路侧感知车辆轨迹数据质量智能评估方法

智慧公路布设了大量路侧智能传感器,可以获取全时空车辆运行轨迹数据.然而,如何实现轨迹数据质量高效便捷的评估一直是困扰行业管理部门的难题.现有评估方法大多存在量化指标维度单一、鲁棒性较差等问题.为此,提出一种通过挖掘轨迹数据多维特征以快速评估轨迹数据质量的方法.首先基于轨迹多元信息从元素特征、时序特征和空间特征3个维度设...     

基于毫米波雷达组群的全域车辆轨迹检测技术方法

高精度车辆轨迹数据对于高速公路交通管理和智慧服务具有非常重要的研究及应用价值,然而现有的车辆轨迹感知技术难以获得全域全时车辆轨迹数据。为此,提出一种基于毫米波雷达的全域车辆轨迹跟踪技术方法,该方法包括：雷达原始数据获取及适配、轨迹数据清洗及降噪、道路线形感知及还原、车辆轨迹匹配及拼接。其中,雷达原始数据获取及适配通过构建雷达帧数据适配表将雷达数据格式标准化,并通过构建的轨迹可信度评价指标K,剔除镜像车辆轨迹数据,进而基于历史行车轨迹的统计学特征,采用聚类方法还原道路线形,最终通过雷达群组间车辆轨迹特征分析及匹配拼接,实现设备内部及跨设备对车辆轨迹的持续跟踪。利用载波相位差分技术(Real-time Kinematic, RTK)和基于无人机航拍视频定位技术分别对单车及多车轨迹跟踪精度进行检验。研究结果表明：在单目标跟踪状态下,系统的纬度偏差均值为-0.284 m,经度偏差均值为-0.352 m,纬度误差均值为0.712 m,经度误差均值为0.539 m;在多目标跟踪状态下,系统丢车率约为8%,轨迹定位与真实位置偏差均值为0.990 m,具备良好的轨迹跟踪精度。该方法为未来从更加宏观的范围内研究个体驾驶行为风险转移分析、微观水平的驾驶风险的时空演化提供了数据支撑。     

车-车协同下无人驾驶车辆的换道汇入控制方法

多车协同驾驶是智能车路系统领域的研究热点之一,可有效降低道路交通控制管理的复杂程度,减少环境污染的同时保障道路交通安全。基于多车协同驾驶控制结构,提出了一种无人驾驶车辆换道汇入的驾驶模型及策略,系统分析了多车协同运行状态的稳定条件。在综合分析无人驾驶车辆换道汇入的协作准则、安全性评估后,基于高阶多项式方法,结合车辆运行特性,通过引入乘坐舒适性的指标函数,设计得到无人驾驶车辆换道汇入的有效运动轨迹。通过研究汇入车辆与车队中汇入点前、后各车辆的运动关系,详细分析车辆发生碰撞的类型和影响因素,给出避免碰撞的条件准则,从而确保无人驾驶车辆汇入过程中多车行驶的安全性和稳定性。基于车辆运动学建立车辆位置误差模型,结合系统大范围渐进稳定的条件,选取线速度和角速度作为输入,应用李雅普诺夫稳定性理论和Backstepping非线性控制算法,设计了无人驾驶车辆换道汇入后的路径跟踪控制器。仿真试验和实车试验结果表明：所设计的换道汇入路径是可行、安全的,控制器具有良好的跟踪效果,纵向和横向的距离误差在15 cm以内,方向偏差的相对误差在10%以内。研究结果为智能车路系统中的多车状态变迁与协同驾驶研究提供了参考,可服务于未来道路交通安全设计和评价。     

基于改进三次Hermite插值的车辆时空轨迹重构研究

车辆时空轨迹是车辆的位置和时间的记录序列,对分析车辆异常状态,交通事故重现等具有重要的意义.路侧单元和车载设备因环境、传感器性能等因素的影响,造成车辆轨迹不完整和异常偏离,因此轨迹重构具有一定的理论价值和实际意义.轨迹重构主要方法是轨迹插值,插值的精度直接影响轨迹的准确率.对三次Hermite插值进行改进,使用三次多项式求导计算斜率代替使用斜率推算方法.实验表明,改进的轨迹重构算法不仅继承了三次Hermite插值的优点,且插值精度比分段直线插值、三次样条插值和三次Hermite插值更高.     

