本发明涉及一种基于决策论的交通路口车流量单检测器检测方法,包括以下步骤:第一步、实时扫描并记录检测器上方有无车辆;第二步、开始检测时,将车流量N归零;第三步、计算各车道车辆通过时间Δt;第四步、将Δt换算为各车道车流增量ΔN;第五步、将各ΔN累加后加入车流量N;第六步、判断是否继续检测,如是则返回第三步,如否则结束检测、并将此时累计的车流量N作为预定检测时间段内的交通路口车流量。本发明简单易行,准确率高,具有很高的性价比;数据量较小;能直接得出以标准小车当量表示的车流量;可采用单线圈检测器或单磁敏检测器等单个检测器,适用范围广。
1.一种基于决策论的交通路口车流量单检测器检测方法,其特征是,包括以下步骤:第一步、由安置于各车道路口停车线前的单个检测器实时扫描检测器上方的车辆,各车道路口的检测器每隔时间ΔT扫描一次并将所得信号发至控制单元;控制单元根据信号判断检测器上方在各扫描时刻有无车辆,若有车辆则控制单元记录电平状态为第一状态,若无车辆则控制单元记录电平状态为第二状态;同时,控制单元将各扫描时刻的电平状态存入存储装置;第二步、在预定检测时间段开始检测时,控制单元将车流量N数值归零;第三步、控制单元根据各检测器当前扫描时刻的电平状态计算各检测器所处车道的当前车辆通过时间Δt;若该电平状态为第二状态则按(i)计算当前车辆通过时间Δt,若该电平状态为第一状态则按(ii)计算当前车辆通过时间Δt;(i)控制单元顺序查看检测器后续各扫描时刻的电平状态,当电平状态变为第一状态时记录该电平状态对应的扫描时刻t_a;然后,控制单元继续顺序查看检测器随后各扫描时刻的电平状态,当电平状态再次为第二状态时记录该电平状态对应的扫描时刻t_b;控制单元计算车辆通过时间Δt=t_b-t_a-ΔT;(ii)控制单元先通过存储装置倒序查看检测器当前扫描时刻之前的各扫描时刻电平状态,当电平状态变为第二状态时记录该电平状态对应的扫描时刻t_a;然后,控制单元顺序查看检测器当前扫描时刻之后的各扫描时刻电平状态,当电平状态为第二状态时记录该电平状态对应的扫描时刻t_b;同时控制单元计算车辆通过时间Δt=t_b-t_a-2ΔT;第四步、控制单元按检测器所处车道类型将车辆通过时间Δt换算为检测器所处车道的车流增量ΔN;当车道类型为左转车道时则按(iii)换算,当车道类型为右转车道时则按(iv)换算,当车道类型为直行车道时则按(v)换算;(iii)当该车道信号灯绿灯亮时,0.25s≤Δt≤3.75s则ΔN=1,4s≤Δt≤7.5s则ΔN=2,7.75s≤Δt则ΔN=3;当该车道信号灯红灯或黄灯亮时,ΔN=0;(iv)当该车道信号灯绿灯已亮时间≤10s时,0.25s≤Δt≤4s则ΔN=1,
4.25s≤Δt≤10s则ΔN=2;当该车道信号灯绿灯已亮时间>10s时,
0.25s≤Δt≤3.5s则ΔN=1,3.75s≤Δt≤6.25s则ΔN=2,6.5s≤Δt≤10s则ΔN=3;当该车道信号灯红灯或黄灯亮时,ΔN=0;(v)当该车道信号灯绿灯已亮时间≤5s时,0.25s≤Δt≤2.5s则ΔN=1,
2.75s≤Δt≤5s则ΔN=2;当该车道信号灯绿灯已亮时间>5s时,0.25s≤Δt≤2s则ΔN=1,2.25s≤Δt≤2.5s则ΔN=2,2.75s≤Δt≤3.75s则ΔN=3,4s≤Δt≤5s则ΔN=4,5.25s≤Δt则ΔN=5;当该车道信号灯红灯或黄灯亮时,ΔN=0;第五步、控制单元将第四步算得的各检测器所处车道车流增量ΔN逐个相加,然后将所得结果加入车流量N;第六步、控制单元根据预定检测时间段判断是否继续进行检测,如是则返回第三步,如否则结束检测、并将此时累计的车流量N作为预定检测时间段内的交通路口车流量。
2.根据权利要求1所述基于决策论的交通路口车流量单检测器检测方法,其特征是,第一步中,所述检测器是单线圈检测器或单磁敏检测器。
