一种基于物联网技术的多元融合交通行为检测和识别系统及方法

本发明涉及交通参与者多维度行为检测领域，特别是利用技术进行交通参与者行为的监测和识别。该技术涉及集成各种传感器和通信技术，以实现对交通参与者(如行人、自行车骑行者、摩托车或汽车驾驶员)的多维行为数据的实时收集、处理和分析。重点在于使用先进的数据融合、行为判断算法和精确的定位技术来增强交通监控系统的性能。

背景技术：

1、在现代城市交通中，现有的交通监控技术通常侧重于使用视频摄像头和基本的传感器技术来监控道路状况和交通流量。然而，这些传统技术在理解交通参与者的具体行为和生理状态方面存在局限。特别是在复杂的交通环境中，交通参与者(如行人、骑车人和驾驶员)的行为和反应受到多种因素的影响，包括心理压力、注意力分散、疲劳和情绪状态。传统交通系统往往无法充分捕捉和分析这些复杂的人类行为和生理数据，从而无法有效预测和防范由人为因素引起的交通事故。

2、因此，需要开发新的技术来填补这一空白，即集成先进的行为和生理监测技术，以提供对交通参与者行为的更深入理解和分析。这样的系统能够实时监测和评估交通参与者的状态，从而提供更加个性化和精准的交通管理和干预措施。例如，通过监测驾驶员的生理状态(如疲劳或压力水平)，可以预防因驾驶员失误而导致的事故，或者根据行人和骑车人的行为模式来优化交通信号控制。

技术实现思路

1、本发明的技术目的在于提供了基于物联网技术的多元融合交通行为检测和识别系统。该系统不仅能够实时收集和分析多维行为和生理数据，而且还能够根据不同类型的交通参与者和具体场景需求调整行为判断算法，从而在交通工程研究、人机交互、认知科学以及交通规划和政策制定等领域发挥重要作用。这种系统的开发和应用有助于提高道路安全性、减少交通事故和提升交通效率。

2、基于物联网技术的多元融合交通行为检测和识别系统，旨在能够实时收集和分析多维行为和生理数据，而且还能够根据不同类型的交通参与者和具体场景需求调整行为判断算法。

3、实现上述目的，现提供多元数据探测、数据融合和交通参与者行为判断的基于物联网技术的多元融合交通行为检测和识别系统，该系统主要由移动中心控制终端、行为检测终端组和新生理检测终端组组成。下面将详细介绍这些模块及其工作原理：

4、该系统包括移动中心控制终端、行为检测终端组、新生理检测终端组。

5、移动中心控制终端：包括gps精准定位模块、信息传输模块、决策判断模块、信息展示模块、行为判断模块和数据融合模块。

6、移动中心控制终端：

7、gps精准定位模块：

8、提供交通参与者的精确地理位置信息，包括经纬度坐标和卫星原子钟时间信息。

9、接收全球定位系统卫星发出的信号，通过计算信号的传播时间来确定用户的位置和时间。以20hz的频率接收经纬度的位置信息和卫星原子钟时间信息。假设ti是第i次更新的时间点，其中i＝1,2,...,20，代表一秒钟内的20个不同时间点。对于每个ti，都可以计算相应的经纬度和卫星时间信息，ti可表示为：

10、

11、其中，ti时刻的经纬度可表示为(lngi,lati)

12、信息传输模块：负责数据的接收和发送，连接系统的各个部分。利用蓝牙无线通信技术，实现数据在终端之间的高效传输。

13、决策判断模块：分析收集到的数据，并做出相应的决策。使用算法处理输入数据，生成实时的反馈和响应指令。

14、信息展示模块：以图形化界面展示分析结果，便于用户理解和操作。

15、行为判断模块：对交通参与者的行为进行分析和判断。根据输入的行为数据，使用预设或动态调整的算法来评估行为模式。

16、数据融合模块：将来自不同传感器的数据合成为一个统一的数据模型。使用数据融合技术处理多源数据，提高数据的准确性和可靠性。中心控制服务器的gps精准定位模块以20hz的频率获取经纬度的位置信息和卫星原子钟时间信息。中心控制服务器的信息传输模块将卫星原子钟时间信息以20hz的频率传输给行为检测终端和新生理检测终端。并在中心控制服务器的数据融合模块进行记录。行为检测终端和新生理检测终端的信息传输模块接收卫星原子钟时间信息。行为检测终端和新生理检测终端的信息记录模块记录卫星原子钟时间信息。行为检测终端的记录模块记录同时记录将该卫星原子钟时刻对应的三维角度信息。新生理检测终端的记录模块记录同时记录将该卫星原子钟时刻对应的新生理信息。行为检测终端和新生理检测终端的信息传输模块将信息记录模块的信息以20hz的频率通过信息传输模块传输给中心控制服务器。中心控制服务器的数据融合模块根据相同的卫星原子钟时刻，将经纬度信息、各个行为检测终端的三维角度信息和各个新生理检测终端的新生理信息，以相同的卫星原子钟时刻为基准进行匹配。

