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智能交通专题
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  • 智能交通专题
    李月龙, 唐德华, 姜桂圆, 肖志涛, 耿磊, 张芳, 吴骏
    计算机工程. 2019, 45(6): 1-5. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052120
    摘要 (527) PDF全文 (246) HTML (508)   可视化   收藏
    CSCD(7)

    基于神经网络的交通流量预测由于嵌入了部分手工设计的特征,使得提取的网络特征功能单一,存在适应性及鲁棒性差、数据局部特征刻画不准确等问题。为此,提出基于残差长短期记忆网络(LSTM)的交通流量预测方法,利用集成学习思想将空间分布的数据端到端训练到残差LSTM网络中,同时在每个LSTM单元后引入维度加权单元,显式建模特征维度之间的相互依赖关系。实验结果表明,该方法能实现短期交通流量数据的自适应建模分析。

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    段建民, 马学峥, 柳新
    计算机工程. 2019, 45(6): 6-11. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052439
    摘要 (332) PDF全文 (138) HTML (43)   可视化   收藏
    CSCD(3)

    为提高无人驾驶汽车转向系统对目标路径的跟踪精度,提出一种新的无人驾驶汽车路径跟踪方法。介绍基于跟踪预瞄点的无人驾驶汽车横向控制方案,给出系统的动态线性化数据模型及其多步预测方程,并采用最小二乘法推导出伪梯度向量的估计和预测方程。结合无模型自适应控制与预测控制的优点,能够通过滚动优化策略进行反复的在线计算,从而得到较好的动态性能。基于CarSim/Simulink联合仿真平台,在车速分别为5 m/s、20 m/s时进行验证,结果表明,与基于车辆动力学的MPC方案相比,该方法具有更好的跟踪效果。

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    李熙莹, 周智豪, 邱铭凯
    计算机工程. 2019, 45(6): 12-20. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052284
    摘要 (413) PDF全文 (149) HTML (52)   可视化   收藏
    CSCD(5)

    针对车辆型号相同但车辆个体不同的重识别问题,提出一种新的车辆重识别算法。运用部件检测算法获取不同车辆之间差异较大的车窗和车脸区域,对检测到的车窗和车脸区域进行特征提取并进行融合,生成新的融合特征,计算图像特征之间距离度量进行分类识别。在中山大学公开数据集VRID-1上进行测试,结果表明,该算法的Rank1匹配率达到66.67%,明显优于经典的传统特征表征算法,从而验证该算法是可行且有效的。

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    罗丹丹, 陈群
    计算机工程. 2019, 45(6): 21-25. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0050895
    摘要 (190) PDF全文 (97) HTML (22)   可视化   收藏
    CSCD(3)

    基于车流波动理论和VISSIM软件仿真分析,研究交叉口适宜设置借道左转车道的车流量临界条件。通过波动理论分析得到设置借道左转车道的临界计算公式,以实例计算和VISSIM仿真分析进行验证,并基于VISSIM软件,对交叉口设置借道左转车道前后各运行指标的差异进行对比分析。仿真结果表明,在左转车流量较小并以不饱和流率驶入借道左转车道时,不宜设置借道左转车道,在适宜设置借道左转车道的流量条件下,借道左转车道的设置能有效提高交叉口左转通行能力,并降低左转车辆的平均延误、行程时间、排队长度、停车时间等,借道左转车道的设置不一定会增加左转车辆的停车次数,其与左转车流量有关。

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    张玺君, 袁占亭, 张红, 高玮军, 张恩展
    计算机工程. 2019, 45(6): 26-31. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0049450
    摘要 (552) PDF全文 (199) HTML (51)   可视化   收藏
    CSCD(2)

    针对交通轨迹大数据的非平稳特性,研究交通轨迹大数据预处理方法。根据二维离散小波的多分辨率分析特点,选用二维离散小波对交通轨迹大数据进行去噪和压缩处理。构建交通轨迹大数据预处理平台,结合道路交通拥堵状态评判标准,实时分析重要路段的交通状况。分析结果表明,该方法能够提高数据处理速度和拥堵路段分析精度。

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    董敏,陈铁桩,杨浩
    计算机工程. 2019, 45(6): 32-36,44. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051022
    CSCD(3)
    由于激光雷达扫到地面上的点对地面障碍物的检测有较大影响,为准确识别障碍物,需要对障碍物点云和地面点云进行准确分离。针对传统分离方法存在计算量大、场景通用性差等缺点,提出基于三维网格(Mesh)图的点云分离方法。该方法通过将采集到的点云数据连成Mesh图,根据地面点与其他点在Mesh图上的属性不同,找到地面基准点并将地面属性蔓延至其他各点,最终将所有的地面点分离。实验结果表明,该方法在保证算法运行效率的同时,具有良好的地面点云分离效果。
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    杨苗苗,封建湖,程晓晗,冯娟娟
    计算机工程. 2019, 45(6): 37-44. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052552
    CSCD(2)

