第一篇：雷達技術在交通檢測中應用總結 王立新

雷達技術在交通檢測中的應用的個人總結（王立新）

經過7周對《交通測控工程》的學習，使我對交通參數研究方面有了新的認識，課上學習了有關各種交通參數的檢測，以及檢測使用工具和相應原理。最后我小組以雷達技術為例，下課后對雷達技術在交通檢測中的應用進行了更深入探討。

雷達在現如今的社會生活中應用已經很廣泛，雷達技術相對成熟。雷達是利用無線電技術通過探測距離探測速度對目標物體實現空間位置的探測。我們在查找資料時，查閱到雷達分為根據不同的分類方法可以分出很多不同種類的雷達應用。通常可以按照雷達的用途分類，如預警雷達、搜索警戒雷達、引導指揮雷達、炮瞄雷達、測高雷達、戰場監視雷達、機載雷達、無線電測高雷達、雷達引信、氣象雷達、航行管制雷達、導航雷達以及防撞和敵我識別雷達等。我們針對雷達技術在交通檢測中的應用對微波雷達、倒車雷達、反測速雷達進行更深入的探討。其中，微波雷達的主要優點是在較短的波長范圍內，微波雷達對惡劣天氣不敏感；多普勒雷達可實現對速度的直接測量；側向安裝，可實現多車道檢測；安裝維護方便、不需破壞路面，檢測精度高。

倒車雷達的主要優點是

1)準確的測出車尾與最近障礙物間的距離；

2)倒車至極限距離時，能發出急促的警告聲提醒駕駛員注意制動； 3)能重復發出語音警告聲，提醒行人注意。反測速雷達的主要優點是

4)全功能全頻雷達接收系統,體積小隱藏性高,可搭載于車子遮陽板的位置 5)任何車型皆適用，百分之百接收

6)最新雷達波頻道語音告知功能,全中文警示,并有足夠的反應時間,輕易掌握前方道路狀況

我們小組進行分工，分別進行雷達技術的文獻查閱、雷達檢測的應用條件、雷達技術的原理以及雷達技術的經濟指標進行分工查閱及咨詢，最終，我小組通過大家的通力合作完成了對雷達技術在交通檢測中的應用一文。

經過這次的小實驗，使我對團隊意識有了更深的解讀，光靠一個人的力量是不夠的，只有整個團隊積極向上，分工均勻，才能更好的完成整個任務。

第二篇：軍用雷達技術在現代戰爭中的應用

軍用雷達技術在現代戰爭中的應用

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軍用雷達是專門為特定的軍事用途而設計制造的無線電探測和定位裝置。它的基本戰術性能指標有：探測目標類型、覆蓋空域、發現概率和虛警概率、測量座標數及精度、數據更新率、處理目標容量、全天候、全天時能力、電子反對抗能力、抗摧毀能力、目標識別能力、電磁兼容性、可用性、耗電量和全壽命周期費用等。主要技術參數有工作頻率及帶寬、發射機功率、天線增益、波瓣寬度及旁瓣電平、系統噪聲溫度、信號帶寬和目標信號在雜波或干擾背景中的改善因子等。軍用雷達種類繁多，按其發射接收天線所在位置可分為單基地雷達、雙基地雷達和多基地雷達。按其發射波形可分為連續波雷達、調頻連續波雷達和脈沖波雷達，按其裝載所在的平臺可分為地基雷達、機載雷達、艦載雷達和星載雷達。按其使用的波長可分為短波雷達、米波雷達、分米波雷達。按其使用的波長可分為短波雷達、米波雷達、分米波雷達、微波雷達和毫米波雷達。按其探測的目的性可分為預警雷達、截獲雷達、跟蹤雷達、制導雷達、成像雷達和地形回避雷達等。按探測的機理分為視距雷達和超視距雷達。軍用雷達是獲取陸、海、空、天戰場全天候、全天時戰略和戰術情報的重要手段之一，是防天、防空、防海和防陸武器系統和指揮自動化系統的首要視覺傳感器。它不但可以預警、截獲、跟蹤、識別、引導攔截空中、海面、地面和外空的目標，而且具有依靠空中或外空平臺對地面大面積內的目標成像的能力。目前其分辨率及測量精度雖不及光學和紅外傳感器，但軍用雷達的全天候、全天時以及大空域高數據率的性能則是其他傳感器無法代替的，因而軍用雷達在軍事領域擔負著極其重要的角色，具有廣闊的應用前景。

一、軍用雷達在現代戰爭中的作用

1864年麥克斯韋提出了電磁場理論，預見了電磁波的存在。1886年赫茲成功地完成了產生電磁波的實驗，從而證實了“無線電”的存在。1922年馬可尼主張用短波無線電來探測物體，確定另一船舶的存在，這是對于雷達概念的最早描述。之后，英、美、德等國的科學家做了許多驗證試驗。1935年2月英國人用一部12MHz的雷達探測到60km外的轟炸機，并于1937年初，正式布置了雷達“鏈條”(Chain)，美國1938年制造了第一部防空火力控制雷達SCR-268，其工作頻率為205MHz，探測距離達180km，先后生產了約3000部。由此可見，雷達的發明和應用是上世紀30年代，至今已有70多年的歷史。1940年11月，美國麻省理工學院(MIT)成立了輻射實驗室，對雷達及其相關技術進行全面研究，取得了全面豐碩成果。第二次世界大戰后，陸續公開出版了有名的28本《輻射實驗室叢書》，公布了雷達和有關專業技術的大批資料，這對全世界雷達技術的發展起了重大的推動作用。第二次大戰期間，飛機是交戰雙方的一種主要作戰武器，探測敵方飛機的入侵，引導己方高射炮和飛機去攔截，成了迫切需要解決的問題,對船舶的探測也是當時的緊迫問題。作為主要探測手段的雷達應運而生，獲得了快速發展。那時雷達的主要任務是發現目標的存在，測量目標的坐標位置，即飛機目標的距離，方位和仰角(或由距離與仰角換算出來的高度)，目標距離依靠測量雷達輻射信號從雷達到目標往返所需的傳播時間來確定。要測量目標所在的角度必須依靠定向天線，即具有較窄波束寬度的雷達天線。為了使天線波束能照射到整個觀測空域，天線波束必須在空間進行掃描，初期的雷達天線都是機械掃描天線。

二戰之后，軍用雷達技術獲得很大發展，各種新的軍用雷達在戰后多次局部戰爭中均起了重要作用。軍用雷達在現代戰爭中的作用主要表現在以下3個方面：

①雷達是各個級別上的作戰指揮系統(亦稱指揮、控制、通信計算機和情報、監視偵察系統，即C4ISR系統)中能夠實時、主動、全天候獲取有關目標戰場環境信息的探測手段：

②雷達是各類先進作戰平臺(飛機、導彈、戰艦、戰車等)的不可缺少的組成部分，是實現遠程打擊、精確打擊的必要手段，是發揮其作戰效能的倍增器。

③雷達是發展和評估各類先進武器系統和進行軍事技術研究的測試手段。

軍用雷達的分類有多種方法。常用的主要分類方法有：

①按雷達測量的坐標參數分類，可分為二坐標(2D)雷達和三坐標(3D)雷達。例如，只測量目標距離和目標方位的雷達屬于二坐標雷達；能同時測量目標的距離、方位、仰角的雷達則稱為三坐標雷達。

②按功能和作用分類，雷達可分為空中搜索(警戒)雷達，目標指示(引導)雷達，火控雷達，制導雷達，炮位偵察雷達和岸防雷達等。

③按雷達裝載的平臺來分類，有機載雷達、艦載雷達、氣球載雷達、彈載雷達、車載雷達、星載雷達等。以機載雷達為例，又可細分為機載預警雷達、機載火控雷達、機載戰場偵察雷達、直升機載雷達、無人機載雷達等。其中每一種機載雷達根據功能差異，所用的主要技術等，又可分出許多品種。

④按采用的雷達信號形式來劃分，有連續波雷達和脈沖雷達兩大類。每一類中又包含多種雷達，如調頻連續波雷達，脈沖多普勒雷達，脈沖壓縮雷達等。

⑤其它分類方法，如根據其移動性可分為固定式雷達，機動雷達，可運輸式雷達等；根據雷達作用距離大小，可分為近程雷達、中程雷達、遠程雷達、超遠程雷達，等等。

無論哪種雷達，都包含有產生高功率輻射信號的雷達發射機；向空間輻射信號的發射天線；接收從目標反射信號的接收天線；將微弱的接收信號進行放大濾波和變換的雷達接收機；對雷達信號進行處理、錄取與顯示的雷達終端設備；控制雷達天線轉動，控制與錄取天線波束指向數據的雷達伺服設備：雷達各分系統協調工作的頻率綜合器和定時器等。典型的先進脈沖雷達的基本組成，如圖1所示。

在圖l中，發射天線與接收天線公用，因而增加了雙工器：圖l中的發射機為功率放大式發射機，接收機則是采用了低噪聲放大器(LNA)的外差式接收機。軍用雷達要完成的基本功能主要是：①目標檢測，在雷達觀測空域內確定有無感興趣的目標；②目標參數測量，亦稱目標參數估計，用于確定目標位置，運動參數和提取其它目標特征參數；③目標分類、識別，用于確定目標類型，分辨真假目標等。

