CN101414408A - 触发事件区域代码化智能交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明为触发事件区域代码化智能交通系统，涉及的是一种智能交通系统，特别适用于采用浮动车技术的智能交通系统，其特征是：在信息采集技术方面以浮动车技术为基础，各车载终端自动过滤本车的行驶信息，只将对于掌握城市路况的变化有价值的信息发送给控制中心，并对发送信息的内容以代码的方式进行了简化。本发明大大减少了控制中心的信息处理量及判断道路状况的难度，从而解决了浮动车技术在交通信息的传输及处理等环节难以支持大规模车辆的难题。

Description

触发事件区域代码化智能交通系统

技术领域

本发明涉及一种智能交通系统，特别涉及采用浮动车技术的智能交通系统。

背景技术

随着汽车产业浪潮的冲击和城市化的加剧，物流和交通产业的需求迅猛增长，并且已经成为了现代社会的基本要素。与此同时带来了交通拥堵、交通事故、空气污染和很多其他方面的问题，它们也逐渐成为我们日常生活的一部分。为了应对这些挑战，相关政府部门出台了一系列的政策去应对交通的需求，并且通过修建更多的道路去扩展交通的供应承载能力。然而这样的物理方法由于空间和财政上的限制而并不能得到持续的实施。因此，为了能够给公众提供一个更加安全、方便和环保的交通体系，世界各国都展开了对智能交通管理技术的研究。

目前在国内外投入实际应用中的智能交通系统中，在信息采集技术方面浮动车技术是一种比较先进的技术。因为其他的动态交通信息采集技术基本上是通过一些固定的信息采集设备和人工方式来进行的，存在着设备单一、成本高、覆盖率低、难以推广等问题。因此，浮动车信息采集技术已成为目前研究的热点。其基本原理是：利用一定数量的装有特定车载终端的车辆(浮动车)，在行驶过程中采集沿途自身的各种交通数据(速度、加速度、出行距离、出行时间、停车、超速、紧急情况等)，并将所采集到的交通数据通过各种通讯手段传送到控制中心进行处理，经数据处理中心处理后，建立起庞大的共享数据库，向不同的服务对象提供多样化的实时交通信息。整个过程的实质是对整个路网的总体车辆进行随机抽样，用样本来反映总体的情况。

可以说浮动车技术天生需要GPS技术来为其提供各浮动车的实时位置信息。采用GPS的浮动车信息采集技术与固定监测器的根本区别在于实现了对路段的全方位、同步、动态的实时检测。与传统的跟车法比较，该方法对驾驶员的驾驶行为不做特殊要求，浮动车与控制中心的信息交换自动完成。集合了GPS的浮动车技术的优点是：1、可以利用现有卫星定位设备和通讯网络，大大降低了检测成本；2、可以实现对交通信息全天候、实时采集处理；3、集定位、通讯、交通引导、信息服务等多功能于一体。

但是浮动车技术在大规模推广方面也同其他技术一样存在着不足。首先，各浮动车都将本车的各种数据发送给控制中心，如果浮动车数量过多，那么控制中心处理数据的负担就非常之大。目前我国在北京、上海、广州的出租车调度系统都采用浮动车技术，其设计的实时调度容量为15000辆左右，相对于这些城市四五十万辆的平均交通流量，如果用于提供城市实时交通信息其采样率稍显不足。其次，由于浮动车是按照一定的时间间隔发送本车的各种数据，在控制中心的数据处理能力已定的情况下，浮动车的数量越多那么要求浮动车发送数据的间隔就会越长，前面所述的北京市出租车调度系统的浮动车数据更新时间间隔都为60秒左右，这样的时间间隔并不能说是完全实时的，会影响到对于一些交通状况(如紧急的交通事故)的判断和处理效果。最后，由于浮动车发送的数据大多是正常行驶的数据，对于只需根据车速就能判断路况的拥挤程度和处理突发事件是没有用处的，可以说浮动车技术的数据传输和处理方式正是其不能大规模推广的根本原因。

