交通信息技术考试纸Word格式.doc
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交通信息技术考试纸Word格式.doc
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线圈频率变化量只与车辆底部的几何形状、车辆底盘高度、车速等特征有关,而车辆底部构造的形状和车又具有密切关系,运用模式识别方法对车辆进行正确分类。
线圈检测器场合;
检测精度较高;
反应迅速v测速较准v可适用于一般道路的车辆检测。
缺陷1,需开槽,破坏路面结构2,不能在桥梁3.无法检测行人。
磁阻车辆(AMR)检测器场合:
无需开槽,检测精度较高,反应迅速,测速较准,体形较小,可作为便携式车辆检测仪。
缺陷:
不能在钢桥梁上使用,不能在金属矿附近使用。
超声波车辆检测(超声波检测器利用车辆对超声波的影响来实现对车辆的检测。
超声波车辆检测器的探头具有发射和接收双重功能,被设置于道路的正上方或斜上方)目的工作原理可分为两种:
传播时间差法(这是一种超声波分割成脉冲射向路面然后接收其反射波的方法。
当有车辆时,超声波会经车辆反射提前返回,检测出超前于地面反射的反射波,就表明车辆存在或通过)和多普勒法。
超声波车辆检测优点:
首先是不需要坡坏路面,也不受路面变形的影响;
其次使用寿命长,可移动,架设方便。
其不足处是容易受环境的影响;
能检测人和物,造成误检。
主动式红外检测器:
主动遮断式红外检测器(主动遮断式红外检测器和接收器分别为半导体激光器和光电二极管,将两者对中,水平安装在车道两边)和主动反射式红外检测,缺点:
浓雾、大雪和大雨等严重影响能见度的因素会降低红外检测效果。
微波车辆检测技术的引入:
A超声、红外和光学检测器有一个共同的严重缺点是穿透云雾雨滴和雪花的能力很弱,无法在这些气候条件下进行检测。
而波长3cm左右的电磁波(微波)对云雨的透射率达70%~90%B交通信息采集装置为智能运输系统系统提供准确可靠的交通信息,车速检测,车道划分,车型分类,流量统计。
微波成像方式是一种直接有效的方法,其车型分类效果好,但也有成本高、电路与算法较复杂等缺点。
测速雷达是多普勒效应在交通上的典型应用,是通过向目标车辆发射微波,遇
到车辆后被反射回来,经过接收和混频后即产生和速度对应的差频信号,从而反推
得到车辆行驶速度的。
测速雷达可分为移动式和固定式两类,其中移动式测速雷达通常工作于微波的X波段(圆形,连续性发射,易受干扰)、K波段(使用范围广泛,不易被干扰)。
多普勒微波车检器优点;
价格相对合理;
技术成熟;
全天候工作;
测速精度高。
缺点;
检测参数单一;
静止车辆无法检测;
低速车辆误差较大。
基于FMCW原理的车辆检测技术:
应用回波幅度谱最大峰值检测法可以进行车辆存在性的判断,然后结合车辆出现的时间以及检测区域长度来获得车辆运行的速度;
根据目标车辆距离与道路的几何参数可以进行车道划分,在车道划分效果良好的基础上进行交通流量统计则较为简单。
FMCW模式微波车检器优点;
多车道检测;
安装维护方便;
静止车辆检测。
车辆遮挡和漏检;
车型分类较差;
价格相对较贵微波车辆检测器由前端处理电路、数据处理电路两部分组成。
(手画结构图)距离检测误差分析1)VCO特性偏差2)DFT泄漏效应和栅栏效应,对策1)提高采样频率或FFT计算点数2)展宽中频信号的频段。
微波车辆检测器速度测量的思路是:
从微波车检器探头发射出发出两个夹角极窄的波束,然后接收这两个非常窄的波束的回波,这样能在车道上形成前后两个检测点,“模拟”出每个车道上两个线圈的检测环境。
线圈检测器的前后线圈和微波检测器模拟的“前后线圈”对比根据车辆经过前后“线圈”的时间和前后线圈的距离,可以获得目标车辆经过检测区域时的速度。
