談論到交通感知，就不得不提到一個人物，查爾斯·阿德勒。他生于1899年，是一名鐵路信號工程師，從可考的歷史上看，應該算得上是交通檢測的創(chuàng)始人之一。1925年12月，阿德勒在巴爾地摩北部的一條道路上測試了他的發(fā)明——當車輛通過限速點時，路面的電磁裝置會自動激活車載限速裝置，將車輛速度限制到24km/h。這應該算是最早的車路協(xié)同，比現(xiàn)在的車路協(xié)同早了將近100年。

1928年，阿德勒在巴爾的摩安裝了世界上最早的車輛檢測裝置，通過檢測汽車的鳴笛聲感知車輛的交通需求，這是被公認的歷史上第一個感應式控制路口。1929年，阿德勒在巴爾的摩的街道上安裝了最早的行人過街按鈕裝置，世界上第一個感應式行人過街裝置也就此誕生。幾乎與此同時，另外一位發(fā)明家哈里·A·哈夫，發(fā)明了最早的地面式交通檢測器，利用嵌入路面的兩塊金屬板感知車輛壓力，實現(xiàn)車輛檢測，這種檢測技術一直延續(xù)使用了將近30年。

可以說，交通檢測技術的發(fā)展一直伴隨著并推動著智能交通技術的發(fā)展。

縱觀交通檢測的歷史，包括聲學檢測、光學檢測、磁場檢測、能量反射檢測以及電磁感應檢測、振動壓力檢測等各種檢測方法都被引入到了交通檢測。

提到交通檢測，我們始終面臨著這樣幾個問題，比如用什么樣的檢測方法？檢測器到底應該安裝在哪？檢測范圍有多大？要獲得什么樣的交通數(shù)據(jù)？這些數(shù)據(jù)應該怎樣使用？回答好這些問題，是每一位從事交通信號控制和交通管理從業(yè)人員所要具備的基本素質(zhì)，也是產(chǎn)品廠商、集成商、交通管理機構要回答的問題。

只有回答好這些問題，才能從應用設計、產(chǎn)品選擇、工程實施、運行維護、控制優(yōu)化和控制、效益評價等多個維度做好交通控制工作。

這絕對不是簡單的智能和智慧可以概括的，其中包含著大量的技術細節(jié)、工程細節(jié)、需求細節(jié)。

交通檢測從設計層面上可以分為5個方面，分別是：檢測器的設置，檢測數(shù)據(jù)、檢測方式、數(shù)據(jù)的應用以及控制場景，如下圖所示。

首先，從檢測器設置的角度來分析，這張圖來源自于著名的交通信號配時手冊STM，形象地表明了一個信號控制路口需要安裝的設備情況，包括信號輸出的燈具、信號控制機、空中和地面的車輛檢測裝置，以及行人交通檢測等等。 

第二個方面是檢測數(shù)據(jù)的使用。通常會有一種樸素直觀而簡單的認識，那就是通過一段時間的交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計，可以分析出交通流的運行規(guī)律，根據(jù)規(guī)律劃分不同的控制時段，并生成不同時段的信號控制周期；再通過各個流向的流量數(shù)據(jù)分析，設計信號控制配置方案的綠信比，結合不同路口之間的空間關系和運行速度等，設計綠波帶的相位差等控制參數(shù)；最后將生成的控制方案下發(fā)到信號控制機，通過信號控制機運行配置方案，對控制效果進行評價，并不斷迭代優(yōu)化控制方案。
實際上，交通檢測的目的遠不止于此。我們之所以需要交通檢測，不僅僅是為了做一個計數(shù)器，不僅僅需要一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)，還希望檢測器成為交通控制系統(tǒng)的眼睛，可以看到實時的交通需求、感知到交通流運行規(guī)律、及時發(fā)現(xiàn)交通事件、利用檢測保障交通安全。
交通檢測要實現(xiàn)的目標，我的總結是應該包括以下9個方面：