為實現這些功能，滿足現代戰爭的特點與密切相關的軍事需求，對各種用途的新一代軍用雷達提出以下8點要求：①觀察低可探測目標：(包括隱身目標，如隱身飛機、隱身無人機、隱身艦船)和直徑5cm以下“空間垃圾”(對航天和空間飛行活動)，小型導彈，反輻射導彈(A剛)等；②提高雷達在復雜電磁干擾環境下工作的可靠性和有效性；提高雷達在硬打擊(反輻射導彈和激光制導炸彈)下的生存能力；③提高雷達測量的分辨率和精度，以適應具有精確打擊能力的各類作戰平臺和測量評估雷達發展的需要：④進行目標分類、識別和判別目標屬性；⑤對地面、海面和空中運動目標進行高分辨成像，檢測地面／海面的運動或靜止軍用目標；⑥發展雙，基地雷達系統，將多部雷達組網，采用多傳感器數據融合(MSDF)，改善雷達性能，提高雷達抗電子戰、信息戰能力與雷達的生存能力：⑦提高雷達進入各類指揮控制(C4ISR)系統與作戰平臺的綜合能力；⑧將有源雷達與無源雷達結合，將雷達中的一些功能模塊(例如天線，發射，接收，信號處理，計算機，終端顯示)與敵我識別(IFF)、電子戰(Ew)，通信系統設備等中的相應功能模塊共用，嚴格控制雷達發射信號的輻射，對雷達輻射進行管理和改進雷達所在平臺的綜合電子系統的性能。

二、軍用雷達技術的應用

為了實現這些日益增高的新要求，各項雷達新技術獲得了很大發展，并逐漸應用于各類先進雷達之中。這些新技術主要表現在以下9個方面：1)雷達頻段的擴展

在頻率的高端，往毫米波、紅外、激光雷達方向擴展：在低端則往vHF、UHF與HF(短波)波段擴展。2)雷達自動目標識別(ATR)

根據雷達觀測數據及從雷達回波中提取的特征，對目標進行分類、識別、判別屬性是實現戰場管理，精確打擊的重要條件，是當今雷達發展中的一個重大課題。3)雷達成像技術

采用大的瞬時信號帶寬信號，可獲得目標的高分辨一維像，再利用目標回波中多普勒頻移的變化，即利用綜合孔徑雷達(SAR)和逆合成孔徑雷達(ISAR)的原理可獲得很高的兩維分辨能力，實現目標的兩維成像，測量地面高度、探測林中隱蔽目標，甚至探測地下軍事工事，這極大提高了雷達的應用范圍。4)超低副瓣天線技術

高增益、超低副瓣天線(最大副瓣低于．40dB)是雷達抗干擾、抗ARM，抗雜波的關鍵技術。5)超寬帶雷達技術

雷達信號的瞬時相對帶寬大于25％的雷達稱為超寬帶雷達。超寬帶雷達在目標識別、雷達成像、抗干擾、抗AI己M等方面均有重要意義。6)相控陣天線技術

除低／超低副瓣相控陣天線外，有源相控陣天線，共形相控陣天線和寬帶相控陣天線的發展有重要意義。有源相控陣天線中每一個天線單元均有一個發射，接收組件(T瓜組件)，具有高性能、高可靠、低成本的發射／接收組件，數字波束形成(DBF)，自適應波束形成，大時寬帶積信號的數字產生與數字處理等技術正在快速發展，并在相控陣天線的大量采用是降低先進雷達成本的重要措施。7)先進的信號處理與數據處理技術

隨著計算機、集成電路技術的飛速發展，高速、大容量并行處理的實時處理成為可能。將其用于相控陣天線，可實現自適應數字波束形成(ADBF)。這將天線理論與信號處理相結合，出現了具有多種自適應能力的信號處理天線，為提高雷達的性能提供了新的潛力。8)雷達系統建模與仿真技術

利用現今迅速發展的計算機技術和仿真技術，可以在雷達研制過程中的設計階段，合理確定各項戰術技術指標，協調各分系統之間的指標分配、優化雷達系統設計，縮短雷達設計周期；在系統軟件優化和系統性能評估中仿真技術更有重要作用。采用先進的雷達系統建模與仿真技術是克服先進雷達研制周期長，技術風險大，成本高的關鍵措施。9)雷達新工藝，新結構，新材料技術

為實現雷達的高機動能力，解決在一些復雜平臺上安裝所遇到的體積、重量的限制和惡劣物理環境的影響，解決大功率散熱問題等，都要依賴于采用新工藝，新結構和新材料。同時，這些新技術也是提高雷達性能，縮短雷達研制周期，降低成本的重要措施。碳纖維復雜材料(CFRP)、納米材料、微電子機械系統(MEMS)，在雷達中將有更廣泛的應用。

二戰以后，軍用雷達技術保持了高速發展的勢頭，這與戰后的冷戰局面和美蘇兩國的軍備競賽有密切關系。計算機、集成電路和信號處理技術的發展使雷達中的運動目標顯示(MTI)處理、脈沖多普勒(PD)處理、脈沖壓縮等，先后從模擬處理方式轉為數字處理方式，極大地提高了雷達的性能，也大大促進了相控陣雷達的誕生。1957年蘇聯成功發射第一個人造衛星上天以后，觀測空間飛行目標，人造衛星和洲際彈道導彈成了重大課題，要求雷達作用距離要達到數千公里，可同時跟蹤多批高速飛行的目標，只有采用計算機實時控制的相控陣才能實現這些功能。

相控陣雷達與機械掃描雷達的主要差別是它采用了由大量天線單元構成的陣列天線及其復雜的饋線系統，其中包括了大量的無源與有源微波器件。每一個天線單元上帶有一個電控移相器或移相器和衰減器組成的幅相調節器(APV)，因而天線口徑照射函數可在計算機控制下高速變化，使相控陣雷達具有常規機械掃描雷達所具備的若干技術特點，它們是：①天線波束的快速掃描能力；②天線波束形狀的快速變化能力；③空間定向與空域濾波的能力；④空間功率合成能力；⑤天線與雷達平臺共形的能力。

相控陣技術不僅在遠程、超遠程雷達近年來在各種戰術雷達中也都得到了廣泛應用。

除了相控陣天線技術外，高功率雷達發射機技術始終是雷達技術的一個重點。在雷達發展過程中，經歷了三、四極管發射機、磁控管、速調管、行波管等電真空發射機，隨著高功率半導體器件的發展，固態發射機技術越益被廣泛應用，特別是應用于～些高性能相控陣雷達之中；但在高功率、高頻段，例如毫米波波段的雷達發射機仍廣泛采用電真空器件的發射機。為適應雷達觀察隱身飛機和空對空、空對地、空對艦、反輻射導彈(AI洲)、無人飛機等雷達截面積小的低可觀察目標，各種軍用雷達對高功率發射機的要求更顯突出，促使新的電真空、半導體功率放大器件快速發展，例如高功率回旋速調管、寬禁帶(wBG)半導體功率器件及放大器等均成了當今雷達技術領域中的研究重點。

三、軍用雷達的發展趨勢

現代軍用雷達的發展是以現代信息處理技術，微電子技術和計算機等信息技術的迅猛發展和廣泛應用為基礎的。信息技術是雙刃劍，它同時提高敵對雙方的信息化裝備的性能水平，其中的雷達和雷達對抗(偵察與干擾)的全面較量也永無休止。對抗從地面、海上發展到空中、再到太空。現代軍用雷達的技術特點則來源于對現實威脅(戰區彈道導彈、巡航導彈、小目標、低空目標、高機動目標，飽和攻擊、基于快速偵察的強電子干擾環境，等等)的深刻認識和日益增長的軍事需求(多任務、多使命、多模式、一體化、機動性、生存能力、組網能力、情報融合能力、信息傳輸能力、標準化程度、升級能力，等等)。美歐現代雷達在技術特點和戰術應用特點上融合的比較協調——先進技術發揮最大效能的同時，需求與應用也刺激著技術的更新換代。

采用相控陣天線技術實現復雜靈活的多模式波束運動方式，以實現警戒區域多任務、多使命和多模式的應用功能，可以應對于未來空中威脅和嚴酷的雷達對抗威脅。

采用低、極低或超低副瓣針狀波束天線(ULSA)和低雷達發射峰值功率技術，使偵察設備難以隨意感覺到雷達信號。雷達技術參數(發射峰值功率、發射頻率、脈沖重頻、脈沖寬度、信號波形、波束寬度、波束位置等)大范圍智能化隨機“捷變或異化”，工作模式多樣且可快速變化，致使偵察設備對感覺到的信號難以完全測量。

雷達的戰術應用特點是與其他任務使命相關聯的，無論是美國的Ⅻ＼∞和TMD的各類雷達，還是俄羅斯的s．300系列防空系統雷達，或美國的E．2C“鷹眼”2000E、E．3“哨兵”、E．8C Joint Sta心‘聯合監視目標攻擊雷達系統”，它們都有著自己在C4ISRK中所處的“位置”，都有著自己相應的作戰程序和多種任務，應用模式。從電子偵察的角度看，現代雷達采用副瓣針狀波束，計算機根據任務要求智能地選擇工作模式并在大范圍內控制著雷達的工作參數和捷變規律，使得一部分現代雷達成為難以偵察的低截獲概率(LPI)雷達而發揮出相當于過去多部老式雷達的功能。