视频监控系统:
将现场的图像传回至监控中心,可以让监控人员掌握最直观的信息;
各监控点情况利用记录设备记录下来,为交通违章、交通堵塞和交通事故提供判断依据;
用于事后检索取证。
使用场合:
道路交通监控,交通违章抓拍,收费监控,图像识别。
(交通监视系统结构图手画)CCD,(ChargeCoupledDevice即电荷耦合器件),它是一种特殊半导体器件,上面有很多一样的感光元件,每个感光元件叫一个像素。
衡量CCD好坏的指标很多,有像素数量,CCD尺寸,灵敏度,信噪比等,其中像素数以及CCD尺寸是重要的指标。
CCD尺寸越大,感光面积越大,成像效果越好。
CCD摄像机的重要参数:
自动增益控制,背光补偿,电子快门切换,信噪比,白平衡。
固定光圈定焦镜头:
由于镜头上没有光圈调整环,所以其光圈不可调,固定光圈定焦镜头一般用于光照度比较均匀的场合,在其他场合,需要与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用,通过电子快门的调整来模拟光通量的改变。
手动光圈定焦镜头:
在固定光圈定焦镜头的基础上增加光圈调整环而成的,同上。
自动光圈定焦镜头:
光圈调整环上增加一个由齿轮啮合传动的微型电动机。
焦距(f):
f=vD/Vf=hD/H。
视场角:
焦距f越大,视场角越小,画面范围越小。
F(光通量)。
F=焦距(f)/通光孔径。
云台的种类:
按安装场地不同,云台有室内与室外两种;
按安装部位不同,云台可分为顶装与壁装式;
按机构不同,云台又分为水平云台与全方位云台。
A室内全方位云台:
云台在垂直方向做大角度仰俯运动会使摄像机防护罩触及云台主体而造成损伤,并可能烧毁电机,云台在垂直方向的仰俯行程中也分别设有两个行程开关B室外全方位云台:
两者的最大区别主要体现在是否具有全天候的功能。
为了防止驱动电机遭受雨水或潮湿的侵蚀,室外全方位云台一般都具有密封防雨功能。
为防冬季启动困难,云台的驱动电机还具有高转矩与扼流保护功能,以防止云台强行启动烧毁电机。
全天候室外一体化球型摄像机:
已将摄像机、变焦镜头、高速云台、解码器融为一体放置在球形防护罩内。
功能包括:
自动聚焦、自动光圈、自动翻转、群切、预置与报警功能,具有转动灵活快捷、可预置等特点。
球形一体化摄像机安装维护方便、造型美观、隐蔽性好,是目前监控领域的主要产品。
缺点:
对特殊天气的防护能力较差。
全天候室外一体化枪形摄像机:
它将云台、摄像机、防护罩和解码器集合在一起,每一部分又都为独立配件。
系统具有预布线,用于电源输入、摄像机和镜头、加热器、除霜去雾器等功能。
监视器:
其作用是显示由各监视点的摄像机传来的图像信息;
监视墙:
可以同时监视由矩阵主机输出的多路图像。
通常都是使组成监视墙的每一台监视器对应一路图像显示,因而,可以同时监视由矩阵主机输出的多路图像。
视频放大器:
视频信号经同轴电缆做长距离传输后会造成一定的衰减,特别是高频部分衰减尤为严重.视频分配器:
将一路视频信号均匀分配成多路视频信号,以便供多台监视器、录像机同时使用、视频分配器有单输入与多路输入两大类型。
画面分割器:
其作用是对多个摄像机送来的视频信号进行处理,重新形成一路特定视频信号,发往各个监视器,使一个监视器可同时显示多个小画面。
画面分割器有画中画处理器、四画面分割器、九画面分割器、十六画面处理器等几种形式。
多画面处理器:
多画面处理器是一种高级的视频图像处理设备。
光纤传输的特点:
1宽频带;
2低衰减:
一般LD光源可传输15~20km,;
3、不受电磁波干扰;
4不会产生火花;
其他特点:
光纤细小如丝,重量极轻,另外,由于光信号在光纤中传输,无电磁辐射,其保密性也比普通同轴电缆要好。
光纤传输过程:
