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面向快速路交通瓶颈的混合交通群体节流控制策略

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交通运输工程学报 2022年第3期22卷 162-173页

作者：赵杭赵敏孙棣华杜成重庆大学自动化学院重庆400044 重庆大学信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室重庆400044

针对传统人驾车(HV)和网联自动车(CAV)组成混合交通条件下的快速路道路缩减瓶颈问题,从群体控制角度,提出了一种新的速度协调控制策略(简称节流控制策略);基于瓶颈交通状态和Greenshields模型,设计了领航CAV速度控制器;面向CAV节流群体... 详细信息

针对传统人驾车(HV)和网联自动车(CAV)组成混合交通条件下的快速路道路缩减瓶颈问题,从群体控制角度,提出了一种新的速度协调控制策略(简称节流控制策略);基于瓶颈交通状态和Greenshields模型,设计了领航CAV速度控制器;面向CAV节流群体组群过程的控制问题,提出了目标切换下的非线性控制器;构建了CAV节流群体类队列控制器,实现了基于瓶颈交通状态的群体形态与群体速度动态调节,进而联合领航CAV速度控制方法,周期性管控超过每组节流群体的车辆;提出了CAV纵向安全控制器来解决组群和群体演化过程的车辆安全问题。仿真结果表明:在快速路瓶颈路段下,对比传统交通系统,提出的动态节流控制策略CAV渗透率达到5%,在车流量分别为2000、3000、5000、6000 veh·h^(-1)条件下,可对应分别提高通行效率约5.87%、16.97%、11.07%、10.25%;在固定车流量为3000或6000 veh·h^(-1)的快速路混合交通瓶颈路段中,对比传统交通系统,若CAV渗透率分别为10%、20%、30%,受控交通系统的通行效率可提升约24%;通过对车头间距分析,受控CAV在节流全过程中无碰撞事故发生,且可与前车保持9 m以上安全距离。可见,节流控制策略在应对快速路瓶颈问题是有效的。

关键词：交通控制车辆群体控制节流控制策略快速路瓶颈混合交通通行效率

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基于自监督学习的去流行度偏差推荐方法

电子学报 2022年第10期50卷 2361-2371页

作者：张帅高旻文俊浩熊庆宇唐旭信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室(重庆大学) 重庆400044 重庆大学大数据与软件学院重庆400044

近年来,随着推荐系统研究的不断深入,推荐系统的公平性受到越来越多关注.流行度偏差也即流行的物品比非流行的物品更容易被推荐,是影响其公平性的重要因素之一.流行度偏差对推荐系统的各利益相关者都有严重的影响,引起研究者的广泛关注... 详细信息

近年来,随着推荐系统研究的不断深入,推荐系统的公平性受到越来越多关注.流行度偏差也即流行的物品比非流行的物品更容易被推荐,是影响其公平性的重要因素之一.流行度偏差对推荐系统的各利益相关者都有严重的影响,引起研究者的广泛关注.相关研究主要通过推荐结果重排或学习过程中融合正则化项提升非流行物品的曝光率,而非流行物品的交互数据极度稀疏成为研究的瓶颈.针对此问题,本文提出基于自监督学习的去流行度偏差推荐方法,解决两个难点:(1)准确学习交互数据极度稀疏的非流行物品的表征;(2)提升非流行物品曝光率的同时,兼顾不同用户对流行和非流行物品的偏好.具体地,从用户的角度,提出流行物品和非流行物品双视图的用户偏好学习方法,准确学习用户对流行和非流行物品的真实偏好;从物品的角度,采用自监督学习,利用互信息最大化捕获非流行物品与流行物品间的潜在关系,辅助提升非流行物品嵌入学习的准确性.最后,设计用户流行度偏好一致性、资格公平性等指标,并通过三个公开数据集的大量实验说明了本文方法在提升推荐性能的同时,能有效缓解流行度偏差问题并具有较强的通用性.

关键词：推荐系统协同过滤公平性流行度偏差自监督学习

动态物理拓扑下基于CPS的混合交通牵制控制

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控制与决策 2023年第3期38卷 729-737页

作者：孙棣华刘忠诚赵敏赵杭刘卫宁程森林重庆大学自动化学院重庆400030 重庆大学、信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室重庆400030 重庆大学计算机学院重庆400030

随着自动驾驶技术的发展,传统人驾车与自动驾驶车将在一段时间内共存,形成一类新型混合交通.网联自动车的出现为车辆协同行驶提供了新的控制手段,传统的混合交通效率优化控制方法更多地立足于宏观流量的控制或小群体的局部优化, CAV对... 详细信息

随着自动驾驶技术的发展,传统人驾车与自动驾驶车将在一段时间内共存,形成一类新型混合交通.网联自动车的出现为车辆协同行驶提供了新的控制手段,传统的混合交通效率优化控制方法更多地立足于宏观流量的控制或小群体的局部优化, CAV对交通优化作用的潜能还有待开发.鉴于此,首先给出混合交通的信息物理描述,揭示混合交通物理拓扑的动态性;然后提出一种动态物理拓扑下基于CPS的混合交通牵制控制方法,该方法通过调节网联自动车的行驶状态,间接影响、诱导和控制交通中存在的传统人驾车,从而优化整个交通系统.基于Matlab的仿真实验验证了所提出方法的有效性,而基于SUMO的仿真实验表明所提出的牵制控制方法在更真实的场景下依然适用.

