Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Алгоритм вычисления интенсивности транспортного потока на основе фиксации амплитудной величины акустического излучения автомобиля

Алгоритм вычисления интенсивности транспортного потока на основе фиксации амплитудной величины акустического излучения автомобиля


В настоящее время исследуется множество способов акустического получения интенсивности транспортного потока, таких как: использование акустических сигнатур транспортных средств, распределения мощности акустического сигнала по полосам движения и метод с использованием аппарата исчисления конечных разностей (по смене знака производной от уровня сигнала) [1].

Задача решается путем анализа акустического излучения транспортного потока на основе фиксации на микрофон шума от транспортных средств [2 - 4], с последующей обработкой аудиозаписи в соответствии с заданными алгоритмами.

Шум - это акустическая характеристика, включающая в себя неупорядоченное сочетание различных по силе и частоте звуков [5].

В работах [6, 7] описано, что при приближении транспортного средства к микрофону уровень сигнала резко увеличивается, и, следовательно, максимальный уровень сигнала приходится на момент нахождения автомобиля перед микрофоном. Интенсивность транспортного потока - это число транспортных средств, проезжающих через сечение дороги в единицу времени [8]. Величина интенсивности вычисляется с помощью детекторов транспорта, использующих заложенные в них алгоритмы [9, 10].

Предлагается алгоритм вычисления интенсивности транспортного потока по акустическому излучению автомобилей на основе фиксации амплитудной величины акустического сигнала. Алгоритм реализован в пакете MATLAB и заключается в следующем.

На проезжей части производится запись акустических характеристик транспортного потока на цифровую видеокамеру. Полученный аудиофайл proba.wav преобразуется при помощи функции [y]=audioread('proba.wav') в массив, преобразуется по модулю y=abs(y) и производится построение графика функцией plot(y) (рис. 1).

Шкала оси х - число отсчетов из массива *105.

Рис. 1. - График акустических характеристик транспортного потока

алгоритм транспортный акустический сигнал

По значениям массива с помощью фильтра Баттерворта [q, w]=butter(n, Wn) и функции y=filtfilt(q, w, y), plot(y) проводится фильтрация сигнала без внесения временной задержки и построена огибающая сигнала (рис. 2) - кривая, огибающая максимумы акустического сигнала в процессе пересечения транспортным средством зоны детектирования.

Рис. 2. - Огибающая сигнала после обработки фильтром Баттерворта и фильтрации сигнала без внесения временной задержки

Так как полученный сигнал имеет нежелательные выбросы, которые могут привести к ложному срабатыванию, проводим обработку сигнала с помощью алгоритма среднего скользящего y=smooth (y, 40000), plot(y).

Рис. 3. - График после обработки алгоритмом среднего скользящего

Амплитудную величину акустического сигнала определяем по смене знака производной первого порядка от уровня сигнала y=diff (y, 1), plot(y) (рис. 4).

Рис. 4. - График после взятия производной первого порядка от сигнала

Для уменьшения вероятности ложных срабатываний полученный график производной усредняем с помощью алгоритма среднего скользящего (рис. 5).

Рис. 5. - График после обработки алгоритмом среднего скользящего

Для определения момента, когда производная меняет знак, разработано и реализовано в пакете Матлаб следующее. В начальный момент времени, когда график производной имеет положительную величину и выше заданного порогового значения, заносим в переменную “прирост” логическую единицу (лог. 1). Далее, когда график производной имеет отрицательную величину или меньше порогового, то заносим в переменную “снижение” лог. 1. Если “прирост” =1 и “снижение” =1, то считается, что автомобиль проехал через зону детектирования и на графике этом момент отмечается лог. 1.

Для апробации предложенного алгоритма на цифровую видеокамеру проведена запись акустических характеристик транспортного потока на улично-дорожной сети г. Пенза (рис. 6).

Рис. 6. - Результаты исследований числа транспортных средств на ул. Володарского г. Пензы в 10:00 (одна полоса движения в каждом направлении)

Таким образом, предложенный алгоритм вычисления интенсивности транспортного потока по акустическому излучению автомобилей на основе фиксации амплитудной величины акустического сигнала, реализованный в пакете MATLAB путем введения функций среднего скользящего и первой производной от исходного сигнала, работоспособен. Относительная погрешность результатов исследований интенсивности, полученных по результатам натурных исследований, составила 18 %.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее