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雾天环境下高速公路可变限速控制方法研究

交通信息与安全 2018年第2期36卷 47-53页

作者：张珊张存保李薇武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063 云南省交通规划设计研究院昆明650041

针对雾天环境下高速公路能见度下降导致交通安全和效率降低的问题,提出了一套雾天环境下高速公路的可变限速(VSL)控制方法,包括系统布置、工作流程和可变限速控制策略等,可以根据检测到的实时道路能见度和交通流数据,考虑最大安全车速... 详细信息

针对雾天环境下高速公路能见度下降导致交通安全和效率降低的问题,提出了一套雾天环境下高速公路的可变限速(VSL)控制方法,包括系统布置、工作流程和可变限速控制策略等,可以根据检测到的实时道路能见度和交通流数据,考虑最大安全车速、交通流运行状态和驾驶员遵从度等因素的条件下,综合确定目标路段的限速值。利用G4高速公路实测数据,在Vissim软件中进行了2组对比仿真实验,结果表明,与无可变限速控制相比,实施可变限速控制的1组,最低车速在平流雾(团雾)环境下提高了27.24%(28.54%),同一控制周期下相邻路段的最大车速差减少了26.42%(41.91%)。提出的可变限速控制方法在雾天环境下能更有效地保障高速公路行车的安全和效率。

关键词：交通控制高速公路可变限速控制控制策略雾天环境

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雾天环境下低维图像模糊区域快速增强仿真

计算机仿真 2017年第2期34卷 397-400页

作者：刘建娟河南工业大学电气工程学院河南南阳450001

在雾、霾等恶劣天气下采集的图像会因为大气散射的作用而导致图像质量严重受损,为了解决上述问题,需要进行雾天环境下低维图像模糊区域快速增强。但是采用当前方法进行图像模糊区域增强时,无法反映图像模糊区域像素点邻域灰度值空间变... 详细信息

在雾、霾等恶劣天气下采集的图像会因为大气散射的作用而导致图像质量严重受损,为了解决上述问题,需要进行雾天环境下低维图像模糊区域快速增强。但是采用当前方法进行图像模糊区域增强时,无法反映图像模糊区域像素点邻域灰度值空间变化的情况,存在图像增强效果差的问题。为此提出一种基于模糊逻辑的雾天环境下低维图像模糊区域快速增强方法,先将整体的低维图像从灰度平面映射到模糊特征平面上,采用模糊熵计算出图像像素的灰度空间变化率,得到低维图像中的全部像素点的模糊熵值,并融合于区域特征映射原理建立图像模糊区域等价变换模型,提取模糊区域图像特征,将图像模糊区域特征的水平投影隶属度均值定义为渡越点对应的模糊阈值,对模糊区域进行水平方向自适应模糊增强。实验结果表明,所提方法增强效果好,极大的改善了雾天时图像的退化现象。

关键词：雾天环境低维图像模糊区域

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雾天环境下的车辆驾驶辅助与协同控制研究

雾天环境下的车辆驾驶辅助与协同控制研究

作者：陈琼红西南大学

学位级别：硕士

雾天天气对道路上车辆行驶的安全性具有严重的影响。当人工驾驶车辆（HDV,Human-driven Vehicle）在雾天环境行驶时,由于驾驶员的可视距离和感知能力急剧下降,车辆发生碰撞事故的概率大幅上涨。因此,如何保证雾天环境下的车辆行驶安全... 详细信息

雾天天气对道路上车辆行驶的安全性具有严重的影响。当人工驾驶车辆（HDV,Human-driven Vehicle）在雾天环境行驶时,由于驾驶员的可视距离和感知能力急剧下降,车辆发生碰撞事故的概率大幅上涨。因此,如何保证雾天环境下的车辆行驶安全成为交通领域的一项重大难题。本文以雾天环境下行驶的车辆作为研究对象,在传统车辆向网联自动驾驶车辆（CAV,Connected Automatic Vehicle）转变的不同阶段提出相应的解决方案,主要研究内容如下:（1）建立雾天驾驶员模型,并对HDV在雾天行驶的安全性进行分析。针对雾天环境下HDV的驾驶行为特性进行分析,结合Helly模型建立雾天驾驶员模型。利用雾天驾驶员模型分别对加速和减速过程中的车辆行驶状态进行分析,得出传统汽车在雾天环境下行驶更容易发生碰撞,严重威胁驾乘人员的生命安全。（2）在CAV和V2V（Vehicle to Vehicle）技术发展未成熟时,提出基于去雾算法的雾天驾驶辅助显示界面。去雾算法将大气散射模型与深度卷积网络相结合,并利用深度卷积网络对大气散射模型中的全局大气光值和传输图进行联合估计。结果表明该算法能够显著改善雾天图像的清晰度和对比度。利用基于去雾算法的雾天驾驶辅助显示界面可以增强驾驶员对前方道路环境的感知能力和可视距离,从而提高雾天人工驾驶的安全性,实现对行驶过程中车辆的辅助功能。（3）在CAV和V2V技术发展较为成熟时,建立雾天CAV队列,且车辆队列的上层控制采用鲁棒控制器。将领航车辆在雾天环境中的加、减速度作为鲁棒控制器整体的外部干扰。仿真结果表明,在不同的外部干扰、拓扑结构及队列规模下,尽管鲁棒控制器刚开始会产生一定的振荡,但能够快速收敛实现车辆安全跟随的功能。（4）驾驶员在环测试验证。利用MATLAB/Simulink、PreScan、CarSim及Logitech G29搭建驾驶员在环测试平台。结果表明,与HDV队列相比,CAV队列能够实现雾天环境下车辆的安全行驶,且在不同拓扑结构下,均能实现对领航车辆的速度和车间距离跟随并最终趋于稳定行驶状态。因此,利用V2V协同控制技术和CAV技术能够有效降低雾天车辆队列碰撞事故的发生率,提升雾天环境下车辆的行驶安全性。

