• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      智能交通系統(tǒng)仿真方法研究

      2015-12-09 06:58丁郁趙婷婷LIUYi
      中興通訊技術(shù) 2015年6期
      關(guān)鍵詞:智能交通系統(tǒng)

      丁郁 趙婷婷 LIU+Yi

      摘要:智能交通系統(tǒng)仿真可以再現(xiàn)交通流運(yùn)行規(guī)律,為智能交通管理提供科學(xué)依據(jù)。提出了一種智能交通仿真系統(tǒng),具有交通信息實(shí)時提取、微觀交通流實(shí)時控制以及區(qū)域內(nèi)交通信號協(xié)同控制等特點(diǎn),可以同時滿足智能交通在交通安全與交通效率方面的仿真需求。

      關(guān)鍵詞: 智能交通系統(tǒng);高層體系架構(gòu);交通仿真;群智感知;協(xié)同計算

      近年來,汽車逐漸成為人們?nèi)粘I钪械闹饕煌üぞ咧?。一方面,汽車的出現(xiàn)為人類的出行提供了便利;另一方面,汽車使用量的持續(xù)增長[1]帶來了一系列的交通問題。世界衛(wèi)生組織在2015年“道路交通傷害”報告[2]中指出,目前全球每天約有124萬人因道路交通碰撞而死亡,另外還有2 000萬至5 000萬人因此受傷。在中國,道路擁堵、停車?yán)щy頻發(fā),已經(jīng)成為人們出行必須面對的難題。以北京為例,堵車造成的社會成本損失每年高達(dá)200多億人民幣[3]。

      為了更好地發(fā)揮車輛的作用,減少交通事故對人類的傷害,提高道路通行效率,各國政府和研究機(jī)構(gòu)開始了道路交通方面的研究,尤其是對智能交通系統(tǒng)(ITS)的研究。ITS將先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等有效地集成并運(yùn)用于整個道路交通管理體系,其主要目標(biāo)是提高道路安全、緩解交通擁塞、減少資源消耗和環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)公共資源的最大利用。

      在ITS中,每輛車都配備有全球定位系統(tǒng)(GPS)、通信、車載診斷系統(tǒng)(OBD)等環(huán)境感知單元,有的車輛甚至配備有輔助駕駛等控制單元。ITS通過環(huán)境感知和通信模塊實(shí)現(xiàn)車車、車路之間的信息群智感知和協(xié)作計算,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個智能交通網(wǎng)絡(luò)的信息收集和監(jiān)控管理工作。

      與構(gòu)建實(shí)地實(shí)驗(yàn)相比,智能交通系統(tǒng)仿真具有經(jīng)濟(jì)、安全、可復(fù)現(xiàn)、數(shù)據(jù)易收集、場景可控等優(yōu)勢,可以再現(xiàn)交通流運(yùn)行規(guī)律,方便采集交通流等數(shù)據(jù)進(jìn)行交通控制效果分析,實(shí)現(xiàn)各種交通場景的模擬,以及智能交通中車車、車路之間的信息交互,信號燈協(xié)調(diào)等功能,為ITS進(jìn)行管理、控制和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。仿真測試的優(yōu)勢可以總結(jié)為以下3個方面:

      (1)規(guī)?;抡???梢詫?shí)現(xiàn)大規(guī)模路網(wǎng)、高密度交通流及高負(fù)荷信息交互環(huán)境下的車車、車路協(xié)同仿真。

      (2)多粒度仿真。可以從微觀、中觀、宏觀多角度對車聯(lián)網(wǎng)整體效率及安全模式進(jìn)行分析。

      (3)重復(fù)性仿真??梢灾貜?fù)對實(shí)際環(huán)境中交通危險行為和事故進(jìn)行仿真分析。

      1 智能交通仿真發(fā)展及現(xiàn)狀

      其他國家的智能交通仿真研究經(jīng)過了很長時間的積累,已取得了很多科研成果。研究大致可分為3個階段:

      (1)第1階段,最具代表性的研究成果是英國道路與交通研究所開發(fā)的仿真軟件TRANSYT[4]。TRANSYT是一種離線優(yōu)化交通網(wǎng)絡(luò)信號系統(tǒng),以總延誤時間和總停車次數(shù)的加權(quán)值作為目標(biāo)函數(shù),并通過爬山法進(jìn)行優(yōu)化。

      (2)第2階段,最具代表性的研究成果是美國聯(lián)邦公路局開發(fā)的微觀交通仿真模型NETSIM[5]。NETSIM的設(shè)計目的是分析由于信號控制、行人、公共汽車、停車、工程施工等因素所導(dǎo)致的交通阻塞現(xiàn)象,其對城市道路交通現(xiàn)象的描述精度達(dá)到了一個新的高度。

      (3)第3階段,最具代表性的研究成果是Paramics、TransModeler等集成化的多功能交通仿真軟件[6]。這兩種軟件集成了路網(wǎng)繪制、可視化、信號控制、仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等功能,可以分析各種交通條件下,如車道設(shè)置、交通構(gòu)成、交通信號、公交站點(diǎn)等,城市交通和公共交通的運(yùn)行狀況,是評價交通工程設(shè)計和城市規(guī)劃方案的有效工具。

      與這些研究相比,中國的智能交通仿真研究還處在相對落后的階段。清華大學(xué)、浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等科研院所在交通仿真軟件方面已經(jīng)取得了階段性的成果。其中,北京交通大學(xué)的王宏[7]對交叉口信號預(yù)測控制進(jìn)行了研究,提出基于元胞自動機(jī)的交通信號預(yù)測控制策略,利用遺傳算法對交叉口信號配時進(jìn)行優(yōu)化。清華大學(xué)的李強(qiáng)等提出了基于路徑的動態(tài)交通仿真模型RDTS[8],實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)中每輛車整個行駛路徑的模擬。同濟(jì)大學(xué)的鐘邦秀[9]則提出了基于面向?qū)ο蟮奈⒂^交通仿真模型的建模過程。

      2 智能交通系統(tǒng)仿真設(shè)計

      2.1 智能交通系統(tǒng)仿真框架

      典型的智能交通系統(tǒng)仿真重點(diǎn)關(guān)注城市交通規(guī)劃及交通管理控制方案的仿真驗(yàn)證,城市交通系統(tǒng)的通行效率為主要評估指標(biāo)。然而,道路安全同樣是智能交通系統(tǒng)的研究重點(diǎn)。因此,我們在效率評估的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了安全相關(guān)技術(shù)方案的仿真模擬和效果評估,對相關(guān)技術(shù)方案改善交通系統(tǒng)安全性的效果進(jìn)行評價。為了實(shí)現(xiàn)道路安全技術(shù)仿真,仿真系統(tǒng)需要加深對車輛的控制程度。在不同的控車等級,仿真系統(tǒng)對關(guān)鍵數(shù)據(jù)(通信延誤、定位誤差、傳感器參數(shù))指標(biāo)的需求不同,通過模塊化仿真的手段對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行測試能夠提高效率、減少成本。

      針對智能交通系統(tǒng)的高交互性、系統(tǒng)復(fù)雜性的特點(diǎn),仿真系統(tǒng)通常采用模塊化仿真方式。模塊化仿真自提出以來經(jīng)歷了分布式交互仿真(DIS)、聚合仿真協(xié)議(ALSP)、高層體系架構(gòu)(HLA)3個階段[10],其技術(shù)特點(diǎn)如表1所示。

      在分布交互仿真和聚合級仿真協(xié)議的基礎(chǔ)上建立的HLA是新一代模塊化仿真框架,它采用對稱的體系結(jié)構(gòu),即在整個仿真系統(tǒng)中所有的應(yīng)用程序都通過一個標(biāo)準(zhǔn)的接口進(jìn)行交互作用,可以有效降低大型復(fù)雜系統(tǒng)仿真的難度同時保證各個仿真成員的獨(dú)立性。