    针对非均匀道路上的多车种LWR交通流模型,提出一种低耗散中心迎风格式。以4阶中心加权基本无震荡重构和低耗散中心迎风数值通量为基础,通过构造不同形式的全局光滑因子及增大非光滑模板对应的非线性权重优化数值格式的耗散特性,并采用Runge-Kutta方法对半离散数值格式在时间方向上进行离散使其保持4阶精度。对非均匀道路上多车种LWR交通流模型的车道数变化和交通信号灯控制问题进行数值模拟,结果表明该格式具有4阶求解精度,且分辨率高。

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    靳欣宇,张军,刘元盛,王庆闪
    计算机工程. 2018, 44(7): 42-46. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051382
    CSCD(5)

    汽车转向几何模型是无人驾驶开发过程中的重要环节,但其在面对复杂道路时单纯的预瞄跟踪不能满足无人驾驶需求。为此,在Stanley转向几何预瞄模型的基础上,提出一种自适应的最优预瞄时间改进算法。根据车辆当前航向角、纵向车速、前轮转角和一次规划路径的曲 率等特性,结合不同的预瞄时间预测一定时间内车辆运行情况,并根据设计出的优化函数选择合适的预瞄时间,以调整车辆前轮转角,减小车辆行驶过程中的横向偏差,使车辆平稳通过测试路段。仿真结果表明,基于Stanley算法的自适应最优预瞄模型能够在复杂开放道路上实 现无人驾驶。

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    史凯静,鲍泓,徐冰心,潘卫国,郑颖
    计算机工程. 2018, 44(7): 36-41. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0050993
    Baidu(3) CSCD(5)

    使用Fast RCNN方法进行特征提取存在耗时较长且检测准确率较低的问题。为此,结合Faster RCNN前方车辆检测模型与3种不同大小的卷积神经网络,提出一种改进的前方车辆检测方法,研究对比各方法在3种交通场景数据库上的前方车辆检测能力。实验结果表明,与深度卷积神经网络方法相比,该方法提高了车辆检测的准确性和鲁棒性,具有一定的泛化能力。

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    韩向敏,鲍泓,梁军,潘峰,玄祖兴
    计算机工程. 2018, 44(7): 32-35,41. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0050994
    CSCD(6)

    自适应巡航控制是智能驾驶领域的核心技术,可通过分层控制或参数可变控制算法实现,但这些算法无法有效应对突发的跟车路况。为此,将深度强化学习与自适应巡航控制相结合,提出基于确定性策略梯度算法的自适应巡航控制算法,使智能车辆可以在自学习过程中完成自 适应巡航并不断改进。在开源平台上的测试结果表明,该算法可以使智能驾驶车辆在跟车时加速度保持在1.8 m/s2以内的比例超过90%,达到人类驾驶员的巡航跟车水平。

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    李飞琦,鲍泓,潘峰,潘卫国,吴桃
    计算机工程. 2018, 44(7): 25-31. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0047860
    Baidu(1)

    为降低智能车导航中先验地图采集及事后路网数据处理的复杂度,利用多项式拟合的策略生成路口轨迹,同时提出基于经纬度和航向角的坐标系旋转方法,在拟合出路口轨迹后使用Dijkstra算法进行全局路径规划。以“京龙”智能车为实验平台采集路网数据进行测试。结果 表明,该拟合策略可在减小偏差的基础上实现全局路径规划功能,能够满足智能车的安全行驶要求。

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    乔良,鲍泓,玄祖兴,梁军,潘峰
    计算机工程. 2018, 44(7): 20-24,31. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0050990
    CSCD(2)

    传统的强化学习方法受离散状态空间和离散动作空间的限制,不能很好地应用于匝道汇入场景。为此,构建一种基于强化学习的无人驾驶匝道汇入模型。使用深度Q网络构建强化学习模型,依据该模型将匝道汇入问题纳入强化学习问题的范畴后进行求解。实验结果表明,该模 型可以针对不同的环境车辆速度采取不同的策略,从而提高无人驾驶在匝道汇入场景下的智能化决策水平。

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    张晶晶,杨鹏,刘元盛,梁军
    计算机工程. 2018, 44(7): 14-19. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051084
    CSCD(1)

