项关键技术: (1)海事大数据技术: 高效处理船舶运动数据和航行环境数据, 统一多源异构数据结构标准, 降低数据源单一造成的事件误报率; (2)船舶行为动态建模技术: 利用知识图谱等技术融合船舶航行情境信息, 在不同船舶运动环境下利用深度学习、语义关联、图神经网络等方法构建不同的船舶行为模型, 提高检测准确性; (3)实时分析和可视化技术: 结合平行系统进行虚实系统间信息传递, 定性分析检测结果, 实时显示检测全过程, 提升监管过程中的人机交互效率。然后, 提出了包括数据采集、后台服务和客户端应用3个功能模块的交通事件平行检测系统; 该系统具备实时接收并处理船舶航行数据、分析并预测交通状态、动态检测并预警交通事件和仿真结果展示等功能。从数据融合、交通状态感知和交通虚实映射3个方面, 展望了面向海事监测实务的实时检测技术发展方向。      

基础交通信息融合方法综述

文章介绍了几种经典算法在基础交通信息融合中的应用,包括卡尔曼滤波、人工神经网络、统计分析(加权平均,指数平滑法,平均值的递推估计算法),以及交通流量和行程时间预测方法。各种方法均通过实际验证其有效性及可靠性。融合后的数据能够满足智能交通系统的子系统ATMS相关应用领域对信息的精度要求,为下一步的交通状态估计提供可靠信息。     

基于模糊聚类和判别分析的交通状态提取算法

针对交通状态的模糊性和不确定性,在综合考虑交通流3个参数（流量、速度、占有率）的基础上,设计了城市道路交通状态提取算法。采用模糊聚类技术,对覆盖所有交通状态的历史数据进行聚类分析;根据聚类结果,对交通数据进行判别分析,判断其所属交通状态;用实测交通数据进行了状态提取实验,并和问卷调研的统计结果进行了对比分析,结果表明该方法能够有效地进行交通状态的提取,可以准确反应道路使用者的真实感觉。     

考虑数据缺失的高速公路交通参数计算方法

为提高数据异常状态下的高速公路交通参数计算的精确度，提出了基于数据融合的交通参数计算方法，首先结合收费站数据对门架数据所缺失的行车记录进行填充，再根据每辆车的平均行程速度，利用两阶段的聚类算法剔除驶入服务区和行驶异常的车辆，最后计算各个路段的路段流量和路段平均行程速度，对缺失的交通参数利用融合时间特征的KNN算法进行填充。选取3 d 15个门架的行车数据作为实验数据。结果表明，门架数据行程记录缺失较大，平均缺失率为46.95%,其中门架数据记录最大缺失率为56.25%,最小缺失率为31.73%,并且速度较快的小客车相较于速度较慢的中大型货车的行车记录更容易缺失。两阶段的聚类算法可以有效地识别并剔除驶入服务区和行驶异常的车辆。在填充连续复杂缺失场景下的交通流时空数据集方面，KNN算法相较于最大似然估计、决策树、链式方程多重填补方法在RMSE指标上分别下降24.90、15.88、5.81,添加时间特征以后RMSE在原始KNN基础上下降3.03,证明了融合时间特征的KNN算法在填充连续复杂缺失的交通流场景下的可行性和有效性。数据异常情景下的交通流缺失值填充以及交通参数计算方法为管理部门在高速...     

基于小波卡尔曼滤波的高速公路交通数据融合去噪算法研究

为去除交通信息采集过程中的噪声干扰,提出了一种基于小波分析和卡尔曼滤波相融合的交通数据去噪算法。该算法通过小波系数计算小波方差并代替卡尔曼滤波的初始协方差完成迭代,将小波阈值去噪重构后的信号作为卡尔曼滤波器状态最优估计中的测量值输入,实现了交通数据的分解去噪和最优估计。实例分析结果表明:一方面小波-卡尔曼滤波融合去噪算法的去噪指标优于小波分析算法;另一方面采用去噪后的实时交通数据建立时间序列预测模型,由三项预测误差评价指标及拟合预测图对比可知,小波-卡尔曼滤波融合去噪算法较小波分析算法可更好地提高预测精度,从而综合验证该融合算法能有效去除交通数据中的噪声干扰,并提高其数据质量。     

