在非直線(xiàn)路段測(cè)量車(chē)頭間距的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種在非直線(xiàn)路段測(cè)量車(chē)頭間距的方法，包括以下步驟：按照預(yù)設(shè)的時(shí)間周期采集選定的路段上的車(chē)輛軌跡數(shù)據(jù)，包括車(chē)輛坐標(biāo)、速度和行駛方向；預(yù)處理采集到的車(chē)輛軌跡數(shù)據(jù)，獲取車(chē)輛位置變化和/或速度變化的信息；采用二次樣條曲線(xiàn)擬合車(chē)輛軌跡：討論柯特斯系數(shù)和型值點(diǎn)個(gè)數(shù)，并確定型值點(diǎn)坐標(biāo)；利用Newton-Cotes數(shù)值積分公式計(jì)算彎道處車(chē)頭間距，并采用評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)測(cè)算精度和可靠性。本發(fā)明不僅能夠有效測(cè)算出車(chē)輛在彎道處的車(chē)頭間距，而且處理方法簡(jiǎn)單、計(jì)算過(guò)程快速，具有更高的測(cè)算精度和可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】在非直線(xiàn)路段測(cè)量車(chē)頭間距的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及只能交通系統(tǒng)，尤其是一種在例如彎道處、轉(zhuǎn)彎處等非直線(xiàn)路段處測(cè)量車(chē)頭間距的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車(chē)頭間距是指在一條車(chē)道上同向行駛的一列車(chē)隊(duì)中，前后相鄰車(chē)輛之間的間距。它是交通監(jiān)控和調(diào)度所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)解決交通擁堵、環(huán)境污染和交通事故頻發(fā)等交通問(wèn)題具有重要意義。
[0003]現(xiàn)有測(cè)量方法包括激光測(cè)距、超聲波測(cè)距、雷達(dá)測(cè)距以及計(jì)算機(jī)視覺(jué)。這些方法存在的缺陷是計(jì)算處理復(fù)雜，并且由于光線(xiàn)的直線(xiàn)傳播，往往無(wú)法測(cè)量曲線(xiàn)段(例如:彎道處、轉(zhuǎn)彎處)的車(chē)頭間距，或者測(cè)量精度不高。
[0004]另外，非直線(xiàn)路段處的車(chē)輛行駛軌跡規(guī)律相對(duì)不明顯。道路線(xiàn)形變化、車(chē)輛車(chē)道變更、轉(zhuǎn)向特性差異等各種因素對(duì)車(chē)頭間距測(cè)算精度和可靠性造成的影響也比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:提供一種在非直線(xiàn)路段測(cè)量車(chē)頭間距的方法，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)存在的部分問(wèn)題，提高在彎道處、轉(zhuǎn)彎處等非直線(xiàn)路段上的車(chē)頭間距的測(cè)量精度和可靠性。
[0006]技術(shù)方案:一種在非直線(xiàn)路段測(cè)量車(chē)頭間距的方法，包括以下步驟:
[0007]S1、按照預(yù)設(shè)的時(shí)間周期采集選定的路段上的車(chē)輛軌跡數(shù)據(jù)，包括車(chē)輛坐標(biāo)、速度和行駛方向；
[0008]S2、預(yù)處理采集到的車(chē)輛軌跡數(shù)據(jù)，獲取車(chē)輛位置變化和/或速度變化的信息；
[0009]S3、采用二次樣條曲線(xiàn)擬合車(chē)輛軌跡:
[0010]Pi+1 (t) = (-4t3+4t2-t) Pi+ (13t3-10t2+l) Pi+1+ (-12t3+8t2+t) Pi+2+ (4t3-2t2) Pi+3,
[0011]其中，Pi+1(t)為加權(quán)合成后的二次樣條曲線(xiàn)，t e [0，l]，i = 1，2，…，Μ;
[0012]S4、討論柯特斯系數(shù)和型值點(diǎn)個(gè)數(shù)，并確定型值點(diǎn)坐標(biāo)；
[0013]S5、利用Newton-Cotes數(shù)值積分公式計(jì)算彎道處車(chē)頭間距,并采用評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)測(cè)算精度和可靠性。
[0014]所述步驟S3進(jìn)一步包括:
[0015]S31、確定二次樣條曲線(xiàn)形式:
[0016]P (t) = P1+ QP2-P3-SP1) t+ (2P1+2P3-4P2) t2
[0017]= (2t2-3t+l) P1 + (4t-4t2) P2+ (2t2-t) P3
