【摘要】：目前,我國高速公路總里程逾13.6萬公里,其三大要素在于安全、綠色、暢通。對江蘇而言,影響交通安全的主要因素為能見度、“黑冰”等不良天氣。充分利用沿線已有的監(jiān)控視頻,實(shí)時(shí)監(jiān)測解析,間接預(yù)測交通事件,是預(yù)防事故、保障安全、提升管理的重要手段。鑒于高速公路具有區(qū)域廣、范圍大、管理要素復(fù)雜的特點(diǎn),云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、分層動態(tài)地圖技術(shù)具有“用武之地”。為此,論文結(jié)合多項(xiàng)省部級科研項(xiàng)目,基于既有監(jiān)控視頻,專題研究高速公路運(yùn)行環(huán)境、預(yù)測交通事件、構(gòu)建智能交通集成應(yīng)用示范。論文描述了國內(nèi)外高速公路監(jiān)測的現(xiàn)狀,分析了高速公路事故的成因,研究了道路能見度視頻監(jiān)測、雨雪冰實(shí)時(shí)監(jiān)測、交通事件間接檢測等方法,解析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果;在闡述算法機(jī)理的基礎(chǔ)上,給出了 ELM-AID交通事件檢測算法和H-ELM交通事故預(yù)測算法及其技術(shù)實(shí)現(xiàn);豐富了 LDM3(Local Dynamic Map/Multimedia/Management)區(qū)域分布·動態(tài)·地圖/多媒體/管理這一 ITS智能交通集成體系架構(gòu)。其中:在研究已有能見度檢測算法的基礎(chǔ)上,為緩解局部最優(yōu)解和噪聲敏感問題,提出了跡范數(shù)道路能見度檢測算法,經(jīng)對比實(shí)驗(yàn),所提算法具有較好的魯棒性和檢測精度;考慮到單一技術(shù)手段或方法在道路結(jié)冰檢測方面存在檢測精度、穩(wěn)定性不夠好的問題,采用綜合光、熱流、溫度和電容檢測等多種技術(shù)與手段的路表面結(jié)冰檢測方法和裝置;綜合采用室內(nèi)模擬場景和現(xiàn)場實(shí)際場景的摩擦系數(shù)實(shí)驗(yàn),研究了輪胎與瀝青路面在不同相態(tài)的水作用下的接觸摩擦系數(shù),并給出了兩者之間的階梯式下降關(guān)系;鑒于ELM算法具有極限運(yùn)算能力和良好的泛化性能,研究了 ELM-AID交通事件檢測算法,并通過ELM-AID與BP檢測模型的比較研究,驗(yàn)證了 ELM-AID在檢測準(zhǔn)確度和運(yùn)算速度方面的優(yōu)勢;針對單隱層ELM可能會出現(xiàn)過擬合的問題,研究了多層架構(gòu)的H-ELM算法,并構(gòu)建了相應(yīng)的預(yù)測模型,通過兩種交通事件預(yù)測比較,表明H-ELM在預(yù)測效率方面具有較大的優(yōu)越性;鑒于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)發(fā)展趨于成熟,研究了信息匯聚的的多時(shí)空綜合路網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方法。采用Hadoop和Spark等主流大數(shù)據(jù)平臺,構(gòu)建相應(yīng)的智能交通大數(shù)據(jù)存儲模型和分布式存儲系統(tǒng)、以及分布并行計(jì)算系統(tǒng)平臺,形成了較為完整的智能交通信息系統(tǒng)整體構(gòu)架和系統(tǒng)解決方案。論文的創(chuàng)新點(diǎn)或特點(diǎn)在于:●提出了跡范數(shù)道路能見度檢測算法。其緩解了局部最優(yōu)解和噪聲敏感問題,簡化了參考物標(biāo)定,實(shí)驗(yàn)表明,該算法相對于視頻亮度特征點(diǎn)算法和路面固有亮度估算算法的檢測準(zhǔn)確率平均提高了近10%,計(jì)算用時(shí)卻降低了逾20%,檢測效率更高;●提出了一種道路結(jié)冰綜合檢測方法。其綜合采用光、熱流、溫度和電容檢測手段,解決了單一技術(shù)手段檢測精度不夠高、穩(wěn)定性不夠好等問題,提高了結(jié)冰檢測的精度和準(zhǔn)確度;●提出了 ELM-AID事件間接檢測模型及多層架構(gòu)的H-ELM事故預(yù)測模型。前者相對于傳統(tǒng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的分類性能和極限的計(jì)算能力,運(yùn)算速度提高了百倍,而后者兼具無監(jiān)督特征學(xué)習(xí)和有監(jiān)督的特征分類,更加適用于海量數(shù)據(jù)和云計(jì)算環(huán)境;●優(yōu)化了 LDM3智能交通集成系統(tǒng)架構(gòu)。其采用Hadoop和Spark等主流大數(shù)據(jù)平臺,以交通大數(shù)據(jù)分布式存儲與并行計(jì)算,豐富了信息匯聚層內(nèi)涵,形成了較為完整的智能交通信息系統(tǒng)整體構(gòu)架和系統(tǒng)解決方案。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U492.8
【圖文】：