基于DSRC与点检测器数据融合的实时交通状态表达方法

为了更好地实时估计和预测高速公路的交通运行状态,提升出行信息服务水平,基于高速公路网现有的DSRC检测器数据和点检测器数据,构建了一种基于卡尔曼滤波的实时数据融合方法。首先,在DSRC数据分析的基础上,提出了DSRC数据预处理的方法,包括检测器间距的计算,异常数据剔除,数据匹配方法等;其次,结合DSRC数据及点检测器的数据特征,给出路段的划分方法,在此基础上,构建了基于卡尔曼滤波的实时DSRC数据与点检测器数据的融合模型;最后,通过北京某高速公路上实测的DSRC数据与微波数据对提出的数据融合模型进行了验证。研究结果表明,DSRC数据和点检测器数据实时融合后的结果能更准确地表征子路段实时的交通运行状态,提高了DSRC数据空间表达的实时性,改进了点检测器数据的局部有效性的特点。     

1种基于浮动车数据的多车车速融合算法

在浮动车处理技术中,多浮动车样本车速的融合是整个计算的最后1个环节,算法的好坏直接影响到动态交通信息的准确性。从多权重系数和多种路况状态的角度构建了1种新的基于浮动车数据的多车车速融合算法,该算法从浮动车行驶特征等角度,综合考量在表征实时路况时浮动车多车样本间的共性与个性差异去融合多车车速,提高了实时路况的准确性,并且可根据实际交通环境快速调整相关参数。最后通过实证分析对其准确性进行了评估验证,结果表明能有效提高动态交通信息的准确性,具有良好的实用性。     

基于手机定位的交叉路口交通流数据采集方法

为了实现对城市道路交叉口交通流数据的全面采集、减少成本、提高效率,提出以手机为交叉口交通流信息获取源的思路。研究了将手机定位数据（运动速度、经纬度）转化为交通流数据的方法。通过检测空间和检测单元的确定,根据用户的运动速度和位置信息,按照步行、自行车、小汽车和公交车将不同手机用户的出行方式进行了准确判断,最终实现了交叉口交通量、车流流向和延误数据的自动采集。     

The influence of alternative data smoothing prediction techniques on the performance of a two-stage short-term urban travel time prediction framework

This article investigates the impact of alternative data smoothing and traffic prediction methods on the accuracy of the performance of a two-stage short-term urban travel time prediction framework. Using this framework, we test the influence of the combination of two different data smoothing and four different prediction methods using travel time data from two substantially different urban traffic environments and under both normal and abnormal conditions. This constitutes the most comprehensive empirical evaluation of the joint influence of smoothing and predictor choice to date. The results indicate that the use of data smoothing improves prediction accuracy regardless of the prediction method used and that this is true in different traffic environments and during both normal and abnormal (incident) conditions. Moreover, the use of data smoothing in general has a much greater influence on prediction performance than the choice of specific prediction method, and this is independent of the specific smoothing method used. In normal traffic conditions, the different prediction methods produce broadly similar results but under abnormal conditions, lazy learning methods emerge as superior.     

固定检测器和移动检测器的交通信息融合方法

固定检测器和移动检测器在检测参数、数据精度、覆盖范围、采集成本等方面存在较大差异,具有很强的互补性.分析了固定检测器与移动检测器进行信息融合的必要性,提出了交通信息融合的总体框架.在分别阐述了基于固定检测器和基于移动检测器的区间平均速度估计方法基础上,采用BP神经网络对区间平均速度进行信息融合.以上海市南北高架道路为对象,利用Vissim仿真软件对基于BP神经网络的交通信息融合方法进行了实例分析,结果表明,该方法可以明显提高区间平均速度的精度.     

