道路设计虚交点(收集3篇)

道路设计虚交点范文篇1

[关键词]交通；视频；检测

中图分类号：TM743文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）26-0261-01

0前言

交通拥挤堵塞以及由此导致的一系列交通事故越趋频繁，环境污染加剧，是我国城市面临的极其严重的“城市病”之一，而且它已经演变成了制约国民经济发展的瓶颈，给我国城市道路交通问题提出了严峻考验。交通系统是一个复杂的大系统，单独从车辆方面或道路方面考虑，都很难完善的解决交通问题。必须依靠高科技来进行有效的交通管理，将道路情况检测出来，提取预防交通堵塞，才有可能从根本上解决问题。在此把道路和车辆综合起来的解决交通问题的智能交通系统油然而生。交通流量检测是智能交通系统中的重要组成部分，交通信息的收集是智能交通系统的基础，实时、可靠的基本交通信息是我们判断交通状况的根本依据，是智能交通系统科学控制和管理人、车、路的前提。

1车流量检测系统

交通流检测依赖于交通检测设备，而交通检测通常采用线圈检测、脉冲检测、雷达监测等手段，获得道路上交通流的交通参数。通过特点对比得知，视频检测器所具有的大区域检测、安装方便、后期维护量少必将取代目前市场占有率最大的线圈检测器和超声波检测器成为交通信息采集检测器的主流。因此本文通过视频检测车流量。车流量即交通流量，是指在给定的单位时间内，通过道路某一断面或某一点的运行单元。按时间分类有：日交通流量、高峰小时交通流量（辆/小时）等等；按交通运行单元分还可以分为机动车交通流量、自行车交通流量等等。

基于视频的车流量统计的方法可分为虚拟检测线法和车辆跟踪法两大类。将虚拟检测线应用于视频检测中，主要功能就是代替传统的物理环形感应线圈实现交通参数检测。在非视频检测中获得交通参数的方法主要包括环形感应线圈、超声波、微波及红外等几种方法，而当前被交通管理部门广泛使用的仍为环型感应线圈检测，交通部门通过铺设在路面下的感应线圈来获得交通参数，这种方法虽然获得的交通参数准确度高，但其维护难度十分大。

2车流量监测过程

本文采用的基于视频的车流量统计的方法为虚拟检测线法，其工作原理类似于地埋式线圈检测器。用户在图像上定义检测区域位置，当车辆经过该区域时，必然引起局部区域的视觉信息变化，系统通过虚拟检测线变化强度来判断车辆经过与否，进而可以计算车流量。该方法运算量小，能够在满足实时要求的前提下完成流量检测，同时也未能充分利用图像信息，降低了系统的可靠性。目标的检测流程为图像采集、预处理、背景提取、目标检测、形态学处理、提取车辆、车辆计数。

虚拟检测线的设置应垂直于车道且水平放置在车道中轴线上，在水平方向主要考虑车的宽度，在垂直方向考虑车的行驶速度。监测过程：对实时的交通图像设置虚拟检测线，经过图像滤波和初始背景得到图像的背景差，经过形态学处理从而提取车辆信息，检测是否有车辆通关检测线并循环检测。

3提取车辆信息

当车辆经过检测线时，检测线上的图像灰度将发生变化，对当前帧的灰度跟背景帧的灰度相减，利用检测线上运动象素的个数来确定是否有车辆通过，通过该算法计算车流量，非常简单快捷。车流量的统计是以检测出目标车是否存在于检测区域为前提的，然后再对目标车辆进行无重复的统计。本文设计中，将车辆存在性判断和车流量统计合并实现。通过前面章节描述的方法获得车辆目标的灰度图像。当车辆经过检测线时，检测线上的图像灰度将发生变化，对当前帧的灰度跟背景帧的灰度相减，利用检测线上运动象素的个数来确定是否有车辆通过。该方法计算车流量，算法非常简单快捷。

由于车辆有一定的宽度，车辆通过时必然会在图像上留下记录。对一维函数进行统计分析，形成曲线。在这条曲线上可以看到一些连续的值为“1”的点，表示有车辆出现；连续的值为“0”的点，表示没有车辆出现。根据虚拟检测线上车辆的位置和相邻帧间的运动关系来进行车辆的计数。用flag=1表示信息位为1，flag=0表示信息位为0。邻帧间的运动关系可以描述为：

