基于GPS车速检测技术应用的研究

High & New Technology 基于GPS车速检测技术应用的研究 钱 源 中设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210014 摘要：根据高速公路事件的本质特征，本次研究定义高速公路事件，是指造成公路通行能力临时降低的外部因素，如交通事故、车辆故障，以及气象因素等，在发生的时间或地点不能准确预测，且在事件发生后导致道路的通行能力急剧降低。当交通需求超过事件的实际通行能力时，将造成超过通行能力的部分交通量滞留在道路上，从而导致拥挤发生。 关键词：外部因素；预测；通行能力 中图分类号：P228.4 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）02-0006-01 本文描述高速公路紧急事件，首先在对高速公路事件管理系统分析的基础上，确定GPS车速监测可以对高速公路事件管理流程中哪些部分发挥作用。接着，对这些步骤进行深入分析，提出GPS车速监测与其他事件检测手段相结合的事件检测方法。 由于人们在认识上有所差异，高速公路事件的定义较多，尚无标准定义。下面介绍下具有代表性的高速公路事件定义：(1)交通事件指发生时间或地点不可准确预测的、造成高速公路通行能力临时下降的事件，如，交通事故、车辆抛锚、货物洒落等，广义的还包括雾、雨、雪、冰、路面失修、滑坡和其它一些引起道路通行能力下降的环境条件和道路条件等；(2)影响高速公路正常交通运行的随机事件及意外事件，它既指引起道路通行能力下降的事情，如交通事故、道路养护与维修等，也指使交通需求临时增加的特殊活动，如大型体育活动等；(3)道路交通事故和其它干扰驾驶员注意力并扰乱正常道路交通的事情，如车辆抛锚、货物洒落、道路维修活动等；(4)影响交通安全和交通流正常运行的各种事件，包括车辆抛锚、碰撞、道路维修活动、特殊活动等。 1 基于区间平均速度的拥挤监测 此方法是将高速公路分成若干个区间，每个区间分别计算出其平均速度，如果该区间的平均速度低于该值就可确认此区间道路发生了拥挤，否则交通流应为正常模式。例如日本首都高速公路拥挤自动检测系统，它把高速公路分成若干个900m长的标准区间，每个区间设置6组车辆检测器（间隔150m）。每30s采样一次检测器的速度值，然后在30s内完成各个区间的平均速度V的计算。该系统能有效预防交通拥挤现象的发生，可达到快速疏导拥挤路段的交通。 该系统的拥挤判断公式为： 如果 v40km/h 该区间正常 20km/hv40km/h 该区间拥挤 v20km/h 该区间严重拥挤 该系统需要通过适用大量的车辆检测器来保证采集到的数据值不因采样损失太多；另外，用两次求平均值的方法，可以减少数据采集误差以及数据传输的随机性干扰；因而该系统有较高的检测率，较小的误报率和较短的检测事件。但存在数据处理量大，系统要求设备较多的缺点。 GPS车速监测系统可以由发回的数据计算出区间平均车速，快鹿公司共拥有营运车辆235辆，全部为沃尔沃高级大客车，日发班次600多次。即使全部营运车辆全部上路，也只能保证间距在1.7公里左右，与区间平均车速检测要求的150m间距相距很远。由此可见，单纯依靠GPS车速监测系统进行事件检测是不切实际的。 2 其他常用事件检测手段 交通拥挤的自动检测方法有很多种，可以基于图像处理的方法，处理来自于摄像机的视频图像来判断是否拥挤；可用于车辆检测器获得脉冲宽度来判断是否拥挤；还可以用车辆检测器计算出的速度、占有率、交通量来判断是否拥挤。 2.1 交通流参数检测 交通流参数检测是利用车辆检测器对道路交通流的宏观参数进行检测，再利用检测算法检测意外事件的诊断模式。 2.2 视频事件检测 高速公路沿线安装了视频监控摄像机，为视频交通事件自动检测提供了条件。视频交通事件自动检测技术可以实现交通事件的的微观快速检测，克服了基于车辆检测器参数的事件检测算法检测时间长、只能实现事件宏观检测的固有缺点。 ︱6︱2017年2期 3 事故定位技术 很多时候当事人对事故地点难以确定，讲不清楚事故现场位置，由于事故地点难以快速确定，大量的救援时间无端浪费，事故地点、人员伤亡和车辆情况等发生事故现场的信息不能准确迅速的传递到路政和交警，路政和交警只能根据大致方位在路上寻找，救援效率低，手段落后。 随着移动通信的迅速发展，以及手机的迅速普及，手机也有望成为重要的定位服务终端。目前移动通信网络的覆盖范围越来越广，特别是随着高速公路的建设，电信运营商在沿线增加基站和直放站，信号很快覆盖高速公路全线。 除此之外，GPS车速监测系统可以通过事件检测传回车辆熟读的数据是否发生异常，并结合先进的地图信息技术，可提供精准交通事件地点定位。 4 GPS车速监测与其他检测手段相融合 GPS车速监测系统通过检测发回车速数据是否发生异常，并结合先进的地图匹配技术，可以为事件地点定位提供精准定位。将GPS车速监测系统融合进高速公路事件监测系统，应该能够提高事件识别率，降低漏报警和误报警的概率，实现高速公路的事件自动检测，为及时开展紧急救援工作创造有利条件。 5 事件紧急救援 现代化的高速公路紧急救援系统的任务包括： ①及时获取发生交通事故的信息，协调有关各方面迅速调集救援资源，采取紧急救援行动; ②交通事故发生后，提供紧急服务，包括消防、救护、环保、车辆牵引起吊、供应燃油，并进行现场事故处理; ③车辆发生故障时，提供维修服务，帮助陷于困境的汽车驾驶员摆脱困境; ④对控制下的匝道可立即改变控制方法，例如关闭路口匝道等措施; ⑤在交通事故可能影响的范围内，为行车的驾驶员和乘客提供信息服务。 排除事故的措施: ①提供紧急救援(安全、防护、消防和救护等) 服务; ②维修和牵引事故车辆; ③改变交通管制方案; ④提供交通事故信息等。在事故现场的处理过程中，应尽快排除能引起堵塞的车辆和人员，不要纠缠无关紧要的交通条文，尽可能在道路外完成对事故的调查。 6 结束语、总结及展望 车载导航系统是智能交通系统(Intelligent Transportation System，ITS)的一个重要组成部分。现代车载导航方面的研究历史悠久。 本次研究主要基于快鹿公司GPS运营调度系统基础上，对GPS发回的数据进行深一步的分析与应用。由于快鹿公司内部管理制度的因素，采集数据有一定困难。本报告多数研究内容还停留在理论研究阶段，提出的模型没有得到实际数据验证。 本报告的研究内容尽管没有得到很好的数据支撑，但涉及到的广度较宽。鉴于GPS探测车在未来交通流数据采集技术领域的巨大潜力。本报告中涉及的数据采集分析理论，事件检测模型，在高速公路事件管理中的应用等研究内容，都对将来快速发展GPS探测车系统有一定的系统借鉴意义。 参考文献： [1]李征航.GPS测量与数据处理（第三版）[M].武汉大学出版社,2016. [2]李天文.GPS原理及应用（第三版）[M].科学出版社有限责任公司,2016. [3]周忠谟,易杰军.GPS卫星测量原理及应用[M].测绘出版社,1992. [4]杨龙,GPS测速精度研究及应用[D].国家海洋局第一海洋研究所,2007.