发明内容

由于浮动车技术在数据传输和处理方式上存在的机制缺陷，影响到了智能交通系统的大规模应用，所以需要一种新的数据传输和处理方法，本发明所要阐述的触发事件区域代码化智能交通系统正是为尝试解决这个问题而构思的。

从整体构架上来说，本系统至少包括一个交通控制中心和一个车载终端，车载终端越多系统对交通信息的掌握也越准确，控制中心和车载终端之间采用可永远在线的GPRS/CDMA蜂窝移动通信系统进行通讯，这是因为GPRS/CDMA的永远在线只是虚拟的连接并不占用无线资源，而且它们是按流量计费，非常符合浮动车技术和本系统的信息传播方式的需要。本系统的具体特征是：首先将智能交通系统所控制地界内的道路以交叉路口为界分为独立的路段区域，当然如果路段过长还可以再细分，然后给每一路段以及被道路所分割的各块城市区域都分配唯一的标识代码，只有当车载终端所在车辆(后简称终端车辆)在行使中触发某些事件时由车载终端向控制中心发送车辆所在区域的代码和代表所触发事件种类的类型代码，控制中心即可实时掌握每个区域内的交通状况。这里说的触发事件包括：车载终端接入智能交通系统；车载终端退出智能交通系统；终端车辆驶入某一区域；终端车辆以低速行使超过某限定时间(如30秒)；终端车辆非正常停车超过某限定时间(如10秒)；用户手动操纵车载终端向控制中心查询信息；控制中心向车载终端发送问询信息；终端车辆发生交通事故车载终端自动报警；终端车辆周围发生交通事故时用户手动报警。

本方案相对浮动车技术来说：1、减少了信息传输的数量，提高了质量，只传输对于城市交通管理有用的信息，大大减轻了控制中心的信息处理量；2、由于触发事件的种类都由车载终端判断好了才向控制中心发送，所以控制中心对于道路状况的判断就轻松了许多，其提出交通控制方案的速度也就高了很多；3、本系统可以说是真正的实时传送信息，对于时间就是生命的交通事故只要车载终端不损坏就可实时发送，而对于车速过慢这种容易产生误判的情况，留一定的延迟时间也是必要的，且基本不会有不良影响。

如果本系统的终端车辆数量过于庞大或者控制中心的计算能力过于有限，系统还可以只允许特殊车辆(如公交车或空车的出租车)发送其进入某区域的信息，其他车辆则可以省略此信息的发送，此做法又可省去大量的低价值信息传输。同样的，当某路段出现大量车速过慢终端车辆或停车车辆，控制中心向各终端车辆发出此路段交通拥堵信息后，各车载终端可以停止发送其车速过慢或停车信息，以避免堵车时常出现的车速时而提高时而减慢所导致的无用信息传输量增加，改为按照一定的时间间隔(如1分钟)向控制中心发送其位置信息。同时当其他终端车辆进入拥堵路段时要向控制中心发送其进入信息，且也按时间间隔发送位置信息，以便控制中心全面掌握拥堵路段的状况。

为了智能交通系统的大规模应用，本系统的车载终端应尽量控制成本，以便于消费者接受；而为了在所有城市都能普及智能交通系统，本系统的控制中心也应有相应的低成本的简化版。

首先来说车载终端的构成，一部拥有GPS功能的GPRS/CDMA智能手机基本就可以胜任车载终端的角色，可以说智能手机有着非常出色的性能，它集信息的采集、传输、显示、输入、储存、计算于一身，且智能手机即将普及，其价格也能够为司机朋友们所接受。当然智能手机还不能自动获取所在车辆的车牌号，以及判断车辆是否发生碰撞事故，这些信息可以通过安装在汽车上用于固定手机的基座来获取，基座再通过USB数据线传输给智能手机。基座则可以通过与车内的安全气囊系统相连接，来获取车辆是否发生碰撞事故的信息。采用车牌号和手机分离的措施，一来可以方便不同人在驾驶同一车辆时各自为其在行驶过程中所产生的费用付费(比如经过高速公路收费站时)；二来当驾驶者不愿泄漏本车出行信息时只需取下手机，即可由于获取信息不完整而自动停止发送信息。车载终端的使用方法是：当手机固定于基座上并通过USB线连接后，视为触发车载终端接入智能交通系统事件，由手机通过GPRS/CDMA向控制中心发送终端车辆车牌号及手机号码作为标识编号；然后保持虚拟连接不占用无线信道，手机内的终端软件自动根据GPS信息计算车速，当终端软件判断在车辆行驶过程中有触发事件发生时，则在极短时间内占用信道向控制中心发送车辆所在区域代码及触发事件代码；当手机拔离基座时，则视为触发车载终端退出智能交通系统事件，车载终端即取消和控制中心的虚拟连接。