由发光二极管LED或注入型激光二极管ILD发出光信号,沿光媒体传播,在另一端则有PIN或APD光电二极管作为检波器接收信号。
对光载波的调制为移幅键控法。
典型的做法是在给定的频率下,以光的出现和消失来表示两个二进制数字。
发光二极管LED和注入型激光二极管ILD的信号都可以用这种方法调制,PIN和APD检波器直接响应亮度调制。
光纤传输设备:
光纤传输设备主要由光端机(光发射机、光接收机)、波分复用器、光放大器、光切换器光分配器等几部分构成。
数字视频监控系统:
将视频数字化后,可利用信息技术进行处理,视频数字化的关键是视频压缩,去除空间上和时间上的冗余。
常用视频压缩格式:
H.261,H.263,H.264,M-JPEG,AVS,-JPEG.DCT(离散余弦变换是一种实数域变换,其变换核为实数余弦函数。
对一幅图像进行离散余弦变换后,许多有关图像的重要可视信息都集中在DCT变换的一小部分系数中)的原理:
大体上,沿左上到右下的方向DCT系数(绝对值)是依次递减的。
所以,也就是说一个图像的DCT低频系数分布在DCT系数矩阵的左上角,高频系数分布在右下角。
将高频分量去掉,这就要用到量化,它是产生信息损失的根源。
量化系数按Z字形扫描读数,8×
8的矩阵变成1×
64,频率较低的系数放在矢量的顶部。
运动图像压缩:
相邻的图像是高度相关的,也即视频序列有着空间上的冗余特性。
快速运动搜索算法;
二维对数法;
三步法;
对偶搜索法。
视频编解码器:
将模拟视频数字化后,进行压缩,并通过网络进行传输,称之为视频编码器,从网络上获取视频流,并解码恢复出视频,称之为视频解码器。
视频解码分为软解码和硬解码。
硬盘录像机PC式硬盘录像机(DVR);
嵌入式硬盘录像机(EM-DVR,基于嵌入式处理器和嵌入式实时操作系统的嵌入式系统,它采用专用芯片对图像进行压缩及解压回放)组播也称多播,多播是一种地址广播,其发送源和接收端是一对多的关系,也就是说服务器只向一组特定的用户发送一个数据包,组中的各个用户可以共享这一数据包,而组外的用户是无法接收到的;
单播:
在流媒体播放过程中客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道从一台服务器送出的每个数据包只能传送个一个客户机。
组播的优越性:
组播技术可以让单台服务器承担数万台客户端的数据传送,同时保证较高的服务质量。
数据包的拷贝数量减少和发送目的地址减少这两点,传输的数据总量少。
最小带宽占用。
数字视频的优点:
它是一个开放的网络,支持网络最大限度的增长,允许监控点的不断增加。
可利用通信技术和手段,远距离低成本的传输。
传输无损耗。
采用先进的流媒体技术,使计算机和电视墙上都可以看到实时的图像。
可以与办公系统无缝结合。
可充分利用信息技术的发展,实现视频的存储、处理、传输。
数字视频监控面临的挑战:
(1)延时
(2)控制权限的控制(3)不同格式的压缩视频流共存。
多级联网的重要点:
视频的传输,压缩标准的不统一,控制权限。
系统功能:
1)支持区域联网,可组成大范围的监控网络2)支持数字/模拟视频监控,支持混合监控网络3)可以根据实际应用现场结构布防4)可以控制远程/本地的各种监控设备5)提供良好的人机交互界面6)支持报警记录和服警联动7)操作员分级授权管理8)多种记录查询9)支持硬件诊断功能10)支持组播和广播11)提供图像处理和分析能力,支持实时图像处理。
视频联网监控目前高等级公路监控系统的缺陷:
1)路段是多种监控系统并存,且相互独立。
这种方式的设备投入和运营成本都比较高。
系统维护困难,实时连动性差、稳定性低。
2)不能实现联网监控,每条路段只能实现局域内部监控,无法实现总部乃至更上级管理机构对各级控制点的监管。
图像处理就是对图像信息进行加工处理,以满足人的视觉心理和应用要求:
模拟图像处理;