      目前,HLA已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種多系統(tǒng)、多模塊的仿真系統(tǒng)中。在進(jìn)行大型復(fù)雜的軍事仿真時,美國、歐洲等國家或地區(qū)都把HLA作為標(biāo)準(zhǔn)的仿真體系。中國海軍航空工程學(xué)院的導(dǎo)彈裝備軍民一體化維修保障仿真系統(tǒng)[11]、北京交通大學(xué)的CTCS-3級列車運(yùn)行控制系統(tǒng)仿真平臺[12]、西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院的機(jī)載激光武器仿真系統(tǒng)[13]、華中科技大學(xué)控制科學(xué)與工程系的導(dǎo)彈作戰(zhàn)虛擬仿真系統(tǒng)[14]等都采用了HLA作為仿真系統(tǒng)框架。

      2.2仿真模塊構(gòu)成

      為了兼顧交通安全與交通效率的智能交通系統(tǒng)仿真需求,我們設(shè)計了一種具有交通信息實(shí)時提取、微觀交通流實(shí)時控制以及區(qū)域內(nèi)交通信號協(xié)同控制等特點(diǎn)的智能交通仿真系統(tǒng)。交通仿真系統(tǒng)由以下5個系統(tǒng)模塊組成,如圖1所示。這5個系統(tǒng)模塊分別為:交通仿真模塊、通信仿真模塊、三維視景模塊、管理評估模塊、行為控制模塊。

      (1)交通仿真模塊功能。通過繪制交通路網(wǎng),設(shè)定路口交通信號控制方法,輸入車流參數(shù)來進(jìn)行交通仿真;通過底層車輛行駛模型參數(shù)來改變車輛行為特征;提取車輛狀態(tài)信息、控制車輛的行為,生成危險仿真場景。

      (2)通信控制模塊功能。通過交通仿真模塊提取的車輛信息,將每輛車作為一個通信節(jié)點(diǎn),模擬車聯(lián)網(wǎng)中車車、車路通信過程,并且實(shí)現(xiàn)通信延誤、通信丟包等功能。

      (3)三維視景模塊功能。提供路網(wǎng)中關(guān)鍵元素的可視化呈現(xiàn),能夠隨著仿真動態(tài)展示車輛的行為狀態(tài),以及提供車內(nèi)視角可視化呈現(xiàn)。

      (4)管理評估模塊功能。管理仿真平臺各個模塊的運(yùn)行和暫停,將危險場景以數(shù)據(jù)化的形式發(fā)送給交通仿真模塊,并通過交通仿真模塊中危險場景的生成、通信控制模塊中節(jié)點(diǎn)通信情況和車輛行為控制模塊的預(yù)警信息,管理數(shù)評估模塊能夠給出特定參數(shù)如定位、通信、傳感器與車輛安全的關(guān)系,達(dá)到評估系統(tǒng)參數(shù)和預(yù)警方法的目的。

      (5)行為控制模塊功能。能夠通過加載車輛行駛模型等對車輛的下一步運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)演,結(jié)合仿真路網(wǎng)所有車輛信息,判斷車輛安全情況,在可能發(fā)生危險/擁堵時提前給出預(yù)警信息,并改變車輛行駛狀態(tài),以避免危險/擁堵情況發(fā)生。

      2.3仿真流程

      如圖2所示,在我們的智能交通系統(tǒng)仿真過程中,首先要創(chuàng)建仿真環(huán)境,并根據(jù)真實(shí)的交通流數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來復(fù)現(xiàn)交通場景。智能交通系統(tǒng)中離不開車車/車路之間的無線通信,因此在仿真的過程中,需要實(shí)時提取交通數(shù)據(jù),根據(jù)實(shí)時交通流數(shù)據(jù)與控制算法制訂交通安全或交通效率策略,并根據(jù)制訂的交通策略,對交通元素進(jìn)行行為控制。仿真結(jié)束后,還需要對仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,對交通安全或交通效率控制算法進(jìn)行性能評估。