（1）当前帧某位置为flag=1时：

如果上一帧中该位置为flag=1，则表明有车正通过检测区；

如果上一帧中该位置为flag=0，则表明车辆刚进入检测区。

（2）当前帧某位置为flag=0时：

如果上一帧中该位置为flag=1，则表明有车刚离开检测区；

如果上一帧中该位置为flag=0，则表明无车进入检测区。

计数算法：通过上面的帧间关系可以看出，统计帧间车辆信息的上升沿，并且是连续出现的“1”。当“1”的个数达到某个长度时即认为该位置有新车到来，进行计数。

4结果分析

为了验证本文算法有效性，针对多组实验视频进行测试，此处只列出部分实验图片，原拍摄实验视频格式为AVI30fps利用WinAVI软件将视频解码为适合在matlab中使用的格式ZJMediaUncompressRGB24。对宽度为640，高度为221像素的视频图像序列进行处理，算法实现基于Windows7系统，采用matlab作为软件平台。

由此可得出基于视频的车流量检测可以准确、快速的显示当前交通流量，该方法的应用有利于根据实时交通量得知当前交通情况，从而有效的预防交通拥堵，并且可以对交通进行统计预测，如遇到假日或上下班高峰期等可根据交通状况进行交通调节，可提前对道路进行了解，交通广播对车辆进行诱导，使其较方便的到达目的地。实验证明可以利用利用视频处理获取车流量，对数据的分析可知基于视频的方法可以较好的提取交通参数，统计交通流量。

5结语

本文讲述了计算车流量的一种方法，主要是利用设置虚拟检测线的方式，对经过车辆进行统计，得到单位时间内，该路段的车流量信息，最后通过人工统计平均速度和占有率，通过这些交通参数还可以判别交通的拥挤程度。

采用基于虚拟检测线方法提取用于拥挤判别的主要交通参数----车流量、速度和时间占有率，通过合理的设置虚拟检测线的长度和位置，利用虚拟线上像素点的灰度变化来判断车辆目标的存在，同时记录当前检测车辆目标的位置，并在此基础上计算当前路段的交通流量、车辆的平均速度以及车道的时间占有率能够增加参数提取的准确性和可靠性，

参考文献

[1]基于视频图像处理的交通流检测方法[J].长安大学学报：自然科学版，2005.

[2]何最红.基于视频流的交通流参数检测方法研究[D].广东工业大学硕士学位论文，2006.6.

[3]罗欣.基于图像处理技术的车辆检测流量统计技术研究[D].电子科技大学硕士学位论文，2005.

[4]刘怀强.基于视频的车辆检测与跟踪技术研究[D].中国海洋大学硕士学位论文，2006.6.

道路设计虚交点范文篇2

云计算是一种基于互联网使用或交付服务的技术或商业模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云计算一经推出，就受到了业界极大推崇，并推出了一系列基于云计算平台的服务。然而在云计算服务中安全问题一直令人担忧，云计算特有的数据和服务外包、虚拟化、多租户和跨域共享等特点，给安全带来了前所未有的挑战。本文在考虑云计算技术、云计算模型与体系架构等方面对云安全的影响之外，从数据流的角度来探讨云计算平台下的安全问题。

云平台下数据流向的分类

从云平台数据流的方向来看，大致可分为以下几类（如图1所示）。

1.外部访问虚拟机实例。外部用户访问虚拟机上的业务，流量走向为：互联网进入->云平台核心区->云平台接入区->物理机网卡->虚拟机实例。

2.虚拟机实例访问外部。由虚拟机访问互联网，流量走向与上一种情况相反，虚拟机实例->物理机网卡->平台接入区->云平台核心区->互联网。

3.跨物理机的虚拟机实例之间访问。虚拟机实例1->物理机1网卡->接入交换机1->核心交换->接入交换机2->物理机2网卡->虚拟机实例3。

4.同一物理机上的各虚拟机实例之间互相访问（隐蔽信道）。流量路线为：物理机1上的虚拟机实例1访问虚拟机实例2。

5.物理机和虚拟机实例之间的访问（虚拟机逃逸）。为物理机和虚拟机实例之间的双向流量，物理机与虚拟机实例互相访问。

不同数据流向适用不同防护方法

针对外部访问虚拟机实例的情形，此种情况下与传统IDC的防护思路一样，不同之处在于部分串联设备部署方式需要考虑调整。一是因为云平台扁平化是趋势，能少串一个设备是一个设备；二来设备吞吐向来也不是云计算的优势，云平台下数十G的链路串上去也载荷过大，可以考虑旁路部署按需防护。

