本文關(guān)鍵詞：城市交通智能感知與傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多元、泛在、網(wǎng)絡(luò)化的信息感知是未來城市交通統(tǒng)一協(xié)作管理、科學(xué)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ),高效合理的感知系統(tǒng)能夠為城市交通綜合運營管理提供全方面的數(shù)據(jù)支持。建立完善的交通感知系統(tǒng)及其傳感器網(wǎng)絡(luò)可以有效的推動城市交通信息化、工業(yè)化融合,并加快交通運輸業(yè)向便捷、安全、高效、經(jīng)濟(jì)的綜合運輸體系發(fā)展。因此對用于交通領(lǐng)域的感知系統(tǒng)及其傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)技術(shù)研究、性能評估研究、狀態(tài)優(yōu)化研究等問題成為未來交通信息獲取領(lǐng)域的重點和難點,對此類問題的研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實指導(dǎo)作用。 本文以城市交通組成元素的全息感知為研究背景,深入研究了獲取交通信息的感知系統(tǒng)及其傳感器網(wǎng)絡(luò),對交通智能感知的相關(guān)概念進(jìn)行定義,提出感知系統(tǒng)的通用架構(gòu)及性能評價方法,并通過研究不同層次的性能優(yōu)化算法對感知系統(tǒng)效能進(jìn)行優(yōu)化,開發(fā)交通感知傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)技術(shù),通過實際應(yīng)用驗證了本文所述理論方法的有效性,形成城市交通感知系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)體系。本文的主要研究成果體現(xiàn)為以下幾個方面： (1)形成城市交通感知系統(tǒng)體系及其通用架構(gòu)。 本文定義了交通感知、交通智能感知、交通智能感知系統(tǒng)及用于交通感知的傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)概念,系統(tǒng)地分析了城市交通感知的對象、感知方式以及感知結(jié)果,形成完整的城市交通信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；分析了傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)及功能技術(shù)特點,提出一種具有普適性、可裁剪、易重構(gòu)的城市交通傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；通過對傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行形式化建模,定量分析帶寬、時延及丟包率等關(guān)鍵參數(shù)對感知系統(tǒng)的性能影響,為論文的進(jìn)一步研究奠定理論基礎(chǔ)。 (2)以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸性能、提高系統(tǒng)效率為目標(biāo),提出城市交通感知傳感器網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化方法。 基于建造費用、可靠性、實時性的多方博弈過程,提出有線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化方法；將有線網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化過程分為物理拓?fù)鋬?yōu)化和邏輯拓?fù)鋬?yōu)化兩層,對傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計問題進(jìn)行建模,通過雙層規(guī)劃的思想,將有線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性、建造費用與通信效率納入統(tǒng)一的決策過程,從而建立傳感器網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)性能模型；基于納什協(xié)商博弈論建立無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源分配模型,通過尋找系統(tǒng)中各業(yè)務(wù)傳輸效用的非對稱納什議價解從而確定資源分配方案,提高系統(tǒng)資源利用率；通過在列車車載有線網(wǎng)絡(luò)和車地傳輸網(wǎng)絡(luò)中分別進(jìn)行的驗證表明,本文所提出的兩種優(yōu)化模型及其求解算法具有較好的適用性,保證了傳感器網(wǎng)絡(luò)在實際工程中應(yīng)用時的經(jīng)濟(jì)性、高效性及可靠性。 (3)建立城市交通感知網(wǎng)絡(luò)典型應(yīng)用技術(shù)框架。 分別在城市道路交通領(lǐng)域及軌道交通領(lǐng)域建立投入工程應(yīng)用的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),研究相關(guān)系統(tǒng)在實現(xiàn)過程中的應(yīng)用技術(shù)；將智能感知系統(tǒng)應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域,提出一種用于城軌列車在途安全監(jiān)測的感知系統(tǒng),該系統(tǒng)分為車載大容量傳感器網(wǎng)絡(luò)以及車地?zé)o線傳輸網(wǎng)絡(luò)；通過對列車感知系統(tǒng)的對象進(jìn)行詳細(xì)分析,確定其主要功能,并闡述實現(xiàn)該功能的系統(tǒng)架構(gòu)以及實現(xiàn)方法；最后給出一種列車通信網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的設(shè)計方案,該平臺能夠兼容目前主流的各種通信協(xié)議,并提供完整的系統(tǒng)功能模擬及故障注入功能,為評估城市交通感知系統(tǒng)及其傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能、驗證系統(tǒng)優(yōu)化效果以及分析系統(tǒng)可用性提供實物依據(jù)；將智能感知系統(tǒng)應(yīng)用于城市道路交通領(lǐng)域,建立車型識別傳感器網(wǎng)絡(luò),研究用于該系統(tǒng)的多傳感器信息交叉匹配技術(shù),提出基于最大似然估計的信息相關(guān)性匹配模型,用于提取同一感知對象在大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)中被多次捕獲的特征；提出了多傳感器匹配信息的融合技術(shù),并將其用于道路車輛車型分類的識別過程；實例證明該方法能夠為現(xiàn)有車型識別技術(shù)提供更加精確的輸入?yún)?shù),有效提高車型識別準(zhǔn)確率。