    针对智能驾驶过程中存在背景变化剧烈、光照变化影响较大且背景颜色不易区分等缺陷,提出一种改进的卡尔曼粒子滤波算法。采用灰度投影算法对车辆视频和图像序列帧进行预处理,通过Harris角点检测在图像区域内的目标和背景提取角点,利用卡尔曼嵌入粒子滤波器对 粒子滤波进行二次预测,以保证智能驾驶过程中动态跟踪的有效性和准确性。实验结果表明,与传统KPF算法相比,该算法在不同场景下的动态目标跟踪能力明显增强,在复杂的交通驾驶环境下跟踪准确率为95.7%,且具有较好的实时性。

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    阳钧,鲍泓,梁军,马楠
    计算机工程. 2018, 44(7): 8-13. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0050989
    CSCD(2)

    斯坦利方法对扰动的鲁棒性较差,且易在路径跟踪时产生较大偏差。为此,提出一种改进的斯坦利路径跟踪方法。利用自动驾驶车的惯性导航系统收集路网数据,建立一张高精度的道路地图。使用A*算法进行路径规划,得到有效的路径信息。根据车速与注视点之间的对数关 系,计算出前视点的位置,并将前视点作为斯坦利路径跟踪的目标点。实验结果表明,与斯坦利方法相比,该方法路径跟踪的横向偏差降低了20%。

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    许武,梁军,李威,徐鹏飞,徐圣瑞,张福贵
    计算机工程. 2018, 44(7): 1-7. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051237
    CSCD(1)
    单纯采用CPU处理激光雷达点云数据已无法满足其实时性需求。为此,选用NVIDIA Tegra X1作为异构计算平台,对激光雷达数据处理算法进行加速。结合硬件架构特征和激光雷达数据处理算法的特性,通过粗粒度并行解决GPU优化过程中出现的负载不均衡问题。同时采用零复制和数据本地化的方法进行数据的精细优化。实验结果表明,相较于目前智能车上使用的工控机,优化后的激光雷达数据处理算法能够加速5倍~6倍,提高了智能车对雷达数据处理的实时性。
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    季一木,杨罗坤,柴博周,朱曈晖,李文峰

    针对轨道交通集群调度系统中数据库连接池参数一次性设定后不可修改的问题,设计面向多客户端的数据库连接池动态分配策略。通过使用动态分配算法,根据每个客户端访问频率的不同为当前客户端分配最优连接数,从而达到提高系统资源利用率的目的。实验结果表明,该动态分配策略能够缩短连接池响应时间,提高系统运行效率。

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    余超超,侯进,侯长征

    在交通标志检测过程中,存在标志尺寸变化、旋转失真、投影失真以及部分被遮挡等问题。为此,提出一种基于显著图和傅里叶描述子的交通标志检测算法。采用频率调谐方法得到显著图并将其二值化,初步定位交通标志区域。通过提取区域外层轮廓,利用轮廓周长和长宽比特征滤除干扰信息,对合格轮廓进行凸壳处理,得到归一化凸壳傅里叶描述子,并与标准数据对比得到检测结果。实验结果表明,该算法检测率可达95%以上,同时满足交通标志检测的实时性要求。

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    胡锦超,赵祥模,王润民,李骁驰
    针对IEEE 802.11p协议移动性支持的评估需求,构建基于IEEE 802.11p协议的车联网应用场景,利用泊松过程描述车联网系统中的车辆到达模型。基于Veins平台搭建仿真场景并对仿真参数进行设置,从端到端延迟、丢包率、吞吐量方面测试并分析车流密度、车辆行驶速度对IEEE 802.11p性能的影响以及IEEE 802.11p应用于车联网环境的适用性。测试结果表明,车辆行驶速度对基于IEEE 802.11p协议的车联网性能影响较大,而车流密度对其性能影响较小,同时IEEE 802.11p协议适用于主动道路安全应用且有助于提高合作交通效率。
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    孙冠东,张兵,刘禹岍,熊贇
    摘要 (415) PDF全文 (1199)   可视化   收藏

    根据出租车行驶载客数据中提取的乘客出行模式和上下客热门区域,提出一种出租车热门区域功能发现方法。采用基于交通数据时空特性的出租车行驶数据聚类算法,实现热门区域划分。建立基于潜在Dirichlet分配的热门区域乘客出行特征发现模型,对具有相似乘客出行模式的出租车热门区域进行聚类。通过总结各热门区域的具体功能,发现在不同客流时间段内的区域功能与乘客出行模式间的关系。实验结果表明,该方法能够有效发现热门区域的功能特点。

