[发明专利]基于多传感器融合的交通路口排队长度检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于多传感器融合的交通路口排队长度检测系统，其特征在于，包括主控模块、信号检测单元、无线通信单元；

中心基站，作为车辆速度特征检测系统的控制、协调、数据融合的平台；

信号检测单元包括设在上游断面处的两个无线地磁检测传感器D1、D2，实现上游断面车辆无阻滞行驶速度及实时车流量检测；以及设在停车线前的两个无线地磁车辆检测传感器D3、D4，实现排队长度疏散特性检测；

所述四个无线地磁传感器将实时检测信息传输至所述中心基站，所述中心基站包括微处理器，所述微处理器进行多检测数据的数据融合，计算得到车辆排队长度。

2.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的交通路口排队长度检测系统，其特征在于，所述地磁检测传感器采用三轴各向异性磁阻传感器HMC5883L，采用16 位RISC架构MSP430G2553的微处理平台。

3.根据前述权利要求任一项所述的基于多传感器融合的交通路口排队长度检测系统，其特征在于，所述中心基站的硬件平台具有四路无线通信单元，采用TDMA传输机制，每路通信单元可与多检测节点通信，实现多个路段车辆速度特征检测，进行多数交通路口车辆速度特征获取，所述中心基站具有嵌入式wifi无线接口，通过Internet网络将车辆速度特征信息实时传输至中心服务平台进行发布。

4.根据前述权利要求任一项所述的基于多传感器融合的交通路口排队长度检测系统，其特征在于，无线通信单元采用CC1101射频收发器，基于分时多址传输方式实现实时信息传输，将1S信息分为32个时间槽实现多检测节点分时传输，将车辆到达实时信息传输至中心基站。

5.一种利用如权利要求1所述的基于多传感器融合的交通路口排队长度检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）计算路口上游断面车流量实时特性：根据路口上游断面布设的两个地磁车辆检测器D1、D2检测到的车辆通过状态，实现无阻滞车流速度检测及上游车流量实时检测，将离散车流量值进行曲线拟合得出上游断面随时间变化关系                                                ；

2）计算上游断面车流量作用于下游车辆排队长度处时间差：，其中为上游路口到下游路段自由流行驶距离，为无阻滞行驶速度；无阻滞行驶速度，满足如下关系：  ，其中，s1、s2、t1、t2分别表示为车辆通过无线地磁传感器D1、D2时的位置信息及检测器的时刻；

3）计算绿灯放行期间，队首车辆放行特性及队首位置：绿灯期间，根据速度-流量特性计算车辆排队长度消散特性，基于传感器D3、D4数据融合算法得出，路口车辆疏散期间饱和流率为，公式如下：

其中，s3、s4、t3、t4分别表示为车辆通过无线地磁传感器D3、D4位置信息及检测器的时刻；

根据交通流速度-流量特性关系，得出路口排队长度消散流量特性： ， 

根据车辆排队长度消散流量特性，得出一定时间内路口放行车流量数据，绿灯放行期间，队首车辆以饱和流率速度消散，设排队长度实时队首位置为，其满足；

4）根据当前交通信号状态对排队长度进行分类计算：红灯期间，从红灯开始到t时刻，车辆开始排队，车辆排队长度函数如下：

其中tr1为红灯开始时刻；

绿灯放行期间，车辆排队长度在红灯期间排队长度基础上，减少队首车辆以饱和流速率驶出量，同时增加后续车辆队尾处流量，车辆排队长度函数如下：

其中tg1为绿灯放行开始时刻，为红灯期间车辆排队长度数。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

5）根据实时交通流量计算排队长度在绿灯放行期间疏散特性：

排队长度在无信号灯影响下自由疏散，即当排队长度为零时，可得出排队清除时间，即时计算得出；

当排队清除时间小于绿灯放行时间时，排队长度在一个信号周期内可放行完毕，不会产生二次排队现象；

当排队清除时间大于绿灯放行时间时，排队长度在一个信号周期内不能彻底放行完毕，造成二次排队现象，动态调节绿灯放行时间。