3.根据权利要求2所述基于决策论的交通路口车流量单检测器检测方法,其特征是,第一步中,时间ΔT至多为250ms。
4.根据权利要求3所述基于决策论的交通路口车流量单检测器检测方法,其特征是,控制单元是单片机、工控机或PLC。技术领域
本发明涉及一种交通路口车流量检测方法,尤其是一种基于决策论的交通路口车流量单检测器检测方法,属于城市智能交通技术领域。
背景技术
据申请人所知,交通路口车流量一般以标准小车当量表示,检测车流量时通常采用单线圈检测,在提高精度时多采用双线圈检测。利用单线圈检测时,传统方法是:当车辆驶入线圈时线圈的电感量会发生变化,车辆检测器检测到这种变化立即输出逻辑为真的信号,表示车辆刚驶入线圈,术语称为车辆占有;当车辆驶离线圈时线圈的电感量会恢复到无车占有时的数值,车辆检测器检测到这种变化立即输出一个逻辑为假的信号,表示车辆刚驶离线圈,将车辆检测器输出的车辆占有信号输至计数器,计数器获得的结果就是驶过该线圈的车流量。显然这种单线圈流量检测方法不能检测车型,也就无法得到标准小车当量,不能准确测得交通路口的车流量。为克服上述传统方法的缺陷,目前已出现了很多改进的检测方法,比如授权公告号CN100511322C的中国发明专利披露了一种改进的检测方法:根据车辆驶过一个线圈时线圈电感量的时变图形与车辆底部金属构建的形状密切相关的特征,通过比对被测车辆驶过一个线圈时线圈电感量的事变图形与预定建立的各种车型的时变图模型,用图形匹配的方法检测车型;所述比对被测车辆的时变图形与车型的时变图模型是对这二者之间的波峰与波谷的数量、次序及幅度差异进行识别。这样通过车型类别换算,即可得出以标准小车当量表示的车流量。但是,现有利用单线圈的各改进检测方法在数据采集、预处理及特征提取阶段均存在问题:(1)在采集阶段,首先,无法识别开始检测时检测器上方有车辆正在通过的情况,这也就无法检测到正在通过车辆的准确车流增量;其次,影响线圈检测器振荡回路频率变化的主要因素有车底盘和车速,当车底盘不均匀、车速不均匀时,都会对频率波形造成干扰;再次,由于测量装置、测量环境、测量方法和人为等因素,都会使原始测量数据不可避免存在误差,一些软件算法虽具有一定的处理误差能力,但是对于系统误差和过失误差,现有算法均很难克服。(2)在数据预处理阶段,因车底盘不均匀等因素造成频率波形没有明显分界,需要多次处理(如进行二次微分、降维等),而这难免带来车型误判。(3)在识别阶段,首先遇到的问题就是车辆在线圈上部停止或改变速度时,会在很大程度上影响识别的准确性,而这种现象又是不可避免地经常发生;其次,采集频率变化波形,还存在维数太高的问题,当车长改变或车速较慢时,需对曲线重新进行分析,提取特征值;最后,我国车辆类型种类繁多,各种车辆的频率波形比较接近,同时受检测器本身的影响,难以准确获得所有类型车的典型波形。由于存在上述问题,导致现有利用单线圈的各改进检测方法测得的车流量准确度不够高。利用双线圈检测时,通常在车流方向埋设两个性能相同的环形线圈,线圈中心距为3到5米。当车辆分别经过两个线圈时,线圈电感量会发生变化,从而检测到车辆的通过状态,同时将测得状态传输给车辆检测器,由其进行采集和计算。这种方法主要利用车辆通过两个线圈的时间差来计算车速,再利用车速以及车辆通过线圈的时间来计算车长,并根据车长对车辆进行分类,最后换算成以标准小车当量表示的车流量。但是,现有利用双线圈的检测方法存在以下问题:(1)双线圈安装费用较高,安装与维护难度较大;(2)为了能准确检测到车辆的行驶时间及车型,必须确保被测车辆前后一定距离内没有其他车辆,目前在国际上几十年一直沿用至今的公知车型双线圈检测方法中指出这个距离必须大于检测范围6.5米,否则检测结果会出现严重偏差,很难保证测得车流量的准确度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术存在的问题,提供一种基于决策论的交通路口车流量单检测器检测方法,能显著提高测得车流量的准确度。