关键词：雾天环境 HDV 雾天驾驶辅助鲁棒控制器 CAV 联合仿真

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雾天环境下高速公路可变限速控制方法研究

雾天环境下高速公路可变限速控制方法研究

作者：张珊武汉理工大学

学位级别：硕士

我国高速公路的通车里程数和机动车保有量持续增加,但高速公路的安全形势却十分严峻,严重威胁人们的生命安全财产。雾作为较为常见的天气因素,会导致道路能见度下降,驾驶员产生犹豫、错觉,给高速公路的交通安全和通行效率带来负面影响... 详细信息

我国高速公路的通车里程数和机动车保有量持续增加,但高速公路的安全形势却十分严峻,严重威胁人们的生命安全财产。雾作为较为常见的天气因素,会导致道路能见度下降,驾驶员产生犹豫、错觉,给高速公路的交通安全和通行效率带来负面影响。现有的固定限速方式不能根据实时天气和交通流运行状态进行动态调整,具有一定的局限性。可变限速控制技术作为一种新兴的交通控制手段,通过先进的交通流检测技术,对交通流运行状态进行判断,并基于一定的控制策略对路段限速值进行调整,从而改善交通流运行状态。研究并建立雾天环境下高速公路的可变限速控制方法有利保障雾天行车的安全和效率。本文通过对雾天环境下高速公路的实测交通流数据进行分析,得到雾对高速公路交通流运行状态的影响特性,建立了能反应雾天交通状况的动态交通流模型;分析可变限速控制对交通流运行状态的影响,考虑驾驶员遵从度和可变限速控制输入的基础上,建立了雾天可变限速控制下的动态交通流模型;提出雾天环境下高速公路可变限速控制系统的组成、工作流程,以及基于模型预测控制的可变限速控制策略;利用VISSIM软件进行对比仿真实验,对可变限速控制方法的效果进行评价和完善。具体工作如下:(1)对高速公路展开实际调研,获得雾天环境下的高速公路气象、交通流数据,选取车辆速度、密度、车头时距等交通流参数,从交通安全、效率两方面分析能见度对高速公路交通流的影响特性。该结果为研究雾天环境下的高速公路交通流运行状态及交通流模型的建立提供了数据支持。(2)在经典的元胞传输模型的基础上,考虑雾天环境下的交通流参数的折减程度和瓶颈区域通行能力下降的现象,建立了雾天环境下的高速公路动态交通流模型,并利用实测数据对气象调整参数和模型进行标定。利用MATLAB软件对模型进行仿真验证。结果表明,建立的动态交通流模型可以较好地反映雾天环境下高速公路交通流运行状态,为提出可变限速控制模型和方法提供了模型基础。(3)分析可变限速控制对交通安全、效率及交通流基本图的影响,考虑驾驶员遵从度及可变限速控制输入的基础上,建立了雾天可变限速控制下的高速公路动态交通流模型。并提出了雾天环境下的高速公路可变限速控制系统的组成、工作流程及可变限速控制策略,其中可变限速控制策略是基于模型预测控制,从交通安全方面选取交通冲突数,从交通效率方面选取总行程时间、总行驶里程数建立的目标函数及约束条件。提出的可变限速控制方法为雾天环境下高速公路的管理控制提供了技术支持。(4)利用VISSIM交通仿真软件及Java编程语言编写控制程序,进行对比仿真实验,从交通安全和效率两方面对可变限速控制方法的效果进行评价。结果表明,提出的可变限速控制方法可以提高路段最低车速,减少相邻路段最大车速差、减少交通冲突数,有效地保障了雾天环境下高速公路系统安全、高效的运行。本文为研究雾天环境下高速公路交通流运行状态提供了数据支持和模型基础,也为雾天环境下高速公路的交通管理方法提供了技术手段。而由于交通流运行状态的时变性和复杂性,后续研究中应广泛采集不同地区多条高速公路的气象、交通流数据,并协同考虑主线、匝道车辆对交通流的影响,为深入研究雾天环境下高速公路交通流运行状态及可变限速控制方法提供支持。

