CN101639982A - 一种道路交通信息的无线采集方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种道路交通信息的无线采集方法，包括以下步骤：a.将无线发射器和无线接收器的二者或二者之一安置于路面或者埋置于路面下；b.无线发射器发射预定的无线信号，无线接收器接收所述无线发射器发射的无线信号；c.根据所述无线接收器接收到的无线信号的强弱变化特征，以获得所述路面的信息。本发明还提供了一种相应的道路交通信息的无线采集装置。采用本发明的道路交通信息的无线采集方法和装置，成本低，探测准确率高，对路面破坏小，可全天候工作，能采集多种交通信息。

Description

一种道路交通信息的无线采集方法及装置

技术领域

本发明涉及道路交通信息采集领域，尤其涉及一种道路交通信息的无线采集方法及装置。

背景技术

随着城市经济的飞速方展，城市车辆数目急剧增加，交通状况日益恶化，现有道路基础设施已越来越不能满足城市交通发展的需求。面对这样的局面，一方面可以通过增加道路建设来加以改善，另一方面可以通过智能交通控制对城市交通进行全局或局部的优化。智能交通控制首先是需要准确采集道路交通信息，然后根据道路交通信息在车流高峰期间优化车流，尤其是可以根据交通路口的交通信息控制交通灯或触发拍照，从而达到交通智能优化的目的。

在智能交通控制的信息采集中，需要同时获得路面车辆等待信息，平均车流速度信息，车流量信息等。目前我国城市普遍采用的是一种在路面埋置电感线圈的方法，通过检测汽车通过时引起的磁场变化来获得路面信息。然而，这种方法对低速和静止车辆的探测灵敏度较低，同时还有电感线圈体积庞大、寿命短、成本高、对路面破坏大的缺点。此外，某些道路采用一种雷达测速仪的方法，通过检测无线信号的多普勒频移来测量车行速度。然而，由于其无法区分静止的车辆和路面，因此并不能用来检测是否有车辆，也不能用来统计车流量。综上可以看出，采用现有道路交通信息采集方法均都不能获得全面的道路交通信息。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出了一种道路交通信息的无线采集方法，该方法包括以下步骤：

a.将无线发射器和无线接收器的二者或二者之一安置于路面或者埋置于路面下；

b.无线发射器发射预定的无线信号，无线接收器接收所述无线发射器发射的无线信号；

c.根据所述无线接收器接收到的无线信号的强弱变化特征，以获得所述路面的信息。

优选的，步骤a中，将无线接收器和无线发射器安置于路面或者埋置于路面下，并且对无线发射器和无线接收器进行信号隔离；步骤c中，当所述无线接收器接收到的无线信号的强度超过设定的门限时，则判定所述无线发射器所在的路面上方有车辆，否则所述无线发射器所在的路面上方无车辆。

优选的，步骤a中，将无线发射器安置于路面或者埋置于路面下，将无线接收器放置于所述路面的上方，并且高于通过所述路面的车辆；步骤c中，当所述无线接收器接收到的无线信号的强度低于设定的门限时，则判定所述无线发射器所在的路面上方有车辆，否则所述无线发射器所在的路面上方无车辆。

优选的，步骤a中，将无线接收器安置于路面或者埋置于路面下，将无线发射器器放置于所述路面的上方，并且高于通过所述路面的车辆；步骤c中，当所述无线接收器接收到的无线信号的强度低于设定的门限时，则判定所述无线接收器所在的路面上方有车辆，否则所述无线接收器所在的路面上方无车辆。

优选的，上述所述方法的步骤c中，所述设定的门限是动态变化的。

优选的，上述所述方法的步骤c中，所述路面的信息包括：路面上方是否有车辆的信息、是否有车辆通过的信息，车辆通过速度的信息，以及车流量的统计信息。进一步的，当路面上方是否有车辆的信息发生变化时，即当所述路面上方从有车辆变化到无车辆或者从无车辆变化到有车辆时，则判定有车辆通过，同时车流量计数器累加1。进一步的，将车辆通过时间计算为从判定有车辆开始计时到下一次判定无车辆时结束，则车辆行驶速度计算为设定的平均车辆身长除以所述车辆通过时间。

本发明还提出了一种采用上述方法的道路交通信息的无线采集装置，该装置包括以下部分：

一个无线发射器，用于发射预定的无线信号；

一个无线接收器，包括一个接收单元和一个信号处理单元，接收单元用于接收所述无线发射器发射的无线信号；信号处理单元用于检测所述接收单元接收到的无线信号的强弱变化特征，并依据检测结果得出路面信息。