接下来是控制中心简化版的构成部件，在硬件方面可以只包括一台服务器、一根与电信公司连接的光纤、一条由基础电信运营商提供的用于向所有车载终端发布交通信息的广播信道；在软件方面可以只包括一个用于接收车载终端信息和便于用户查询信息的网站、一个用于存储车载终端信息的数据库软件系统、一个能够根据数据库信息实时计算出区域交通状况的程序软件、一张智能交通系统所控制地界的精确电子地图。其中程序软件的计算方法是：当某一区域路段出现车速缓慢或非正常停车等异常状态的终端车辆时，程序自动用异常状态终端车辆数除以区域路段内总的终端车辆数，得到结果后即可与经验数据比对来判断此区域路段上的车辆拥挤程度。

当然，智能交通系统是一个非常庞大的系统工程，它能够为所有同交通运输有关的行业和部门服务。为全面发挥智能交通系统的作用，交通控制中心还应当与各城市交通管理部门、运输管理部门以及其他需要城市交通信息的政府部门机构和组织建立全面的交通信息共享网络。控制中心通过交通信息共享网络获取信息后，再利用无线广播信道向各车载终端提供各种信息服务：实时的道路交通状况信息、各交叉路口的交通信号以及交通管理部门的交通调控信息等。

最后依照本系统在城市交通管理中的方法，还可以将其推广应用于高速公路不停车收费系统。其实现方法是：首先为全国的高速公路也按区域路段设置独立的区域代码，当控制中心发现终端车辆行使在某高速公路上时，即可从车载终端所使用的手机话费上扣除相应的费用。当然了，此时的控制中心为一套全国的高速公路智能交通系统中的控制中心，其覆盖范围也是全国所有的高速公路，其信息的传输应该利用的是卫星通讯来传输。其次在各收费站点设置专用通道供终端车辆通行，车道内设问询系统和照相系统，问询系统向通过专用车道的车辆发送无线电问询信号，收到信号的车载终端向问询系统发送终端车辆车牌号，问询系统再与智能交通系统的数据库进行比对，以此来判断通过专用车道的车辆是否缴费。当问询系统发现未缴费车辆时由照相系统拍下未缴费车辆的车牌号以供事后处理。

使用本发明所述方法的不停车收费系统，其最大优点的可以减少高速公路上的收费站点，只需要在进入高速公路的路口设立站点检查驶离高速公路的终端车辆是否已经付费，而无需在高速公路内设立收费站点。终端车辆在高速公路内的行驶数据都被控制中心所记录，其收费情况也一目了然，且其通过手机支付费用的方式也比较简单方便。

附图说明

附图中示例了本发明所述的触发事件区域代码化智能交通系统在某一城市区域内的具体应用方法。

附图中：

道路区域都是以L打头编码的，如L0001；

地块区域都是以Q打头编码的，如Q0001；

交叉路口比较特殊，是交通事故的高发区，但又不属于单独的道路区域，所以将其独立编码，以X打头，如X0001；

设定图中的所有车辆都装有本系统的车载终端，都是浮动车，对其中一些将要在具体实施方式中提到的车辆给予编号，以C打头，如C01，但实际应用中的车辆代码都是以车牌号加手机号来编码的。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明在实际中的应用案例。