数字图像处理(就是利用数字计算机或其它高速、大规模集成数字硬件,对从图像信息转换来的数字电信号进行某些数字运算或处理,以期提高图像的质量达到人们所预期的结果。
特点:
精度高,灵活,处理速度受限)图像采集卡是一种可以获取数字化视频图像信息,并将其存储和播放出来的硬件设备。
优点:
有成熟的SDK库,开发简单。
需要安装于计算机内,某些场合不方便,摄像头和采集装置分开,用视频电缆连接,传输有一定的损耗。
数码相机优点:
价格便宜,图像质量好缺点:
需要对相机进行一定的改造;
相机更新速度快,难以采购到同类型的相机;
开发包各不相同,且难以获取,取图像文件比较麻烦。
高清网络摄像机可获取高清图像、直接以太网输出,采集方便可靠。
输出通常为压缩信号,有一定的损耗数字图像的表示方法:
图像的阵列表示法,二值图像表示法,灰度图,windows位图图像处理的基本目的(空白部分手写,分别是以人和机器作为信息接受者)图像特征参数:
面积和周长,长度和宽度,矩形度,圆形度,重心,不变矩。
霍夫变换是图像处理中从图像中识别几何形状的基本方法之一,最基本的霍夫变换是从黑白图像中检测直线。
图像识别在交通中常见应用v车辆检测,车型分类,车牌识别,辅助驾驶,驾驶员状态监测。
车辆检测方法按其工作原理总体上可以分成两大类:
虚拟线圈法,目标跟踪法,基于虚拟线圈的车辆检测常见方法1帧差法2背景差法;
帧差法(基本原理就是利用两帧图像之间的差来判断车辆的出现和运动)的突出特点是:
实现简单、运算速度快;
能够适应环境的动态变化,实现实时的运动检测;
采用时间上相邻帧之间差值对于亮度的变化不敏感。
帧差法弊端:
帧差法的处理效果和图像的采样频率以及被检测车辆的车速有关。
2.在真实环境中,背景稳定的条件很难满足。
3.对于内部灰度比较均匀的目标,相邻两帧作差可能会在目标重叠部分形成较大的孔洞,易于把一个目标分割成多个目标。
背景差法的基本思想是首先建立不包含前景目标的背景图像,然后根据一定的算法分割出运动前景。
一般是将检测帧与背景图像作差分得到前景目标,已有的自适应背景提取与更新方法,大致分为两类:
第一类是非模型法(平均法:
不能对光线的快速变化作出反应。
该方法在车辆较少的道路上效果比较好,车辆较多的情况形成的背景就会出现很多噪声。
滑动平均法,为适应光线的变化或背景场景的变化,使当前帧以一定的更新率对背景进行更新。
形成新的背景),即从过去的一组观测图像中按照一定的假设选择像素灰度构成当前的背景图像;
第二类是模型法(最常用的模型是混合高斯模型),即对图像的每一个像素点都分别建立对应的背景模型,以提取背景图像,并采用自适应方法对模型参数进行调整以实时更新背景图像。
目标跟踪法(跟踪法存在两大难点:
首先,目标跟踪法要在大范围内进行车辆跟踪,计算量大于虚拟线圈法,实时性相对较差;
其次,交通中不同的车辆差异较大,正确提取具有代表性的特征是比较困难的)。
该方法通过识别出交通场景图像中符合车辆特征的像素,进行图像分割,并根据提取出的特征来匹配前后帧中的车辆,获取其移动轨迹,从而计算出各种交通参数。
车辆跟踪可以更获取更直观的交通信息。
可用以交通状态检测,判断道路的拥挤程度和车辆交通速度、交通事件检测、隧道交通检测、抛洒物检测。
光流法(微分法、块匹配法(匹配准则、搜索方法、块的大小的确定,块匹配可以根据各种准则确定它的大小,包括最大相关函数、最小均方差误差函数(MSE)、最小平均绝对差值函数(MAD)、最大匹配像素统计(MPC)等)、基于能量的方法和基于相位的方法)的优缺点是在摄像机运动的前提下也能检测出独立的运动目标。
然而,大多数的光流计算方法相当复杂,而且抗噪性能差,如果没有特别的硬件装置则不能被应用于实时视频处理。
车牌识别器拒误识车辆:
车牌安装位置不规范,车牌污损严重,无法拍摄到清晰的车牌图片,车牌识别步骤:
图像获取(难点,运动图像的抓拍,夜间车灯的遏制。
解决方法,补光(卤素灯:
灯丝可以工作在更高温度下,从而得到了更高的亮度、色温和发光效率),疝气闪光灯,色温性好,难以短时间重复激发,寿命短,LED灯,需要高强度的补光效果),增强),车牌定位(扫描,做水平和垂直投影,监测像素的变化情况;
颜色判别,车牌颜色对的判别;
Hough变换,检测车牌的轮廓线),车牌的倾斜校正(Hough法,尝试法),字符的切分(根据车牌间字符的间隔进行切分),字符的识别(投影法,连通区域法),汉字的识别A轮廓法B二次轮廓法C特征笔划法D主次元分析法,难点:
字体相近的汉字的区分。
辅助驾驶:
车道线的检测(Hough变换检测直线;
根据颜色、亮度判断);
车辆与车道的夹角判断;
前方车辆的检测与车距的判断。
驾驶员状态检测:
A人眼的检测:
Hough变换,圆度检测,红眼检测;
B头部的运动检测,人脸定位。
路面健康监测:
裂缝检测,车辙检测,
卫星三角网缺点:
受可见条件和天气条件影响,费时费力,定位精度低,子午卫星导航系统缺点:
不能实时定位、定位时间长、定位精度低等缺点。
北斗一号与GPS比较:
1、覆盖范围:
北斗导航系统是覆盖中国本土,GPS是覆盖全球的全天候导航系统。
2、卫星数量和轨道特性,北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星,GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星3、定位原理:
北斗导航系统是主动式双向测距二维导航GPS是被动式伪码单向测距三维导航4、定位精度:
北斗导航系统三维定位精
度约几十米5、用户容量:
北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--应答系统,GPS是单向测距系统6、生存能力,GPS正在发展星际横向数据链技术7、实时性,北斗一号用户的定位申请要送回中心控制系统。
GPS组成:
空间部分:
发射星历和时间信息、发射伪距和载波信号、提供其它辅助信息;
用户部分:
接收并处理卫星信号、记录处理数据、定位信息、提供导航;
地面控制部分:
中心控制系统,实现时间同步,跟踪卫星进行定轨。
GPS卫星星座的基本参数:
卫星数21+3颗;
2)6个卫星轨道面,轨道倾角55度;
3)卫星高度为20200km,卫星运行周期为11小时58分;
4)载波L1频率为1575.42MHz,L2为1227.60MHz。
GLONASS全球导航卫星系统:
GLONASS卫星的识别方法采用频分复用制;
可进行卫星测距;
民用无任何限制,不收费;
GPS系统的特点:
定位精度高2、观测时间短3、测站间无须通视4、可提供三维坐标5、操作简便6、全天候作业7、功能多、应用广。
卫星星历:
就是一组对应某一时刻的轨道根数及其变率。
GPS卫星星历分为预报星历和后处理星历GPS卫星的导航电文:
就是包含了有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获码等导航信息的数据码。
它分为预报星历和精密星历,是用户用来定位和导航的数据基础。
GPS接收机的分类:
用途分类可分为:
导航型接收机;
测地型接收机;
授时型接收机;
载波频率分类:
单频接收机;
双频接收机;
所具有的通道种类可分为:
多通道接收机;
序贯通道接收机;
多路多用通道接收机。
工作原理分类:
码相关型接收机;
平方型接收机;
混合型接收机;
干涉型接收机。
GPS接收机组成:
1.GPS接收机天线单元2.GPS接收机主机单元3.电源;
GPS按定位方式;
单点定位,相对定位。
按接收机的运动状态:
动态定位,静态定位。
GPS测量主要误差分类:
与卫星有关误差;