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    谭大禹,李敬兆,杨大禹,李子豪,杨高明
    在智能车联网中,多用户请求大量数据资源时存在传输不稳定的问题。为此,在车辆节点移动环境下提出集合覆盖最大流(SCMF)算法。利用集合覆盖方法考虑更多请求细节并分析最优化随机需求模型,优化信息资源共享和数据传输过程,保证车辆与无线访问节点及车辆之间信息交互以最大流效率传输,快速稳定地处理客户大数据资源请求。实验结果表明,SCMF算法能够以较少的网络开销和传输延时获得较高的传输效率,提高网络资源利用率和综合性能。
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    乔千雄,曾洁茹,彭璇,郭迟
    摘要 (557) PDF全文 (1283)   可视化   收藏
    针对现有公安违法取证分析系统存在效率低下、功能单一的问题,提出基于云平台和大数据的违法取证分析系统。利用MongoDB存储原始海量的车辆轨迹数据,采用MapReduce分布式计算对轨迹数据进行挖掘与筛选,通过大数据平台上的系统调度器对系统各层资源进行有效调度并监控系统运行状态。基于提取的离散轨迹数据对违反规定时间行驶、违法规定路线行驶、疲劳驾驶3种交通违法行为进行取证分析,从而找出违法车辆。实验结果表明,当车辆轨迹数据规模较大时,该系统仍具有较高的运行效率及稳定性。
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    鱼兆伟,吴晓波,沈林
    摘要 (1174) PDF全文 (1904)   可视化   收藏
    为保证自动驾驶的安全性和高效性,基于Hough变换与投票法找到道路图像的消隐点,以此建立动态感兴趣区域,根据白色与黄色车道线的颜色特性设计光照无关车道线检测算法,实现夜晚、隧道等复杂光照环境下的车道线区域检测。在此基础上,设计极角约束算法对候选车道线进行筛选,得到最终的有效车道线。实验结果表明,该算法在复杂光照环境下具有较好的检测效果,平均检测准确率高达93.5%。
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    刘翔,张哲迪,李剑峰,张晓云,俞骏威
    摘要 (581) PDF全文 (1280)   可视化   收藏
    针对交通事故取证视频中信息不全、数据不足导致难以场景复现或者难以鉴定已知数据真伪的问题,提出一种基于逆向工程和地球物理学天球理论的数学模型反求算法。该算法根据取证视频中太阳影子数据反求测量数据时的地理坐标及拍摄时间验证视频真伪。通过天体运行原理建立方程描述日影变化规律,借助拟合方法找出影子长度与真太阳时、平太阳时的关系,反解出太阳高度角及赤纬,并求解当地地理坐标。根据大气层折射、真太阳时与平太阳时时差等产生误差的因素,使用太阳高度角及赤纬角修正公式进行模型优化,从而求解出视频拍摄地点的精确经纬度。实验结果表明,该算法可以较好地获取与复原现场信息。
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    叶林铨,祝辉,梅涛
    摘要 (575) PDF全文 (1491)   可视化   收藏
    目前对泊车方法的相关研究仅适用于平行泊车和垂直泊车中的一种泊车场景。为此,提出通用性的自主泊车路径规划方法。该方法融合车辆运动学约束和路径约束,以泊车时间为性能指标,建立泊车路径规划最优控制问题的数学模型。使用伪谱法求解该最优控制问题,并以细化网格的方式保证所得解符合路径约束,得到无碰撞可行泊车路径。利用该方法可同时求解平行泊车和垂直泊车两种场景的路径规划,仿真实验和实车实验验证了该方法的通用性和可行性。
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    吴骏,李文杰,耿磊,肖志涛,张芳,李月龙
    摘要 (852) PDF全文 (4027)   可视化   收藏
    针对智能车辆控制中的防碰撞问题,提出一种新的前方车辆检测与测距方法。采用多尺度分块二值模式与Adaboost提取车辆候选区域,根据候选区域内的水平边缘和灰度特征去除车辆误检,解决分类器检测过程中路面和绿化带的干扰问题。利用改进的车辆底部阴影定位方法获得车辆准确位置提高测距精度,建立基于位置信息成像模型的车距测量方法,测量前方车辆距离。实验结果表明,该方法在不同天气情况下车辆平均检测率为98.42%,车距测量平均误差为0.71 m。
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    赵莹莹,谭献海
    摘要 (527) PDF全文 (1450)   可视化   收藏
    基于二维特征矩阵的二维特征融合(2DFF)方法——二维主成分分析法能够降低特征矩阵的维数,达到特征融合的目的,但该方法仅在特征向量维数相近的情况下效果较好。传统2DFF特征矩阵构造方法需要在每个特征向量后补0以形成二维特征矩阵,在特征向量维数相差较大时补0个数较多,破坏原始特征向量属性,使最终识别率降低。针对该问题,提出一种基于奇异值分解(SVD)的二维特征矩阵构造方法,该方法将所有特征向量首尾相接组合成一维特征向量,利用SVD的分解特性,在保持特征信号相位不变的情况下,将一维综合特征向量分解成二维特征矩阵,避免大量补0导致信号特性的改变。实验结果表明,该方法在各特征向量维数相差较大的情况下,可获得比在向量后直接补0的特征矩阵构造方法更高的识别率。
  • 智能交通专题
    朱燕,李宏伟,樊超,许栋浩,施方林
    摘要 (622) PDF全文 (3702)   可视化   收藏
    出租车全球定位系统数据中蕴含城市交通和移动对象行为的宏观信息,从中可以挖掘出有价值的异常轨迹模式。将位置和几何形状、行驶时间分别作为出租车轨迹的空间与时间特征,根据特征偏离情况划分时间、空间和时空异常轨迹。从轨迹数据中提取相同起终点的轨迹集,将轨迹划分成轨迹片段,计算轨迹间的相似度并进行基于距离和密度的聚类,在空间特征上初步分离出频繁和稀疏轨迹,根据数据异常判定的kσ准则确定时间特征异常的分离阈值,对时间特征进行再次划分,最终实现出租车异常轨迹检测。实验结果表明,该方法能从异常轨迹中挖掘出个性化路线、异常停留位置和交通路段,为智能交通、物流高效规划和执行等提供参考信息。