因此，軍用雷達在軍事領域中擔負著重要的角色，具有廣闊的應用前景，對我國雷達事業的發展，也將起到一定的促進作用。可輸入日期查看精彩內容 查看“中國軍工研究所分布”輸入721查看“9張圖教你看懂解放軍軍銜”輸入811查看“中國軍工系統淵源考證”輸入812查看“解放軍最神秘的部門”輸入820查看“詳述航天五院”輸入806查看“中國船舶領域研究所大全”輸入810查看“日本軍工企業大揭秘”輸入710查看“中國即將面世的12大武器裝備”輸入813查看“航天科技與航天科工之區別”輸入729查看“西安軍工企業一覽”輸入816其他更多精彩的文章↓請點擊下面“閱讀原文↓”

第三篇：基于視頻的車輛檢測技術及其在智能交通中的應用

基于視頻的車輛檢測技術及其在智能交通中的應用

智能交通系統(ITS)，隨著信息技術、計算機技術、數據通信傳輸技術、模式識別技術、圖像處理技術等學科的迅猛發展，得到了日益廣泛的應用，極大提高了交通管理的智能化、科學化、規范化水平。特別是計算機視覺技術的發展為提高交通系統智能化程度，提供了有效手段。

一、主要車輛檢測技術及性能比較

依據車輛檢測觸發方式的不同，現有的車輛檢測器主要分為以下幾類：電磁感應、紅外感應、微波感應、超聲波、視頻檢測方式等。

電磁感應線圈（ILD）是一種普遍采用的方式，采用感應線圈應用到車輛檢測中，開始于上個世紀70年代。其基本原理是在路面檢測區域敷設感應線圈，當車輛經過線圈上方時，線圈電感量會發生變化，利用這種變換來檢測是否有車輛通過。其優點是：該技術因為比較可靠的檢測車輛，技術成熟、易于掌握，計數精確，同時系統穩定，受環境的影響較少。價格低廉。缺點是：安裝過程對可靠性和壽命影響很大，維修或安裝需中斷交通，破壞路面，影響路面壽命。同時線圈易被重型車輛、路面修理等損壞，而且它的維護難度大，不易移植，線圈容易在夏季斷路。

紅外傳感器使用發射、接收器，發射光束并接收反射光束，通過反射頻率的變化進行對所需數據的檢測。優點：同一算法能夠適用于晝、夜不同的時段，價格中等。缺點：為了實現高靈敏度，可能需要很好的紅外線焦平面檢測器，來提高功率。

微波感應技術是利用雷達線性調頻技術原理，對路面發射微波，通過對回波信號進行高速實時的數字化處理分析，實現車輛檢測。優點：能夠應用于惡劣氣候條件。缺點：在車流擁堵以及大型車較多、車型分布不均勻的路段，由于遮擋，測量精度會受到比較大的影響，對安裝高度要求嚴格，安裝困難，價格也比較昂貴。

超聲波檢測器的原理是這樣的，首先由傳感器發射一束能量到檢測區，然后接受反射回來的能量束，通過有關的換能裝臵，將能量轉換成所需的數據，依據此數據判別被檢測物是否存在或與傳感器的位臵。優點：可靠性較高，易于安裝。缺點：性能隨環境溫度和氣流影響而降低，價格較貴。

基于視頻的車輛檢測技術，通過攝像機實時得到交通場景，運用圖像處理和模式識別的知識來檢測車輛，得到了廣泛的應用。優點：易于安裝調試，提供大量信息，價格適中。缺點：夜晚及惡劣天氣存在較大誤差。

二、視頻檢測技術

（一）系統組成

系統所用的硬件有：攝像機、鏡頭、圖像采集卡，計算機。攝像機的功能是把光信號轉換成電信號。鏡頭是成像部件，圖像采集卡將攝像機輸出的視頻數據輸入電腦，并轉換成計算機可辨別的數字數據，存儲在計算機中，成為可編輯處理的視頻數據文件。計算機則是根據編制的程序，對輸入的視頻數據進行分析，檢測是否有車輛經過。

（二）主要方法及原理

基于視頻的車輛檢測技術，按照是否建立模型可以分成基于模型的和非模型的兩類。

基于模型的方法中應用最廣泛的背景減除(Backgr-ound subtraction)技術，即從當前幀和背景幀的差異來檢測運動目標，因此運動目標的檢測結果和背景好壞有直接關系，生成的背景應當獨立于應用場景，對不同環境、光照有一定的適應能力，能夠抑止攝像機的微小抖動和場景中微小運動，當場景發生顯著變化時，應當能夠自適應調整背景模型。基于背景模型研究人員提出了不同的方法，a、時間平均(tineaueragb)是最簡單的方法，它對內存要求低，處理速度快。

b、采用最近n幀的中值作為背景模型方法。以上兩種方法對于場景中存在多個運動目標或目標運動緩慢時，前景會污染背景。

c、利用幀間差分(inter-frame differencd)信息來生成背景的方法，該方法能夠應用于多個運動目標的場合，但更新率不容易選擇。d、用卡樂曼濾波器對每個像素建立模型來適應場景中的光照變化，其缺點是依賴于閾值的選擇。

e、用K個高斯混合分布（Gaussian Mixture Model GMM）對每個像素進行建模方法，它解決了像素的多峰分布和緩慢變化的背景。該方法假設像素符合高斯分布，實際像素頒布可能不滿足該假設。對于頻繁變化的像素，需要多個高斯混合分布才能反映這種變化。

f、利用了圖像變化的時間信息和圖像空間信息，假設屬于背景像素的鄰域像素變化應當一致，但是對于存在顯著差異的背景邊界會引起誤檢測。

g、在整幅圖像上進行特征值分解方法，充分利用空間相關性，它能取得較好效果，但要耗費大量內存，檢測精度要低于高斯混合模型。

h、基于內核密度（Kernel Density Estination,KDE）估計的非參數背景模型，該方法能夠適應不同的場景，不同于GMM，它充分利用最近的歷史幀信息來更新背景模型，能夠適應復雜的像素分布密度，因此能夠得到較準確的估計，能夠克服像素值在短時間內發生的頻繁變化。

對于非模型的方法，最簡單的是設定一個檢測區域，即采用虛擬線圈的視頻檢測技術。因為不依賴于特定的模型，因此實時性能好于基于模型的方法。虛擬線圈的設臵非常方便。不需要切割路面、瑤族設線圈，觀測范圍大，維護、移植方便。虛擬線圈原理是在視頻圖像中設臵檢測線或檢測區域來模擬感應線圈，當車輛經過檢測線時，根據檢測線像素的顏色、灰度等特征的變化來檢測車輛。基于虛擬線圈的方法因為其簡單、易用、實時性高，因而得到廣泛的應用。

此外，圖像處理中的其他特征邊緣，牌照等特征也可作為是否有車輛經過的依據。圖像邊緣特征。在車輛檢測中主要表現在車輛頭部的車牌照、通風柵格等存在著豐富的紋理信息，車輛在行駛過程中可以看作是做剛體運動。因此可以依據邊緣的密集程度來檢測是否存在車輛。此外，邊緣對于光照變化有很強的魯棒性。牌照則是車輛身份的唯一標識，因此也可以把牌照作為車輛通過的依據。

（三）技術難點分析

1、高實時性

考慮高速公路的實際需求，對于車輛的檢測不僅僅是統計車流量，還需要更精細的統計，如分車道、分車型、分時段統計車流量，對違章車輛進行抓拍，有的甚至要求只要有車輛通過就要抓拍車輛圖片，進行存儲，以備需要時查詢。因此，要求視頻檢測系統應當具有較高的實時性。但是系統的實時性不僅取決于硬件的性能，也有賴于具體算法的實現。一般說來，算法的復雜程度和檢測的效果成正比。因此，如果要保證實時性，就需要部分犧牲檢測精度。

2、較高的準確度 通過視頻車輛檢測技術得到的交通流量數據，應當具有較高的可信度。這部分有賴于算法的性能。如前所述，精度和實時性是一對矛盾。提高檢測準確率，可能會影響實時性。

3、全天候工作

高速公路全天24小時運營，因此需要視頻檢測算法能夠適應白天和晚上不同的光照條件。同時算法應該克服白天的光線顯著變化、陰影的影響，對晚上車燈的強光干擾應該有一定的魯棒性。此外對于惡劣天氣如雨、雪、霧等的處理有一定的難度。

4、遮擋問題

無論是微波還是超聲波檢測技術，當存在車輛遮擋時，出現漏檢測情況。視頻檢測技術可以依據車輛的輪廓等先驗知識部分解決這個問題，但是當視野較寬，小車被大車遮擋時，視頻檢測技術就無能為力。為了解決遮擋問題，需要雙目視覺來實現。