17、行为检测终端组：行为检测终端组可包含一个或多个行为检测终端。行为检测终端包括三维角度精确传感模块、信息传输模块、信息记录模块和信息展示模块。

18、三维角度精确传感模块：

19、该模块包含一系列传感器，如加速度计、陀螺仪、磁力计等，用来精确测量对象在三维空间中的位置和姿态。它可以实时捕捉交通参与者的运动角度和方向变化。传感器捕捉到的原始数据被转换为电信号，然后通过数据处理转换为角度和加速度等物理量。

20、在角度精确传感器模块中可以捕捉角速度，角速度向量可表示为：

21、

22、其中ωx表示为三维角度精确传感模块绕x轴的角速度分量，ωy表示为三维角度精确传感模块绕y轴的角速度分量，ωz表示为三维角度精确传感模块z轴的角速度分量。

23、角加速度向量可表示为：

24、

25、其中αx表示为三维角度精确传感模块绕x轴的角加速度分量，αy表示为三维角度精确传感模块绕y轴的角加速度分量，αz表示为三维角度精确传感模块z轴的角加速度分量。

26、角加速度是角速度随时间的变化率，可以通过对角速度求时间的导数得到，计算公式如下：

27、

28、其中代表某方向的角加速度，代表同一方向的角速度。

29、角度向量可表示为:

30、

31、其中θx表示为三维角度精确传感模块绕x轴的角度分量，θy表示为三维角度精确传感模块绕y轴的角度分量，θz表示为三维角度精确传感模块z轴的角度分量。

32、角度可以通过对角速度随时间的积分得到，计算公式如下：

33、

34、其中代表某方向的角度，代表同一方向的角速度。

35、信息传输模块：

36、该模块负责将传感模块收集到的数据传输到其他部分，比如中心处理服务器或信息记录模块，具备稳定的传输能力和一定的抗干扰性。使用蓝牙技术方式将数据包发送出去。

37、信息记录模块：

38、该模块用于存储收集到的数据，通常需要有足够的存储容量和数据保护机制，以确保数据的安全和完整性。该信息记录模块可能包括内置存储设备。当数据通过信息传输模块到达时，它会被格式化并存储在这些存储设备中。根据需要，还可以进行数据备份和恢复。

39、信息展示模块：

40、该模块将处理过的数据以视觉化的形式展示给用户，便于用户理解和分析。通过显示屏和led灯将图形用户界面或其他形式的输出。根据从传感模块收集到的数据，信息展示模块使用文字、数字和不同的led灯光效果等方式来呈现信息。

41、新生理检测终端组可包含一个或多个新生理检测终端。新生理检测终端包括新生理精确传感模块、信息传输模块、信息记录模块和信息展示模块。

42、新生理精确传感模块：

43、功能：监测交通参与者的生理数据，如心跳、皮肤电反应。

44、工作原理：使用生理传感器收集生理信号，如心电图传感器测量心跳，皮电传感器监测皮肤电导率变化。

45、例如心率hr的计算方式如下：

46、

47、其中hr代表心率，nbeat代表总心跳数，δt代表时间间隔。

48、信息传输模块：

49、该模块负责将传感模块收集到的数据传输到其他部分，比如中心处理服务器或信息记录模块，具备稳定的传输能力和一定的抗干扰性。使用蓝牙技术方式将数据包发送出去。

50、信息记录模块：

51、该模块用于存储收集到的数据，通常需要有足够的存储容量和数据保护机制，以确保数据的安全和完整性。该信息记录模块可能包括内置存储设备。当数据通过信息传输模块到达时，它会被格式化并存储在这些存储设备中。根据需要，还可以进行数据备份和恢复。

52、信息展示模块：

53、该模块将处理过的数据以视觉化的形式展示给用户，便于用户理解和分析。通过显示屏和led灯将图形用户界面或其他形式的输出。根据从传感模块收集到的数据，信息展示模块使用文字、数字和不同的led灯光效果等方式来呈现信息。