浅析智能车路协同系统在我国的发展现状

智能车路协同系统是交通智能化发展下延伸出的一种新型解决方案,是有效保障交通安全、提高通行效率、节省能耗、减少碳排放的有效手段。现阐述了智能车路协同系统的定义,描述了其在中国的发展历程,同时指出了当前在发展中存在的问题,并尝试提出一些解决思路。     

多特征点驱动的船舶轨迹聚类方法

轨迹聚类在船舶行为分析与海事监管等领域发挥着重要作用。船舶轨迹存在长度与采样率不一致、结构差异明显等特点,在大范围水域难以实现大量船舶轨迹的高精度与快速聚类。针对该问题,在利用船舶自动识别系统获取海量船舶历史航行数据的基础上,提取与船舶航行行为、船舶交通密度相关的位置特征点,进而提出了多特征点驱动的船舶轨迹聚类方法。针对船舶航行时在大多数情形下具有保向、保速的特点,采用数据压缩的方法捕获船舶航行状态以及船舶航向发生显著变化的轨迹点,作为船舶轨迹结构特征点;针对目标水域中某些特定区域常存在船舶交叉会遇的情形,利用概率密度估计法分析船舶交通流的空间分布特点,并提取船舶会遇局面下的轨迹点,作为船舶交通流特征点;为剔除2类特征点中的异常值,采用密度聚类算法对特征点进行聚类,进一步提高特征点提取的可靠性,并将聚类结果中每类特征点的中心作为代表性特征点;统计途经代表性特征点的船舶轨迹分布情况,将具有相似分布的船舶轨迹视为同一类。实验结果表明：相比于常用的K-medoids聚类、层次聚类、谱聚类和DBSCAN等方法,提出的轨迹聚类方法在成山头水域、长江口南槽水域及舟山水域等典型区域均可获得优异的聚类结果;在上述典型水域,平均轮廓系数分别提升约53%,71%,63%和41%,戴维森堡丁指数分别降低约57%,67%,63%和45%;同时,此方法可平均降低约56%的聚类时间,显著提升了船舶轨迹数据聚类分析的效率。     

基于强化学习DDPG的智能车辆轨迹跟踪控制

针对智能车辆在轨迹跟踪过程中的横向控制问题,提出一种基于强化学习中深度确定性策略梯度算法（Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG）的智能车辆轨迹跟踪控制方法。首先,将智能车辆的跟踪控制描述为一个基于马尔可夫决策过程（MDP）的强化学习过程,强化学习的主体是由Actor神经网络和Critic神经网络构成的Actor-Critic框架;强化学习的环境包括车辆模型、跟踪模型、道路模型和回报函数。其次,所提出方法的学习主体以DDPG方法更新,其中采用回忆缓冲区解决样本相关性的问题,复制结构相同的神经网络解决更新发散问题。最后,将所提出的方法在不同场景中进行训练验证,并与深度Q学习方法（Deep Q-Learning,DQN）和模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）方法进行比较。研究结果表明：基于DDPG的强化学习方法所用学习时间短,轨迹跟踪控制过程中横向偏差和角偏差小,且能满足不同车速下的跟踪要求;采用DDPG和DQN强化学习方法在不同场景下均能达到训练片段的最大累计回报;在2种仿真场景中,基于DDPG的学习总时长分别为DQN的9.53%和44.19%,单个片段的学习时长仅为DQN的20.28%和22.09%;以DDPG、DQN和MPC控制方法进行控制时,在场景1中,基于DDPG方法的最大横向偏差分别为DQN和MPC的87.5%和50%,仿真时间分别为DQN和MPC的12.88%和53.45%;在场景2中,基于DDPG方法的最大横向偏差分别为DQN和MPC的75%和21.34%,仿真时间分别为DQN和MPC的20.64%和58.60%。     

多种方法结合的扭矩系统数据自动处理研究

面对车间投入的无线扭矩系统存在项目工程师前期数据准备时间长等问题,先通过对数据准备工作的拆解,明确需要解决问题是从“项目标准物料清单”到“工具正确调用拧紧程序”中的3个工时投入长的点并进行流程和数据标准化梳理,同时结合Python、VBA等编程工具和方法将这部分工作自动化。经过多个项目的实际运行,结果表明数据前处理的效率上提升了76%,利用数字化的方法对试制拧紧系统向智能化起到了进一步的推动作用。     