5、車輛跟隨時的檢測

感應線圈、微波、超聲波、視頻檢測技術都面臨著如何當面前后兩輛車距離很近時，怎樣把這兩輛車區分開的技術難點。

三、視頻車輛檢測技術的應用

基于視頻的車輛檢測技術除了能提供傳統檢測技術的交通參數，如車道占有率、車流量、車輛行駛速度等基本參數，還能夠提供分車道、分車型、分行駛方向的更為全面的統計。更為重要的是能夠提供經過車輛的圖片。因此，基于視頻的車輛檢測技術不僅能夠廣泛的應用于高速公路、普通路、橋梁、隧道等的交通參數的實時統計，還可和牌照識別技術配合有效抑止、乃至杜絕高速公路收費中的倒卡作弊行為。視頻檢測技術和雷達測速配合使用，對超速車輛進行抓拍，可以提高高速執法力度，減少違章行為，減少事故發生。總之，基于視頻的車輛檢測技術在智能交通中應用越來越廣泛，在智能交通的發展過程中將起到越來越重要的作用。

第四篇：交通誘導技術在大型活動中的應用

大型活動中的交通誘導技術

【摘 要】隨著經濟發展和社會不斷進步，國內的各種大型活動越來越多，大型活動要求高，對城市交通帶來了很大的沖擊和影響，如何針對大型活動所具有的強聚散性、突發性和短時性的特點，制科學的交通誘導疏散策略成為當務之急。本文首先介紹了國內外大型活動的誘導疏散現狀，并對大型活動的特點和交通出行特性進行分析，然后對交通流誘導系統方面的理論和相關模型進行了探討，最后對交通誘導技術在大型活動中的應用前景進行了展望。

【關鍵詞】大型活動;交通誘導；疏散

一、引言近年來，國內各地承辦的各種大型活動越來越多，如北京奧運、上海世博會以及廣州亞運會等等，南京2014年青奧會也已進入倒計時。大型活動種類繁多，要求高，雖促進了城市各方面基礎設施建設，但對城市交通帶來了很大的沖擊和影響，如何針對大型活動所具有的強聚散性、突發性和短時性的特點，制定合理的、適應的、且強有效的交通誘導疏散策略成為當務之急。

目前，大型賽事的疏散思想主要是充分利用現有的道路交通設施，將主要的交通需求疏散到大容量，高速度的快速路和主干道上，從而向外進行人群疏散，同時，誘導人群盡量使用大運量的公共交通運輸方式作為出行工具，減少道路資源的浪費，以最快速度將人流車流向外疏散出去，減少對市區正常交通的影響。

二、大型活動定義和分類

（一）大型活動的定義

1988年美國聯邦公路局給出了計劃性特殊活動(planned special events)的定義:即己計劃好的在特定時間和地點發生的能引起交通需求非正常增長的特殊活動，如體育活動、娛樂活動、節日集會、展覽會和各種典禮等。大型活動屬于計劃性特殊活動范疇，但并不是所有的計劃性特殊活動都是大型活動，大型活動是應該有較大的規模，因此，大型活動應該是一種規模較大的計劃性特殊活動。

2006年北京市制定了《北京市大型社會活動安全管理條例》，該項管理條例是我國第一部以大型活動安全管理為專項內容的法規。條例中指出:大型社會活動，是指主辦者租用、借用或者以其他形式臨時占用場所、場地，面向社會公眾舉辦的文藝演出、體育比賽、展覽展銷、招聘會、廟會、燈會、游園會等群體性活動。

由此我們可以分析得知，大型活動是一項有目的、有計劃、有步驟地組織眾多人參與的社會協調活動。要把握三個重要概念:

第一，大型活動要有鮮明的目的性。大型活動往往耗費很多包括人力、物力在內的資源，來創造一定的預期效果，達到大型活動的最終目標。

第二，大型活動要有很強計劃性。要舉辦一個大型活動，從最開始的構思、籌劃、到舉辦、結束退場，都要有周密詳盡的計劃和應急預案。

第三，眾多人參與是大型活動重要的概念。既然是大型活動，就應該有眾多人參與，但并不是參與人數多就是大型活動。大型活動和小型活動的根本區別不僅在于參與人的數量，— 1 —

而且還在于活動的質量的高低和影響力的大小。

結合我國的國情，從對城市交通影響的角度考慮，本文的大型活動是指影響力較大，參加人數較多，對城市交通或是區域交通影響較大，需要制定相應的交通疏散方案組織入場、退場，有組織有計劃的社會性活動，包括國際性的奧運會、世博會，全國性的全運會、大運會及其他大規模展會、集會等等。

（二）大型活動的特性

大型活動的特性分析是大型活動研究和對其進行組織和管理的基礎，大型活動的六個主要基本特性是：

(1)活動發生時間。大型活動的舉辦時間可能是白天、晚上、周末、一天或者是多天，對大型活動的這個特性進行分析具有重要的意義，比如，大型活動在正常工作日舉行，活動對居民通勤出行會產生比較大的影響，背景交通量也會比較大;(2)活動的具體時間和持續時間。活動的具體時間是指準確的活動開始和結束時間，知道活動的具體時間就可以妥善的安排觀眾到達和離開的高峰，如果活動是連續多天舉辦，則可以在活動期間進行不間斷的管理。

(3)活動地點。活動地點指的是舉辦活動的具體地點以及周圍相關的交通設施。這個特性主要分為單個場館、多個場館、固定場館以及臨時場館。一般來講，臨時性的場館周圍沒有停車區域，需要實現制定一個詳細的行車錄像和停車方案;而固定場館周圍都會有停車區域，而且到達這種舉辦地的交通也比較方便。

(4)預計參加人數。參加人數指的是預計參加活動的人數的最大數目。這個數目通常是以以前舉辦類似活動的資料為基礎估計的，這個數字有的活動是確定的，有的活動是不確定的。

(5)容納觀眾的方式。有的活動需要繳費購票，有的活動是指定座位。這個特征主要包括持票或不持票、購票或不購票、指定或不指定座位。如果參加活動是免費的，就很難進行預測。并且預測結果還要受到天氣和其他因素的影響。

（6)活動形式。不同的活動形式內容不同或者針對的人群不同，不同的活動形式能夠行使規則和許可要求也可能不同。

（三）大型活動的分類

大型活動的分類方法可以有很多種，按照不同的分類標準可以劃分出不同的類別。如可以按照活動的級別和區域影響范圍分為縣市級、省級、國家級和國際級;按照活動時間又可以分為開始和結束時間固定的大型活動、開始和結束時間不固定的大型活動;按照活動地點可以劃分為單一場所大型活動、多場所大型活動。而作為交通管理者，在活動規模一定的情況下，會主要從時間和地點兩個角度考慮來考慮問題，因為這兩個因素對交通疏散產生直接影響，根據活動時間和地點是否固定將大型活動活動劃分為四類:時間地點都固定、時間地點都不固定、時間固定地點不固定、地點固定時間不固定。其中兩者都固定的大型活動最常見，也是交通管理者最關心的，因為固定的時間和地點會在短時間內在固定區域內聚集大量交通對城市交通造成巨大影響。

根據上面大型活動的特征分析可將大型活動具體分類如下表所示。

（四）大型活動交通出行特性分析

充分認識大型活動交通需求以及交通流與常規出行的區別，才能合理進行建模，使得建立的模型更能描述大型活動的實際交通狀況。

１、大型活動交通需求特性 1)交通需求的臨時性

日常上下班的通勤出行每工作日都會發生，而大型活動一般較少舉辦，一般的足球賽可能每年若干次，較大的賽事可能若干年舉辦一次。因此，大型活動出行與常規出行的區別在于需求的臨時性。日常通勤出行的路線比較固定，但是大型活動的出行路線因為出行者的不同而因人而異。

2)交通需求的空間集中性

大型活動一般會吸引大量的觀眾和各類參與者，一場中型的球賽可能有3～6萬人參加，而大型開幕式可能吸引10多萬人參與。大型活動引發的交通需求量遠遠大于其他類型用地所產生的交通需求量。例如，北京奧運會開幕式當天，幾千平方公里的場地內吸引了16萬各類人員;南京舉辦的十運會----開幕式，奧體中心場館吸引了10多萬人參加。

3)交通需求的時間集中性

一般而言，大型活動根據活動的服務時間可分為兩類:提供一次性服務的大型活動和提供長效服務的大型活動。盡管兩類活動的所持續的時間不等，但是大型活動出行相對于常規出行有非常嚴格的時間限制。對于一次性服務的大型活動而言，進場時間一般集中在2h左右，而散場時間更是集中在1h左右;并且大型活動的出行在時間上還具有很強的波動性。這種出行需求在時間上的集中性和波動性對交通設施帶來了前所未有的考驗。

4)交通需求的層次性

不同于城市的日常出行需求，大型活動的交通出行需求具有比較明顯的層次性，且不同層次的優先級別不相同。例如，在奧運期間，雅典奧運交通管理部門把參與者分為七大類，即運動員和官員、裁判員和技術官員、媒體服務人員、其他貴賓、工作人員、志愿者和觀眾，并對不同層次的人員建立相應的管理機構或服務中心。每個中心都配備獨立的交通管理組織和后勤保障系統，以提供良好可靠的服務。

5)交通需求的高可靠性

大型活動的舉辦有嚴格的時間，交通需求也具有很高的可靠性要求。這種可靠度可以理解為三個方面:大型活動場館與其他交通節點之間的聯通可靠性，保證可達;大型活動場館與周邊交通網絡以及關鍵通道的通行能力可靠性，保證能夠滿足出行需求;各類人員尤其是關鍵人員到達大型活動場館出行時間的可靠性，保證不同層次的人員到達場地的時間準時性。２、大型活動交通流特性