基于GIS的道路交通事故分析系统功能设计初探

基于GIS的道路交通事故分析系统实现了交通事故位置点的地图标注和信息采集,从而可以对北京市全市的道路交通事故状况进行动态监控。系统设计中涉及的事故信息采集和地理信息技术符合公安部的有关技术规范,模型参数可根据实际情况进行调整。该系统对提高道路事故隐患排查、事故防治等具有良好的应用前景。     

信号交叉口右转机动车与行人和非机动车冲突研究

研究的主要内容为:未设置右转专用相位的信号灯控制道路交叉口右转机动车流与行人和非机动车的冲突行为,包括冲突数据的采集和提取、右转车流受到干扰前后速度与过街时间对比分析以及机非冲突速度-距离模型。以现实交通数据为基础,通过软件提取右转机动车与行人和非机动车冲突数据,建立标准统一的冲突数据库,以此为基础对比分析右转车流正常行驶状态和受到干扰情况下通过道路交叉口时的车速和过街时间,并建立右转车辆距离机非冲突点不同位置时所对应不同速度的统计模型。研究结果对右转专用相位设立标准的建立和相应信号配时方案的设计具有一定的工程指导意义。     

A framework for travel time variability analysis using urban traffic incident data

This study aims to develop a framework to estimate travel time variability caused by traffic incidents using integrated traffic, road geometry, incident, and weather data. We develop a series of robust regression models based on the data from a stretch in California's highway system during a two-year period. The models estimate highway clearance time and percent changes in speed for both downstream and upstream sections of the incident bottleneck. The results indicate that highway shoulder and lane width factor adversely impact downstream highway clearance time. Next, travel time variability is estimated based on the proposed speed change models. The results of the split-sample validation show the effectiveness of the proposed models in estimating the travel time variability. Application of the model is examined using a micro-simulation, which demonstrates that equipping travelers with the estimated travel time variability in case of an incident can improve the total travel time by almost 60%. The contribution of this research is to bring several datasets together, which can be advantageous to Traffic Incident Management.     

基于数据流集成回归的短时交通流预测

传统的交通流预测技术使用静态和离线算法,无法对模型的参数值和内部结构进行在线调整.然而,交通流变化具有明显的动态性,其内在模式会随时间发生变化,导致构建好的模型准确度下降.针对上述问题,提出了基于数据流集成回归的短时交通流预测模型.将不断产生的交通流数据划分成数据块,每个数据块训练1个基础回归模型,然后加权组合为集成模型.通过不断训练新的基础模型,并置换出集成模型中准确度最差的基础模型,实现在线更新.在实测数据上的对比实验结果表明,与静态离线的BN模型相比,模型的均方根误差降低了19.5%,运算时间降低了48.7%,并能够快速适应交通状况发生明显变化的情况,适用于城市主干道路的短时交通流预测问题.      

台湾地区高快速公路资讯可变标志最适显示运用之研析

先进交通管理系统（advancedtrafficmanagementsystems,ATMS）所蒐集之交通资讯及交通管理策略,需经由先进用路人资讯系统（advancedtravelerinformationsystems,ATIS）发布後方显现效用,其中资讯可变标志（changeablemessagesign,CMS）为驾驶者在旅途中最重要的讯息来源。CMS主要显示内容包括交通宣导讯息、即时路段旅行时间及透过事件反应计画自动显示之路况资讯等,本研究针对CMS显示幕显示字体大小、辉度、显示时间,以及显示内容研提建议。依前述原则执行後,台湾地区高速公路用路人对CMS资讯内容的满意度达86．8,〈（2010）。本研究并分析台湾地区CMS中英文双语化之可行性,受限於版面空间、反应时间、系统转换时间及无法自由选择语言之特性,无法同时显示中英文资讯,故建议以使用中文之用路人为主;惟国外旅客较多之路段,建议挑选部分CMS显示英文旅行讯息,其余路段则维持发布中文资讯。