4.1 智慧交通信息感知技術

交通信息感知是智慧交通系統的基礎環節和重要組成部分，它為智慧交通系統后期的處理決策、管理控制提供了科學依據。準確、及時、完整的信息感知，對整個智慧交通系統的有效運行起到非常重要的基石作用。

4.1.1 交通信息感知技術發展歷程

交通信息感知技術的發展，大致可分為三個階段，見表4-1。第一階段指早期的交通數據采集，主要依靠人工計數和調查表格實現，例如按鍵式人工計數和居民出行調查表等，這些方法至今還有其實用性。第二階段始于20世紀60年代，隨著交通控制或交通信息服務需求的增加，感應線圈檢測技術、超聲波檢測技術、紅外線檢測技術和移動信息采集技術等開始出現。第三階段，20世紀80年代末，遠程微波檢測技術、視頻圖像式檢測技術和信標光式檢測技術等研制成功，20世紀90年代獲得應用[11]。

早期的交通信息感知技術主要以人力為主，后隨著交通量不斷增大，以及先進技術的發展應用，出現了磁頻采集、波頻采集等信息感知方式，運用的技術主要有磁力檢測、微波檢測、超聲波檢測、紅外線檢測等。其中，應用比較廣的有磁力檢測、微波檢測；超聲波、激光和紅外線等信息采集技術分別由于使用壽命、安全、紅外線污染等原因，應用較少[12]。

隨著交通系統的不斷發展，客貨運量不斷提升，傳統的交通信息采集感知方式就出現了不足。

一方面，原有采集方式采集到的信息不夠全面，調度管理人員難以掌握現場的實際情況，需要視頻檢測類技術的支持；另一方面，交通系統對實時動態交通信息需求的不斷提高，世界各國交通管理部門和科研人員開始進行交通移動采集技術的選擇和實驗，希望借助移動采集技術的特點彌補固定采集技術的缺點，完善整個交通信息感知系統。視頻檢測、射頻識別、無線定位等技術的應用也不斷廣泛起來。

4.1.2 智慧信息采集關鍵技術

未來，智慧交通系統對信息采集的實時性、準確度、完整度的要求將會更高，此外，智慧信息采集技術的重要發展方向就是實現全面感知，即智慧交通信息采集系統需要應用各類物聯網感知技術和手段，實現對交通參與者、交通運輸基礎設施、交通狀態、氣象環境狀態、機電設備狀態等要素的全樣本感知，并通過多種接入方式將感知信息傳輸至交通通信網絡。這些都需要新技術的填補。目前，基于無線傳感網絡（WSN）提出的一種視覺傳感器網絡（VSN）[18]吸引了學術界的廣泛關注。

無線傳感器網絡是由部署在監測區域內大量傳感器節點相互通信形成的多跳自組織網絡系統，是物聯網底層網絡的重要技術形式。隨著無線通信、傳感器技術、嵌入式應用和微電子技術的日趨成熟，WSNs可以在任何時間、任何地點、任何環境條件下獲取人們所需信息。由于WSNs具有自組織、部署迅捷、高容錯性和強隱蔽性等技術優勢，非常適用于智能交通系統等眾多領域[19]。

現有的無線傳感器網絡一般測量標量數據，像溫度、壓力、濕度或目標的位置等信息。這種網絡采集和處理的信息有限，迫切需要將信息量豐富的圖像、視頻等視覺信息引入到傳感器網絡中來，實現細粒度、精準信息的環境監測。隨著近期成像技術和微機電系統的進步，大規模生產的小型、低能耗、低成本的圖像/視頻傳感器已經推動了視覺傳感器網絡的發展[20]。這種發展趨勢在信息采集上主要體現在以下幾個方面[12-13]：

1.高靈敏度、強耐久性、微小型傳感器

傳感器的靈敏度直接關系到采集數據的準確性，傳感器的耐久性影響了傳感器的使用年限、后期維護的成本與穩定性，微型尺寸的傳感器更適合在路面中鋪設與工作。注重實現傳感器的高靈敏度、強耐久性與微小尺寸規格成為其發展中的重要部分。

2.多類型傳感器融合應用

不同類型的采集技術在采集信息類型、環境適應性等方面各有優劣，視覺傳感器網絡將不同類型傳感器進行組合，能夠采集到更為精準多樣的交通信息，并且隨著光學傳感器工藝和圖像處理技術的提高，計算機技術、通信技術、信息技術的不斷發展，交通信息采集類傳感器將會實現更長遠的發展目標。

3.智能相機發展

近年來，隨著計算機圖像處理和智能識別技術的不斷突破和完善，越來越多的新方法和數學工具被運用于這一領域，利用機器視覺信息采集裝置來進行信息采集，已成為該領域的重要發展方向。基于圖像/視頻的交通信息采集技術正朝著智能化、網絡化、集成化、實時性、視覺檢測立體化等方向發展。

4.無人化設備應用

隨著人工智能的不斷發展，各種無人化設備在交通監控、信息采集等方面開始發揮越來越大的作用。以無人機為例，通過裝載傳感器和攝像機、照相機，可以在空中及時獲取特定路段或區域的交通信息。與一般意義上的視頻采集技術相比，無人機在保留視頻采集交通信息時的優點的同時，還具有快速到達、不受地面狀況干擾等獨特的優勢。