大型活動交通流特性受出行需求特性的影響。基于以上出行需求特性的分析，大型活動交通流具備以下顯著特性: 1)不確定性

大型活動出行需求的臨時性，導致了出行者對路線的不明確，也即出行路線的不確定性。在一般的交通模型中，假設出行者對道路網絡的流量以及停車位的車位數都比較了解，因此用戶最優的交通分配原則來進行均衡配流;但是大型活動出行具有臨時性，出行者對路線、路況和停車場的感知有一定誤差，因此用帶誤差項的隨機用戶均衡等模型描述更合理。

2)時空分布不均

根據大型活動服務時間的分類，一次性服務的大型活動和長效服務的大型活動。一次性服務的活動指的是球賽、演唱會和開幕式等服務時間集中的大型活動。這類活動的參與者都會在活動開始前的一段時間集中到達，散場之后也會在更集中的時間內離開場館、這類活動的交通流峰值比較高，活動期間的交通流比較平穩，以背景交通流為主，如圖1所示。長效性服務的大型活動指是展覽會、廟會和音樂節等活動。這類活動觀眾可以在任何時間到場和離場，且到達的人數隨時間變化。這類活動在進場和散場期間會有比較大的高峰流量，但是峰值強度不如一次性服務活動的高，且在活動期間也有持續的進場和散場，需要進行全程的交通組織，流量特性如圖2所示。

圖1一次性服務大型活動的交通流特性

圖2長效性服務大型活動的交通流特性

3)交通流隨時空波動大

城市常規出行的交通流一般在上下班時間出現出行高峰，出現高峰的時間一致，且出現高峰的路段為整個交通網絡。然而，大型活動引起的交通需求在周邊路網上的流量具有很強的時空波動性，散場之后高峰流會沿著主要疏散通道由活動場館向外圍隨時間擴散。在疏散的過程中，疏散網絡上不同的路段和節點會在不同的時間出現高峰流量。

4)交通流單源多匯或多源單匯

大型活動的出行具有很強的目的性，因此導致大型活動的交通流具有很強的方向性，并且在進場和散場的過程中完全相反。在進場過程中，觀眾的出發地不相同，是城市的各個小區;而目的地相對惟一，最終目的地為場館，因此在進場過程中形成了“多源單匯”的交通流。反之，在大型活動散場后，出行者的目的地是城市的各個交通小區，而出發點相對惟一，是大型活動場館，因此形成了“單源多匯”的疏散流。無論是進場的“多源單匯”交通流還是“單源多匯”的疏散流，都與常規交通流有著本質的區別。

5)不均勻系數大

大型活動進散場過程中，出行需求目的性比較強。在大型活動開始前的進場過程中，出行者的起點各異而目的地惟一，因此在前往活動場館方向的路段車道上流量較大，此時在相反的方向上流量較小，甚至有的路段流量很小。而在活動結束后的散場過程中，出行者的目的地各異而起點惟一，因此散場方向上的流量更大，而相反的方向流量較小。數據表明，在晚上散場時段某些路段在散場方向上的流量是相反流量的16倍之多。盡管日常上下班高峰道路上也會出現不均勻的現場，但是大型活動進散場的不均勻程度要高得多，并且在路網上普遍存在。因此在交通組織和管理時，應充分利用這種交通流特性，制定合理的交通組織方案，如單行、禁行和不同流量的信號配臵。

6)出行方式差異明顯

常規出行中，出行者可根據自身出行的條件和差異來選擇不同的出行方式;而大型活動的出行組織中，活動組織方為保證活動的順利進行，要根據不同出行者的不同出行需求，主動地提供不同的交通服務。例如對于官員、運動員和教練員、媒體記者提供專用的交通服務，保證其安全準時到達會場;而對于服務人員和觀眾，應根據地區特點以及活動要求，提供方便快捷的大運量公交或臨時公交，保證運量;對于個人小汽車方式出行的觀眾，應引導其采用停車換乘方式，在適當地停車并乘公交到達。這種交通出行的方式具有比較固定的比 例，因此各種交通方式的出行量比較容易控制和預測。

三、交通流誘導系統理論

交通流誘導系統，即TFGS(Traffic Flow Guidance System)是綜合應用各種技術方法對路網中的交通流進行引導，使得道路的路段和交叉口不至于擁擠。交通流誘導系統(TFGS)，或者叫做城市交通路線引導系統(TRGS } Traffic Route Guidance System)和車輛導航系統(VNS.vehicle navigation system)，主要運用電子、計算機、網絡和通信等現代技術，向特定的駕駛員提供其所需要的最優行車路徑以及實施的交通信息。所以這種系統也被稱為車輛導航系統。通過使用這種車輛導航系統，能夠使得交通阻塞的情況有效地減少，也能夠使得車輛在道路上停留的時間大大的減少，并最終實現路上中交通流量的最優分配。

（一）交通流誘導系統的分類

按照誘導信息發布的空間分布不同可以將交通流誘導系統分為車內誘導系統和車外誘

導系統車內誘導系統主要依靠車載導航系統接收實時的道路交通信息，通過車載電子地圖和車載計算單元向駕駛員提供最優路徑，指導駕駛員避開擁擠，進而減少燃油消耗和交通事故。車外誘導系統是通過設在城市道路兩旁的信息顯示屏來發布誘導信息，主要采用文字和簡易圖形兩種顯示方式反映交通狀況，為交通擁擠路段提供替代路徑，指引駕駛員避開擁擠。

按照交通誘導的方式不同可以分為中心式誘導系統和分布式誘導系統兩類。中心式動態路徑誘導系統，即CDRGS(Centrally Dynamic Route Guidance Systems)，是應用紅外信標等雙向數據通信技術，以所獲得的實時交通信息為基礎，在控制中心為每一個OD對進行最優或者是最準路線的計算，在提供給用戶使用。中心是動態路徑誘導系統主要分為兩類:(1)B-CDRGS(Broadcast type-CDRGS)，即廣播類的中心式動態路徑誘導系統。例如:Euro-Scout系統。(2)I-CDRGS(Interactive type-CDRGS)，即交互類的中心式動態路徑誘導系統。例如:日本的“LUCY'’系統就是典型的中心式動態路徑誘導系統。該系統是利用任意三顆在太空中運行的商用衛星確定申請誘導的用戶車輛位臵，然后將所獲得的車輛定位信息傳送給控制中心，從而使得控制中心可以根據車輛的定位信息以及用戶申請所去的目的地，計算出相關的誘導路徑，同時利用一定的通信手段實時地將誘導路徑傳送給用戶車載計算機，來達到對用戶實時誘導的最終目的。

分布式交通流誘導系統區別中心式誘導系統在于其不需要雙向數據通信，交通信息由交通信息服務中心發布，車載導航系統中安裝有交通信息接收設備，根據接收到的實時動態交通信息進行路徑計算。分布式誘導系統的優點在于不需要占用大量的通信帶寬，其缺點在于當車載導航系統的用戶超過全部出行者三分之一的時候，會造成誘導車輛集中，因此產生新的交通擁擠，這就是交通誘導領域的Braess矛盾效應。

中心式車輛動態路徑誘導系統相對于分布式誘導系統的特點:（1）中心式動態路徑誘導系統是從系統角度出發來計算最短路徑的，這樣就可以避免Braess矛盾效應，充分的利用路網，從而提高系統的效率;下面解釋一下Braess矛盾效應，如果控制中心給被誘導的車輛發送的誘導信息是相同的，就會出現車輛被分配到相同的而且比較暢通的道路，使得這條本來暢通的道路很快變得擁擠，這就是Braess矛盾效應。

（2)CDRGS有簡單的車載單元，而且能被控制中心有效控制;（3）CDRGS由穩定且功能強大的主機進行基于系統最優及某種最短路準則的路徑規劃，所以有時不滿足個別用戶的需要。而且在系統所屬車輛較多時會帶來繁重的通信負擔;（4）CDRGS使得車內裝臵花費最小。但是在初建時由于基礎設施投資較大，而帶來巨大的經濟負擔。

無論是中心式誘導系統還是分布式誘導系統，交通流誘導系統(如圖３所示)包括以下幾個子系統。

.交通流信息采集與處理子系統.車輛定位子系統.交通信息服務子系統.行車路線優化子系統

圖３ 交通誘導系統結構

（二）動態交通分配理論

實時動態交通分配理論是交通流誘導系統的核心部分，就是將交通流實時分配到路網中，具體的說就是確定各條路徑的實時流量，按照一定的分配原則為車輛分配路徑。分配原則根據Wardrop用戶最優原理或者Wardrop系統最優原理。Wardrop原理是由著名的交通專家Wardrop于1952年提出來的。

Wardrop第一原理:網絡上的交通以這樣一種方式分布，就是使所有使用的路線都比沒有使用的路線費用小。

Wardrop第二原理:車輛在網絡上的分布，使得網絡上所有車輛的總出行時間最小。如果交通分配模型滿足Wardrop第一原理稱為用戶均衡分配模型(User-Optimized Equilibrium)，滿足Wardrop第二原理則稱為系統最優均衡分配模型(System-Optimized Equilibrium)。否則，則稱為非均衡模型。