高速公路智能化基础设施分级研究

随着经济社会的发展和信息技术的日新月异,在"交通强国"战略和大力推动交通运输领域新型基础设施建设的大背景下,高速公路智能化提质升级也迫在眉睫。结合智能网联汽车发展需求,首次提出了与之相匹配的高速公路基础设施智能化分级标准,有利于促进节约资金、提高投资效益;阐述了不同等级高速公路智能化基础设施在交通安全、效率提升、信息服务方面的典型应用;提出广东省高速公路行业未来应全面升级信息基础设施、打造自动驾驶专用通道的建议,谱写更高质量发展的新篇章,更好地支撑全省经济社会和综合交通运输体系发展。     

克服无人机拍摄扰动的高精度车辆轨迹数据提取方法

受气流、机身震动等因素影响,无人机高空悬停拍摄过程中相机会出现不同程度的扰动,对车辆轨迹数据的精度造成了不可忽视的影响。鉴于此,首先采用YOLOv4和Deepsort算法,实现车辆目标的检测与跟踪,获取车辆图像坐标;其次采用Shi-Tomasi角点检测,完成图像锚点的自动检测与跟踪,获取锚点的图像坐标;再次,基于最大残差淘汰策略,对锚点进行甄别优选,采用单应性变换模型,构建图像坐标系与地面坐标系之间的动态映射关系;最后,根据坐标动态映射关系模型,实施坐标转换,并采用RTS平滑滤波,对车辆轨迹地面坐标实施平滑处理。通过抖动消除前、后的车辆轨迹对比,发现实施抖动去除后的车辆轨迹明显剔除了相机扰动造成的车辆“虚假位移”的影响,提取的车辆轨迹坐标能够达到10 cm级精度水平,表明提出的方法成功克服了无人机相机抖动带来的负面影响,对改善车辆轨迹数据的质量具有积极意义。     

基于网联车辆轨迹数据的周期排队长度估计

近年,基于网联车辆轨迹数据的交通管控与服务研究方兴未艾。其中,信号控制交叉口排队长度估计备受关注。然而,在低渗透率条件下,单个周期内轨迹稀少且提供的交通信息十分有限。现有研究仅以当前周期内网联车辆轨迹数据为输入,难以获得准确且可靠的周期级排队长度估计结果。因此,融合利用历史网联车辆轨迹数据提供的车辆到达和停车位置信息以及当前周期内实时观测的网联车辆排队信息,提出一种基于最大后验概率的周期最大排队长度估计方法。首先,依据历史轨迹数据的停车位置信息,估计排队长度的先验分布;其次,依据历史轨迹数据的车辆到达信息,估计周期内车辆的历史到达分布,并结合周期内最后1辆排队网联车辆的到达时刻与停车位置,构建排队长度似然函数;最后,基于贝叶斯理论,结合前述先验分布与似然函数,推导周期排队长度的后验分布,并采用最大后验概率方法实现周期最大排队长度的估计。仿真结果表明：所提方法在不同饱和度和渗透率条件下,均优于现有的方法;即使在车辆轨迹数不超过1 veh·周期^-1的低渗透率条件下,所提方法的平均绝对估计误差也不超过2 veh·周期^-1。实证结果表明：在渗透率仅为8.96%的条件下,所提方法的平均绝对误差为2.12 veh·周期^-1,平均相对估计误差为12.4%,同样优于现有同类方法。     

基于时空特性的GPS轨迹数据压缩算法

车辆GPS数据中蕴含的车辆轨迹信息具有重要的理论和应用价值.为减少轨迹数据存储空间,提高数据分析及传送速度,提出了一种基于时空特性的轨迹数据压缩算法,根据GPS数据点的时空三维特征,计算轨迹特征点判断的距离标准,更准确的提取轨迹信息.算例分析结果表明,基于时空特性的GPS轨迹数据压缩算法大幅度减少轨迹压缩误差,提高压缩效率.     