（1）通過檢測交通的需求，形成路權的請求。

（2）通過檢測連續(xù)的交通流，形成路權的擴展。

（3）通過分析車隊的間隙和車輛的通過特性，適時的中止低效交通流路權。

（4）為交通優(yōu)化模型進行參數(shù)標定，實現(xiàn)實時控制優(yōu)化。

（5）檢測特殊交通需求，比如公交、貨運、急救、自行車、行人等。

（6）統(tǒng)計交通數(shù)據(jù)，分析并優(yōu)化定周期配置方案。

（7）識別并發(fā)現(xiàn)特殊交通事件，進而驅動控制響應。

（8）檢測車輛的到達時機，規(guī)避安全困境，保障交通安全。

（9）評價交通控制效率，評價路網(wǎng)服務水平。

要想實現(xiàn)這些目標，就要對不同的對象和需求做出有針對性的檢測，例如高速車流，轉向車流、自行車、行人、緊急車輛、公交車輛等，概況如下圖所示。

第三個方面是檢測方式。目前，比較常見的主要包括線圈檢測、視頻檢測、雷達檢測、超聲波檢測、地磁檢測、紅外檢測、激光檢測等檢測手段，隨著車路協(xié)同技術的發(fā)展，基于高精度車輛定位與實時數(shù)據(jù)通信的車路協(xié)同技術也為交通檢測提供了更加豐富的數(shù)據(jù)。由于不同檢測方式的檢測原理、安裝施工工藝不同，也存在各自的優(yōu)缺點。

線圈檢測是利用車輛在通過傳感線圈時對電感的擾動實現(xiàn)車輛檢測。作為目前最成熟的檢測方式，它可以實現(xiàn)對流量、占有率、速度、車頭時距等交通數(shù)據(jù)的感知，且抗氣象干擾能力強，定點檢測精度高，但是有一個很明顯的缺點，就是在安裝時需要路面切割施工，對路面破壞大，后期維護比較困難。

地磁檢測是利用車輛通過時對地球磁場的擾動來實現(xiàn)交通檢測，它采用無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑c線圈檢測相比，施工較為簡單，但同樣也無法避免對路面的破壞。

微波雷達檢測，利用無線電波照射與反射的多普勒效應進行檢測，可以利用軟件靈活定義檢測區(qū)域，實現(xiàn)對廣域多目標的精準測量。目前新型的雷達檢測能夠精準的識別每輛車的位置，運行軌跡、運行速度、車型等信息，甚至可以檢測到路側的行人等目標。

激光雷達檢測基于多線束激光掃描測距，通過構建空間點云的方式，實現(xiàn)對交通目標的檢測。超聲波檢測是利用聲波反射的原理，通過測距的方式實現(xiàn)檢測。

近年來發(fā)展最快的檢測手段就是視頻檢測，通過視頻數(shù)據(jù)跟圖像識別技術實現(xiàn)目標檢測，相比其他方式可以識別更豐富的信息，例如行人、機動車、非機動車等多目標的顏色、車牌、形狀、速度以及運行軌跡等。

利用視頻的廣域檢測特性，也可以設置基于軟件定義的檢測區(qū)域，結合互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，可以完成連續(xù)的車輛跟蹤，對目標的速度和位置進行判別，實現(xiàn)對路網(wǎng)服務水平和路口控制效益的分析和評價。

各種各樣的交通檢測手段，無論線圈電感變化、視頻圖像，雷達回波，磁場擾動，都是為了實現(xiàn)存在的檢測，目標存在檢測是一切感知的基礎，通過存在檢測，可以進行車輛位置的計算，身份屬性的識別，流量的統(tǒng)計、速度的計算、占有率的分析，車頭時距的計算，再對采集數(shù)據(jù)進行整合分析，進而可以認知道路服務水平，分析交通事件，分析延誤，分析道路的通行能力，并在這些數(shù)據(jù)的基礎上生成交通控制策略，例如協(xié)調(diào)子區(qū)的劃分，配置方案的生成，區(qū)域的優(yōu)化與交通安全相關的設計。