１、用戶最優均衡模型

用戶最優均衡原理是指對于同一個OD對間的可選路徑，分配流量的路徑都有相同的行程時間且小于等于沒被分配流量的行程時間，也就是說駕駛員不能夠單方面的改變其路徑并降低其行程時間。被分配的路徑一定是行程時間最小的路徑，且被分配的路徑的行程時間相等，小于沒被分配流量路徑的行程時間，駕駛員就不會再找到一條路徑能比被分配的路徑的行程時間更小。前提假設是:①所有用戶(即出行者)都試圖選擇最短路徑到達其目的地;②所有用戶都根據同一標準判斷路徑的長短;③所有用戶都可以得到當前交通狀態下可供選擇路徑的全部信息;④所有用戶知道所有路網的交通狀態，均服從交通分配。

模型的基本公式為:

２、系統最優均衡模型

系統最優均衡原理是指假設司機能夠接受統一的調度，大家的共同目的是使系統(整個路網)的總阻抗(行程時間)最小。

模型基本公式為:

式中符號意義同上式。

Wardrop第一原理是從極小化出行者自身費用的角度來描述網絡平衡的，反映了交通網絡用戶路徑選擇的一種準則，按照第一原理分配出來的結果應該是出行者實際路徑選擇的結果。而Wardrop第二原理則是從極小化整個系統費用的角度來描述網絡平衡的，它反映了一種目標，即按什么樣的方式分配對系統而言是最好的。

在普通的交通網絡中是不可能出現第二原理所描述的狀態，除非所有的出行者互相協作為系統最優化而努力。

無論是系統最優還是用戶最優，都包括靜態和動態兩種模型。所謂的靜態就是交通需求固定而不是隨著時間的變化而變化的。反之用戶需求是時變函數，則為動態。

3、非均衡模型

非均衡型，又稱非平衡模型，結構簡單，計算方便，在實踐中得到了廣泛的應用。非平衡模型按其分配手段可分為動態和靜態兩類，但按其形態可分為單路徑型與多路徑型兩類。因此，非平衡模型可分為最短路分配，容量限制分配，靜態多路徑分配，動態多路徑分配四種交通分配方法如下表所示。一般來說，動態方法優于靜態方法，多路徑型方法優于最短路

型方法。

４、雙層規劃模型

雙層規劃問題可以描述為Stackelberg游戲模型。在該模型中，上層的決策能影響下層的行為;同時下層的反應可以影響上層的決定。雙層規劃是一種具有二層遞階結構的系統優化問題，模型的上層問題和下層問題都有各自的目標函數和約束條件。雙層規劃上層模型的目標函數和約束條件與下層模型決策變量有關，且依賴于下層模型的最優解;同時雙層規劃下層模型的最優解又受到上層決策變量的影響。根據雙層規劃的定義，它描述的問題有如下特征:(1)層次性。模型所描述的系統是分層管理的，各層決策者依次做出決策。上層決策約束下層行為，下層服從且影響上層。

(2)獨立性。下層并非完全無條件服從上層，它有自己相應的自主權。

(3)沖突性。上下層決策者有各自不同的目標，并且這些目標一般是相互矛盾的。(4)優先性。上層決策者優先做出決策，而下層決策者做出自己的決策時，必須服從上層的制定的約束準則。

(5)自主性。各層決策者分別控制該層的決策變量，以優化各自的目標。

(6)制約性。上層決策會影響下層決策者的行為，并作用于雙方目標函數;下層決策也影響著上層目標的實現。

雙層規劃模型建模

在雙層規劃模型中，上下層決策者都控制著相應的決策變量，并優化各自的目標函數。通用的雙層規劃模型有如下形式。

雙層網絡設計模型就是在滿足上層模型(U)的約束條件下，考慮了下層模型(L)的決策行為后，尋找最佳上層決策變量y*，使系統目標函數z達到最優。上層模型通過反應函數y=y(x)作用于下層模型。

四、交通誘導技術在國內外大型活動中的應用現狀

國內外舉辦的國際性體育賽事等大型活動的舉辦為大型活動交通組織和管理提供了良

好的基礎和積累了豐富的經驗。Amodei, Blacks和Tsamboulas等分別對1996年亞特蘭大奧運會、2000年悉尼奧運會以及2004年雅典奧運會的交通組織和管理取得的經驗進行了全面的闡述。這些研究報告的主要內容偏重于對交通管理原則的制定以及評價，主要包括交通需求管理、公共交通規劃及管理、停車場以及換乘規劃和信息發布等幾個主要方面。FHWA于2003發布了大型活動交通管理有關的研究報告《Managing Travel For Planned Special Events》，該報告比較系統地介紹了大型活動的申請及可行性分析以及大型活動交通組織機構的成員構成和協調方法，并分時間段對活動前、活動中和活動后大型活動的交通組織管理措施進行了介紹。

國內關于大型活動交通組織和管理的研究項目主要依托于近幾年的舉辦的大型活動。東南大學研究團隊對2005年舉辦的“十運會”制定了比較完善的交通組織方案，尤其保證了VIP特殊人員的出行可靠性;北京工業大學劉小明、陳艷艷和榮建等對2008年北京奧運會交通規劃展開了研究，主要成果有《奧運交通規劃》報告;同濟大學陳小鴻、晏克非等對2010年上海世博會的交通規劃和組織展開了研究，并對制定了相關的交通預案;馬小毅和龍小強等人開展了2010年廣州亞運會的交通組織研究，分別從建設和組織兩個層次提出了詳細的規劃，并用標定的交通規劃模型對亞運場館的可達性進行了定量的預測;武漢理工大學章輝、張亮和楊帆等人對大型活動以及突發事件展開了相關的研究，針對大型活動可能出現的突發事件制定了相應的方案。

從文獻來看，大型活動交通需求預測和公交優化模型都比較成熟，能夠有效指導實際工作。然而，這些研究只涉及到大型活動交通組織和管理的某些方面，而如何得到更優的交通組織方案，需要對理論和模型展開更多的研究。

五、交通誘導技術在大型活動中的應用前景展望 大型活動中的交通誘導技術應用是大型活動成功舉辦的關鍵因素之一，作為連接觀眾和活動中心的紐帶，需要在適當的時機采取一系列交通措施，使得整個交通狀態有序運行。交通疏散問題已經深入到我們日常生活中的方方面面，并在各個大型活動及大型事件下產生了強大的影響和不可或缺的作用，受到了各國政府和科研機構的廣泛的重視。可以預見的是，隨著科學技術的不斷發展，尤其是通信技術的不斷創新進步，交通誘導疏散將會融合更多的先進技術，提出更加智能，更加快速完善的疏散方案，為交通保障提供支撐。

參考文獻

1、《面向大型社會活動的快速路網控制策略仿真評價方法》 楊珍珍 計算機應用研究 2010年12期

2、《城市智能交通誘導系統研究 》 田弼比

交通工程 2011年２月

3、《交通仿真技術在城市交通誘導評價中的應用研究》孔樺樺

交通標準化 2011年第１期

4、《大型活動動態交通組織方法建模研究》呂能超 博士論文 2010年５月

5、《面向大型活動的動態交通誘導疏散關鍵技術研究》楊薇 碩士論文 2011年５月

6、《智能交通誘導系統》 張學軍 碩士論文 2008年12月

第五篇：免疫學檢測技術在食品安全中的應用

免疫學檢測技術在食品安全中的應用

楊明

（甘肅農業大學 動物醫學院，甘肅 蘭州 730070）

食品安全問題在21世紀的今天已經成為全世界關注的重大問題，對國家的經濟發展和消費者的身體健康產生了重大影響。隨著我國市場經濟的的不斷完善和發展，食品行業對外貿易與日劇增，食品的質量與安全問題已成為影響農業和食品工業產品競爭力的關鍵因素。同時，由于我國人民生活已由溫飽型食物結構轉向營業健康型食物結構，全民食品營業衛生知識得到普及。人民的飲食消費觀念也由數量型轉向質量型，對食品衛生質量標準的要求越練越高，這就對食品檢測技術提出更高的要求。

由于食品種類豐富，食品中檢測的有毒有害物質種類和組分繁多，需要檢測的物質質量極低，樣品中待檢物的濃度常為μg、ng甚至 pg級，除此之外，許多檢測物除需檢測物質本身，還涉及其衍生物和降解物測定。區別同位異構體以及元素的價態等。因此食品檢測要求檢測方法更加準確、快速、方便，也使得其他學科的先進技術不斷應用于食品檢測領域中來，由于新技術的引入，食品行業開發出了許多自動化程度和精確度很高的檢測儀器，這不僅縮短了分析時間，減少了人力誤差，也大大提高了食品分析檢測的速度、靈敏度和準確度。現代食品檢測技術主要包括以下幾個方面：①計算機視覺技術；②現代儀器分析技術；③食品物性的力學、聲學和電學檢測技術；④電子傳感檢測技術；⑤生物傳感技術；⑥核酸探針檢測技術；⑦PCR基因擴增技術；⑧免疫學檢測技術。