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    肖晶,刘伟,唐伦
    为保证车载自组织网络(VANET)消息转发效率,提出一种基于任务分配模型的路由算法。根据社会网络中节点特性划分社区,采用协商机制将紧急安全与非安全消息任务分配到不同社区,由社区再分配到节点,并建立奖惩机制提高消息任务分发效率。理论分析和仿真结果表明,与Simbet,Prophet和Spray and Wait路由算法相比,该算法具有较高的消息包投递率及较低的路由开销,并且能满足不同类别消息任务的服务质量需求。
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    胡游,李仁发,吴武飞
    摘要 (459) PDF全文 (1713)   可视化   收藏
    车载异构网络之间需要利用网关进行数据交换,数据封装方法关系到网络协议转发效率,决定了网关的实时性和可靠性。为提高网关数据转发效率,提出一种新的CAN/FlexRay网络网关数据封装方法。将CAN和FlexRay网络中通过网关的信号封装到帧,使得每个信号帧中包含更多的有效信号,提高数据利用率,同时使用改进的BCBFD_LFS算法确定最佳静态时隙,减少消息处理时间。实验结果表明,该方法能提高车载异构网络中的消息可调度性、网络带宽利用率以及网关的数据转发能力。
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    刘晓娟,徐昱,张雁鹏
    便携式宽带无线路由器(MiFi)的普及对城市轨道交通列车运行的干扰日益加重,必须对基于通信的列车控制系统(CBTC)与MiFi设备进行共存抗干扰分析。为此,提出一种自适应区间化的分布式协调功能(DCF)改进方案,检测网络中的MiFi节点个数并进行区域划分,对 每个区域设置不同的竞争窗口值以改善系统性能。分析车厢内MiFi设备的分布模型和MiFi对CBTC车地通信的干扰模型,根据干扰的特点改进传统DCF方案,合理设置分区区间并预设竞争窗口。在不同帧长下计算改进前后DCF方案的吞吐量、传输时延和传输失败率等系统参数, 评估系统性能。分析结果表明,改进DCF优化方案可有效提高MiFi干扰下的CBTC车地通信性能,实现一定程度的两者共存。
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    吴彦琼,陈世平
    为满足智慧道路系统中不同优先级数据包的吞吐量需求,提出一个基于优先级的双路径路由准入控制协议。分析节点基于优先级的可用带宽,将满足数据流带宽请求的路径通过数据包传输到终节点,在收到所有候选路径后,选出2条满足数据流带宽请求的最优路径。当终节点进行路由返回时,通过对本地节点及其周围节点的可用带宽预测进行准入控制,保证优先级高的数据流能够优先准入。仿真实验结果表明,与基于单路径的准入控制协议相比,该协议具有更高的吞吐量、更低的延迟和抖动,并且保障了高优先级数据流的带宽需求。
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    杨小东,李燕,李亚楠,王彩芬
    针对车载自组网(VANET)的隐私保护问题,采用秘密共享技术,提出一个VANET消息认证方案。该方案使用门限代理重签名算法保护车辆隐私信息,将车载通信单元对消息的签名转换为认证中心对同一消息的签名,从而降低根据签名追踪车载单元的风险,实现通信消息 的匿名性。通过门限方式将重签名密钥分散至多个路边通信单元进行管理,降低重签名密钥的破译成功率并防止路边通信单元滥用代理签名权。认证中心通过追溯发布虚假消息的真实车辆,解决违规车辆的召回问题。分析结果表明,与同类方案相比,该方案具有较高的安全 性和较低的存储开销。
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    冯凌颖,陈耀武
    基于车牌识别的智能车辆出入控制系统对道闸车辆放行有较高的实时性要求,为此,提出一种车辆检测至道闸放行过程的低时延处理方案。从摄像机预处理、图像传输、工控机后续图像处理3个环节入手,通过区域自动曝光的摄像机预处理提高后续车牌识别性能,摄 像机抓拍图片时使用异步I/O传输,同时设计结合区域提取的图像分块传输流程,优化工控机客户端图像显示过程,提高系统各个处理环节的效率。实验结果表明,在确保车牌识别准确率的前提下,该方案可使系统车辆图像采集、接收、处理和送显过程的总时延降低到136 ms, 达到业界车辆出入控制系统的领先水平。
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    马佳荣,赵祥模,马峻岩,王润民,孟强
    针对现有的高速公路事故消息发布方法存在时延大、传输速度慢等问题,结合车载环境无线接入方案,提出一种定向单跳车辆事故消息广播机制(DSHVB)。车辆节点通过建立与自身行驶方向相反的车辆节点列表,确定是否成为转发节点从而完成事故消息的定向转发。研究高速移动情况下车辆节点间事故消息的可靠转发条件,利用Veins仿真平台对DSHVB进行性能评估。实验结果表明,与泛洪广播机制相比,DSHVB的丢包率和网络负载更低、消息可靠性更高,能够满足高速公路事故消息快速广播的需求。
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    刘樑骄,李仁发,谢勇,杨柳,谢国琪
    任务分配是汽车电子系统中多核混合关键级系统设计和实现需解决的关键问题之一,需在实时性、系统成本和资源开销之间取得权衡。针对该问题,以模拟退火算法为基础,提出一个关键级感知的任务分配(CTA)算法,在满足系统实时可调度性的前提下,实现成本和系统资源开销的联合优化。在真实汽车电子功能集和模拟功能集基础之上开展的多个对比实验验证了CTA算法的有效性。
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    徐洪智,李仁发,曾理宁
    摘要 (659) PDF全文 (1357)   可视化   收藏