存在檢測對檢測區(qū)域有嚴格的要求，檢測區(qū)域的設定差異會對檢測結果產(chǎn)生巨大的影響。以下圖為例，車輛進入、保持、離開一個檢測區(qū)域時會形成存在信號，分別用黃色的檢測區(qū)域和藍色的檢測區(qū)域進行對比，放大檢測區(qū)域，就會放大占有率，檢測區(qū)域大于車間距離時，還會影響流量檢測準確性，由此統(tǒng)計出的結果也會發(fā)生相應的變化。同樣，檢測區(qū)域不變，在相同的交通量情況下，車隊分布特征不同，所反映的交通流特點也不同，在控制策略上就需要區(qū)別考慮。

僅僅依靠流量統(tǒng)計，無法真實地反映這些特征，這就是為什么要研究和對比不同檢測器的差異和使用場景的原因，也是為什么要研究實時交通檢測的原因。通過對相同檢測區(qū)域中不同檢測方式的脈沖分析，各方式表現(xiàn)出了差異明顯的檢測結果，如下圖所示。

利用交通檢測數(shù)據(jù)，不僅可以用來優(yōu)化交通信號控制，還可以對交通信號控制進行效果評價，比如利用高精度的連續(xù)軌跡數(shù)據(jù)，對綠波控制的效果進行評價；利用斷面檢測數(shù)據(jù)，對車輛到達路口的時機進行評價；利用相應的評價模型，分析相位差優(yōu)化的效益；分析綠燈期間車輛通過停止線的車頭時距，判斷綠燈期間通過流率的變化，可以得知綠燈期間車輛的啟動延誤，排隊情況、車隊離散到達與通過等特性，進而綜合分析綠燈的使用效率。

在感應控制模式中也可以利用這些數(shù)據(jù)精巧設計相位的開始、擴展、中止，進而提升控制效率。在某些實時控制系統(tǒng)的模型當中，也同樣對交通檢測數(shù)據(jù)的精度提出了要求。比如著名的SCOOT控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)上游車輛的精準檢測，預測車輛的到達延誤，實現(xiàn)延誤最小為目標的實時優(yōu)化。

在SCATS系統(tǒng)中，車頭時距是關鍵檢測數(shù)據(jù)，用于計算綠燈期間的類飽和度，實現(xiàn)方案選擇。檢測器的位置，檢測域的寬度都會對控制產(chǎn)生巨大的影響，如果檢測域發(fā)生變化，車輛時距就會嚴重失真，干擾飽和度的計算，進而影響方案選擇的結果。

對于公交優(yōu)先控制方面，常用的信號延長、早入、相位重入等方法的選擇，都依賴精準的公交檢出時機，檢出位置決定了公交車抵達路口的時間，進而決定了采用什么樣的優(yōu)先策略。

對于行人檢測方面，不僅要檢測行人希望通過路口的交通需求，還可以通過按鈕時間長短、刷卡檢測、視頻檢測、雷達檢測等手段，實現(xiàn)分類檢測、在途檢測，為行人交通提供更安全舒適的交通信號服務。

有些交通信號控制關鍵參數(shù)的設置，也與交通檢測緊密相關，比如最小綠燈時間、感應控制通過時間以及清空時間等參數(shù)的設計，都可以通過實際交通檢測的數(shù)據(jù)進行優(yōu)化。在設計檢測器位置、區(qū)域的時候，主要考慮的因素包括：控制目標、路口物理特征以及檢測對象等等。其中，首要因素就是檢測器的檢測區(qū)域以及位置到達停止線的行程時間。

以感應控制為例，我們的研究重點在于感應控制的需求如何產(chǎn)生，相位如何啟動，如何擴展，如何結束。依據(jù)檢測數(shù)據(jù)生成相位需求和相位延伸，對檢測區(qū)域到達停止線的行程時間進行計算并設置相關參數(shù)，例如設定相位的請求機制、擴展時間以及控制相位的中止時機等等。

除了實時的交通檢測數(shù)據(jù)之外，通過檢測時間的設定，還可以感知交通需求的特征，例如通過感知檢測器上車輛存在的時間長短，大致可以猜出車輛的預期行駛方向，進而實施不同的交通控制動作。 