基于轨迹数据的山区危险性弯道路段交通事故风险动态预测

针对山区双车道公路危险性弯道路段交通事故多发的现实问题,提出主动评估短时交通流状态下的交通事故风险,以降低交通事故发生率.采用无人机高空拍摄弯道路段交通流运行状态,利用计算机识别技术提取高精度的车辆轨迹和交通流数据,结合山区双车道公路弯道路段危险驾驶行为特征表征交通冲突,以距离碰撞时间为交通冲突量化指标,提出山区车道公...     

面向数据驱动建模的行人轨迹自适应压缩与误匹配识别分割

轨迹数据驱动的行人行为分析建模在公共场合异常事件监测、人车冲突风险评估等方面具有重要意义,广布的交通视频监控是行人群轨迹数据的重要来源。行人轨迹具有趋势性和规律性,提取的原始轨迹信息冗余较大,且密集行人群频繁遮挡,不同行人轨迹易发生误匹配,导致数据失真。针对以上问题,根据行人轨迹的局部结构特征和数值特性,设计一种改进的两阶段自适应滑窗轨迹压缩算法ATSSW (Adaptive Two Stage Sliding Window)和基于轨迹局部转向角的误匹配识别和分割方法ABTDS (Angle-based Trajectory Detection and Segmentation),清洗和压缩行人轨迹数据。首先,ATSSW算法考虑轨迹各坐标分量的数值分布特征,将提取到的所有原始轨迹分为漂移和非漂移2类,采取不同的策略分别压缩2类轨迹;然后,ABTDS算法分析压缩后的轨迹局部转角特征,辨识误匹配轨迹样本;最后,ABTDS算法分割误匹配样本,并用分割后的轨迹更新原始轨迹数据集。研究结果表明：ATSSW算法压缩了653条原始行人轨迹,总压缩信息损失1 002.04,总平均轨迹压缩率为6.07%,总平均轨迹压缩保留率为95.35%;原始轨迹集中存在126条误匹配轨迹,ABTDS算法辨识并成功分割了其中的107条,检出率为84.92%;所提算法抑制了原始行人轨迹中漂移点和误匹配现象所致的干扰,减少了原始轨迹数据噪声,可提高轨迹数据驱动的行人行为建模精确度;适当压缩原始轨迹,可减轻轨迹数据存储处理的负担。     

基于抽样车辆轨迹数据的信号控制交叉口排队长度分布估计

排队长度是评价信号控制交叉口运行状态的重要参数之一。现有大多数基于抽样车辆轨迹数据的排队长度估计方法可以实现周期级排队长度估计,但是需要信号配时、渗透率或车辆到达分布等实践中难以获取的输入信息。此外,这类方法在低渗透率条件下往往难以确保估计结果的准确性和可靠性,极大地限制了其实用性。因此,提出一种抽样车辆轨迹数据驱动的时段级信号控制交叉口排队长度分布估计方法,可不依赖任何交通流理论模型和前述输入信息实现排队估计。首先,通过理论推导可以证明时段内抽样车辆的停车位置分布和排队长度分布之间可互相转化;然后,提出一种扩展的核密度估计方法来拟合并平滑抽样车辆停车位置分布,从而有效地适应不同日期和周期的轨迹叠加所带来的波动,提高方法的适用性;最后,基于前述推导和拟合的停车位置分布实现时段排队长度分布、平均排队长度和百分位排队长度估计。分别采用仿真和实证数据对上述方法进行验证和评价。结果表明,通过叠加5 d相同时段的抽样轨迹数据,15 min的平均排队长度估计误差仅为1.59 veh,相对误差仅为9%。同时,面向不同分析时长,只要给定超过100 veh抽样车辆的观测样本,无论渗透率高低,所提出的方法在定时或自适应信号控制交叉口都可实现时段排队长度分布的准确估计,其成果可进一步用于信号控制交叉口运行可靠性评估以及多时段定时信号控制的鲁棒优化。     