    信息物理融合系统(CPS)是计算、通信与控制技术的融合,汽车自适应巡航控制系统是一种典型的CPS, 具有广泛的应用前景。通过建立汽车纵向行驶的数学模型,并基于CPS 给出自适应巡航控制系统的结构,设计系统的状态机模型。基于Ptolemy 分别设计前车、测量距离和本车的计算模型,构建系统的层次模型,在子模型中采用模态模式对基于时间的模型与状态机模型相结合的混合系统行为进行建模。仿真结果表明,该方法能满足自适应巡航控制系统的要求,保证系统的安全性。

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    王智鹏,罗霞
    摘要 (471) PDF全文 (1202)   可视化   收藏

    针对当前列车节能优化仅考虑个别区间或者各列车之间的协调关系,导致优化结果可应用性和指导性较差的现状,以城市轨道交通整体线路节能优化为研究对象,建立区间列车节能优化模型,运用遗传退火算法进行模型求解,通过设定时间步长实现区间运行列车从省时模式向节能模式的转变。将单条线路列车节能优化问题转化为带时间价值约束的背包问题,并采用改进的贪婪算法分配线路预留时间进行列车节能优化。以不考虑坡度变化的简单线路为例对列车节能优化方法进行实验验证,结果表明,在考虑旅客时间价值的情况下,列车运行能耗相对于省时模式节省了41. 54% ,具有较好的节能效果。

