ITS智能交通系统,作为城市交通智能化建设的基础,已经在国内推广多年。本文将对ITS智能交通系统以及它与公安综合指挥系统之间的联系做一论述,重点探讨智能交通系统与公安综合指挥系统中各业务子系统的关系,以及现阶段我国智能交通系统的发展趋势。
一、概要介绍随着智能交通系统的发展,交通信号控制、电子警察系统与道路监控系统开始在城市交通路口得到广泛运用,成为城市智能交通路口建设的主要子系统工程。其中,交通信号控制作为城市交通控制,解决道路拥堵的重要技术手段,在本文中作了概要的介绍,本文还从电子警察的传统应用模式和道路监控的行业需求作了相应描述,希望通过本文的论述能够为城市智能交通的发展提供一个有效的解决思路,为智能交通建设的远期规划提供相应的解决方案,避免重复投资。
二、交通信号控制系统的简介1、交通信号控制系统我们在讨论交通信号控制时,首先最主要关心三个设置参数,即相位、配时与时段设置。一般解决方案都是围绕优化配时方案,合理放行路口路段的交通车辆和行人而配套的设置方案,所以,我们现在主要把握住这三个基本设置方案就可以了。相位设置:一个相位周期完成某个交通路口东南西北四个方向的人行和车辆的放行;配时设置:定义每个相位的运行时长(即:某个相位绿灯,绿闪和黄闪时间)。时段方案:描述了每日各个时间段采用何种配时设置的方案。我们可以看出通过上述三个参数的基本设置,就可以基本定义一个平叉路口的放行方案,但是,上述方案并不能动态准确的描述各个时段,如果要更加精确的进行配时设置,只能根据我们对交通流量大小的肉眼观察的经验值进行参数设置。所以,为了更加理想的对交叉路口进行交通规划,合理完成配时方案的自动生成,适时动态优化绿信比参数,那么就需要结合我们下面所谈到的车流量检测分析子系统和交通流量动态预测子系统。2、车流量检测子系统车流量检测系统,按收集流量的传感器不同来分类,主要包括地感和视频二大类。地感线圈收集到的交通流量反馈给单点式交通信号控制主机后,即可方便的预测下个红灯周期和配时方案的改变状态。而视频作为车流量检测系统,在不考虑上下游相关路口流量变化的交通流数据的影响情况下,我们可以采用较为模糊的视频交通信号检测系统,从而经济地实现单点式交通感应控制。具体方式为:在路口规划多个虚拟的视频线圈,通过检测经过线圈车流量信息的大小,动态地为下个周期相应相位的配时方案增加或减少配时设置。本方案是不在指挥中心面控模式下解决交通拥堵的放行思路,较为适合中小城市的道路交通控制。但是对较大城市在进行感应控制时,还需结合各个相关路口的交通流量信息,进行相应的协调化处理,我们称之为指挥中心面控,实现指挥中心面控的集中协调式交通信号控制的前提是车流量预测分析子系统的建设。3、交通路口仿真系统与车流量预测分析子系统交通路口仿真系统在基于交通流的宏观仿真、车辆行为的微观仿真模型以及信号灯配时理论的基础上,适用于城市道路规划设计、模拟交叉路口车流通行状况和交叉路口信号灯相位的设置等领域的交通系统的设计和分析。交通路口仿真系统由以下三个主要部分组成:·交叉路口道路结构设计·交叉路口道路仿真及分析·交叉路口信号灯配时交通路口仿真系统面向各类交通规划部门或决策部门,可以从多种数据源导入或用户自己创建交通路网模型,并设置交叉口信号灯等仿真参数,经过仿真运算,动画显示仿真过程,并用多种方式显示统计结果,从而为各类交通规划人员提供离线规划的计算机辅助设计工具,提高规划的精度与效果,或作为交通决策部门的决策支持工具。交通路口仿真系统为城市交通信号的绿性比参数设置的优化提供了良好的数据模型和理论依据,为基于指挥中心面控的城市路口交通信号控制的配时方案的自动生成提供了解决方案。
