微波检测数据质量控制方法

论文总字数：20246字

摘 要

动态交通数据对于公路路网的管理来说至关重要，而微波车辆检测器作为一种常见的动态交通数据采集装置，其技术成熟，性能稳定，而且安装及维护成本较其他检测设备较低，在全国各地的路网中得到了广泛的应用。本文总结了微波车辆检测技术的原理、工作流程，波频提取方法，交通流参数提取方法。通过研究南京绕越高速公路以及广靖锡澄高速公路的微波车辆检测数据，得出了交通流数据的质量控制流程。该流程主要包括：时间点修正，用阈值法以及交通流理论法进行数据清洗，用线性插值法以及同期历史数据平均值法进行数据修补，最后利用二次指数平滑法进行数据平滑。同时总结出微波车辆检测技术数据质量控制方法中可能的提升空间与发展方向。

关键词：微波车辆检测器；质量控制；数据清洗；数据修补；数据平滑

Method of Microwave Detection Data Quality Control

Abstract

Dynamic traffic data is critical to the management of highway. The microwave detector is a common dynamic traffic data collection devices. The technology is mature and stable, and the installation and maintenance costs lower than other detection devices. So it has been widely used in highway management across the country. This paper summarizes the principle of microwave detection technology, workflow, wave frequency extraction method, traffic parameter extraction method. By studying the microwave detection data of Nanjing Raoyue highway and Guangjing Xicheng highway, proposed traffic flow data quality control processes. The process includes: time correction, data cleaning Threshold traffic flow theory and method for data repair by linear interpolation method and the same period the average of the historical data, data smoothing Finally, Second exponential smoothing method. Meanwhile, this paper summed the possible room of microwave detection technology data quality control methods for improvement and development.

Key words: microwave detector; quality control; data cleaning; data recovery; data smoothing

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 背景 1

第二章 微波车辆检测技术概述 4

2.1微波车辆检测原理 5

2.2微波车辆检测系统构成 6

2.3微波车辆检测系统工作流程 7

2.4检测精度的影响原因及提高方法 8

第三章 微波波频提取方法 11

第四章 交通流参数提取 12

4.1车辆所在车道 12

4.2车流量 12

4.3时间平均速度 13

4.4时间占有率 13

第五章 交通流数据质量控制流程 14

5.1时间点修正 14

5.2数据清洗 14

5.2.1阈值法 14

5.2.2交通流理论法 19

5.3数据修补 20

5.4数据平滑 22

第六章 总结与展望 26

6.1总结 26

6.1.1微波检测前端处理流程 26

6.1.2微波检测交通流数据质量控制流程 27

6.2展望 28

致谢 30

参考文献 31

第一章 背景

近年来，以高等级公路为主干的路网大格局在全国各地已经形成。为了提高路网运行管理和服务社会的水平，并且进一步发挥公路路网的整体效益，全国各地均先后启动了公路路网的智能交通系统建设，对包括高速公路在内的干线公路网的运行实施统一的管理。进一步加强高速公路之间、高速公路与干线公路之间、干线公路与长江渡口之间的交通协调，有利于在出现恶劣天气、突发事件和重大事故时保障路网的畅通。

而如果要充分发挥路网智能交通系统的功能，最根本和最关键之处在于全面、准确和实时地采集交通动态数据。

目前，全国各地公路路网交通数据采集系统的采集方式主要有两种，包括人工采集和自动数据采集。人工方式主要包括紧急电话、路政人员上报，而自动数据采集方式主要包括由各类自动检测器。

1．人工采集方式

（1）紧急电话

紧急电话是为了方便交通事故出现时的报警。对于交通量、平均车速、占有率等重要的交通流运行信息，无法通过紧急电话系统采集，而且紧急电话在夜间等情况下，难以发挥作用。

（2）路政、交警巡查方式

路政、交警巡查也是当前高速公路普遍采用的信息采集方式。由于巡查人数条件及人力成本限制，无法对高速公路各个路段同时进行，造成该类采集方式存在较大的数据遗漏。

（3）移动电话求助方式

目前，绝大多数司机都配有移动电话，采用移动电话求助方式十分普遍，但由于移动电话提供的信息有限、适应的情况也有限，只可作为一种信息采集的辅助手段。

2．自动采集方式

交通动态数据的自动采集器主要包括两种：固定检测器以及移动检测器。

（1）路侧固定检测器的采集方式

固定检测器主要有波频、磁频和视频三种类型，能够采集各种交通参数，包括交通流量、平均速度、车型分类、车道占有率和车头时距。

（2）路上移动检测器的采集方式

移动检测器则是指安装数据采集设施可用于交通参数采集的车辆，又称为浮动车。它能够采集到所测车辆的的行程时间、平均速度等交通数据。

我国在动态交通数据的采集技术领域的研究起步比较晚，该领域的研究大概在90年代初期才开始。上海市已经完成项目“地面道路机动车交通信息采集、处理、发布综合系统”并建立实验小区，以实现上海市主要地面道路的机动车交通信息实时采集，处理及交通信息的多媒体实时发布。

北京市交通管理局制定了北京市智能交通管理系统发展规划，交通流数据的采集是其重要内容。环形线圈检测、微波车辆检测和视频检测是北京市道路交通流数据采集三种主要方法。北京市区道路的交通流信息主要由与240个交叉口信号控制系统相配套的140多个环型线圈检测器采集。二、三环路的交通信息主要由微波车辆检测器和视频检测器采集。北京市交通管理局已初步建立了动态交通态势信息监控指挥中心等，为北京市的动态交通信息采集和发布功能的实施奠定了基础。

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