在现有的道路交通信息采集方法和装置中，无线装置均只作为一种信息传输工具用来传输已采集的道路交通信息，本发明则直接利用无线装置进行交通信息的采集，其有益效果在于：成本低，探测准确率高，对路面破坏小，可全天候工作，能采集多种交通信息。

附图说明

图1是本发明实施例1的无线接收器与无线发射器的安置位置示意图；

图2是本发明实施例2的无线接收器与无线发射器的安置位置示意图；

图3是本发明实施例3的无线接收器与无线发射器的安置位置示意图。

具体实施方式

本发明的原理在于，将无线设备安置于车辆通过的路面或埋置于路面下，根据车辆通过时引起的无线信号的强弱变化来获得路面信息。其中又分为以下两种情况：

情况1：将无线发射器和无线接收器安置于路面或者埋置于路面下。当车辆经过无线发射器上方时，无线接收器接收到车底反射的无线信号，其接收信号功率将变强；当车辆离开时，无线接收器的信号功率变弱。

情况2：将无线发射器和无线接收器之一安置于路面或者埋置于路面下，另外一个安置于路面上方。当车辆经过相应无线发射器或无线接收器上方时，无线发射器和无线接收器之间的直射传播路径被阻断，无线接收器接收信号功率变弱；当车辆离开时，无线接收器的信号功率又变强。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明。

实施例1：

将无线接收器与无线发射器放置在一起并一同埋置于路面下，如图1所示。同时对无线发射器和无线接收器进行信号隔离，使得车辆通过所述路面时，通过车底反射到达无线接收器的信号的强度足够淹没未通过车底反射而直接到达无线接收器的信号的强度。隔离度做得越好，探测的灵敏度越高。当车辆通过路面时，无线接收器接收到经过车底反射的无线信号，其接收信号功率明显增高。

无线发射器发射2.4G频段的无线信号，发射功率为0.1W(20dBm)。按照周期为2毫秒的速率发射一个带宽为200K、长度为160微秒短脉冲信号。短脉冲信号相对于连续波的好处在于节省功率，本实施例中只有8％的时间用于发射。道路各条通道上的发射器使用不同的载频，其脉冲信号带外衰减60dB以上，以免各通道互相干扰导致误判。

无线发射器开始发射时，无线接收器同时启动，同时也启动无线接收器的AD采集，AD采样速率为500k；无线发射器关闭发射时，无线接收器同时停止采样。将采样的信号计算平均功率，并表示成分贝。与设定的门限Th₁做比较。若高于设定的门限Th₁时，则判定无线发射器所在的路面上方有车辆，否则路面上方无车辆。

考虑到无线发射器埋置的深度、道路是否积水或积雪、设备的老化，门限Th₁是动态变化的。门限Th₁的初始值设为-10dBm，以1小时为单位动态变化，在1小时内，统计160微秒脉冲接收信号的平均功率的最大值和最小值，若最大功率和最小功率相差30分贝以上，则新的门限更新为最大功率分贝值和最小功率分贝值的平均值，否则门限不进行更新。

车流量统计：每检测到一次路面从有车辆到无车辆变化时，则判定有车辆通过，同时车流量计数器加1。

车速估计：估计车辆通过路面的时间为从判定有车辆开始计时到下一次判定无车辆时结束。假设车身长度为4.5米，将车长除以车辆通过路面的时间即可获得车速。每辆车的车长不一，对特定车辆，车速只是大致估计，但从统计意义上可以提供比较准确的道路车流速度。此外，在激活拍照时，可以假设车身更长来计算车速，从而使得超速的漏检率更低，拍照之后可以通过车型判断车长，从而获得更精确的车速信息。

无线接收器采集的信息通过ZigBee无线方式传输出去，ZigBee接收器安装在交通灯上，ZigBee接收模块连接交通灯和摄像头，以一定的算法控制交通灯和摄像头拍照。ZigBee同时连接一个GSM工业模块，将采集的数据以短信的方式发给相关部门做进一步的处理。

实施例2：

无线接收器和无线发射器分离，将无线发射器埋置于路面下，无线接收器安置于交通灯上，如图2所示。每条通道安装一个无线发射器，发射器的参数同实施例1，各无线发射器载频相邻。用一个无线接收器接收所有发射器发射的无线信号，无线接收器对接收信号进行10M的宽带采样。无线接收器安装在交通灯上可直接用电缆供电，无需考虑节电，无线接收器AD采样一直处于工作状态。将宽带采样的信号进行数字滤波，分离出各通道发射器发射的信号，将分离出的各发射器信号以160微秒滑动窗观察，计算160微秒内的平均功率(以分贝计)与各通道设定的门限Th₂做比较。当在2毫秒的时间内，160微秒滑动窗的功率均高于门限Th₂时，则判定对应无线发射器所在的通道路面上方无车辆，否则判定为有车辆。