为达到上述目的,本发明的技术方案如下:一种基于决策论的交通路口车流量单检测器检测方法,其特征是,包括以下步骤:第一步、由安置于各车道路口停车线前的单个检测器实时扫描检测器上方的车辆,各车道路口的检测器每隔时间ΔT扫描一次并将所得信号发至控制单元;控制单元根据信号判断检测器上方在各扫描时刻有无车辆,若有车辆则控制单元记录电平状态为第一状态,若无车辆则控制单元记录电平状态为第二状态;同时,控制单元将各扫描时刻的电平状态存入存储装置;第二步、在预定检测时间段开始检测时,控制单元将车流量N数值归零;第三步、控制单元根据各检测器当前扫描时刻的电平状态计算各检测器所处车道的当前车辆通过时间Δt;若该电平状态为第二状态则按(i)计算当前车辆通过时间Δt,若该电平状态为第一状态则按(ii)计算当前车辆通过时间Δt;(i)控制单元顺序查看检测器后续各扫描时刻的电平状态,当电平状态变为第一状态时记录该电平状态对应的扫描时刻t_a;然后,控制单元继续顺序查看检测器随后各扫描时刻的电平状态,当电平状态再次为第二状态时记录该电平状态对应的扫描时刻t_b;控制单元计算车辆通过时间Δt=t_b-t_a-ΔT;(ii)控制单元先通过存储装置倒序查看检测器当前扫描时刻之前的各扫描时刻电平状态,当电平状态变为第二状态时记录该电平状态对应的扫描时刻t_a;然后,控制单元顺序查看检测器当前扫描时刻之后的各扫描时刻电平状态,当电平状态为第二状态时记录该电平状态对应的扫描时刻t_b;同时控制单元计算车辆通过时间Δt=t_b-t_a-2ΔT;第四步、控制单元按检测器所处车道类型将车辆通过时间Δt换算为检测器所处车道的车流增量ΔN;当车道类型为左转车道时则按(iii)换算,当车道类型为右转车道时则按(iv)换算,当车道类型为直行车道时则按(v)换算;(iii)当该车道信号灯绿灯亮时,0.25s≤Δt≤3.75s则ΔN=1,4s≤Δt≤7.5s则ΔN=2,7.75s≤Δt则ΔN=3;当该车道信号灯红灯或黄灯亮时,ΔN=0;(iv)当该车道信号灯绿灯已亮时间≤10s时,0.25s≤Δt≤4s则ΔN=1,4.25s≤Δt≤10s则ΔN=2;当该车道信号灯绿灯已亮时间>10s时,0.25s≤Δt≤3.5s则ΔN=1,3.75s≤Δt≤6.25s则ΔN=2,6.5s≤Δt≤10s则ΔN=3;当该车道信号灯红灯或黄灯亮时,ΔN=0;(v)当该车道信号灯绿灯已亮时间≤5s时,0.25s≤Δt≤2.5s则ΔN=1,2.75s≤Δt≤5s则ΔN=2;当该车道信号灯绿灯已亮时间>5s时,0.25s≤Δt≤2s则ΔN=1,2.25s≤Δt≤2.5s则ΔN=2,2.75s≤Δt≤3.75s则ΔN=3,4s≤Δt≤5s则ΔN=4,5.25s≤Δt则ΔN=5;当该车道信号灯红灯或黄灯亮时,ΔN=0;第五步、控制单元将第四步算得的各检测器所处车道车流增量ΔN逐个相加,然后将所得结果加入车流量N;第六步、控制单元根据预定检测时间段判断是否继续进行检测,如是则返回第三步,如否则结束检测、并将此时累计的车流量N作为预定检测时间段内的交通路口车流量。与现有技术相比,本发明有益效果如下:(1)本发明第一步的实时检测并存储结合第三步所用检测策略,可以更好地识别开始检测时检测器上方有车辆正在通过的情况,能检测到正在通过车辆的准确通过时间,从而保证能换算成准确的车流增量,能显著提高测得车流量的准确度。