针对虚拟机实例访问外部的情形，通常云平台虚拟机实例用来对外提供服务的情况和案例比较多，较少有主动访问互联网的情况。不过有一种较为常见的场景就是虚拟机被攻击者控制后用作跳板，往外进行大流量的分布式拒绝服务攻击。在这种情形下一方面会消耗服务器的CPU资源，另一方面也会消耗云平台的大量带宽。因此有必要对由内往外的流量进行监测，这里就可以使用NTA，将进行分布式拒绝服务攻击的虚拟机实例路由直接丢弃。

针对跨物理机的虚拟机实例之间访问的情形，由于跨物理机的虚拟机实例访问会经过传统的交换机，因此该场景下可采用传统的安全措施来进行防护，如访问控制列表、入侵检测系统、入侵防御系统等。如果没有这类需求，可直接通过划分VLAN的方式隔离。

针对同一物理机和虚拟机之间的访问（虚拟机逃逸）的情形，由于Hypervisor存在一些已知的漏洞，这就为攻击者从已控制的虚拟机利用Hypervisor的漏洞渗透到Hypervisor提供了可能。虽然利用这种方式的技术难度相对较高，但是由于所有的VM都由Hypervisor来控制（启动、停止、暂停、重启虚拟机，监控和配置虚拟机资源等），因此危害相当大。要解决这个问题必须得修复Hypervisor的漏洞，这一方面依赖于能否发现这些已知漏洞（可采用漏洞扫描工具或渗透测试服务），另一方面依赖于虚拟化厂商提供的补丁。同时，笔者认为可以采用VEPA或者类似VEPA之类的技术，将VM到Hypervisor的双向流量引出到外部的交换机转发，这样就为监测这类攻击提供了可能。

同一物理机上的不同虚拟之间互访

针对同一物理机上的虚拟机实例之间访问（隐蔽信道）的情形，常见的虚拟化软件缺省采用VEB（即vSwitch）来完成同一个物理机上的虚拟机实例之间通信。由于多数vSwitch只进行二层转发，导致虚拟机实例互访流量不可见，固而是云平台下的一大安全隐患。

vSwitch的转发过程为：正常情况下，vSwitch处理过程与传统交换机类似，如果从物理网卡收到报文，查询MAC表转发。如果从虚拟机实例收到报文，目的MAC在外部则从物理网卡转发，在内部则查询MAC表转发。

目前的思路有两种：一种是通过vSwitch来解决。vSwitch在二层转发基础上还可实现其他功能，根据VMware公布的资料，至少包括VLAN、安全功能、流量管理、甚至负载均衡等功能，但是由于实现这些功能需要消耗大量服务器的CPU资源，使用效果有待考验。

另一种解决办法是采用IEEE标准组织提出的802.1QbgEVB（边缘虚拟桥技术）和802.1QbhBPE（桥接口扩展标准技术）两条标准。这里主要探讨应用范围更广的802.1QbgEVB，其包含了传统的vSwitch功能的VEB模式、VEPA和通道技术。VEB上面已经说过了，简单说一下另外两种处理方式。

一种是VEPA。VEPA组件从虚拟机实例1接收到数据后，先转发到物理网卡，物理网卡首先转发出去到接入交换机，再由接入交换机根据MAC表原端口转回，VEPA收到从接入交换机来的报文才查表进行内部转发，最终数据到达虚拟机实例2和虚拟机实例3（如图2）。

通过这种方式可以将所有虚拟机实例之间的交互数据通过接入交换机上进行转发，因此可以在交换机上实施访问控制策略，隔离不相关的业务，对流量进行分析实现入侵检测和审计等功能。

另一种是通道技术，多通道技术方案将交换机端口或网卡划分为多个逻辑通道，并且各通道间逻辑隔离。每个逻辑通道可由用户根据需要定义成VEB、VEPA或DircetorIO的任何一种。每个逻辑通道作为一个独立的到外部网络的通道进行处理。多通道技术借用了802.1adS-TAG标准，通过一个附加的S-TAG和VLAN-ID来区分网卡或交换机端口上划分的不同逻辑通道。如图4所示，多个VEB或VEPA共享同一个物理网卡。

道路设计虚交点范文篇3

关键词：VegaPrime；虚拟现实；数字城市；交通仿真

中图分类号：P231.5文献标识码：A

引言

随着我国经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高，车辆急速增涨，虽然国家先后出台了多种控制举措，但仍然没有减轻车辆对城市交通造成的巨大压力。如何利用高新技术手段改善城市交通环境，提高通行能力，寻找最佳的交通控制和管理措施，是城市交通管理部门急需解决的问题。

