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陈博奎博士论文摘要: 热度 1 bhwangustc 2013-5-27 23:20; 陈博奎博士论文摘要信息反馈机制在智能交通系统中的研究与应用交通运输能力是衡量一个国家发展程度的重要标准。它不仅对国民经济发展起着至关重要的作用，而且也制约着现代化发展的进程。因此各国政府都在鼓励科学家研发新型的交通系统。在此背景下，智能交通系统应运而生。近年来，作为智能交通系统的核心部分，信息反馈策略越来越受到人们的关注。自从 2000 年 Wahle 等人提出第一种信息反馈策略以来，经过十余年的发展，目前已有数十种反馈策略。本文就是在前人研究的基础上，针对不同的实时交通信息和道路结构设计出不同的信息反馈策略。具体的研究工作如下：一、针对非对称含瓶颈的一维道路模型设计出分段函数反馈策略。该策略不仅能给出拥堵簇在道路上不同位置时的权重，还能区分出拥堵簇在瓶颈内外的权重。结合之前人们提出的时间信息反馈策略、平均速度反馈策略、拥堵系数反馈策略和加权拥堵系数反馈策略，我们将这五种策略应用到非对称含瓶颈双通道单出口道路模型上进行模拟。结果显示相比于其它四种策略，新策略不仅是在交通流量、平均速度和车辆密度等方面具有良好的稳定性，而且还能提高道路的平均流量。二、根据加权类信息反馈策略的构造原理，提出了指数函数反馈策略。我们首先是详细的分析了前人提出的两种加权类信息反馈策略，根据它们的共同特点设计出指数函数反馈策略。然后将该策略和前人提出的三种与拥堵系数相关的反馈策略应用在两种一维道路模型上进行模拟。结果显示，与其它策略相比，指数函数反馈策略具有明显的优势。尽管指数函数反馈策略相比于角度拥堵系数反馈在平均流量上的优势不是很明显，但是它的应用范围更广，而且计算和实施起来比较方便。三、信息反馈策略在二维网络道路模型上的应用。我们详细的论述了在二维网络道路模型上应用随机选道策略、指数函数反馈策略、平均速度反馈策略和拥堵系数反馈策略时出现的三种交通状态以及它们在各种状态下的临界密度和车辆分布情况。从模拟结果中可以看出，平均速度反馈策略和拥堵系数反馈策略在各态下的临界密度都要大于其它两种策略。随后，我们研究了交通灯周期和交通灯变换规则对系统的影响。发现随着交通灯周期的增加，其对系统的影响在逐渐减弱，并且当系统密度处于饱和态时采用拥堵系数反馈策略和逆时针的交通灯变换规则更有利于提高系统的运输能力。进一步地，我们还研究了道路长度和等面积下网络边长对系统的影响。发现适当的减少十字路口，增加道路长度并且在面积不变的情况下，将网络设计成正方形结构将更加有利于交通系统的运行。最后，根据模拟结果我们发现对于高度对称的网络模型，均匀 ( 而非加权 ) 的反馈道路信息将更有利于提高系统的交通流量。四、基于二维网络道路模型设计出了一种全局搜索最短加权路径的反馈策略，即行驶时间加权路径反馈策略。与之前的最短路径结合反馈策略的方式相比，该策略不但能有效的提高网络的交通流量，还能将车辆均匀的分布在系统中。五、局部信息反馈策略。根据流量的定义提出了空间流量反馈策略和时间流量反馈策略，并详细的阐述了制定两种策略规则的原因。我们将这两种策略应用在不同的道路模型上进行模拟。结果显示空间流量反馈策略在平均流量的数值方面是最优的，并且在车辆数、流量等物理量的稳定性和数值大小方面也不逊色于其它策略。随后又提出了一种基于局部信息的反馈策略：空位长度反馈策略。结合之前研究者们所提出的九种信息反馈策略，我们将这些策略统一应用到一维道路模型上进行模拟。从模拟结果中可以看出，在开放式的交通系统中，基于局部信息建立的反馈策略要明显好于基于全局信息建立的反馈策略。而在局部信息反馈策略中空位长度反馈策略无论是从道路的通行能力来讲，还是从策略实施的简便性来讲，都是最优的。最后我们总结出：对于开放式交通系统，离入口处越远的道路状况对道路的通行能力影响越小。