CN100498871C - 一种道路交通参数检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种道路交通参数检测装置及检测方法，属于道路交通参数采集领域。一种道路交通参数检测装置，包括由GPS车辆监控终端GMT和监控中心MC组成的车辆实时监控系统，其特征在于：与车辆实时监控系统相连的还设有一GIS电子地图，GIS电子地图中存储有实际道路信息，在GIS电子地图上需要检测的区域设有电子围栏。一种道路交通参数的检测方法，首先根据获取的数据判断车辆是否进入第一个电子围栏区域，若进入，则电子围栏计数器加一，随后再检测下一数据，看是否有新的车辆进入，然后再检测车辆是否进入第二个电子围栏区域，根据两个电子围栏区域记录的数据，计算道路的交通参数，获得道路的交通状况。本发明数据实时采集，范围广精确高。

Description

一种道路交通参数检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于道路交通参数采集领域，具体地说是一种利用GPS终端采集道路交通参数的装置及方法。

背景技术

目前，能够进行交通参数采集的主要方法有：基于感应线圈的方法、使用车辆电子标签的方法和较为传统的基于视频检测、红外检测和微波检测的方法等。但这些方法大多需要投入大量的硬件设施，更重要的是覆盖范围受到一定限制，且无法实现交通参数的实时采集。

随着全球定位系统(GPS)技术应用的发展，越来越多的车辆安装了GPS定位系统。这些车辆则成为可以收集道路交通参数的探测车辆。利用GPS采集道路交通参数具有精度高、实时性好、全天候、不受天气影响和安装简单、易于维护的优点。因此利用GPS采集道路交通参数现在被广泛的应用。

但是现在利用GPS采集道路交通参数的方法，都是按照以下步骤：首先得到整条道路所有车辆的GPS定位信息，然后提取车辆位置、速度、时间、方向等信息，最后进行简单的平均计算，获得道路车辆的平均速度、道路交通流量等信息。但是这种方法存在以下缺点：

1.不能排除道路交通路口的影响。当车辆行驶到红绿灯路口时，采集到GPS信息是无效的，此时的数据不能反映道路的交通状况，应该去除。

2.不能排除进出站的影响。当GPS车辆进出车站的时候，或者在车站候客的时候，此时采集的数据不能反映道路的交通状况，应该去除。

3.不能排除公交车站牌停靠及出租车停靠点的影响。当公交车进出站牌的时候，以及出租车在停靠点的时候，采集的数据是无效的，应该去除。

这些缺点，是现存利用GPS采集道路交通参数方法固有的缺点，采用这些方法，降低了道路交通参数采集的准确度，不能完全准确的反映道路的实际交通状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的基于位置的虚拟线圈道路交通参数检测装置及方法，该方法能够有效避免现存方法的缺点，提高道路交通参数采集的准确性和实时性。

本发明的技术方案是：一种道路交通参数检测装置，包括由GPS车辆监控终端GMT和监控中心MC组成的车辆实时监控系统，其特征在于：与车辆实时监控系统相连的还设有一GIS电子地图，GIS电子地图中存储有实际道路信息，在GIS电子地图上需要检测的区域设有电子围栏。

一种道路交通参数的检测方法，具有如下步骤：

首先根据获取的数据判断车辆是否进入第一个电子围栏区域，若进入，则电子围栏计数器加一，随后再检测下一数据，看是否有新的车辆进入，然后再检测车辆是否进入第二个电子围栏区域，根据两个电子围栏区域记录的数据，计算道路的交通参数，获得道路的交通状况。

本发明的有益效果是：此方法机动灵活，电子围栏根据实际需要可任意安装，不受空间限制；数据实时采集，范围广精确高；实现数据的自动采集、自动传输、自动处理、自动显示。

附图说明

图1是本发明的总体系统结构图；

图2是本发明的虚拟线圈设置原理图；

图3是本发明的单行道道路虚拟线圈设置图；

图4是本发明的双行道道路虚拟线圈设置图；

图5是本发明的虚拟线圈路网设置图。

具体实施方式

如图1所示，基于GPRS通信方式的车辆实时监控系统主要由GPS车辆监控终端(GMT)和监控中心(MC)组成。监控中心接收到来自监控终端的包含车辆经度、纬度、速度、方向等信息的数据，进行适当的转化和处理后，将车辆位置及其轨迹在电子地图上显示出来，从而达到实时监控的目的。

