[发明专利]一种交通密度检测装置及方法

权利要求书

1.一种交通密度检测装置，其特征是，包括车辆检测装置、交通密度数据处理模块、交通密度判定模块和交通密度显示模块，所述车辆检测装置安装在每条待检测交通密度的道路上，用于统计通过检测位置的车辆并将检测数据发送给后台服务器；所述交通密度数据处理模块对通过检测位置的车辆数据进行预处理并实时进行计数与分析；所述交通密度判定模块根据分析后的数据对每路段交通流量判定等级；所述交通密度显示模块用于显示交通密度判定的结果对后方车辆进行警示；

所述车辆检测装置包括激光发生装置、光敏电阻接收器和微控制器；

所述交通密度数据处理模块具体用于进行道路上两组车辆检测装置之间的交通流量密度计算，其具体计算过程如下：

车辆检测装置A和车辆检测装置B之间路段a在T₁时刻行驶的车辆数为：N＝Q_A1-Q_B1，其中：Q_A1为T1时刻车辆检测装置A的累计通过流量，Q_B1为T1时刻车辆检测装置B的累计通过流量；

车辆检测装置A和车辆检测装置B之间的路段交通流密度为：K＝(Q_A1-Q_B1)/X_AB，其中：X_AB为车辆检测装置A和车辆检测装置B之间相距距离；

任意两个连续车辆检测装置之间路段内车辆数N＝Q_αi-Q_βi，密度K分别为K＝N/X_αβ，其中：Q_αi为T_i时刻车辆检测装置α的累计通过流量，Q_βi为T_i时刻车辆检测装置β的累计通过流量，X_αβ为车辆检测装置α、β相距距离；

所述后台服务器将接收到的遮挡时间数据分类储存，并对积累的数据进行模糊聚类分析，得到更加精准的特征向量区间，并且定期将该特征向量区间作为更新后的特征向量样本集发送给所述微控制器；

所述对积累的数据进行模糊聚类分析的具体过程为：

后台服务器从数据库中取出最近的n组收集到的光敏电阻接收器传入的数据作为一组初始样本论域，假设收集到的一堆数据为S1(X1,Y1)、S2(X2,Y2)、S3(X3,Y3)、S4(X4,Y4)、S5(X5,Y5)、S6(X6,Y6)、S7(X7,Y7)、S8(X8,Y8)、S9(X9,Y9)这九个数据，其中X代表遮挡时间，Y代表被遮挡的激光个数，Y＝1或2；

运用K-Means算法对遮挡时间进行聚类计算的步骤如下：

先随机选取无效数据簇、小型汽车簇、中型货车簇、大型挂车簇四个质心为E1、E2、E3、E4；

然后分别计算Xi(i＝1,2,3……8,9)与E1、E2、E3、E4四个质心的距离，即：

ΔXi1＝|Xi-E1|

ΔXi2＝|Xi-E2|

ΔXi3＝|Xi-E3|

ΔXi4＝|Xi-E4|

判断ΔXi1、ΔXi2、ΔXi3、ΔXi4的大小，若ΔXi1最小，则把S1归到无效数据簇；若ΔXi2最小，则把S1归到小型汽车簇；若ΔXi3最小，则把S1归到中型货车簇；若ΔXi4最小，则把S1归到大型挂车簇；

当把所有的数据“归簇”完毕后，重新计算每个簇中Xi的和的平均值，并把这个值作为新的质心，即

式中，n1、n2、n3、n4分别代表四个簇中每个簇的元素个数，Xi1、Xi2、Xi3、Xi4分别代表无效数据簇、小型汽车簇、中型货车簇、大型挂车簇四个簇中的元素；

再根据得出的E1’、E2’、E3’、E4’四个新的质心重复以上的4个步骤，直至算出的质心不再发生变化为止。

2.根据权利要求1所述的一种交通密度检测装置，其特征是，所述激光发生装置安装在道路上方的龙门架上，所述光敏电阻接收器安装在激光发生装置正下方的路面上。

3.根据权利要求1或2所述的一种交通密度检测装置，其特征是，所述车辆检测装置每间隔一定距离安装一组。