【關(guān)鍵詞】：交通工程 交通信息感知 傳感器網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化 車型識別 車地通信 列車在途監(jiān)控
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;U12-39
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 1 引言14-26
• 1.1 研究問題來源14-17
• 1.1.1 研究的背景與意義15-16
• 1.1.2 研究問題與目的16-17
• 1.2 研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 交通信息感知技術(shù)17-20
• 1.2.2 交通感知傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)20-21
• 1.2.3 交通感知傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)21-22
• 1.3 研究思路與論文結(jié)構(gòu)22-26
• 2 城市交通傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵參數(shù)分析26-50
• 2.1 引言26
• 2.2 交通智能感知26-35
• 2.2.1 交通智能感知相關(guān)定義26-31
• 2.2.2 感知對象31-33
• 2.2.3 感知方式33-35
• 2.3 交通感知傳感器網(wǎng)絡(luò)通用架構(gòu)35-41
• 2.3.1 現(xiàn)場總線型交通傳感器網(wǎng)絡(luò)36-38
• 2.3.2 基于以太網(wǎng)的交通傳感器網(wǎng)絡(luò)38-39
• 2.3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)39-40
• 2.3.4 混合型交通感知傳感器網(wǎng)絡(luò)40-41
• 2.4 交通傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵參數(shù)與系統(tǒng)效用的關(guān)系41-48
• 2.5 本章小結(jié)48-50
• 3 基于雙層規(guī)劃的智能傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法50-62
• 3.1 引言50-51
• 3.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)雙層規(guī)劃模型51-53
• 3.2.1 智能傳感器網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湟?guī)劃問題52-53
• 3.2.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)湟?guī)劃問題53
• 3.3 傳感器網(wǎng)絡(luò)雙層規(guī)劃模型求解53-58
• 3.3.1 用于求解邏輯拓?fù)鋬?yōu)化問題的遺傳算法54-57
• 3.3.2 用于求解邏輯拓?fù)鋬?yōu)化問題的算法57-58
• 3.4 傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法在列車監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用58-61
• 3.4.1 算法有效性驗證算例58-60
• 3.4.2 城軌列車傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算例60-61
• 3.5 本章小結(jié)61-62
• 4 基于非對稱協(xié)商博弈論的傳感器網(wǎng)絡(luò)資源分配方法62-72
• 4.1 引言62-63
• 4.2 考慮最低需求的傳感器網(wǎng)絡(luò)資源分配系統(tǒng)模型63-68
• 4.2.1 交通傳感器網(wǎng)絡(luò)中無線傳輸系統(tǒng)概述63-64
• 4.2.2 納什協(xié)商博弈與非對稱納什議價解64-65
• 4.2.3 以最低需求為目標(biāo)的帶寬分配模型65-68
• 4.3 傳感器網(wǎng)絡(luò)帶寬分配問題求解算法68-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 5 用于城軌列車安全監(jiān)控的感知系統(tǒng)72-98
• 5.1 系統(tǒng)簡介73-74
• 5.2 城軌列車感知系統(tǒng)功能74-78
• 5.3 城軌列車感知系統(tǒng)架構(gòu)78-87
• 5.3.1 車載大容量傳感器網(wǎng)絡(luò)79-84
• 5.3.2 車地移動傳輸網(wǎng)絡(luò)84-87
• 5.4 城軌列車通信網(wǎng)絡(luò)實驗平臺87-96
• 5.4.1 平臺功能88-90
• 5.4.2 平臺結(jié)構(gòu)90-91
• 5.4.3 平臺模擬試驗及測試結(jié)果分析91-96
• 5.5 本章小結(jié)96-98
• 6 用于道路交通的車型感知識別系統(tǒng)98-118
• 6.1 引言98-100
• 6.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)在車型識別中的應(yīng)用方法100-103
• 6.3 車型識別過程中的數(shù)據(jù)模型103-107
• 6.3.1 數(shù)據(jù)分割與篩選103-104
• 6.3.2 車型匹配模型104-106
• 6.3.3 基于網(wǎng)絡(luò)的車型特征融合方法106-107
• 6.4 網(wǎng)絡(luò)化車型特征識別實驗107-115
• 6.4.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)信號處理實驗107-111
• 6.4.2 車型分類樣本庫規(guī)模確定方法111-114
• 6.4.3 基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的多傳感器重識別實驗114-115
• 6.5 本章小結(jié)115-118
• 7 總結(jié)與展望118-122
• 7.1 主要研究結(jié)論118-119
• 7.2 主要創(chuàng)新點119-120
• 7.3 研究展望120-122
• 參考文獻(xiàn)122-130
• 作者簡歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果130-134
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集134

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：399820