[发明专利]一种基于分布式光纤的高速公路交通参数实时估计方法

权利要求书

1.一种基于分布式光纤的高速公路交通参数实时估计方法,其特征在于，包括以下步骤：

步骤1:采集全路段车辆行驶时空响应信号，得到不同时间段内不同监测路段的车辆行驶时空响应图，将对应监测区段的车辆行驶时空响应图的第一行定义为时间零轴，将对应监测区段的车辆行驶时空响应图的第一列定义为空间零轴，将对应监测区段的空间零轴作为采样点获得车辆行驶纵向时间序列信号；

步骤2:根据步骤1获得的各个监测区段车辆行驶时空响应图提取车辆行驶轨迹图，并根据车辆行驶轨迹图获得行驶车辆轨迹参数；

步骤3:根据对应监测区段的行驶车辆轨迹参数及空间零轴获得车流量，基于行驶车辆轨迹参数及时间零轴分别计算平均车头间距、车道空间占有率，并基于轨迹参数及其与时间、空间零轴的交点确定不同监测路段的平均车速，根据车辆行驶纵向时间序列信号计算对应空间断面的车道时间占有率，并获得车型；

步骤4:根据步骤3中的各个监测区段的交通参数判断交通路况并对对应路段进行异常/正常标定，获得高速公路全路段的实时交通状况，作为异常事件预警和实时处理的依据，实现高速公路全路段全天候的实时在线监测，所述异常事件包括交通拥堵。

2.如权利要求1所述的一种基于分布式光纤的高速公路交通参数实时估计方法,其特征在于，步骤1的具体步骤为：

步骤1.1:随着光脉冲周期触发，沿着时间轴将每个光脉冲触发周期内采集的横向空间信号进行纵向累积，信号空间采集长度为N，连续累积M条采集的原始信号轨迹，获得一个时间M维，空间N维的时空信号矩阵，得到全路段的车辆行驶时空响应图；

步骤1.2：将全路段的车辆行驶时空响应图切分，得到对应时间段内不同监测区段的车辆行驶时空响应图；

步骤1.3：以周期触发脉冲作为一个信号采集单元，取对应监测区段的车辆行驶时空响应图的空间零轴作为采样点，采样时间M内接收的信号即为对应监测区段的车辆纵向时间序列信号。

3.如权利要求2所述的一种基于分布式光纤的高速公路交通参数实时估计方法,其特征在于，步骤2的具体步骤为：

步骤2.1：对车辆行驶时空响应图依次进行二值化处理、目标增强处理、图像去噪处理得到车辆行驶轨迹；

步骤2.2：用Hough变换检测车辆行驶轨迹，得到行驶车辆轨迹参数。

4.如权利要求3所述的一种基于分布式光纤的高速公路交通参数实时估计方法,其特征在于，所述步骤3获得车流量的具体步骤为：

根据对应监测区段的行驶车辆轨迹参数，获得行驶车辆轨迹与空间零轴的时间交点，并获得时间交点集合；

筛出时间交点超出观测时间段内的时间交点，剩余的时间交点对应的行驶车辆轨迹数量即为车流量。

5.如权利要求3所述的一种基于分布式光纤的高速公路交通参数实时估计方法,其特征在于，所述步骤3获得平均车头间距、车道空间占有率的具体步骤为：

针对对应监测区段的行驶车辆轨迹参数，获得行驶车辆轨迹与时间零轴的空间交点即各个车辆所处的空间位置；

筛出超出观测空间范围外的空间交点，剩余的空间交点进行大小排序；

根据排序得到的空间位置，计算出相邻车辆之间的距离，再取平均值获得该监测区段的平均车头间距；

根据剩余空间交点的数量对车辆长度进行累加，再平均至对应路段长度，获得该监测区段的车道空间占有率。

6.如权利要求3所述的一种基于分布式光纤的高速公路交通参数实时估计方法,其特征在于，所述步骤3获得平均车速的具体步骤为：

针对对应监测区段的行驶车辆轨迹参数，获得行驶车辆轨迹与空间零轴的时间交点，行驶车辆轨迹与时间零轴的空间交点；

并计算出时间交点与空间交点两点之间的实际空间距离和实际时间间距获得车速，对车速取平均值则获得平均车速。