卫星星历误差:
轨道偏差,卫星钟差,相对论效应。
观测及接收设备误差,接收机钟差,接收机噪声,天线相位中心误差,天线安置误差。
信号传送误差:
电离层延时,对流层延时,多路径效应。
四、其它误差:
地球固体潮,地球海潮。
其他导航技术,减弱多路径效应影响的措施:
安置接收机天线的环境,应避开较强的反射面,选择造型适宜且屏蔽良好的天线,适当延长观测时间,改善GPS接收机的电路设计,建立适当的改正模型。
惯性导航:
通过测量加速度(惯性),并进行积分运算,获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术,手机定位,它是通过电信移动运营商的网络获取移动终端用户的位置信息,在电子地图平台的支持下,为用户提供相应服务的一种增值业务。
Cell-ID根据CDMA蜂窝小区概念,由网络侧获取用户当前所在的Cell信息,然后根据用户上报的自身所处小区号等参数,获取用户当前位置。
RFID定位,AGPS,AFLT,E-OTD,TOA等(4颗卫星与伪距计算手写。
)
RFID系统通常由标签、识读器和计算机网络系统几部分组成。
计算机网络系统是对数据进行管理和通信传输的设备。
射频识别技术特点:
RFID具有非接触、远距离、可识别高速运动物体、抗恶劣环境、保密性强、可同时识别多个识别对象、射频标签具有可读写能力等突出特点,广泛应用于物料跟踪、车辆识别、生产过程控制等领域。
射频标签是射频识别系统中存储可识别数据的电子装置,一般由调制器、编码发生器、时钟、存储器及天线组成。
射频标签的分类:
工作方式分,主动式、被动式和半被动式。
读写方式分:
只读型和读写型。
有无电源可分为无源标签和有源、半有源半无源。
工作频率分低频标签、高频、超高频和微波标。
工作距离分为远程标签、近程标签、超近程。
封装形式的不同可分为信用卡、线形、纸状、玻璃管、圆形及特殊用途的异形标签。
射频识读器是利用射频技术读取标签信息、或将信息写入标签的设备。
识读器读出的标签的信息通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。
射频识读器是利用射频技术读取标签信息、或将信息写入标签的设备;
射频标签和射频识读器之间利用感应、无线电波或微波进行非接触双向通信。
射频识别技术的工作原理:
识读器在一个区域发射能量形成电磁场,射频标签经过这个区域检测到识读器的信号后发送存储的数据,识读器接收射频标签发送的信号,解码并校验数据的准确性以达到识别的目的。
阅读器和电子标签的耦合类型有两种:
电感耦合和电磁反向散射耦合射频识别技应用:
防伪领域:
各类电子票证、身份证明、特殊商品防伪等。
交通信息化:
城市交通一卡通工程,铁路的调度和统计系统,基于RFID的铁路车号自动识别系统,高速公路不停车收费系统;
工业制造:
生产流水线控制,物料自动配送,在制品与当前物料的自动核对,烟草成品物流的监控监管,港口车辆出入监控管理;
特殊领域的应用,高温、强酸碱场合,政府、军队资产管理。
射频识别系统工作流程(手写)。
要注意解决的问题:
1避免识读器冲突,避免标签冲突,2识读器读取信息的距离取决于识读器的能量和使用频率。
通常来讲,高频率的标签有更大的读取距离,但是它需要识读器输出的电磁波能量更大3安全要求。
非接触式IC卡:
(应答器)是射频识别系统的电子数据载体,卡中嵌有耦合元件和微电子芯片,包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及与卡连接的耦和元件。
非接触式IC卡的特点:
可靠性高、导命长,操作快捷便利,动态处理,成本较高。
非接触式IC卡的
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