案例一：本系统的道路区域划分原则上是以交叉路口为界的，但是对于过长的路段应该取合适的距离将其再分为几段，如图L0001和L0002所示。对于地块区域的划分则是按照其功能区域来划分的，如一个住宅小区算一个区域，例如Q0001、Q0002、Q0003之间并没有道路，但他们是三个不同的小区，则将他们单独划分出来；如图在地块区域Q0007中有个停车场Q0008，就将其单独划分出来，给予独立的编号以方便停车场的使用。

案例二：在交叉路口X0012附近的车辆C07、C08正在等红灯，他们的车速虽然为零，但是其车载终端通过GPS定位判断出其在交叉路口附近，属于正常停车不会向控制中心发送信息，如在交叉路口附近车辆出现故障，驾驶员应当手动按键发出停车故障信息。对于交叉路口附近区域的判定范围应当以其绿灯时所能释放的最多停车车辆所排的长度为标准。

案例三：图中的道路区域L0003发生了交通堵塞，北向行使的四辆车C01～C04车速已降为零，假定其中C03、C04的位置已超出交叉路口附近区域的判定范围，C03、C04向控制中心发送非正常停车信息，控制中心判定L0003路段北向发生交通堵塞，并通过无线广播频道向各车载终端发送信息，将要驶经L0003路段的车辆可以根据此信息及时更改其行驶路线以避免陷入堵塞路段。C01～C04收到控制中心发出的L0003路段北向发生交通堵塞的信息后就不再重复发出其停车信息(堵塞中的车辆常常走走停停)，而是按照一定的时间间隔(如1分钟)向控制中心发送其位置信息，且任何终端车辆进入L0003要向控制中心发送其进入信息及按间隔发送车辆位置信息，以便控制中心掌握L0003路段的全面状况。当C01～C04驶出L0003后(这里假设没有终端车辆再进入L0003)，控制中心可以向各终端车辆发送L0003可能已解除堵塞信息，如果C05进入L0003后一直正常行使，则控制中心就向各车载终端发送L0003路段恢复正常的信息。通过这套判定及控制方法便基本能够解决一般情况下的道路交通堵塞。

案例四：如图车辆C10、C11发生交通碰撞事故，C10、C11的车载终端立刻自动向控制中心发送其发生剧烈撞击的信息，控制中心收到信息后则立即通知最近的救护车赶往出事地点，同时向各车载终端发送L0011路段发生交通事故的信息。当在L0011的终端车辆C09、C12收到信息后自动向控制中心通报其正在L0011上行使，控制中心则根据这些车辆是否发送停车或车速过低信息来判断L0011的两个行使方向是否要发生交通堵塞。同时控制中心在能力允许的情况下，还可以向各终端车辆提供救护车位置信息，以方便各终端车辆注意给救护车让道。

案例五：如图A处有一本智能交通系统用户王先生正要出门前往B处，其汽车牌号为京AB1234，手机号为13512345678。王先生在上车前通过手机查询了一下当时交通情况，一看L0003路段发生交通堵塞、L0011路段发生交通事故，于是决定走L0005—L0018—L0007—L0006—L0020这条路线到B地。王先生上车后将手机插到了车上的车载终端基座上，以便在获取实时的交通信息的同时给手机充电，当装有终端软件的手机和终端基座连接时，终端软件便向控制中心发送了由本车牌号及手机号码组成终端车辆代码京AB123413512345678，并同时发送其所在区域代码Q0006以及车辆接入系统的事件代码。至此王先生的私家车C06便成为本系统的终端车辆中的一员，其在行使中遇到触发事件时向控制中心发送的信息都包括其终端车辆代码、所在区域代码和触发事件的类型代码等内容。当王先生到达B地后，停车将手机拔离基座时，终端软件又通过手机向控制中心发送了其终端车辆代码、所在区域代码以及车辆脱离系统的事件代码。至此一个标准的用户使用本智能交通系统的过程便告完成。

Claims (8)