免疫學檢測技術是食品檢測技術中的一個重要組成部分，特別是三大免疫技術——熒光免疫技術、酶免疫技術、放射免疫技術在食品檢測中得到了廣泛應用。利用免疫學檢測技術可檢測細菌、病毒、真菌、各種毒素、寄生蟲等，還可用于蛋白質、激素、其他生理活性物質、藥物殘留、抗生素等的檢測，其檢測方法簡便、快速、靈敏度高、特異性強，特別是單克隆抗體的發展，使得免疫檢測方法特異性更強，結果更準確。

免疫分析是抗原與抗體的特異性、可逆性結合為基礎的分析技術。1959年，Yalow和Berson 將發射性同位素示蹤與免疫反應相結合建立了發射免疫測定法，從而開創了免疫分析這一嶄新領域，次后又發展了許多替代或非同位素免疫免疫分析法。

1．免疫熒光技術在食品檢測中的應用

免疫熒光分析（Immuno Fluorescence Assay , IFA）始創于20世紀40年代初，1942年Cons等首次報道用異硫氰酸熒光素標記抗體，檢查小鼠組織切片中的可溶性肺炎球菌多糖抗體，但此種熒光素標記物的性能較差，未能推廣應用，20世紀50年代，Riggs等合成性能較為優良的異硫氰酸熒光素。Mashall等對熒光抗體的標記方法又進行了改進，從而使得免疫熒光技術逐漸推廣應用。1．1 基本原理

抗體與熒光素結合后，并不影響其與相應的抗原發生特異性反應，事先將待測抗原固定與玻璃載玻片上，滴加熒光標記抗體，若熒光標記抗體與相應的抗原發生特異性結合反應，不能被緩沖液沖掉，載熒光顯微鏡下可觀察到熒光，否則熒光抗體被緩沖液沖掉，在顯微鏡下觀察不到熒光。1．2 熒光免疫測定法的分類

根據標記熒光產生的方式不同分為底物標記熒光測定法、熒光偏振免疫測定法、熒光猝滅增強免疫測定法。FIA可使用均相或非均相分析方式，均相FIA應用較多。

1．2．1 底物標記熒光測定法

底物標記熒光測定法（SLFIA）使用一種酶的底物標記待測物，底物本身無熒光，在受到相應酶的催化時能轉變為熒光物，當標記底物與抗體結合產生的空間位阻阻礙了酶與標記底物間的接觸，樣品中的待測物通過競爭作用使游離的酶標結合物或熒光強度增加。1．2．2熒光偏振免疫測定法

使用偏振光作為激發光時，視分子的運動狀態，發射的熒光可能是振動方向各向隨機化的普通熒光，或是只在某一平面振動的偏振熒光（ploarized fluorescence）在反應液中，游離的標記物分子體積小，在布朗運動中轉動速度快，受偏振光照射后產生的熒光偏振方向被分散，不能產生偏振光，只發射普通熒光；與抗體結合的標記物分子體積增大，布朗運動速度減慢，甚至不能轉動而形成定向排列，所以受偏振光激發后能產生偏振熒光，樣品中的待測物的量越大，偏振熒光的強度越高。

1．2．3 熒光淬滅免疫測定法

熒光淬滅免疫測定法（Fluoresecent Quenching Immunoassay）的原理是當熒光標記物與抗體結合后發生熒光淬滅。熒光猝滅的機制尚不清楚，熒光淬滅可能與標記物與抗體結合后導致電子振動狀態的改變有關。1．2．4熒光增強免疫測定法

熒光增強免疫測定法（Fluoresecent Enhancement Immunoassay）的原理與熒光淬滅增強免疫測定法相似，不同的是標記物與抗體結合后熒光強度增強。酶免疫檢測技術在食品檢測中的應用

酶免疫檢測技術是在20世紀60年代在熒光和組織化學的基礎上發展起來的一種新技術，最初用酶代表熒光素標記抗體作為生物組織中抗原的鑒定和定位。隨后發展為用于鑒定免疫擴散及免疫電泳板上的沉淀線，到1971年，Engrall等用堿性磷酸酶標記抗原或抗體，建立了酶聯免疫吸附試驗（ELISA），這一技術因其高度的準確性、特異性、應用范圍廣、檢測速度快以及費用低等優點，是目前食品檢測中令人矚目的有發展前途的一種新技術。2．1 酶免疫技術的基本原理

用酶標記已知的抗原（抗體），然后與樣品在一定條件下反應，如果樣品中含有相應的抗體（抗原），抗原抗體結合形成復合物中所帶酶分子遇到底物時，能催化底物水解、氧化或還原，產生顯色反應，這樣就可以定性定量測定樣品中的抗體（抗原）。2．2 酶免疫技術的分類

酶免疫技術發展迅猛，種類繁多，酶免疫技術分為酶免疫組化技術和酶免疫測定技術，酶免疫測定技術又分為均相免疫測定和異相免疫測定技術，異相免疫測定技術又分為固相免疫測定技術和液相免疫測定技術。2．3 酶聯免疫吸附測定技術 2．3．1 基本原理

抗體（抗原）與酶結合后，仍然能和相應的抗原（抗體）發生特異性結合，將待測樣品事先包被于固相載體表面，加入酶標抗體（抗原），酶將抗體（抗原）于吸附于固相載體上相應的抗原（抗體）發生特異性結合反應，形成酶標記的免疫復合物，不能被緩沖液沖掉，當加入酶的底物時，底物發生化學反應，呈顏色變化，顏色深淺與待測抗原或抗體的量有關，可定性或定量測定抗原或抗體。ELISA常用的方法有直接法、間接法、雙抗體夾心法、雙夾心法和競爭法。2．3．2 ELISA技術在食品安全性檢測中的應用及前景

ELISA技術把抗原抗體特異性與酶反應的敏感性相結合，使食品在未經分離的提取的情況下，即可進行定性和定量分析。近年來，該技術在食品安全檢測中正逐步推廣應用，用于細菌及其毒素、真菌及其毒素、病毒、寄生蟲的檢測。還用于蛋白質、激素、農業殘留、獸藥殘留和抗生素及食品成分和劣質食品的檢測分析。ELISA技術由于靈敏度高、特異性強、檢測費用低和易于商品化，具有十分廣闊的應用前景。

3．放射免疫技術在食品檢測中的應用

放射免疫技術（Radio Immunoassay ,RIA）是以放射性核素為標記物的標記免疫分析法。是由Yalow和Berson于1960年創建的標記免疫分析技術。由于標記物放射性核素的檢測靈敏性，本法靈敏度高，測定準確性良好，特別適應于蛋白質、激素和多肽的精確定量測定。3．1 基本原理

放射免疫分析的基本原理是標記抗原和非標記抗原對特異性抗體的競爭結合反應。在這一反應系統中，作為試劑的標記抗原和抗體的量是固定的，抗體量一般采用能結合40％-50%的標記抗原，而受檢標本中的非標記抗原是變化的，根據標本中抗原的量不同，得到不同的反應結果。當標記抗原、非標記抗原和特異性抗體三者同時在于一個反應系統時，由于標記抗原和非標記抗原對特異性抗體具有相同的結合力，因此兩者相互競爭特異性的抗體，由于標記抗原與特異性抗體的量是固定的，故標記抗原抗體復合物形成的量就隨著非標記抗原的量而改變。非標記抗原量增加，相應的結合較多的抗體，從而抑制了標記抗原對抗體的結合，是標記抗原抗體復合物的量相應減少，游離的標記抗原相應的增加，亦即抗原抗體復合物中的放射性強度與受檢標本中抗原的濃度呈反比。若將抗原抗體復合物與游離的標記抗原分開，分別測定其放射強度，就可計算出結合的標記抗原（B）與游離的標記抗原（F）的比值（B/F），這與標本中的抗原呈函數關系。用一系列不同的標準抗原進行測定，計算相應的B/F值，可得到一條劑量反應曲線，受檢標本在同樣條件下進行測定，計算B/F值，即可在劑量反應曲線是查出標本中的抗原含量。放射免疫測定 分為液相放射免疫測定和固相放射免疫測定。3．2 放射免疫技術在食品檢測中的應用

RIA測定就是應用放射性物質代替ELISA中的標記酶作為抗原或抗體耦聯物，在食品安全檢測中最常見的同位素是3H和14C。1978年，Charm在RIA技術的基礎上發展了放射免疫檢測技術（RRA），放射免疫檢測在快速檢測方面最成功的是CharmⅡ6600/7600抗生素快速檢測系統，該系統就是利用專一受體來識別結合于同一類抗生素族中的母環以便最快速同時檢測同一抗生素族在樣品中的殘留情況。目前，CharmⅡ7600檢測系統就β－內酰胺類、氯霉素類、四環素類、磺胺類、氨唑西林及堿性磷酸酶這六項檢測以被FDA認可。放射免疫技術由于可以避免假陽性，適宜于陽性率較低的大量樣品檢測，對水產品、肉類產品、果疏產品中的農藥殘留量的檢測中廣泛應用。還可檢測經食品傳播的細菌及毒素、真菌及毒素、病毒和寄生蟲及小分子物質和大分子物質。如南京農業大學用放射免疫測定牛奶中的天花粉蛋白。