关键词：交通控制高速公路雾天环境可变限速控制交通仿真

雾天环境下高速公路实时交通安全状态评价方法研究

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雾天环境下高速公路实时交通安全状态评价方法研究

作者：彭汉辉武汉理工大学

学位级别：硕士

雾会导致能见度大幅下降,从而影响高速公路交通安全,因此,开展雾天环境下高速公路交通安全的研究,对保障雾天行车安全具有重要意义。本文针对高速公路,分析雾天环境下影响实时交通安全状态的各种因素,研究雾天高速公路实时交通安全状态... 详细信息

雾会导致能见度大幅下降,从而影响高速公路交通安全,因此,开展雾天环境下高速公路交通安全的研究,对保障雾天行车安全具有重要意义。本文针对高速公路,分析雾天环境下影响实时交通安全状态的各种因素,研究雾天高速公路实时交通安全状态评价方法和模型,并建立雾天交通安全状态分类及预警方法,为开展交通管理、可变限速控制等提供依据。为实现雾天环境下高速公路实时交通安全状态的量化评价和安全预警,以雾天环境下高速公路交通流观测数据为基础,在VISSIM仿真软件中构建雾天环境下的高速公路网,模拟不同能见度条件下的高速公路交通流运行状态。将交通冲突数作为高速公路实时交通安全状态的表征指标,运用随机森林和Pearson相关系数确定影响实时交通安全状态的主要因素,并利用回归分析方法建立雾天环境下高速公路实时交通冲突计算模型。使用交通冲突数作为表征高速公路实时安全状态的指标,运用K均值聚类方法将交通冲突数分为3类,并由此将交通安全状态分为高风险、中等风险和安全状态3类。根据交通安全状态分类建立预警方法,在判断当前交通风险状态等级后,对高风险状态进行预警,及时提醒驾驶员,减小事故风险。将雾天事故和非事故条件下的交通流数据分别代入回归模型计算交通冲突数,分析有、无事故发生时,交通冲突数的波动情况,确定发生交通事故时交通冲突数的变化特征,据此提出交通事故判别方法。通过设定不同的交通事故阈值,事故判别方法可以得到不同的事故预测精度和误报率。利用美国I-43高速公路交通流、气象和事故数据,验证雾天环境下实时交通安全状态评价模型和预警方法。结果表明,本文的交通安全状态分类与预警方法可以实现对雾天环境下危险交通状态的识别并发布相应预警。使用雾天事故数据验证本文的事故判别方法,选择交通冲突数18作为事故判别阈值,得到事故判别方法的预测精度为73.33%时,误报率低于40%,表明本文事故判别方法具有较高的精度,可用雾天高速公路事故判别。本文方法能有效识别雾天高速公路实时交通状态并发布预警,为雾天环境下高速公路实时交通安全管理、可变限速控制等提供理论基础。由于本文方法对交通流数据的采样周期,采样距离以及事故数据完备性要求较高,而目前我国交通流数据采集系统和气象监测设施仍不够完善,无法取得足够多的实际高速公路交通流数据和气象数据。因此,本文建立的交通安全状态评价模型缺乏足够的数据验证,后续研究中,将获取国内实际高速公路的交通流、气象和事故数据,对雾天环境下交通安全回归模型进行修正,并开展实际应用。

关键词：高速公路实时交通安全状态雾天环境安全预警交通冲突

基于机器视觉的雾天环境下车道线识别技术研究

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基于机器视觉的雾天环境下车道线识别技术研究

作者：蔡兵重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着车辆智能化需求的日益提升,保障恶劣天气的行车安全是必须要解决的问题。基于机器视觉的车道线识别作为车辆安全辅助驾驶的重要组成部分,是解决该问题的有效途径。现有学者主要针对正常天气进行研究,而对恶劣天气(如雾霾等)没有进... 详细信息

