【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,實時監(jiān)測解析,間接預測交通事件,是預防事故、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、管理要素復雜的特點,云計算、大數(shù)據(jù)、分層動態(tài)地圖技術具有“用武之地”。為此,論文結合多項省部級科研項目,基于既有監(jiān)控視頻,專題研究高速公路運行環(huán)境、預測交通事件、構建智能交通集成應用示范。論文描述了國內外高速公路監(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、雨雪冰實時監(jiān)測、交通事件間接檢測等方法,解析了實驗結果;在闡述算法機理的基礎上,給出了 ELM-AID交通事件檢測算法和H-ELM交通事故預測算法及其技術實現(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。其中:在研究已有能見度檢測算法的基礎上,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)對比實驗,所提算法具有較好的魯棒性和檢測精度;考慮到單一技術手段或方法在道路結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與手段的路表面結冰檢測方法和裝置;綜合采用室內模擬場景和現(xiàn)場實際場景的摩擦系數(shù)實驗,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系;鑒于ELM算法具有極限運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,驗證了 ELM-AID在檢測準確度和運算速度方面的優(yōu)勢;針對單隱層ELM可能會出現(xiàn)過擬合的問題,研究了多層架構的H-ELM算法,并構建了相應的預測模型,通過兩種交通事件預測比較,表明H-ELM在預測效率方面具有較大的優(yōu)越性;鑒于大數(shù)據(jù)和云計算技術發(fā)展趨于成熟,研究了信息匯聚的的多時空綜合路網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方法。采用Hadoop和Spark等主流大數(shù)據(jù)平臺,構建相應的智能交通大數(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)整體構架和系統(tǒng)解決方案。論文的創(chuàng)新點或特點在于:●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,簡化了參考物標定,實驗表明,該算法相對于視頻亮度特征點算法和路面固有亮度估算算法的檢測準確率平均提高了近10%,計算用時卻降低了逾20%,檢測效率更高;●提出了一種道路結冰綜合檢測方法。其綜合采用光、熱流、溫度和電容檢測手段,解決了單一技術手段檢測精度不夠高、穩(wěn)定性不夠好等問題,提高了結冰檢測的精度和準確度;●提出了 ELM-AID事件間接檢測模型及多層架構的H-ELM事故預測模型。前者相對于傳統(tǒng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡具有良好的分類性能和極限的計算能力,運算速度提高了百倍,而后者兼具無監(jiān)督特征學習和有監(jiān)督的特征分類,更加適用于海量數(shù)據(jù)和云計算環(huán)境;●優(yōu)化了 LDM3智能交通集成系統(tǒng)架構。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算,豐富了信息匯聚層內涵,形成了較為完整的智能交通信息系統(tǒng)整體構架和系統(tǒng)解決方案。
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：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里程圖，數(shù)據(jù)是根據(jù)國家數(shù)據(jù)網(wǎng)發(fā)布的逡逑歷年通車里程數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到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里程逡逑“十三五”期間，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里程４．６萬公里，到２０２０年，高速公路通車里程將達１６．９萬公里，增長率逡逑約３７％。其中，內蒙古、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年來汽車駕駛人數(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時通常是事故高發(fā)時段，這是因為，凌晨時段容逡逑易下霧，路面易結霜，溫度較低時易形成冰雪混合路面，而午后３－５時，夏季路逡逑面溫度較高，容易爆胎，司駕人員在該時段容易犯困，疲勞駕駛的情形較多，行逡逑車安全危險指數(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逡逑時數(shù)逡逑圖１－６寧滬高速某段事故日報逡逑５逡逑

圖１－５寧滬高速某段事故月報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時通常是事故高發(fā)時段，這是因為，凌晨時段容逡逑易下霧，路面易結霜，溫度較低時易形成冰雪混合路面，而午后３－５時，夏季路逡逑面溫度較高，容易爆胎，司駕人員在該時段容易犯困，疲勞駕駛的情形較多，行逡逑車安全危險指數(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逡逑時數(shù)逡逑圖１－６寧滬高速某段事故日報逡逑５逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2791121