  • 智能交通专题
    刘应东,牛惠民,王建强

    在NaSch 模型的基础上,分析车辆移动距离与车辆速度的关系,考虑驾驶的安全性,定义减速过程和位置更新规则,提出一种新的元胞自动机模型。该模型通过车辆前一步时的速度和当前速度计算车辆的移动距离。对该模型进行模拟仿真,得到车速、流量和密度数据及其相互关系,最大流量接近实测数据,显示了亚稳态、滞后效应、相分离以及同步流等更复杂的实际交通现象。仿真结果表明,车辆在行驶过程中能够相对均匀地分布在道路上,保持自由流状态,道路资源的利用率高,交通流量大,具有一定的合理性和实效性。

  • 智能交通专题
    张友鹏,魏蕾,赵斌,张凤霞
    摘要 (356) PDF全文 (1025)   可视化   收藏

    针对道床环境较恶劣时,在空间域难以区分轨道电路工作状态的问题,提出基于有限差分法的轨道电路时域解求解方法。利用偏微分方程数值解理论对轨道电路偏微分方程组进行离散,建立轨道电路的差分格式,并根据电压、电流在始端、终端的边界条件对调整态受电端时域电压响应进行分析,得到轨道电路的时域解。在不同初始电气参数下,通过算例仿真分析调整态受电端电压的变化情况,结果表明,所得时域解符合轨道电路的传输特性,可为轨道电路暂态分析提供理论依据。

  • 智能交通专题
    邹溶,陈祥献,边继东,唐志锋
    摘要 (429) PDF全文 (1016)   可视化   收藏

    针对目前国内城市轨道交通自动售检票系统国产化程度不高的问题,设计一种面向轨道交通自动售检票应用的纸币接收机系统。该系统整体采用高可靠性结构设计方案提高安全性,减少卡币率。硬件上运用模块化设计,各模块独立的ARM 高性能处理器、高速直流无刷电机和阵列式传感器可保证处理速度,便于产品维护和升级。软件上利用PCA 算法降维,并用欧式距离法建立模板鉴别纸币。测试结果表明,该系统能够快速、准确地鉴别纸币,真币接收率和卡币率指标达到工程化要求,且接收时间提高1 s 以上,解决了轨道交通领域服务密度大、故障率高的问题。

  • 智能交通专题
    夏彬,王光浩,吴越
    摘要 (505) PDF全文 (1007)   可视化   收藏

    在车载网络中,由于无线信道的脆弱性与车辆的高移动性,广播信息往往不能正确到达和接收。为解决该问题,提出一种基于索引编码的消息广播方案。该方案将索引编码应用于车载网络的信息广播中,可实现更高效的信息分发。给出一种基于分布式反馈机制以收集边信息,使用改进的图着色算法在边信息中寻找最大团,并运用最大团进行索引编码。仿真实验结果表明,该方案可以有效地减少最少传输次数,从而节约无线信道带宽,提高广播效率。

  • 轨道交通专题
    秦娜,金炜东,黄进,李智敏,刘景波
    摘要 (883) PDF全文 (1189)   可视化   收藏
    高速列车的转向架机械故障会引起转向架和车体振动信号的变化,严重影响高速列车运行的安全性和舒适度。为此,提出一种基于聚合经验模态分解的高速列车转向架故障诊断方法。针对转向架空气弹簧失气、抗蛇形减振器失效、横向减振器失效和原车4种工况进行仿真实验,得到列车不同位置的振动信号。信号经聚合经验模态分解得到一系列固有模态函数,分别提取能量矩特征,反映不同尺度上能量随时间的分布规律。将第2阶~第6阶经验模态能量矩构成的5维特征矢量作为支持向量机分类器的输入,在列车行驶200 km/h的速度下进行转向架故障识别,结果表明,该方法的识别正确率可达到95%以上。
  • 轨道交通专题
    陈启香,李茂青,林俊亭
    铁路区间内列车间的通信通过轨道电路和基站间接实现,较多的通信环节易影响系统的可靠性,引发铁路交通安全问题。为此,针对铁路新避撞系统,提出基于超短波的列车间直接通信方案。通过理论分析证明方案的可行性,并给出超短波工作频段、列车间最大通信距离及收/发信机结构。分析列车间直接通信的通信链路,给出车站及区间列车运行场景中通信链路路径损耗的预算模型,同时结合接收功率的相关数值计算及仿真,验证该方案的可实现性。根据列车运行环境的特点,对通信链路中的衰落进行讨论,结果表明,多径传播和多普勒效应会造成信号严重衰落。
  • 轨道交通专题
    郭自刚,赵建波,倪明