随着车辆智能化需求的日益提升,保障恶劣天气的行车安全是必须要解决的问题。基于机器视觉的车道线识别作为车辆安全辅助驾驶的重要组成部分,是解决该问题的有效途径。现有学者主要针对正常天气进行研究,而对恶劣天气(如雾霾等)没有进行系统深入的研究。因此,针对雾天环境下道路图像对比度低且不易识别的问题,本文提出一种基于改进的暗原色先验去雾算法的车道线识别方法。主要内容如下:1.首先阐述了基于机器视觉的雾天环境下车道线识别方法研究的研究背景与意义;然后综述了车道偏离预警系统、车道线识别方法以及车道线跟踪方法的研究现状。随后,分析了目前车道线识别研究存在的一些问题,并指出了本文的主要研究工作。2.对于雾天环境下采集的道路图像对比度低,本文在图像预处理阶段引入图像去雾预处理的概念。通过对比几种不同的去雾算法对雾天道路图像去雾的效果,本文提出一种改进的暗原色先验去雾算法,能够在满足实时性的条件下,达到很好的去雾效果,从而增强道路图像的对比度。由于雾天道路图像在进行去雾预处理时,已将图像上方1/3处像素灰度值均置为0,如果采用传统的全局最大类间方差法(OTSU)法对去雾后的道路图像进行分割,会导致分割阈值偏小,得到的二值图像会存在太多噪声,因此本文采用局部OTSU法对图像进行分割。3.对于弯道车道线检测,本文采用直-曲线模型。将道路图像分为近景直线段和远景曲线段,近景直线段采用改进的Hough变换直线检测,远景曲线段采用最小二乘法曲线拟合。对曲线特征点提取前,首先根据近景直线段检测的直线参数确定消失点位置以及曲线特征点检测区域,然后再进行特征提取;然而,由于道路其他干扰因素(比如噪声等)的影响,可能会提取到无效点或者其他无用特征点,因此对曲线特征点进行可信度判定。而采用最小二乘法拟合曲线时,通过对比分析,确定采用三次曲线拟合车道线效果最佳。4.对于视频序列的单帧道路图像,如果重复地对其进行车道线检测,则会降低整个系统的实时性。因此对于车载摄像头采集的视频帧图像,利用相邻连续两帧图像间信息量相差不大的特点,采用kalman滤波跟踪识别车道线,提高实时性和准确性。5.为了验证本文雾天环境下车道线检测方法的有效性,通过MATLAB分别进行仿真与实验,对本文算法进行验证。结果表明:本文方法不仅满足实时性要求,而且在雾天环境下能够准确的识别车道线;同时,与暗原色先验去雾算法相比,本文改进的算法,耗时不到它的10%。

关键词：机器视觉车道线雾天环境去雾算法车道线检测

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雾天环境对汽车AEB功能的影响

汽车实用技术 2023年第11期48卷 134-139页

作者：彭文耀吴其琛湖南省平益高速公路建设开发有限公司湖南岳阳414517 湖南省交通科学研究院有限公司湖南长沙410015

文章基于多功能视频控制器和前置毫米波雷达的智能驾驶方案,在高速公路行驶的路况情景下,选取大雾天为影响因素建立场景模型,分析高速行驶下大雾天环境对自动紧急制动(AEB)系统功能的影响。从分析结果可知,雾天环境应使用前视双目摄像... 详细信息

文章基于多功能视频控制器和前置毫米波雷达的智能驾驶方案,在高速公路行驶的路况情景下,选取大雾天为影响因素建立场景模型,分析高速行驶下大雾天环境对自动紧急制动(AEB)系统功能的影响。从分析结果可知,雾天环境应使用前视双目摄像头以及多传感器数据融合算法等手段以减少AEB的误触发状况,提高AEB的安全性和可靠性。

关键词：雾天环境 AEB 高速行驶智能驾驶

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雾天环境下车牌模糊边缘信息去噪处理技术研究

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信息通信 2017年第12期30卷 129-130页

作者：耿蕊刘超孙桂江齐齐哈尔大学现代教育技术中心黑龙江齐齐哈尔161006

近年来交通事故频频发生,尤其是天气恶劣的情况下,事故发生的概率更是大大提高,车牌识别系统在交通事故破案中发挥着重要的作用。但是雾天环境下的车牌图像变得模糊不清,影响司法政府的评判审定。对雾天环境下车牌模糊边缘信息去噪处理... 详细信息

近年来交通事故频频发生,尤其是天气恶劣的情况下,事故发生的概率更是大大提高,车牌识别系统在交通事故破案中发挥着重要的作用。但是雾天环境下的车牌图像变得模糊不清,影响司法政府的评判审定。对雾天环境下车牌模糊边缘信息去噪处理技术进行研究,阐述了了如何利用小波阈值去噪法处理图像,对图像处理后的效果进行分析,通过研究发现小波阈值去噪法能够有效提高图像的清晰度,增加辨识率。

关键词：雾天环境车牌模糊边缘信息去噪处理技术

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雾天环境下高速公路交通安全预警技术探讨

雾天环境下高速公路交通安全预警技术探讨