4．免疫膠體金檢測技術在食品檢測中的應用

免疫膠體金檢測技術又叫Rosa.Tests法，是利用膠體金顆粒進行標記的一項新技術。4．1基本原理

氯金酸（HAuCl4）在還原劑作用下，可聚合成一定大小的金顆粒，形成負電的疏水膠溶液，由于靜電作用而成為穩定的膠體狀態，故稱膠體金。膠體金標記，實質上是蛋白質等分子被吸附到膠體金顆粒表面的過程，吸附機理可能是膠體金顆粒表面帶有負電荷，與蛋白質的正電荷基團因靜電吸附而行形成牢固結合，用已知還原法可以方便地從HAuCl4制備各種不同的粒徑，不同顏色的膠體金顆粒，這種球形的顆粒對蛋白質有很強的吸附功能，可以與葡萄球菌A蛋白、毒素、免疫球蛋白、糖蛋白、酶、抗生素、激素等非共價結合。

免疫膠體金檢測原理是利用了金顆粒具有電子密度的特性，當這些標記物在相應配體處大量聚集時，肉眼可見紅色或粉紅色斑點。因而可用于定性或定量的快速檢測方法中。這一方法可通過銀顆粒的沉積被放大，稱之為免疫金銀染色。4．2 免疫膠體金技術在食品檢測中的應用

該技術當前主要用于在牛奶中檢測抗生素，可在十分鐘內快速檢測牛奶中的抗生素，利用該技術可檢測的抗生素種類有六種，β－內酰胺、四環素、磺胺二甲嘧啶、恩諾沙星和黃曲霉毒素，可檢測的β－內酰胺藥物有氨芐青霉素、阿莫西林、鄰氯青霉素頭孢噻呋、頭孢霉素和青霉素G等。由于該技術結果直觀、操作簡單，在食品安全檢測中有廣闊的應用前景。單克隆抗體技術在食品檢測中的應用

抗體主要由B淋巴細胞合成，每個B淋巴細胞有合成一種抗體的遺傳基因，如果能選出一個制造一種專一抗體的細胞進行培養，就可以得到由單細胞經分裂增殖而形成的細胞群，即克隆。單克隆細胞將合成一種決定簇的抗體。1975年，Kohler和 Milstein發現將小鼠骨髓瘤細胞和綿羊紅細胞免疫的小鼠脾細胞進行融合，形成了雜交細胞即可產生抗體，又可無限增殖，從而創 立了單克隆抗體雜交瘤技術。這一技術為醫學和生物學基礎研究開創了新紀元，是免疫學領域的重大突破。5．1 基本原理

B淋巴細胞具有專一性的合成針對某一抗原決定簇的抗體，但這種B淋巴細胞不能在體外生長，而骨髓瘤細胞可在體外生長，應用細胞雜交技術使骨髓瘤細胞與免疫的淋巴細胞二者合二為一，得到雜種的骨髓瘤細胞即雜交瘤細胞，這種雜交瘤細胞即具有專一性合成某一抗體的特性，也具有瘤細胞能在體外無限增殖的特性，用這種雜交瘤細胞培養的細胞群，可制備抗一種抗原決定簇的特異性單克隆抗體，這種用雜交瘤技術制備的單克隆抗體稱為第二抗體，主要抗原能引起小鼠的抗體應答，應用雜交瘤技術可獲得幾乎所有抗原的單克隆抗體。5．2 單克隆抗體技術在食品檢測中的應用

單克隆抗體在食品檢測中最大的優點是特異性強，不易出現假陽性。在食品檢測中有廣泛的應用前景。目前人們已制備出各種經食品傳播和引起食物中毒的細菌及毒素、真菌及毒素、病毒、寄生蟲、農藥、激素等的單克隆抗體并建立的檢測方法。

磺胺二甲嘧啶和克倫特羅（瘦肉精）這兩種藥物被歐美各國和我國列為獸藥殘留控制重點，國內研究出了用于動物性食品中磺胺二甲嘧啶檢測的單克隆抗體試劑盒和克倫特羅殘留檢測的多克隆試劑盒。這兩種試劑盒具有特異性強、儀器化程度低、樣品前處理簡單、檢測時間短，在實際生產中應用前景廣闊，填補了國內空白。

單克隆抗體檢測技術可在十分鐘內快速檢測有機磷類、氨基甲酸酯類、有機氯類、擬除蟲菊酯類及激素類的殘留量為農產品的優質安全提供技術支持。

英國建立了自動肉制品中的沙門氏菌的單克隆抗體檢測方法，人們還制出了單核增生性李特氏桿菌的單抗，用單抗ELISA檢測該菌。乳中氯霉素的單克隆抗體檢測技術也被建立。

食品儲藏過程中會受到霉菌污染，現已從青霉、毛霉等霉菌中提取耐熱性抗原制成單克隆抗體用ELISA方法可檢出加熱和未加熱食品中的霉菌。免疫測定新技術

6．1 脂質體免疫測定法

脂質體免疫測定法（LIA）是一種較新的免疫測定技術，脂質體是由磷脂或由其他類脂分子在水相中自發形成的一種密閉的雙分子單層或多層囊泡，脂質體表面還可以連接抗原或抗體分子。這種生物模擬膜在形成過程中能包裹水及其中的溶質（染料或酶），膜的穩定性可隨免疫反應有規律變化。根據釋放出的標記物的量進行測定，所以LIA具有很高的信號放大作用。目前LIA主要存在脂質體的穩定性和非特異性溶解問題。6．2 克隆酶給予體免疫測定法

克隆酶給予體免疫測定法（CEDIA）是一種新型均相免疫測定法。CEDIA中使用由重組DNA技術獲得的?半乳糖苷酶兩個獨立的蛋白質片段，這兩個片段獨立存在時無酶活性，但兩個片段結合則顯示催化活性。以此作為分析方法的基礎。其中較小片段稱為酶給予體片段（ED），另一片段稱為酶受體片段（EA）。ED標記物與抗體集合后不再與EA形成酶，所以當樣品中待測物增 加時則游離ED標記物增多，使反應液中酶產生增加，經底物顯色測定。CEDIA是目前靈敏度較高的均相免疫測定法。6．3 發光免疫測定法

發光免疫測定法（CLIA）常用魯米諾（Luminol）、異魯米諾（Isoluminol）及其衍生物進行標記。這些環肼類化合物在堿性條件下可被氧化產生3-胺基苯二甲酸鹽和430nm的發射光。在魯米諾的芳氨基上進行烴鏈取代后產光性能增強，但若置換芳氨基則發光被破壞。另外丫叮酯也用于發光標記。CLIA操作簡單、靈敏度高、測定速度快。但CLIA產光物質發光時間極短（數秒鐘），測定誤差較大。6．4免疫傳感器技術

免疫傳感器是生物傳感器的一種，近年來已取得迅速發展。免疫傳感器的探頭主要由兩部分組成；感受器：通常覆有連接有特異性抗體的可更換的傳感膜；換能器：能將抗原抗體產生的信號轉換為可供儀器檢測的電信號。免疫傳感器使用對象廣泛，專一性較強，高度的自動化，微型化與集成化減少對使用者及環境技術條件的依賴，測定速度快，適合現場或野外操作。6．5 多組分免疫測定法

根據不同檢測物標記方法互不相同，分析條件和檢測信號互不干擾。同一反應液中同時檢測不同的檢測物。但這種方法必須使幾種標記物的測定條件相互協調，其靈敏度和組分數受到限制。

免疫反應最大的特點是高度選擇性，抗原抗體的親和數通常為109或更高。作為一種分析手段，免疫分析技術操作簡單、速度快、分析成本低，在食品安全檢測中已表現出巨大的應用潛力。此外免疫分析技術能與其他技術聯用，在聯用方法中免疫技術即可作為高效液相色譜（HPLC）或氣相色譜法（GC）等測定技術的樣品進化或分離手段，也可作為其離線或在線檢測方法。這些方法結合了免疫分析的選擇性，靈敏性與HPLC，GC等技術的高速，高效分離和準確檢測能力，使分析過程簡化，分析成本下降，拓展了待測物范圍。

免疫分析測定法提供的待測物組分或結構方面的信息太少，一般不具備多殘留分析能力；免疫分析過程復雜，影響因素眾多，且不易控制，結果易于出現假陽性，方法難以標準化；方法建立過程復雜，研究周期長，某些待測物半抗原難以合成。免疫測定法不可能取代色譜或光譜等常規分析方法，只能作為其重要補充。

參考文獻

[1]現代食品檢測技術.趙杰文,孫永海主編.中國輕工業出版社.北京,2005:4.[2]獸藥殘留分析.趙俊鎖,邱月明,王超主編.上海科學技術出版社.2002:2.[3]食品安全與衛生.曹小紅主編.科學出版社.2006:7.[4]獸醫免疫學.杜念心主編.中國農業出版社.北京:1997.[5]分子免疫學.余傳霖主編.上海醫科大學出版社.復旦大學出版社.上海:2001.[6]細胞和分子免疫學.余伯泉主編.科學出版社.2001.[7]乳和乳制品檢測技術.翁鴻珍主編.中國輕工業出版社.北京:2006.[8]乳品安全和乳品檢測技術.龐廣昌,陳慶森,劉志和,等主編.科學出版社.北京： 2005.