    列车的测速定位是提高列车运行安全及运输效率的关键技术。为此,根据国内外研究发展现状,提出一种基于嵌入式多传感器信息融合的列车测速定位系统。通过轮轴速度传感器、多普勒雷达速度传感器、加速度计和查询应答器采集列车的状态信息,并在嵌入式系统中利用联邦Kalman滤波及融合技术对信息进行处理,实现测速轮径的自适应校正以及空转/滑行的检测与补偿,减小由于车轮磨损、空转、滑行、环境等因素造成的列车测速定位误差。Matlab仿真结果表明,该系统能够有效提高列车测速定位的精度。

  • 轨道交通专题
    朱琴跃,包世炯,谭喜堂,王东响
    摘要 (376) PDF全文 (1082)   可视化   收藏
    分析现有动车组电空制动控制系统中的制动力分配策略,针对动车与拖车电空制动力施加不均的问题,提出一种电空制动协调控制优化策略。采用动车电制动优先的控制原则,并根据载重反比分配拖车与动车所需施加的空气制动力。以CRH2型动车组中一动一拖为基本单元,利用Matlab/Simulink软件对列车在不同制动工况进行仿真,结果表明,基于载重反比分配制动力的电空制动协调优化控制策略可有效提高列车制动效率,减小动车与拖车的车轮踏面磨损。
  • 轨道交通专题
    郑重, 邱昕夕, 陈祥献, 黄海
    计算机工程. 2013, 39(3): 31-35,45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.007
    Baidu(1)
    在安全计算机信号系统的研发与测试中,没有真实的传感器接入会带来测试难、验证难等问题。为此,设计一种基于传感器模型的轨道交通安全计算机平台仿真系统。以真实的传感器为模型基础进行传感器建模,控制真实的硬件输出,通过软硬件结合的方法为安全计算机平台提供真实的输入与输出。同时利用软件修改模型参数,模拟传感器故障,为安全计算机平台提供无损坏的故障注入。测试结果证明,该仿真系统能够有效验证安全计算机平台的安全性、可靠性与可用性,加快安全计算机平台的开发进程。
  • 轨道交通专题
    丁强, 陈祥献, 黄海
    计算机工程. 2013, 39(3): 16-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.004
    Baidu(4) CSCD(1)
    对于轨道数据库在线更新这种大规模数据的短时间加载,安全计算机无法对其进行直接表决。为此,提出一种基于状态表决的安全计算机数据库更新表决算法,不直接对数据库表决,而是对数据库状态表决,解决表决数据量过大的问题,同时可对多系之间的数据库版本进行实时比对。使用马尔科夫模型分析该算法的安全性和可靠性,结果表明,该算法可确保安全计算机数据库的在线更新。
  • 轨道交通专题
    唐湘娜, 王耀南
    计算机工程. 2013, 39(3): 25-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.006
    摘要 (817) PDF全文 (1815)   可视化   收藏
    Baidu(31) CSCD(12)
    提出一种铁轨表面缺陷的视觉检测与识别算法。设计铁轨表面缺陷视觉检测与识别系统的总体结构,基于水平投影法提取铁轨表面区域,采用逻辑操作组合检测结果,使用BP神经网络进行缺陷分类。实验结果表明,该算法能准确地检测与识别铁轨表面的疤痕和波纹擦伤这2种缺陷,分类正确率分别达到99%和95%。
  • 轨道交通专题
    谢楠, 刘真, 李红辉, 江苑
    计算机工程. 2013, 39(3): 7-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.002
    会话初始化协议(SIP)作为VoIP的主流会话控制协议,基本功能相对简单,不能满足无线列调核心业务的强拆需求。针对该问题,提出WiMAX网络环境下基于SIP协议的无线列调系统结构,对SIP协议消息类型和事务进行扩展,设计信令流程,并给出SIP客户端与服务端的扩展实现方案。实验结果表明,该方案满足铁路强拆通话建立的时间要求,可以成功实现强拆。
  • 轨道交通专题
    董昱, 水晶, 黎磊
    计算机工程. 2013, 39(3): 12-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.003
    摘要 (584) PDF全文 (1011)   可视化   收藏
    Baidu(1) CSCD(1)
    由于CTCS-2级列控系统设计复杂,因此提出一种将统一建模语言(UML)与符号模型检验相结合的形式化建模与验证方法。分析CTCS-2级列控车载设备的模式转换场景,对其进行UML建模得到UML类图和状态图,制定转换规则对UML模型进行扩展和抽象,使其转化为NuSMV模型。将待验证的系统性质和转化后的检验程序输入符号模型检验系统进行验证,验证结果都为true,表明CTCS-2级列控车载设备的模式转化场景具有活性、可达性和安全性。