因此我们只需要反馈入口处的局部信息就能提高道路的通行能力。文章的最后，我们对全文的工作和创新点进行总结并对未来的研究工作提出展望。关键词：智能交通系统、信息反馈策略、元胞自动机、道路模型。相关发表论文： . Bokui CHEN, Xiaoyan SUN, Hua WEI, Chuanfei DONG and Binghong WANG, Piecewise function feedback strategy in intelligent traffic systems with a speed limit bottleneck. International Journal of Modern Physics C, Vol. 22, No. 8 (2011) 849 - 860. .Bokui CHEN, Xiaoyan SUN, Hua WEI, Chuanfei DONG and Binghong WANG, A comprehensive study of advanced information feedbacks in real-time intelligent traffic systems}. Physica A, Vol. 391 (2012) 2730 -2739. . Bokui CHEN, Wei TONG, Wenyao ZHANG, Xiaoyan SUN and Binghong WANG, Flux information feedback strategy in intelligent traffic systems. Europhysics Letters (EPL), Vol. 97, No. 14001 (2012). . Bokui CHEN, Chuanfei DONG, Yike LIU, Wei TONG, Wenyao ZHANG, Jie LIU and Binghong WANG, Re altime information feedback based on a sharp decay weighted function. Computer Physics Communications, Vol. 183, No. 10 (2012) 2081-2088.; 个人分类: 博士论文|5726 次阅读|1 个评论

如何做好项目负责人: 热度 1 jlublx 2010-7-13 09:18; 昨天下午去参加二期采集项目 SCATS 部分施工预验收，施工单位汇报了工程进度及完工情况，设计单位汇报了工程设计变更及工程结束后的技术指标，监理方对整个施工过程的管理进行汇报，最后，专家提出几方面的问题：除了单个路口的测试，联网联调测试做的怎样？ SCATS 系统 tyco 机器的稳定性如何？线圈的准确率、损坏率如何统计？基于 ITS Port 的交通数据，准确率是多少？软件集成的数据采集覆盖率是否达到内环内基本全覆盖，内中环主干线覆盖 90% 以上的目标？光纤环网的个数到底是多少？供应商说最大 28 个，实际测试只有 17 个，为什么？从 2008 年 12 月的投标，到 2 月份的初步设计，到 5 月份的施工图设计，作为这个项目的副项目负责人，尽管有院长，总工支撑，但于我来说，也是一次挑战和考验，前所未有的 ITS 大工程，投资 3.4 亿，涉及到 359 个点的 SCATS ， 40 多个入口匝道控制，高架道路网信息发布，还有 6 个地面路段的行程时间采集与诱导，规模大、专业综合、技术难，协调难。与我来说，工作生涯上第一次经历，除了学习，还是不断学习。昨天主要是针对施工的预验收，回想起这个项目历时一年半载，自己还是觉得付出不够多，有很多能做到的，没有尽到该有的责任。所以，余所批评了，设计院要从中总结下，这个工程有哪些经验，还有哪些不足？尤其是工程量，为什么会出现较大的偏差？