以環(huán)島控制為例，通過環(huán)島內(nèi)部設置檢測器，根據(jù)占有時間分析環(huán)島死鎖交通事件，進而實施環(huán)島控制策略；在溢出控制中通過設計不同的檢測位置，實現(xiàn)溢出預警、溢出發(fā)現(xiàn)、溢出解除等交通事件，聯(lián)動不同的控制策略，緩解溢出現(xiàn)象；在匝道控制場景當中，通過在主路和匝道設置檢測器，實現(xiàn)匝道入口控制以及與地面平交路口的協(xié)同聯(lián)動，依據(jù)主路服務水平與匝道交通需求的條件組合，實施不同的流率調(diào)節(jié)控制策略。

在交通安全方面，以交通信號控制中的黃燈陷阱問題為例。這里借用李克平老師的一頁PPT，在設定的車流速度下，合理的黃燈時間可以保障車輛安全通過路口或安全停車于停止線之前。但是當車速超過設計速度時，會產(chǎn)生一段困境區(qū)域。困境區(qū)域中的車輛會陷入過不去又停不下的尷尬。另外，由于駕駛人的習慣不同，面對黃燈時也會產(chǎn)生兩難決策困境區(qū)域，這就帶來了交通安全問題。通過合理設定檢測器位置，可以保證決策困境區(qū)域的有效清空，進而解決由于黃燈困境帶來的交通安全問題。

在以上的幾個應用場景中，與采用哪種檢測技術無關，關鍵是要有明確的應用目標、科學的檢測設計、準確的檢測數(shù)據(jù)輸出。簡單的通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)的誤差百分比并不能評價交通檢測的數(shù)據(jù)質(zhì)量，而是應該建立與控制場景相關的綜合評價體系。

也就是說，僅有流量、占有率和車頭時距等統(tǒng)計數(shù)據(jù)不能完全滿足控制需求，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的精度也不足以全面評價交通檢測的適用性和檢測精度。要基于控制場景的需求，去選擇合適的交通檢測設備；檢測方式、產(chǎn)品性能和工程設計的結合，會共同影響應用的效果；存在檢測、通過檢測、檢測時空特性也會影響控制的效果。

最后，呼應討論的核心話題：交通感知新階段。

感知融合作為目前的熱門話題，個人認為感知融合要包括兩個層面：第一層是檢測互補，像檢測區(qū)域的互補和檢測目標類型的互補，例如某些檢測器可以檢測機動車道，某些可以檢測行人的等待區(qū)域；某些檢測器能夠檢測到機動車，另一些能夠檢測到非機動車、行人；某些檢測器可以檢測到特殊的交通需求，比如急救車輛、消防車輛、公交車輛等等，這樣的互補數(shù)據(jù)只需要簡單疊加就可以實現(xiàn)初步的數(shù)據(jù)融合目標。

另外一層融合是特征的融合，利用不同檢測器的不同檢測能力，對同一目標進行不同屬性的識別，比如利用視頻檢測車牌、車輛的顏色、廠牌型號等信息，利用雷達檢測車輛的位置、速度等等，再進行數(shù)據(jù)融合。要實現(xiàn)這種數(shù)據(jù)融合，就需要做到時空的嚴格一致性，也就是在同一時間、同一位置檢測到同一目標，如果沒有嚴格的時空一致性的基礎，融合只是一種美好的愿望。在具體實現(xiàn)上設計精確的空間定位于高精度的時鐘同步，在現(xiàn)有技術條件下還有一定的難度。

關于近期非常熱門的話題，智慧路口和全息感知，我一直存在著各種各樣的疑問，感知融合了就是全息感知嗎？感知融合就是智慧感知嗎？智慧感知就是智慧路口嗎？智慧感知能夠提升或提供交通控制需要的實時、精準的交通數(shù)據(jù)嗎？感知終究是要服務于控制、管理、評價的數(shù)據(jù)需求，任何檢測手段不管多智能，首先要完成的是傳統(tǒng)交通檢測所必須完成的基本動作，即檢測的實時性和準確性，離開了這些最基本的需求，智慧、智能也就失去了意義。衡量的標準可以用三個問題：準確性、實時性與傳統(tǒng)檢測器對比如何？穩(wěn)定性、可靠性與傳統(tǒng)檢測器對比如何？生命周期與投資與傳統(tǒng)檢測器對比如何？

以上就是我要分享給大家的全部內(nèi)容，謝謝大家。
（轉載自賽文網(wǎng)）