1，一种智能交通系统，至少包括一个交通控制中心和一个车载终端，两者之间采用可永远在线的GPRS/CDMA蜂窝移动通信系统进行通讯，其特征在于：首先将智能交通系统所控制地界内的道路以交叉路口为界分为独立的路段区域，每一路段以及被道路所分割的各块城市区域都分配唯一的标识代码，当车载终端所在车辆(后简称终端车辆)在行使中触发某些事件时由车载终端向控制中心发送车辆所在区域的代码和代表所触发事件种类的类型代码，控制中心即可实时掌握每个区域内的交通状况。

2，根据权力要求1所述的智能交通系统，所述的触发事件包括各种对于城市交通管理有用的信息：车载终端接入智能交通系统；车载终端退出智能交通系统；终端车辆驶入某一区域；终端车辆以低速行使超过某限定时间；终端车辆非正常停车超过某限定时间；用户手动操纵车载终端向控制中心查询信息；控制中心向车载终端发送问询信息；终端车辆周围发生交通事故时用户手动报警。

3，根据权力要求1所述的智能交通系统，其中的车载终端至少包括一部拥有GPS功能的GPRS/CDMA智能手机、一个能够固定手机且可以和手机连接提供终端车辆车牌号的基座、一个安装于智能手机内可根据GPS信息计算车速自动判断是否发送车况信息以及为用户提供查询业务和各种个性化服务的终端软件，其特征在于：当手机固定于基座上并通过USB线连接后，视为触发车载终端接入智能交通系统事件，由手机通过GPRS/CDMA向控制中心发送终端车辆车牌号及手机号码作为标识编号；然后保持虚拟连接不占用无线信道，手机内的终端软件自动根据GPS信息计算车速，当终端软件判断在车辆行驶过程中有触发事件发生时，则在极短时间内占用信道向控制中心发送车辆所在区域代码及触发事件代码；当手机拔离基座时，则视为触发车载终端退出智能交通系统事件，车载终端即取消和控制中心的虚拟连接。

4，根据权力要求1所述的智能交通系统，其中的交通控制中心在硬件方面至少包括一台服务器、一根与电信公司连接的光纤、一条由基础电信运营商提供的用于向所有车载终端发布交通信息的广播信道；在软件方面至少包括一个用于接收车载终端信息和便于用户查询信息的网站、一个用于存储车载终端信息的数据库软件系统、一个能够根据数据库信息实时计算出区域交通状况的程序软件、一张智能交通系统所控制地界的精确电子地图。

5，根据权力要求4所述的智能交通系统，其中的程序软件的计算方法是：当某一区域路段出现车速缓慢或非正常停车等异常状态的终端车辆时，程序自动用异常状态终端车辆数除以区域路段内总的终端车辆数，得到结果后即可与经验数据比对来判断此区域路段的拥挤程度。

6，根据权力要求1所述的智能交通系统，其中的交通控制中心应当与各城市交通管理部门、运输管理部门以及其他需要城市交通信息的政府部门机构和组织建立全面的交通信息共享网络，控制中心通过交通信息共享网络获取信息后，再利用无线广播信道向各车载终端提供各种信息服务：实时的道路交通状况信息、各交叉路口的交通信号以及交通管理部门的交通调控信息等。

7，根据权力要求1所述的智能交通系统，本系统还可实现高速公路不停车收费，其方法特征是：为全国的高速公路也按区域路段设置独立的区域代码，当控制中心发现终端车辆行使在某高速公路上时，即可从车载终端所使用的手机上扣除相应的费用；同时在各收费站点设置专用通道供终端车辆通行，车道内设问询系统和照相系统，当问询系统发现未缴费车辆时由照相系统拍下未缴费车辆的车牌号以供事后处理。

8，根据权力要求7所述的智能交通系统，其中的问询系统发现未缴费车辆的方法是：问询系统向通过专用车道的车辆发送无线电问询信号，收到信号的车载终端向问询系统发送终端车辆车牌号，问询系统再与智能交通系统的数据库进行比对，以此来判断通过专用车道的车辆是否缴费。

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