这个项目对自己触动很大，关于工程量调整，以及新增的工程量，直接影响到业主的投资以及发改委的审批，实际工程比招标文件多出来的工程量和工程投资，设计单位要去分析，问题出在哪里？前期勘察不够细致，经验不足，改建路口对现有的管道无法排摸，原有的灯杆、机动车灯折旧率考虑不够等等原因，这些都是造成工程量增加的原因，在设计中如何规避这些问题？除了技术上的保证，如何保证概预算的准确？深深的反省与总结，在这个工程中所遇到的困难，所吸取的经验教训，所锻炼的协调能力，所学到的技术新知识。感谢曾经给予我帮助的所有人。; 个人分类: 生活休闲|8457 次阅读|3 个评论

关于NTCIP——2006年我写的心得: 热度 1 jlublx 2010-7-2 11:51; 源于这几日接触到很多关于交通控制设备开放性、协议兼容、信息共享等方面的讨论，翻出自己2006年写给全国交通运输系统标准化委员会的email，不同的阶段，不同的理解，请同行多提意见，多交流。尊敬的 ITS 标准化委员会：感谢您的重视并给我这次探讨的机会。研究 NTCIP以来，随其深入，发现的问题也越来越多，困惑过，快乐过，目前我基本理清了美国交通信号控制标准化发展历程，并掌握了部分标准的一手资料，已经形成了一些自己总结的研究开发文档。在这里，主要跟您谈谈我研读 NTCIP 的心得以及对我国交通控制系统标准化发展的一点看法，希望您多提宝贵意见！研究 NTCIP 一开始的确是一件非常头疼的事情，因为 NTCIP 的中文理解实在很少，除了 ITS 工程技术研究中心张北海等针对 NTCIP Guide 的几篇文章，北京公安交通管理局科研所隋亚刚针对北京交通信号控制系统的研究，其它的就只能是英文原版。过程中，我得到了 NTCIP 的所有已出版的 30 多个系列标准，包括信号机的标准、可变信息板标准、公交标准以及 NTCIP 在美国 Mesa ， lakewood 等城市的应用 case 。我想， NTCIP GuideV3 作为一个指导如何遵循（兼容） NTCIP 的手册，业内的研究人士一定都看过，其实它解释的也很清楚，从最浅显的 what, how 开始讲起，一步步告诉我们什么是 NTCIP 、怎么遵循 NTCIP 、其开发步骤、实施流程以及测试等问题。但仅仅这些，并不能满足我们研究开发兼容 NTCIP 的交通信号机、乃至交通控制系统的要求，因为， NTCIP 并不是美国开发交通信号机参考的唯一标准，它只是美国信号机标准化研究的一个驿站，于是，附带而出，雪球越滚越大，我发现自己需要研读的资料实在太多！暂时抛开欧洲的标准，我们仅以美国为例，从 70 年代的 NEMA TS1 到 80 年代的 170 ，再到 90 年代的 NEMA TS2 ， NTCIP ， 2070 ，一直到今年（2006年） 3 月美国出版的 ATC 标准，这么源远流长的标准化制定历程，不是我们简单的照搬照抄 NTCIP 能赶上的，更何况，美国已经在今年 4 月正式推出 ATC V 5.2a （ Advanced Traffic Controller ）以及系列标准，要做智能化交通控制器，其已经不局限于单一的信号机，而是要开发 ITS 控制器，就是用一个控制器能够同时控制交通信号、交通监控、速度监控、公交、事件管理、匝道调节、电子收费、可变信息板、 CCTV 监控、出行者信息、车道使用等（ ITS Cabinet Standard v 01. 02.17a ， America,2006.3 ）！看到这里的时候，我觉得就交通信号控制这个行业领域，我们与国外的差距太大了！我国仅有的国标 GA47 － 2002 道路交通信号控制标准内容实在有限，我们要做的事情实在太多！怎么办？做，还是不做？如果不做，后果是什么？后果将是随着交通控制集成系统时代的到来，我们还是得象当初 80 年代引进 SCOOT 、 SCAT 一样，引进国外的集成控制系统 DYNASMART 、 TABASCO ，并且相应的引进其路口设备，因为核心技术的保密，我们始终会被别人牵着鼻子走！