三、电子警察系统的发展方向电子警察作为交通管理处罚的手段,为规范城市交通违章行为起到了有效的警示作用。该系统主要分为:地感式抓拍系统和视频抓拍系统。下面对视频电子警察系统的技术发展作一简要介绍:总体来说,视频电子警察系统的产品发展经历了三代:第一代利用了采集卡的动态检测函数,在全景视频上定义多个视频虚拟线圈或梯形光栅,以单位范围内像素的变化率作为综合判断违章车辆的抓拍条件,抓拍通过视频虚拟线圈的违法车辆,其缺点是由于人行和光线变化的干扰会造成大量的误拍图片;第二代视频电子警察产品,在第一代产品的基础上,增加了车牌识别的过滤模块,具有较强的鲁棒性,能够剔出人行、光线、阴影等外部环境的干扰,缺点是:由于违章车辆的车牌较为倾斜,单纯依赖车牌识别算法,很难对较为倾斜的车牌图像进行正确识别,而漏检掉大量的违法图片;第三代电子警察在前二代电子眼的基础上,采用了模糊处理技术,依然有较高的鲁棒性,但是有效平衡了误拍率和漏拍率的矛盾,该算法主要依赖于车尾特征检测与轮廓跟踪相结合的自适应算法,优化了路口视频电子警察的解决方案。
基于第三代的视频检测算法,把大量的数字图像处理技术通过嵌入式的产品来实现,采取ARM9与DSP芯片结合处理的模式,通过DSP完成数字图像的算法处理,以ARM9进行相关控制,这样大大提高产品的可靠性。该技术是未来视频电子警察的技术发展方向。
四、视频编解码器在交通系统中的运用视频编解码器,是指一个能够对数字视频进行压缩或者解压缩的程序或者设备。不同的视频编解码器,它们往往采用不同的数字化压缩国际标准(如H.261、MPEG-1、MPEG-2、H.263、H.264、MPEG-4等等)。实际上,视频编解码器的作用是通过某种编码算法实现模拟视频的数字化传输,然后再解码还原为模拟视频信号,可见它是用来解决视频信号的远距离传输问题的,应用到视频电子警察领域还需要配合模拟矩阵才能完成完整的视频监控系统功能。信号流程为:前端摄像机的音视频信号,以及云台镜头的控制信号等先接入视频编码器,编码器对接入的模拟信号进行Mpeg4/H.264压缩编码,并且通过网线接入到网络。在后端中心控制室,视频信号通过解码器解码输出到电视墙;通过连接到网络上的装有控制中心软件的服务器进行视频的控制,实现例如切换图像或在某一个屏幕上轮显等等模拟矩阵的功能。通过嵌入式网络录像机,或者通过工控式数字硬盘录像机对视频图像进行记录。该系统结合视频检测功能,在单位时间内,传递有效的运动物体,大大提高了网传效率,可以实现多用户查看不丢帧的技术特点,由于系统结合数字网络管理,使得指挥中心管理功能大大增强,可节约大量的管理成本。
五、城市交通路口终端设备的集成优化1、网络化的智能交通智能交通的发展,将在未来形成网络化的城市交通,我们可以把交通信号控制虚拟为一个子网,电子警察和视频编解码又分别为独立的VLAN,从而更加规范管理路端设备。2、嵌入式一体化的路端产品目前的交通信号控制系统,视频电子警察和监控的系统独立性相当大,将来,这些产品都将整合在统一的工作平台下,通过PCI标准接口进行内部通讯,通过TCP/IP进行网络传输,彻底改变路口设备繁琐,稳定性较差的缺点,取代工控设备,成为独立的一体化的交通产品。3、视频检测将是未来发展的趋势视频检测相对于地感线圈有着交通应用的优势,从施工维护方面来说,都比较方便,随着现在视频检测技术的提高,已经可以基本取代地感线圈作为交通路口违法处罚的替代产品,但前提是必须注意要采用有核心算法的技术产品,不能简单的依赖视频采集卡的动态检测函数来进行管理。让路口将来长上一双智能的电子眼,有效管理交通秩序,解决道路拥堵,抓拍违法行为,已经成为了数字视频技术在ITS应用中的发展目标。
六、基于智能交通子系统的公安综合指挥系统的集成智能交通的各个业务子系统,都应提供相应的接口为公安的接处警服务,在紧急救援的时候以最快时间到达,除了GIS电子地图的技术运用外,还需要车流量检测系统作为辅助决策依据。交通管制为警车集结救援提供了相关接口,将来,所有的业务子系统工作在统一的平台下,以三台合一为技术核心,各个子系统协调工作,为公安快速出警服务。