GPS虚拟线圈是基于监控中心的监控软件设置与接收到的GPS探测车辆信息对比，经分析和计算得出道路交通量、车辆平均速度等信息。原理图如图2所示。具体实施步骤如下：

1、设置虚拟线圈

一台连接监控中心数据库的计算机作为虚拟线圈检测的硬件。GIS是集信息管理和处理于一体的先进的系统，它可以方便的存储道路信息，并且能与其它软件进行很好的结合。因此，我们可以把道路长度、经度、纬度等信息存储在GIS电子地图中。在GIS电子地图上，对某条检测道路设置两个电子围栏C_A、C_B(如图2)。则C_A、C_B对应于实际道路上的A、B两个检测区域，我们称C_A、C_B为虚拟线圈，其范围可用下面两个椭圆方程式描述。所设置的虚拟线圈，可以有效的避开道路交通路口以及出租车、公交车停靠站的影响，单行道道路、双行道道路及路网的虚拟线圈设置方法如图3、4、5所示。

$\frac{{(l-l_A)}^2}{a^2}+\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_A)}^2}{b^2}\≤r^2---\left(1\right)$

$\frac{{(l-l_B)}^2}{a^2}+\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_B)}^2}{b^2}\≤r^2---\left(2\right)$

其中l_A、l_B、λ_A、λ_B分别为虚拟线圈中心经度和纬度，a、b分别为的长短轴。根据实际情况也可设置为圆形或方形。

2、解析GPRS信息

由于通过GPRS方式传送的消息包含车辆的经度、纬度、速度、方向及自身的ID号。因此，通过相应的处理，可得到虚拟线圈需要的数据，设置为数组a。

a＝(1，λ，v，θ，t，m)                   (3)

其中t为时间，1、λ、v、θ分别为t时刻这辆车经度、纬度、速度、方向角，m为这辆车ID号。

3、虚拟线圈检测

如图2所示的车道上，当车M在这段路上由左向右行驶时，不同时刻数组a不同，把(3)式实时的1、λ值代入到(1)式检验是否成立，若成立则说明车M进入虚拟线圈C_A，这时记下数组a中的θ、v、t、m，虚拟线圈C_A计数器加1，依次当收到下一时刻的数组时，先判断(1)式成立，再判断此刻m是否和上一时刻m是否相等，若相等，则说明此时刻车M还没离开虚拟线圈C_A，若不等则记数器加1，记下数组a中的θ、v、t、m。同样可检测车M是否进入虚拟线圈C_B。记下θ、v、t、m数据，这样虚拟线圈C_A与C_B反复检测经过的车辆，记下数据θ、v、t、m，以便进行交通参数计算，通过以上的算法描述在虚拟线圈检测计算机中进行软件编程。

4、计算道路交通参数

4.1 道路平均速度检测

平均速度有两种计算方法：时间平均速度和距离平均速度。时间平均速度是指所有车辆在给定的时间段内通过指定路段节点的速度平均。距离平均是时间段内行驶在指定路段上的所有车辆的平均速度。

(1)时间平均速度测量

当虚拟线圈C_A计数为n时，每辆车的速度为v_i(i＝1，2，3，...n)则所有车辆总平均速度为：

$V_i=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{v}_i}{n}---\left(4\right)$

(2)距离平均速度测量

根据两个虚拟线圈记录的数组a和两个线圈所处的经度、纬度，可方便的知道此时所测区间的平均车速。设所测区间总长度为s，第i辆车的行程时间为T_i(i＝1，2，...n)，车辆经过第一端路口的时刻为t₁，经过另一端路口的时刻为t₂，则车辆的距离平均速度为：

$\stackrel{\‾}{V_S}=\frac{\mathrm{ns}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i}---\left(5\right)$

其中，T_i＝t₂-t₁，得到V_s后，可以求得交通流量Q。

4.2 交通流量检测

交通流量又称交通量，是指在单位时间内，通过道路某一地点、某一断面或某一条道路的车辆数，在连续交通流中，存在如下关系：

Q＝VK                   (6)

其中，Q为交通流量，V为距离平均速度，K为车流密度。

Claims (2)

1、一种道路交通参数检测装置，包括由GPS车辆监控终端GMT和监控中心MC组成的车辆实时监控系统，其特征在于：与车辆实时监控系统相连的还设有一GIS电子地图，GIS电子地图中存储有实际道路信息，在GIS电子地图上某条需要检测的道路上设有第一电子围栏和第二电子围栏。

2、一种道路交通参数的检测方法，其特征在于：具有如下步骤：

将第一个电子围栏和第二个电子围栏设置在GIS电子地图上的某条需要检测的道路上，根据获取的数据判断第一车辆是否进入第一个电子围栏区域，若进入，则该电子围栏计数器加一，随后再检测下一数据，看是否有第二车辆进入，然后再检测第一车辆是否进入第二个电子围栏区域，根据两个电子围栏区域记录的数据，计算道路的交通参数，获得道路的交通状况。

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