真的有一种落后就要被挨打的辛酸！必须得做了！怎么做？这的确是一个系统工程，不是仅靠今天一个标准、明天一个标准就能建立起来的，我们必须瞄准前沿，谨慎规划，少走弯路，迎头赶上！我国的科研队伍实力其实很雄厚，可是我们在做什么？做交通控制研究的很多高校，还在执着的研究信号配时优化算法，一遍遍将先进的高深莫测的模糊、神经网络、元胞自动机用于周期、绿信比、相位差的优化，诚然，这些研究是必要的，可是，我觉得更必要的是底层设备、是交通控制的控制逻辑、数据字典、数据交换规范！只有这些基础打好了，我们才有可能让先进的控制模型算法理念运转起来！我们国内信号机、交通控制的产商其实也很多，每家也都有自己开发的标准协议，她们站在市场和开发的第一线，必然存在很多闪光的经验积累，但是缺乏专门的机构研究包括 NTCIP 在内的系列交通控制标准化协议，抱着一种说了也不算的态度，很难有所突破。所以，重要的一条，也是我很特别关注的一条，我们散布在民间的这些标准，到底怎么组织起来？我国对于交通控制的标准化制定到底有什么发展规划？？我国 ITS 的标准也在陆续制定，国外都是在已有的交通信号控制标准成型的基础上，兼容的发展 ITS 标准，是自下而上的策略，而现在，摆在我们面前的问题很多，我们选择何种标准制定组织方式，才能在最短的时间内制定尽可能完善的标准？没有一个统一的规划，没有一个统一的标准，即便我的研究结合美国、欧洲标准，自主研制先进的交通控制器产品，又有谁能承认这就是标准呢？如果业内各行其是，到头来我们还是做了无谓的工作，其实这是谁也不愿意看到的。路慢慢其修远兮，吾将上下而求索！让我们任重而道远，开创交通事业美好的明天！此致敬礼保丽霞 NTCIP成为我和很多同行交流的纽带，附一篇当年姚博士给我的回信，顺便向他问好，很多年没有联系，你还好吗？在交通技术论坛上看到了你的帖子。关于你对 NTCIP 以及国内交通控制研究的看法我基本赞同，所以几年来我们小组一直致力于信号机开发和 NTCIP 实现。目前已经开发出参照 2070 标准的信号机，严格说来是 2070 和 ATC 的混合型。因为我们手头有的是 2070 的美国设备，但更看好 ATC 的架构。 NTCIP 从 2000 年开始研究，很快就要去国家软件测评中心测试了。关于我们详细的研究，我们可以在以后探讨。很愿意交你这个朋友，也希望了解你们的研究进展。; 个人分类: 生活休闲|8567 次阅读|1 个评论

以车互联: songshuhui 2010-3-27 19:08; 猛犸发表于 2010-03-27 3:20 还记得Wall-E中的那艘巨大的太空船么？人们坐在封闭的轨道车里，完全不用担心自己的目的地。强大的人工智能控制中心会把一切安排得妥妥贴贴，驾驶员这个词早已成了历史。这样的确有很多好处，例如可以有效解决堵车、停车问题，可以把花在路上的时间用来做些不那么无聊的事。然而我们还没有那样的中央控制系统，也没有打算把路上开出一道道沟槽。就现在的状况来说，使用一个中央控制系统来控制车流，只能是个科幻题材；虽然汽车上已经有了不少芯片和电路，但是并没有通讯和作出判断的能力，油门、刹车和方向盘依然是必需品。智能交通系统（ITS，Intelligent Transportation System）就是尝试解决这类问题的解决方案。在这个大得吓人的名头下，有着诸多细细碎碎的方向和领域，从不停车缴费这样的简单用途到高速无人驾驶这样的梦幻级产品，都可以归在这一个名词之下。而托信息技术发展的福，在这一领域中，越来越多的科幻产品正在走进现实：在传感器的帮助下，新加坡政府得以实时收集交通流量数据，将交通流量预测的精确度提高到了90%；日本开发的车辆驾驶支持系统包含了安装在道路上的传感器和安装在车辆中的无线数据通讯系统，帮助驾驶员发现情况、辅助驾驶员迅速判断、协助驾驶员快速操作；更不要提GPS这样的装备，已经成了多少驾驶员的福音。