关键词：混合交通信息物理系统牵制控制切换控制有向图动态拓扑

基于国产密码算法的数控网络的认证与验证模型研究及安全评估

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电子与信息学报 2020年第8期42卷 1846-1852页

作者：夏晓峰向宏肖震宇蔡挺信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室重庆400044 重庆大学大数据与软件学院重庆400044

该文针对工业控制系统安全,提出面向数控系统(NCS)网络安全保护技术框架,选用国产密码系列算法中的SM2,SM3,SM4算法,设计并建立了数控网络(CNC)认证与验证模型(AUTH-VRF),分内外两层为数控网络提供安全防护。外层为数控网络设备间通信... 详细信息

该文针对工业控制系统安全,提出面向数控系统(NCS)网络安全保护技术框架,选用国产密码系列算法中的SM2,SM3,SM4算法,设计并建立了数控网络(CNC)认证与验证模型(AUTH-VRF),分内外两层为数控网络提供安全防护。外层为数控网络设备间通信与传输进行安全认证实现网段隔离,内层验证通信协议完整性以确保现场设备接收运行程序的正确性与有效性;通过基于SM2,SM3,SM4算法设计和部署的外层防护装置,为分布式数控(DNC)设备与数控系统之间的通信提供身份认证与文件加密传输;同时针对工业控制网络的S7Comm工业通信协议数据,通过SM3算法验证专有工业协议数据完整性。通过网络攻击实验证明,AUTH-VRF模型可以为数控网络中工业生产数据提供有效的安全认证和资源完整性保护,为满足我国关键基础设施“国内、国外工业控制系统产品共同安全可控”和“安全技术深入工业控制系统各个层级”的需求提供了实际可行的技术参考方案。

关键词：国产密码算法数控网络安全认证完整性验证

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伪异常选择驱动学习的视频异常检测

计算机科学 2023年第5期50卷 146-154页

作者：赵松傅豪王洪星重庆大学信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室重庆400044 重庆大学大数据与软件学院重庆400044

无监督视频异常检测方法通常使用正常的监控视频数据通过帧重构/帧预测方法来训练视频异常检测模型。然而,正常视频中往往包含大量的相似画面和背景帧,数据集冗余的问题尤为明显,因此不能高效地进行异常检测模型训练。针对该问题,提出... 详细信息

无监督视频异常检测方法通常使用正常的监控视频数据通过帧重构/帧预测方法来训练视频异常检测模型。然而,正常视频中往往包含大量的相似画面和背景帧,数据集冗余的问题尤为明显,因此不能高效地进行异常检测模型训练。针对该问题,提出了伪异常选择驱动学习的视频异常检测方法,从原始视频训练数据中迭代选取部分异常分数高的正常视频帧(伪异常帧)来构建新的训练池,用于学习和优化视频异常检测模型。在检测模型方面,设计了基于后继帧预测的双路U-Net骨干网络,以不同采样率的视频段分别作为两个支路的输入,从而从多个粒度上更好地提取和利用视频的时空特征。为了加强典型训练数据对帧预测任务和异常检测的影响,双路U-Net中设计了多层的记忆学习模块。在常用视频异常检测数据集上进行实验,验证了所提方法在检测精度和训练效率上的有效性。

关键词：视频监控异常检测样本选择记忆模型时空特征

基于角点集特征的高速公路摄像头监控范围偏差检测

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华南理工大学学报（自然科学版） 2017年第10期45卷 100-107页

作者：赵敏梅登孙棣华重庆大学信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室∥自动化学院重庆400044

摄像头监控区域偏差检测是高速公路异常事件自动检测及其他监控视频内容分析的前提和基础.由于高速公路监控场景中存在运动对象、光线、噪声等干扰,现有偏差检测算法存在实时性差、抗干扰性不足等问题,尚难以满足应用需求.为此,文中提... 详细信息

摄像头监控区域偏差检测是高速公路异常事件自动检测及其他监控视频内容分析的前提和基础.由于高速公路监控场景中存在运动对象、光线、噪声等干扰,现有偏差检测算法存在实时性差、抗干扰性不足等问题,尚难以满足应用需求.为此,文中提出了一种基于角点集特征的偏差检测方法.首先基于角点处的泰勒级数极值大、随机噪点的可聚类性低等特点剔除伪角点,并利用训练得到的角点集特征准确地表征图像.在此基础上,采取具有抗光线扰动的角点集信息进行匹配,并通过互相关和动态阈值方法分别实现角点位置和数量的匹配,以减少光线等的干扰,实现偏差事件的准确检测.对比实验结果表明,所提方法在提高算法实时性的同时,能够保证92%的平均检测率,较好地满足了高速公路监控的应用需求.