      2.4 仿真案例

      為了驗(yàn)證仿真平臺的可行性,我們利用Q-Paramics進(jìn)行了道路建模:長度為2 km,單方向3車道,2個信號燈。車輛到達(dá)時間服從負(fù)指數(shù)分布,平均每小時的不間斷車流量為800輛。智能交通系統(tǒng)仿真通過6臺服務(wù)器分別運(yùn)行交通仿真、通信仿真、控制模塊、評估模塊、行為控制模塊、三維視景模塊功能。6個功能模塊互聯(lián),共同構(gòu)成了智能交通系統(tǒng)仿真平臺,如圖3所示。

      2.5 關(guān)鍵技術(shù)

      我們的交通系統(tǒng)仿真需要兼顧交通安全與交通效率兩方面的仿真需求,因此存在3個關(guān)鍵技術(shù):全時空交通信息提取技術(shù)、微觀交通流仿真模型優(yōu)化技術(shù)以及多交叉口信號燈協(xié)同控制技術(shù)。

      (1)全時空交通信息提取與控制技術(shù)。交通仿真數(shù)據(jù)的提取,是實(shí)現(xiàn)仿真控制的基礎(chǔ)。仿真數(shù)據(jù)獲取后,需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,如車輛位置轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度信息,車輛相對速度轉(zhuǎn)換為絕對速度信息等。仿真數(shù)據(jù)的實(shí)時獲取以及有效利用是影響仿真運(yùn)行效率的關(guān)鍵問題。獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理之后將控制決策輸入到仿真網(wǎng)絡(luò)中,可以實(shí)現(xiàn)控制策略對仿真網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)控制。

      (2)微觀交通流仿真模型優(yōu)化技術(shù)。微觀交通仿真模型是運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對城市道路交通系統(tǒng)的抽象。智能交通系統(tǒng)仿真中,由于存在車車、車路通信,駕駛員的行為方式會產(chǎn)生一些變化,所以傳統(tǒng)的交通流仿真模型已經(jīng)不能完全表現(xiàn)交通流的運(yùn)動情況,需要在已有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。

      (3)多交叉口信號燈協(xié)同控制技術(shù)。傳統(tǒng)的單交叉口和干線控制策略,不會根據(jù)區(qū)域交通流量情況來改變控制策略。在智能交通系統(tǒng)中可獲取車輛位置信息,從而得到區(qū)域交通流量信息,對這些信息進(jìn)行處理、分析的基礎(chǔ)上模擬協(xié)同控制算法可以實(shí)現(xiàn)單交叉口和干線信號的協(xié)同控制,從而驗(yàn)證智能交通燈算法、車速引導(dǎo)算法等的有效性。

      2.6 評價方法

      系統(tǒng)仿真的評價方法分為兩種:交通流優(yōu)化和通信優(yōu)化。

      (1)交通流優(yōu)化。交通流優(yōu)化的目標(biāo)是評價交通流管理的優(yōu)化效果,主要包括兩個方面:與交通效率相關(guān),如出行速度、時間、整個路網(wǎng)的吞吐量等;與交通安全相關(guān),如最小車距、碰撞次數(shù)、預(yù)警信息等。

      (2)通信優(yōu)化評價。主要包括車車、車路通信效率的提升,評價參數(shù)有上下行通信成功率、上下行通信時延、網(wǎng)絡(luò)吞吐量等。

      3 結(jié)束語

      在文章中我們回顧了智能交通系統(tǒng)仿真的研究現(xiàn)狀與功能特點(diǎn),提出了兼顧交通安全與交通效率的系統(tǒng)仿真設(shè)計思路。智能交通系統(tǒng)仿真對于模擬具有多層次、交互性特征的智能交通系統(tǒng)有較好的適應(yīng)性,通過模塊之間的分工協(xié)作可以實(shí)現(xiàn)仿真時間管理、跨平臺數(shù)據(jù)交互、不同模塊成員互操作、仿真進(jìn)程控制、應(yīng)用策略靈活集成等主要功能。