然而，具体的改变还是要从一点一滴做起。目前各国都在积极发展智能交通系统的相关技术，从公共交通调整管控到智能停车系统，从不停车缴费系统到先进出行者系统，都有研究人员孜孜不倦的追求。 2008年，通用电气提出了使用风挡玻璃做为显示器的概念GPS系统，通过增强显示技术，来让驾驶员无需再低头就可以看到路线指示；2009年，智能交通世界大会和美国智能交通年会博览会先后召开，提出了绿色、环保、简约的会议主题，以及将汽车无线电通讯和消费电子学摆到了日程上。所有人都已经意识到，在当前的经济和环境条件下，传统的汽车需要更大的变革。现在，沃尔沃S80能够在视线盲区内出现障碍物时提醒司机；车道偏离警告系统可以在行驶中监测车辆是否逐渐偏出车道；奔驰的动态车距保持系统、雷克萨斯的雷达辅助动态巡航系统等智能巡航系统能够使车辆和前车保持固定的距离。然而，这些变化只是依赖于单独的、车辆本身的改进。在今年3月24日，通用汽车在上海进行了概念车EN-V的全球首发仪式，提出了基于无线车辆通信系统的车联网概念，并且进行了无人驾驶双人自平衡车辆的演示。虽然现场并没有展示出自动躲避障碍物和车辆之间无线互联相互联通的功能，但是却提供了无限的遐想空间。当车辆能够相互联通、能够相互传递信息时，会带来什么样的未来？现在的传感器早已经成熟到可以应用在汽车上的程度，无论是视频传感器还是基于超声波的微型雷达；而无线通讯技术也已经可以让邻近的车辆相互通信实际上，在几年前宝马公司已经进行过类似的实验。车辆当彼此靠近时会发出警告，而由众多车辆组成的自组织无线传感器网络可以随时传递路况信息，帮助驾驶员和GPS更好地判断最优路线。这一概念有些类似于我们寻找外星人的SETI@home计划，通过多台计算机的分工合作，来对数据进行分析；而不同的是，对于车联网来说，手机数据和分析数据仅仅是采取行动的第一个步骤，其最终意义在于可以更有效地帮助车辆更快地到达目的地。也许将其比喻为Web 2.0模式的互联网会更加合适每辆车都将是信息的提供者，同时也是信息的使用者。在IT技术的帮助下，通过实时更新的信息，每辆车都可以随时更新自己的最优决策。传说IT界曾经这样嘲笑汽车业者：如果汽车业的发展能够遵循摩尔定律的话，那么现在一辆汽车每跑一千英里可能只需要一加仑汽油，而且每辆车只卖一分钱。这可以看成是IT业者的自豪，也可以看成是对汽车行业的讥讽。然而，随着IT技术的发展，也许汽车会加速演化，会像当年的计算机连成网络一样，变成我们意想不到的全新面貌。在物联网大概念的框架下，人们恨不得让所有自然环境、家用电器乃至随身电子设备能够永远连接，由此知道一切，并且以此控制一切。车联网可以看成是与此类似的一种概念，当每辆汽车都能够获知所有可能知晓的一切，当每位驾驶员都能够以上帝视角来看待他的行程，我们的汽车，也许能够比《霹雳游侠》中的那辆会说话的汽车为我们带来更大的帮助。这虽然是一个美好的未来，但是显然也会带来风险。通过软件来控制汽车，正如我们现在通过软件来使用计算机一样。每个人都会记得安装补丁、查杀病毒的痛苦历程，而这种模式如果在汽车这种高速的交通工具上重演，将会带来相当大的风险；而汽车的使用寿命往往会比计算机高出一个数量级，我们的马路上将会充斥着各个年代、各种装备、不同软件的汽车，而不能期望它们都能够同时拥有相同程度的通讯和决策水准。虽然车联网是一个美好的未来，然而它依然需要克服群山一般的阻碍才能进入我们的生活。然而，就像是汽车曾经经历过与马车共享马路的时代，就像是火车曾经有过与马车赛跑的经历一样，更方便、更安全、更快捷的交通手段是人们永远不变的追求。虽然车联网的现状只像是六十年代的互联网概念，还处于相当初级的阶段，但是我们依然可以保有希望；毕竟，想象力和改善现状的努力，才是我们的文明得以发展最重要的动力来源。; 个人分类: 其他|1613 次阅读|0 个评论

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