关键词：角点集特征偏差检测泰勒级数动态阈值高速公路

基于RFID电子车牌数据的公交行程时间预测方法

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中国公路学报 2019年第8期32卷 165-173,182页

作者：李华民吴俊美孙棣华陈栋赵敏重庆大学信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室重庆400044 重庆大学自动化学院重庆400044

为了给公交优先信号配时系统提供足够的'思考'时间和准确的控制依据,基于重庆市RFID电子车牌数据提出了一种采用自适应渐消卡尔曼滤波和小波神经网络组合模型动态预测公交行程时间的方法。综合分析公交行程时间的动态和静态影响因素,选... 详细信息

为了给公交优先信号配时系统提供足够的'思考'时间和准确的控制依据,基于重庆市RFID电子车牌数据提出了一种采用自适应渐消卡尔曼滤波和小波神经网络组合模型动态预测公交行程时间的方法。综合分析公交行程时间的动态和静态影响因素,选取的模型输入参量为标准车流量、路段车辆平均行程时间、平均车速离散性和前班次公交行程时间。利用RFID电子车牌系统采集重庆市鹅公岩大桥路段车辆行驶数据,选取3 000组实际运行数据完成公交行程时间预测模型的训练,另筛选50组数据验证模型的有效性和准确性。研究结果表明:组合模型可动态自适应预测公交行程时间,预测值平均相对误差为3.23%,绝对误差集中在8 s左右,明显优于2种单一模型和基于传统GPS数据的公交行程时间预测模型,可认为选择RFID电子车牌数据作为组合模型的输入,能够明显改善模型预测精度;组合模型预测值的残差分布更为集中、鲁棒性较好,泛化能力强。选择平均绝对误差值、均方根误差值和平均绝对百分比误差作为模型评价指标,结果进一步表明,组合模型的综合预测效果明显优于单一的自适应渐消卡尔曼滤波和小波神经网络。研究方案可为先进公交信息化系统提供良好的技术支撑。

关键词：交通工程公交行程时间渐消卡尔曼滤波小波神经网络动态预测智能交通

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基于三轴传感器的老年人日常活动识别

电子学报 2017年第3期45卷 570-576页

作者：汪成亮王小均重庆大学信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室重庆400044 重庆大学计算机学院重庆400044

本文针对老年人日常活动类型及特点提出了一种基于三轴加速度传感器和HMM(Hidden Markov Model)的活动识别方法.本文首先提取了针对老年人相异、相似活动的标准差、能量、相关系数、RAF(RAtio Forward)、RVF(Ratio Vertical Forward)等... 详细信息

本文针对老年人日常活动类型及特点提出了一种基于三轴加速度传感器和HMM(Hidden Markov Model)的活动识别方法.本文首先提取了针对老年人相异、相似活动的标准差、能量、相关系数、RAF(RAtio Forward)、RVF(Ratio Vertical Forward)等特征值.然后定义老年人的HMM活动识别模型.最后在经过Baum-Welch算法对HMM进行参数训练后使用Viterbi算法来进行老年人活动识别.实验结果表明,本文方法适用于老年人的日常活动的识别,平均识别精度达到了93.3%,尤其是对于相似步态活动的识别准确率达到了93.7%.

关键词：活动识别三轴传感器特征提取隐马尔科夫模型

基于公交GPS数据的交叉口信号配时参数估计

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控制与决策 2018年第4期33卷 724-730页

作者：孙棣华杨陈成廖孝勇赵敏程森林重庆大学信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室重庆400030 重庆大学自动化学院重庆400030

为了利用公交GPS数据估计交叉口信号配时参数,提出一种改进插值法来估计交叉口单车行程时间;通过先聚类再分类划分信号周期,给出采用停车线附近的GPS数据序列估计周期边界及周期时长的方法;结合周期边界估计结果,提出一种新的红灯时长... 详细信息

为了利用公交GPS数据估计交叉口信号配时参数,提出一种改进插值法来估计交叉口单车行程时间;通过先聚类再分类划分信号周期,给出采用停车线附近的GPS数据序列估计周期边界及周期时长的方法;结合周期边界估计结果,提出一种新的红灯时长估计方法.在不同交通流量下对估计方法进行模拟及现场测试,结果表明,基于公交GPS数据的信号配时参数估计方法适用于不同交通流量,且估计效果明显优于现有方法.

关键词：交叉口公交GPS数据信号配时参数估计插值法 K均值聚类