      中國的道路交通環(huán)境與發(fā)達(dá)國家不同,存在混合交通流、駕駛不規(guī)范、交通工具種類多、行人違規(guī)行為多等特點(diǎn)。因此,在設(shè)計開發(fā)智能交通系統(tǒng)仿真的同時,我們還需要仔細(xì)研究中國城市交通的具體特點(diǎn),為實(shí)施科學(xué)的道路交通管理計劃提供科學(xué)依據(jù)。

      參考文獻(xiàn)

      [1] The World Bank.The World Bank Indicators [EB/OL].(2012-06). http://data.worldbank.org/indicator

      [2] 世界衛(wèi)生組織.道路交通傷害[EB/OL].(2015-05). http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs358/zh/index.html

      [3] 吳棟棟, 邵毅, 景謙平等. 北京交通擁堵引起的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價值損失評估[J]. 生態(tài)經(jīng)濟(jì), 2013, (4):75-79

      [4] CHARD B M, and LINES C J. TRANSYT- The Latest Developments[J]. Traffic Engineering & Control,1987, 28(8): 387-390

      [5] ERKOLLAR A. The NETSIM Modeling Concept[C]//Proc. ASIM98, Zurich, Switzerland, 1998:323-330

      [6] 鄒智軍,楊東援.道路交通仿真研究綜述[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報, 2001,1(2): 88-91

      [7] 王宏.基于元胞自動機(jī)的交通流仿真及其與信號預(yù)測控制相結(jié)合的研究[D].北京交通大學(xué)碩士論文, 2009

      [8] 李強(qiáng),縷立新,段進(jìn)宇.基于駕駛員路徑選擇的動態(tài)交通仿真模型[J].公路交通科技, 2001, 18(6): 65-69

      [9] 鐘邦秀,楊曉光.面向?qū)ο笪⒂^交通仿真系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報, 2002, 14(4):418-421

      [10] 高世峰,蔣海濱,周紅梅.分布交互式仿真體系結(jié)構(gòu)發(fā)展?fàn)顩r的研究[J].計算機(jī)仿真, 2003,(2): 76-78

      [11] 徐廷學(xué),趙建忠,余仁波,顧均元. 基于HLA的導(dǎo)彈裝備軍民一體化維修保障仿真系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐, 2013, 33(3):802-808

      [12] 李博,王俊峰. 基于HLA的CTCS-3列控系統(tǒng)仿真管理器研究[J].鐵路計算機(jī)應(yīng)用, 2010,19(9):41-44

      [13] 王佩,呂梅柏,李言俊,田進(jìn). 基于HLA的機(jī)載激光武器仿真系統(tǒng)設(shè)計[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2011, 29(2):198-204

      [14] 彭亮,黃心漢. 基于HLA和Vega+Prime導(dǎo)彈作戰(zhàn)虛擬仿真系統(tǒng)研究[J].中南大學(xué)學(xué)報, 2011, 42(4):1015-1020

      猜你喜歡
      智能交通系統(tǒng)
      智慧城市建設(shè)中智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)概述
      大數(shù)據(jù)背景下智能交通系統(tǒng)發(fā)展綜述
      無線通信技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的相關(guān)應(yīng)用與研究
      無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用研究
      基于車牌定位的汽車擋風(fēng)鏡定位分割方法研究
      基于洪泛查詢的最短路徑算法在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用
      404 Not Found

      404 Not Found


      nginx
      枝江市| 昆山市| 阿克陶县| 玉山县| 滦南县| 乐都县| 景洪市| 英德市| 吉水县| 巴马| 洪雅县| 清新县| 西盟| 泰来县| 六盘水市| 邓州市| 息烽县| 大悟县| 潮州市| 汤阴县| 虞城县| 潮州市| 汤阴县| 如皋市| 财经| 依兰县| 巫溪县| 团风县| 电白县| 富蕴县| 磴口县| 屯留县| 阳谷县| 河东区| 修武县| 钟山县| 萍乡市| 福建省| 马鞍山市| 扬中市| 郎溪县|