２０１３年，我國高速公路通車總里程達(dá)１０．４萬公里，超過美國躍居世界逡逑第一。２０１７年底，我國高速公路總里程己突破１３．６萬公里，發(fā)展速度舉世矚目。逡逑圖１－１為過去１８年來我國高速公路通車?yán)锍虉D，數(shù)據(jù)是根據(jù)國家數(shù)據(jù)網(wǎng)發(fā)布的逡逑歷年通車?yán)锍虜?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到ｍ。逡逑１５逡逑：一逡逑２０００邋２００１邋２００２邋２００３邋２００４邋２００５邋２００６邋２００７邋２００８邋２００９邋２０１０邋２０１１２０１２邋２０１３邋２０１４邋２０１５邋２０１６邋２０１７；｜－：逡逑閣丨－丨２０００－２０１７年全國高速公路通車?yán)锍体义稀笆濉逼陂g，中國高速公路投資仍將延續(xù)增長勢頭，全國高速公路將新增逡逑通車?yán)锍蹋矗度f公里，到２０２０年，高速公路通車?yán)锍虒⑦_(dá)１６．９萬公里，增長率逡逑約３７％。其中，內(nèi)蒙古、廣東、廣西、甘肅、河北等五省份新增高速公路將超過逡逑２６００公里。逡逑３００００逡逑＿邐Ｂ邐２５０００逡逑■邐２８Ｈ．９９逡逑■邐■邐２４１．０７邐Ｖ邐２００００逡逑４邋＾＾邐１１邐Ｅ：逡逑２００６化邋２００７（丨：２００８年邋２００９年邋２０１０（丨：２０１１邋丨丨（２０１２￥邋２０１３年邋２０１４’４：邋２０１５￥逡逑圖１－２近１０年來汽車駕駛?cè)藬?shù)逡逑１逡逑

逑ｇ：ｐ￣邐｜＝逡逑圖１－５寧滬高速某段事故月報(bào)逡逑交通事故除呈現(xiàn)明顯的月變化特征外，在一天中也具有明顯的日變化特征，逡逑如圖１－６所示。凌晨和午后３－５時(shí)通常是事故高發(fā)時(shí)段，這是因?yàn)�，凌晨時(shí)段容逡逑易下霧，路面易結(jié)霜，溫度較低時(shí)易形成冰雪混合路面，而午后３－５時(shí)，夏季路逡逑面溫度較高，容易爆胎，司駕人員在該時(shí)段容易犯困，疲勞駕駛的情形較多，行逡逑車安全危險(xiǎn)指數(shù)增加。逡逑３０邋｜邐逡逑１２０邋Ｉ邋＾邐邐邐逡逑１邋２邋３邋４邋５邋６邋７邋８邋９邋１０邋１１邋１２邋１３邋１４邋１５邋１６邋１７邋１８邋１９邋２０邋２１邋２２邋２３邋２４逡逑時(shí)數(shù)逡逑圖１－６寧滬高速某段事故日報(bào)逡逑５逡逑

圖１－５寧滬高速某段事故月報(bào)逡逑交通事故除呈現(xiàn)明顯的月變化特征外，在一天中也具有明顯的日變化特征，逡逑如圖１－６所示。凌晨和午后３－５時(shí)通常是事故高發(fā)時(shí)段，這是因?yàn)椋璩繒r(shí)段容逡逑易下霧，路面易結(jié)霜，溫度較低時(shí)易形成冰雪混合路面，而午后３－５時(shí)，夏季路逡逑面溫度較高，容易爆胎，司駕人員在該時(shí)段容易犯困，疲勞駕駛的情形較多，行逡逑車安全危險(xiǎn)指數(shù)增加。逡逑３０邋｜邐逡逑１２０邋Ｉ邋＾邐邐邐逡逑１邋２邋３邋４邋５邋６邋７邋８邋９邋１０邋１１邋１２邋１３邋１４邋１５邋１６邋１７邋１８邋１９邋２０邋２１邋２２邋２３邋２４逡逑時(shí)數(shù)逡逑圖１－６寧滬高速某段事故日報(bào)逡逑５逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2791121