[0018]其中，P(t)為二次樣條曲線(xiàn)；PpP2、P3為同一曲線(xiàn)段的三個(gè)相鄰點(diǎn)；t e [O, 1]0
[0019]S32、引入權(quán)函數(shù)對(duì)相鄰的兩條曲線(xiàn)段進(jìn)行加權(quán)合成處理:
【權(quán)利要求】
1.一種在非直線(xiàn)路段測(cè)量車(chē)頭間距的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、按照預(yù)設(shè)的時(shí)間周期采集選定的路段上的車(chē)輛軌跡數(shù)據(jù)，包括車(chē)輛坐標(biāo)、速度和行駛方向； 52、預(yù)處理采集到的車(chē)輛軌跡數(shù)據(jù)，獲取車(chē)輛位置變化和/或速度變化的信息； 53、采用二次樣條曲線(xiàn)擬合車(chē)輛軌跡:
Pi+1 (t) = (-4t3+4t2-t) Pi+ (13t3-10t2+l) Pi+1+ (-12t3+8t2+t) Pi+2+ (4t3_2t2) Pi+3, 其中，Pi+1(t)為加權(quán)合成后的二次樣條曲線(xiàn)，t e [O, I], i = I, 2，…，M ; 54、討論柯特斯系數(shù)和型值點(diǎn)個(gè)數(shù)，并確定型值點(diǎn)坐標(biāo)； 55、利用Newton-Cotes數(shù)值積分公式計(jì)算彎道處車(chē)頭間距，并采用評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)測(cè)算精度和可靠性。
2.如權(quán)利要求1所述的在非直線(xiàn)路段測(cè)量車(chē)頭間距的方法，其特征在于，所述步驟S3進(jìn)一步包括: 531、 確定二次樣條曲線(xiàn)形式:
P(t) = P1+ (4P2-P3-3P!) t+ (2P1+2P3-4P2) t2
=(2t2-3t+l) P1+ (4t-4t2) P2+ (2t2-t) P3 其中，P(t)為二次樣條曲線(xiàn)；ΡρΡ2、Ρ3為同一曲線(xiàn)段的三個(gè)相鄰點(diǎn)；t e [O, 1]0 532、引入權(quán)函數(shù)對(duì)相鄰的兩條曲線(xiàn)段進(jìn)行加權(quán)合成處理:.,公 I (,) = ).(?.- — ^ti +1)/； + [Atj - At: )Ρ?Λ 丨 + (2t.+
^)-(24-3^+1)^+(4^-44)^+(24 -t1+l)PI+3

g(ii) = u, h{u) = \~u 其中，Pi+1(t)為加權(quán)合成后的二次樣條曲線(xiàn);g(u)、h(u)為相應(yīng)的權(quán)函數(shù)；ti e [O, I],ti+1 e [O, I]為相鄰的數(shù)據(jù)點(diǎn)；u e [O, I]。 533、引入端點(diǎn)條件:
Po = Pi, Pn+1 = Pn 其中，Pc^ Pn+1為兩個(gè)端點(diǎn)，P1, Pn為端點(diǎn)的相鄰點(diǎn)。 534、確立二次樣條曲線(xiàn):
Pi+1 (t) = (-4t3+4t2-t) Pi+ (13t3-10t2+l) Pi+1+ (-12t3+8t2+t) Pi+2+ (4t3_2t2) Pi+3。
3.如權(quán)利要求1所述的在非直線(xiàn)路段測(cè)量車(chē)頭間距的方法，其特征在于， 所述Newton-Cotes數(shù)值積分公式為: ,[/]=J./ ^ φ—d.c,',')


k=i)
/(?)=」[?'(-' )]2 +1)/(? )]2
/*、 Ifi cII 11 s— i(—I) ^ I Cn 11 Cf =——I l}(x)dx^-^\ U^-1 n(s-j)ds k b-a J"/7-aJ() k- j k\{n-k)\nJl)其中，I [f]為數(shù)值積分表達(dá)式；a為積分下限，b為積分上限；為柯特斯系數(shù)，k =O,I, *..,η ；f (xk)為被積函數(shù)；Φ' (Xk)、Ψ ' (Xk)為數(shù)據(jù)點(diǎn)(Φ (xk), Ψ (xk))的一階導(dǎo)函數(shù);Ik (X)為 Lagrange 插值基函數(shù)；h = (b_a)/n ；j = O, I,…，k_l, k+1,..., n ；xk = a+kh ；s — (x_ci) /h o
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的在非直線(xiàn)路段測(cè)量車(chē)頭間距的方法，其特征在于，所述評(píng)價(jià)指標(biāo)為:
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103927437SQ201410135710
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】葉智銳, 王超, 王煒 申請(qǐng)人:東南大學(xué)