(2)本发明第四步所用换算算法选用的各节点数值具有广泛代表性,同时根据车道类型和绿灯已亮时间选择对应的换算策略,从而准确地将车辆通过时间换算成对应的车流增量,能显著提高检测准确率,这是申请人经过反复实验、深入研究才得出的,是申请人付出大量心血的结晶。(3)检测过程简单易行,且能达到相当高的准确率,具有很高的性价比。(4)检测器埋设于停车线前,一方面可以避免因车辆停在检测器上方使检测出现误差,另一方面车辆通过停车线时车速比较平稳,不会有较大的变化频率和幅度,有利于获得准确数据。(5)检测器采集数据及控制单元生成数据维数较低,数据量较小,不会造成太大负担。(6)能直接得出以标准小车当量表示的车流量,不需要识别车型,从而避免由车型无法识别导致的问题,这样就不会受车辆底盘、测量环境等因素的影响,保持较高的准确度。(7)可采用单线圈检测器或单磁敏检测器等单个检测器,适用范围更广。
附图说明
图1为本发明实施例中检测器位置示意图,其中1为车道,2为停车线,3为检测器。图2为图1实施例检测器扫描的第一种情况示意图。图3为图1实施例检测器扫描的第二种情况示意图。图4为图1实施例检测方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。实施例本实施例基于决策论的交通路口车流量单检测器检测方法,包括以下步骤:第一步、由安置于各车道(1)路口停车线(2)前的单个检测器(3)(如图1所示)实时扫描检测器上方的车辆,各车道路口的检测器每隔时间ΔT扫描一次并将所得信号发至控制单元;控制单元根据信号判断检测器上方在各扫描时刻有无车辆,若有车辆则控制单元记录电平状态为第一状态1,若无车辆则控制单元记录电平状态为第二状态0;同时,控制单元将各扫描时刻的电平状态存入存储装置。具体而言,检测器可以是单线圈检测器或单磁敏检测器;时间ΔT为250ms(也可根据需要设置更小的时间值)。控制单元可以是单片机、工控机或PLC,选用现有技术中的市售品即可。由于检测器测到和未测到车辆时的信号明显不相同,所以控制单元将检测器发来的信号与预定信号值或信号图形进行比对,即可准确地判断检测器上方是否有车辆,确保不发生误判。第二步、在预定检测时间段开始检测时,控制单元将车流量N数值归零;第三步、控制单元根据各检测器当前扫描时刻的电平状态计算各检测器所处车道的当前车辆通过时间Δt;若该电平状态为第二状态0,则按(i)计算当前车辆通过时间Δt,若该电平状态为第一状态1,则按(ii)计算当前车辆通过时间Δt;(i)控制单元顺序查看检测器后续各扫描时刻的电平状态,当电平状态变为第一状态1时记录该电平状态对应的扫描时刻t_a;然后,控制单元继续顺序查看检测器随后各扫描时刻的电平状态,当电平状态再次为第二状态0时记录该电平状态对应的扫描时刻t_b;控制单元计算车辆通过时间Δt=t_b-t_a-ΔT。例如,如图2所示,开始检测时当前扫描时刻的电平状态为第二状态0,然后按上述(i)进行,得到t_a=4ΔT,t_b=14ΔT,Δt=t_b-t_a-ΔT=9ΔT=2.25s(ΔT=250ms)。(ii)控制单元先通过存储装置倒序查看检测器当前扫描时刻之前的各扫描时刻电平状态,当电平状态变为第二状态0时记录该电平状态对应的扫描时刻t_a;然后,控制单元顺序查看该检测器当前扫描时刻之后的各扫描时刻电平状态,当电平状态为第二状态0时记录该电平状态对应的扫描时刻t_b;同时控制单元计算车辆通过时间Δt=t_b-t_a-2ΔT。例如,如图3所示,开始检测时当前扫描时刻的电平状态为第一状态1,然后按上述(ii)进行,得到t_a=-5ΔT,t_b=7ΔT,Δt=t_b-t_a-2ΔT=10ΔT=2.5s(ΔT=250ms)。