考虑到无线发射器埋置的深度、道路是否积水或积雪、设备的老化，各通道门限Th₂是动态变化的。门限Th₂的初始值为-60dBm，以1小时为单位动态变化。在1小时内，统计160微秒滑动窗内平均功率的最大值和最小值，若最大功率和最小功率相差30分贝以上，则新的门限更新为最大功率分贝值和最小功率分贝值的平均值，否则门限不进行更新。

车流量统计、车速估计以及采集信息的传输方式与实施例1相同。

接收器直接连接交通灯，摄像头等装置，用于控制交通灯和激活摄像头。接收器连接一个GSM西门子工业模块，采集的数据以短信的方式发给相关部门做进一步处理。

实施例3：

无线接收器和无线发射器分离，将无线接收器埋置于路面下，无线发射器安置于交通灯上，如图3所示。每条通道安装一个无线接收器，用一个无线发射器发射无线信号，无线发射器的参数同实施例1。无线发射器开始发射时，无线接收器同时启动，同时也启动无线接收器的AD采集，AD采样速率为500k；无线发射器关闭发射时，无线接收器同时停止采样。由于无线发射器和接收器是分离的，考虑到接收器需要和发射器保持同步，发射信号采用一个持续时长为160微秒的31位的m序列，m序列具有优良的自相关性特性，则可以通过自相关峰值的位置做同步跟踪。

将采样的信号计算平均功率，并表示成分贝。与设定的门限Th₃做比较。若低于设定的门限Th₃时，则判定无线发射器所在的路面上方有车辆，否则路面上方无车辆。

考虑到无线接收器埋置的深度、道路是否积水或积雪、设备的老化，各通道门限Th₃是动态变化的。门限Th₃的初始值为-60dBm，以1小时为单位动态变化，在1小时内，统计160微秒脉冲接收信号的平均功率的最大值和最小值，若最大功率和最小功率相差30分贝以上，则新的门限更新为最大功率分贝值和最小功率分贝值的平均值，否则门限不进行更新。

车流量统计、车速估计以及采集信息的传输方式与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种道路交通信息的无线采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将无线发射器和无线接收器的二者或二者之一安置于路面或者埋置于路面下；

b.无线发射器发射预定的无线信号，无线接收器接收所述无线发射器发射的无线信号；

c.根据所述无线接收器接收到的无线信号的强弱变化特征，以获得所述路面的信息。

2、一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a中，将无线接收器和无线发射器安置于路面或者埋置于路面下，并且对无线发射器和无线接收器进行信号隔离；步骤c中，当所述无线接收器接收到的无线信号的强度超过设定的门限时，则判定所述无线发射器所在的路面上方有车辆，否则所述无线发射器所在的路面上方无车辆。

3、一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a中，将无线发射器安置于路面或者埋置于路面下，将无线接收器放置于所述路面的上方，并且高于通过所述路面的车辆；步骤c中，当所述无线接收器接收到的无线信号的强度低于设定的门限时，则判定所述无线发射器所在的路面上方有车辆，否则所述无线发射器所在的路面上方无车辆。

4、一种如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a中，将无线接收器安置于路面或者埋置于路面下，将无线发射器器放置于所述路面的上方，并且高于通过所述路面的车辆；步骤c中，当所述无线接收器接收到的无线信号的强度低于设定的门限时，则判定所述无线接收器所在的路面上方有车辆，否则所述无线接收器所在的路面上方无车辆。

5、一种如权利要求2，3，4之一所述的方法，其特征在于步骤c，所述设定的门限是动态变化的。

6、一种如权利要求1，2，3，4之一所述的方法，其特征在于步骤c，所述路面的信息包括：路面上方是否有车辆的信息、是否有车辆通过的信息，车辆通过速度的信息，以及车流量的统计信息。

7、一种如权利要求6所述的方法，其特征在于步骤c：当路面上方是否有车辆的信息发生变化时，即当所述路面上方从有车辆变化到无车辆或者从无车辆变化到有车辆时，则判定有车辆通过，同时车流量计数器累加1。

8、一种如权利要求6所述的方法，其特征在于步骤c：将车辆通过时间计算为从判定有车辆开始计时到下一次判定无车辆时结束，则车辆行驶速度计算为设定的平均车辆身长除以所述车辆通过时间。

9、一种采用权利要求1所述方法的道路交通信息的无线采集装置，其特征在于，包括以下部分：

一个无线发射器，用于发射预定的无线信号；

一个无线接收器，包括一个接收单元和一个信号处理单元，接收单元用于接收所述无线发射器发射的无线信号；信号处理单元用于检测所述接收单元接收到的无线信号的强弱变化特征，并依据检测结果得出路面信息。

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