虚拟现实（VirtualReality）技术是近年来随着多媒体技术的成熟开始发展的一种新兴技术，它具有沉浸感强、人机互动良好等特点，这些特点决定了虚拟现实技术尤其适合于城市交通模拟研究和应用【1】。将虚拟现实技术应用在城市交通仿真中，以现实的城市道路为基本，三维虚拟城市的每个街区，用户将真实感受周围的各种建筑，路边的花草、树木，交通流运行情况。还可以通过相应的感官设备置身于虚拟城市交通之中，驾驶虚拟车辆穿行于城市交通干道，亲自体验虚拟城市交通的通行能力及各个交通路口的管理和控制情况【2】。除了提供用户感官体验外，城市规划者可以直接在三维虚拟城市中进行道路规划与设计。通过直观了解道路周边环境，可以更全面的考虑道路与周边环境的协调性关系以及对交通安全的影响，从而更好的优化道路设计。

本文在前期研究成果的基础上，利用平台、视景仿真工具MultigenCreator/VegaPrime及其提供的应用程序接口OpenFlightAPI与VegaPrimeAPI实现城市道路模型的自动生成、路网拓扑结构的自动构建，交通流模拟以及信号灯对车辆行为的管控，并通过对信号灯周期时常的优化，为路网设计选择最佳方案。同时还实现了三维虚拟环境中的场景编辑、空间分析、空间查询、基础GIS等功能。以进一步探索虚拟现实技术应用于交通领域的适用性以及发展前景。

交通仿真技术的研究现状

国外研究现状

国外的交通仿真研究发展阶段基本上经历了20世纪50-60年代、70-80年代以及90年代初以来这三个比较明显的发展阶段。

国外交通仿真研究始于20世纪60年代，这一时期的交通仿真系统主要以优化城市道路的信号设计为应用目的，模型多采用宏观模型，模型的灵活性和描述能力较为有限，仿真结果的表达也不够理想，这也是由当时的计算机性能所决定的。20世纪70年代至80年代，交通仿真模型的精度迅速提高，功能更加多样，这一阶段大部分常见的交通现象如跟车行驶、变换车道、车流冲突、公交运行、行人冲突、短车道溢出等，以及常见的交通管控措施如固定信号、控制感应、控制主次、优先控制、车道关闭等均可进行模拟。20世纪90年代以来交通仿真技术更加注重软件的易操作性和可扩展性，用户界面更友好，软件的开放性更高，系统集成性能更佳，并且通过引入虚拟现实建模技术增强软件的表现力和感染力。另一方面交通仿真软件的功能不断得以完善，对公交优先、复杂交通控制、停车仿真、智能交通系统（ITS）功能实现、地理信息系统GIS技术、宏微观交互、动态交通分配等领域都进行了深入和拓展【3】【4】。

国内研究现状

与国外相比国内在交通仿真方面的研究起步较晚，直至20世纪90年代以后，国内交通工程界逐渐注意到交通仿真研究的重要性。同济大学、东南大学、交通运输部公路科学研究院等一批科研机构开始展开这方面的实质性研究并取得了一定的成果，但都为针对一些局部或特定问题的研究【3】。21世纪以来，通过对国外成果的消化吸收并加入技术创新，出现了一些面向网络交通分析较为系统化的研究成果，如同济大学先后开发的TJTS模型【5】和TESS

模型【6】，山东省科学院开发的用于实时交通预测的仿真模型DynaCHINA【7】。此外在较大规模的系统集成应用方面有深圳市城市交通仿真系统和北京奥运交通仿真系统等【3】。另外在集成运用GIS、多智能体（MAS）和元胞自动机（CA）等新技术开展交通仿真领域的交叉研究方面已经取得了业内专家的普遍关注，并取得一定进展。交通仿真技术经历了从单点交叉口到网络交通仿真，从传统的面向常规交通管理、交通规划与设计等领域的应用到面向智能交通系统应用的发展过程，当前交通仿真技术的主要应用背景就是智能交通领域【4】。但总的来说目前国内道路交通系统仿真产品开发尚处于集成应用进口软件系统阶段，距离形成普遍应用的商品化仿真软件产品的水平还有一定差距【3】。