基于路侧多机视频目标关联与轨迹拼接的车辆连续轨迹构建方法

针对单个相机覆盖区域有限的问题,本文提出了通过路侧多个相机获取车辆连续轨迹数据的方法。在路侧端布置多台固定相机采集视频数据,采用直接线性变换算法解决相机外参造成的画面畸变问题;通过全时域抽帧提取图片训练样本,采用YOLOv5训练车辆检测模型;针对偶发的车辆漏检情形,通过完整性检查可以筛查出此类情况并修复;针对连续多帧漏检或误检导致的目标关联问题,通过异常轨迹核查算法及数据修复工具解决;针对相机斜下方区域的车辆轮廓变形问题,采用车辆检测轮廓修复算法解决车辆在不同路段检测框大小不一的问题;提出了基于车辆质心坐标匹配的方法实现相邻机位间的车辆轨迹拼接。基于上述多机视频目标关联与轨迹拼接方法,在多机位时间同步下构建了覆盖武汉珞狮路高架桥的车辆连续轨迹数据集,轨迹数据集验证结果表明：数据集涵盖从畅通到拥堵的各种交通状态,包含多段分合流区域,数据集连续时长达到3.5 h,覆盖区域1.41 km;车辆检测模型的召回率达到93.23%,准确率达到98.51%,F1分数为95.80%;数据集包含主路及各处匝道汇入的轨迹共25 734条,其中覆盖道路全域的完整长轨迹15 004条。本研究丰富了路侧多机视频目标关联与轨迹拼接方法,有助于路侧宽域车辆连续轨迹构建及交通管理与控制。     

基于大货车GPS数据的轨迹相似性度量有效性研究

目前,中国货车上全球定位系统(GPS)的强制安装,使得利用包含时间、空间和速度等信息的货车轨迹数据来研究货车运行模式成为可能。基于距离的轨迹相似性度量算法,采用全国道路货运车辆公共监管与服务平台获取的货车GPS轨迹数据,对比分析其在货车轨迹模式识别中的应用。选用文献中最常用的4种基于距离的轨迹相似性度量算法,分别为离散弗雷歇距离(DFD)、动态时间规整(DTW)、最长公共序列(LCS)和实序列编辑距离(EDR)。试验结果表明:当使用二维地理空间轨迹数据(即经度和纬度)时,4种基于距离的轨迹相似性度量算法都能很好地对相似轨迹进行分类(正确率均高于85%),这与现有文献的结论一致。虽然一般认为二维轨迹相似性算法可以直接应用到多维轨迹数据,但是解决具体问题时可能出现的误差以及各种轨迹相似性算法的适用性仍然不确定。目前几乎没有文献对三维及其以上的多维轨迹数据进行实例分析研究,因而,通过相同路线上的三维GPS货车轨迹数据(包括经度,纬度和速度)对4种基于距离的轨迹相似性度量算法进行验证。将第3维速度加入到二维空间轨迹上后发现LCS算法对基于地理空间轨迹的速度模式分类效果优于其他3种基于距离的轨迹相似性度量算法。这说明运用LCS轨迹相似性度量算法来识别基于三维GPS轨迹的货车运行模式是可行的,LCS算法在货车运营管理等方面将有很大的应用潜力。     

基于时-空注意力机制的车辆轨迹预测

城市交通环境中车辆的驾驶行为随机性较高,且驾驶人驾驶风格迥异。为了解决复杂交通环境下车辆行驶轨迹难以精确预测的问题,在社会生成对抗网络(Social GAN)的基础上,考虑车辆的行驶速度、加速度、航向角等行驶状态参数和形状尺寸,建立车辆间交互影响力场模型,提出一种基于时-空注意力机制的车辆轨迹预测算法(SIA-GAN)。根据受到场景中其他车辆交互影响力的大小赋予其他车辆不同的空间注意力权重因子,重点关注对自车行驶影响较大的车辆信息,并结合时间注意力机制挖掘自身车辆对观测时段内历史轨迹特征向量的时间依赖性,得到车辆预测轨迹。为验证所提算法的有效性,在开源数据集上对算法进行迭代训练,并与LSTM、Social LSTM、Social GAN三种轨迹预测算法进行对比分析。研究结果表明：SIA-GAN不仅在训练时的收敛速度上有较大提升,且与现有其他轨迹预测算法相比在平均位移误差、最终位移误差、平均速度误差、平均航向角误差等评价指标均有大幅下降,预测3.2 s时各项指标平均降低了51.25%、60.1%、37.84%、13.75%;预测4.8 s时各项指标平均降低了52.78%、61.47%、3...