第四步、控制单元按检测器所处车道类型和该车道信号灯绿灯已亮时间将车辆通过时间Δt换算为检测器所处车道的车流增量ΔN;当车道类型为左转车道(L)时则按(iii)换算,当车道类型为右转车道(R)时则按(iv)换算,当车道类型为直行车道(S)时则按(v)换算;(iii)当该车道信号灯绿灯亮时,0.25s≤Δt≤3.75s则ΔN=1,4s≤Δt≤7.5s则ΔN=2,7.75s≤Δt则ΔN=3;当该车道信号灯红灯或黄灯亮时,ΔN=0;(iv)当该车道信号灯绿灯已亮时间≤10s时,0.25s≤Δt≤4s则ΔN=1,4.25s≤Δt≤10s则ΔN=2;当该车道信号灯绿灯已亮时间>10s时,0.25s≤Δt≤3.5s则ΔN=1,3.75s≤Δt≤6.25s则ΔN=2,6.5s≤Δt≤10s则ΔN=3;当该车道信号灯红灯或黄灯亮时,ΔN=0;(v)当该车道信号灯绿灯已亮时间≤5s时,0.25s≤Δt≤2.5s则ΔN=1,2.75s≤Δt≤5s则ΔN=2;当该车道信号灯绿灯已亮时间>5s时,0.25s≤Δt≤2s则ΔN=1,2.25s≤Δt≤2.5s则ΔN=2,2.75s≤Δt≤3.75s则ΔN=3,4s≤Δt≤5s则ΔN=4,5.25s≤Δt则ΔN=5;当该车道信号灯红灯或黄灯亮时,ΔN=0。第五步、控制单元将第四步算得的各检测器所处车道车流增量ΔN逐个相加,然后将所得结果加入车流量N。例如,执行第五步前,若车流量N为0,且第四步算得的各检测器所处车道的ΔN均为3(如图1所示,共有9个与各车道对应的检测器),则在第五步中,控制单元先将各ΔN逐个相加算得结果为27,再将该结果加入N,即N=0+27=27。第六步、控制单元根据预定检测时间段判断是否继续进行检测,如是则返回第三步,如否则结束检测、并将此时累计的车流量N作为预定检测时间段内的交通路口车流量。为验证本实施例检测方法的准确性,申请人做了如下实验:地点:南京市福建路(东西)与三牌楼大街(南北)相交路口。各道路分别由一保护型左转车道、两直行车道、及一右转车道车道组成。车道宽度均为3.5米。道路车辆类型:以小车为主,有少量公交车和面包车。实验方法:选择晴天、雨后或雾天在预定时间段内分别进行若干次下述验证过程:一方面采用本实施例方法检测以标准小车当量表示的车流量,每十秒钟统计一次车流量数值;另一方面,同时通过道路监控摄像头人工统计每十秒钟内的实际车数量,再换算成以标准小车当量表示的车流量(其中,小客车和面包车等较小车辆的车流增量ΔN为1,公交车等较大车辆的车流增量ΔN为2,依次类推)。实验结果表明,采用本实施例方法测得的车流量准确率至少为95%。例如,在某早高峰时段1500秒内实施上述验证过程,由本实施例方法测得的车流量为141辆,而由人工统计的车流量为148辆,准确率为95.27%。与现有技术相比,本实施例方法具有以下优点:(1)第一步的实时检测并存储结合第三步所用检测策略,可以更好地识别开始检测时检测器上方有车辆正在通过的情况,能检测到正在通过车辆的准确通过时间,从而保证能换算成准确的车流增量,能显著提高测得车流量的准确度。(2)第四步所用换算算法选用的各节点数值具有广泛代表性,同时根据根据车道类型和绿灯已亮时间选择对应的换算策略,从而准确地将车辆通过时间换算成对应的车流增量,能显著提高检测准确率,这是申请人经过反复实验、深入研究才得出的,是申请人付出大量心血的结晶。(3)检测过程简单易行,且能达到相当高的准确率,具有很高的性价比。(4)检测器埋设于停车线前,一方面可以避免因车辆停在检测器上方使检测出现误差,另一方面车辆通过停车线时车速比较平稳,不会有较大的变化频率和幅度,有利于获得准确数据。(5)检测器采集数据及控制单元生成数据维数较低,数据量较小,不会造成太大负担。(6)能直接得出以标准小车当量表示的车流量,不需要识别车型,从而避免由车型无法识别导致的问题,这样就不会受车辆底盘、测量环境等因素的影响,保持较高的准确度。(7)可采用单线圈检测器或单磁敏检测器等单个检测器,适用范围更广。