基于VegaPrime的城市交通仿真系统总体设计

本文以道路与环境之间的协调性这一设计理念为切入点，研究并开发完善了城市交通仿真系统。系统采用OpenFlight数据库的VegaPrime软件系统，集成开发环境，以多线程方式调用VegaPrimeAPI，从而更好的实现视景仿真控制。

系统总体设计

系统采用软件工程开发中的结构化和原型化相结合的方法，自顶而下进行功能解析与模块划分，图1为系统功能架构图。

图1系统功能架构图

系统开发流程

用户在虚拟城市三维场景中绘制道路中心线，输入道路相关参数，利用OpenFlightAPI自动生产道路三维模型；通过SQLServer建立路网信息数据库，自动创建路网拓扑结构；应用实时仿真软件VegaPrime集成并驱动三维模型，实现虚拟场景的实时漫游、信息查询、空间分析、虚拟仿真等交互控制；应用VegaPrimeAPI对场景模型进行实时编辑，结合路网拓扑结构实现车辆按需分布，并通过对信号灯的设置实现对交通流的仿真模拟。

图2系统开发流程图

功能设计

系统主要功能模块有：

该模块主要实现对三维虚拟场景的编辑功能。主要功能有：在三维场景中添加DEM、DOM、添加单体三维模型、添加多个三维模型、模型编辑以及自然环境设置等功能。在三维场景中科实时添加、删除、移动模型，修改模型的属性信息以及特征信息；可隐藏/显示拾取的单体模型，也可通过范围区域选择，隐藏/显示范围内多个物体模型；可根据场景需要设置雨、雪等自然环境。

该模块主要实现道路三维模型的自动生成以及路网拓扑创建等。主要功能有：根据用户绘制的道路中心线自动生成道路三维模型、道路模型的纹理编辑、道路模型属性信息编辑以及路网拓扑结构生成。在场景的俯视通道中，为用户提供了场景的地形正投影的二维平面图。用户可以在平面图中绘制道路中心线，通过设置道路形态属性信息，自动生成道路几何模型；根据道路类型的不同选择合适的纹理及纹理映射，最终生成道路的三维模型，同时完成路网拓扑结构的创建。

3、交通流设置模块

该模块主要实现城市交通流的模拟仿真。道路模型生成后，路网拓扑结构被自动创建，通过路径选择以及车辆数量的设置，在设定车辆行驶速度后，实现城市交通流仿真。主要功能有：添加车辆模型、设置车辆模型数量、车速编辑以及交通流模拟等。通过对车辆数量以及车辆运行速度模拟城市交通仿真。

4、信号灯设置模块

该模块主要实现对信号灯的设置。可在指定交叉路口处添加信号灯，也可对整个路网批量添加信号灯，实现对车辆行为的管制；通过调控信号灯周期时常，寻找最佳信号灯控制方案。主要功能有：添加单个信号灯、批量添加信号灯、信号灯周期调整等。

5、空间分析模块

该模块主要实现空间分析功能。主要功能有：空间信息查询定位、最优路径查询、属性信息编辑、空间测量等。

6、基础GIS模块

该模块主要实现基础GIS功能。主要功能有：空间漫游、第一人称漫游/第三人称漫游、鹰眼、图层控制等。

结语

本文通过对虚拟现实技术以及三维可视化技术在城市交通仿真中的应用的优势及应用前景的分析，着重研究了虚拟现实技术在城市交通仿真系统中的应用。在三维场景中自动生成道路三维模型并创建路网拓扑结构；通过设置车辆模型的数量以及车辆运行速度，实现城市交通流的仿真；利用碰撞检测技术实现车辆与车辆之间以及车辆与景观物体之间的碰撞检测，并通过交通信号灯的控制与优化，实现对路网中车辆行为能力的约束，为城市道路规划提供依据。通过本系统的研究为虚拟现实技术在城市交通仿真的应用奠定基础。

参考文献

[1]罗元,谢波,彭卫兵等.基于VegaPrime的虚拟现实车辆智能运动模拟[J].浙江工业大学学报,2013,41(4):458-472.

[2]费娜.虚拟仿真技术在城市交通仿真系统中的应用研究[D].天津城建学院,2009.

[3]耿彦斌,张雪莲.关于我国交通仿真技术发展战略的思考[J].现代交通技术,2010,7(4):71-85.

[4]邹智军,新一代交通仿真技术综述[J].系统仿真学报,2010,22(9):2037-2042.

[5]邹智军,杨东援.TJTS仿真系统的应用[J].中国公路学报,2001,14(21):92-96.