CN101729167A - 一种交通路况信息处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交通路况信息处理方法，其特征在于，首先，建立一个无线通信网络构架，其包括一个信息中心、有限个车载移动节点组成的车载无线传感器网络子系统和一个基于广播网络的信息发布子系统；信息中心固定于城区内某一交通枢纽位置，为该无线通信网络的中心；其次，各车载移动节点根据信息中心的命令通过车载无线传感器网络子系统进行实时路况信息采集与数据融合；接着将各路段采集与数据融合的实时路况信息通过车载无线传感器网络子系统上报给信息中心；最后信息中心通过信息发布子系统将处理后的交通路况信息及网络控制信令对各车载移动节点进行发布；用于供驾驶员择路。

Description

一种交通路况信息处理方法

技术领域

本发明涉及一种基于无线通信网络的信息处理系统，特别是一种基于移动车辆组成的无线传感器网络的城市交通路况信息处理方法。

背景技术

随着经济的高速发展和城市化进程的加快，交通矛盾日益突出，交通拥堵问题严重影响了人们的正常生活。交通路况信息是一种实时的道路交通信息，它反映了特定区域内的道路交通状况以及近期变化趋势。交通路况信息不仅可为交通管理部门输导交通提供依据，而且也为驾驶人员和普通出行者合理择路线提供帮助。因此，交通路况信息的采集、处理、上报和发布能够有助于解决目前日益严重的交通拥堵问题。

现有的交通路况信息系统大多采用人工或半人工方式。信息采集由一定区域内的雷达测速系统、具有GPS定位和无线通信能力的交警巡逻车，以及针对特定交通事件而随机发起的人工事件上报机制构成的协同检测平台完成。信息传输和发布主要通过公网的电话、短信或专网的无线电台来实现。此种方式网络设备成本很高，服务用户数量有限，信息采集范围有限，时效性差。因此，一种基于无线传感器网络信息技术就应运而生了，其可适应城市发展对道路交通监测提出的日益复杂的要求。

车载无线传感器网络由许多分布式的车载传感器节点组成。这些车载传感器节点具有无线通信、信息收集和处理以及协同合作等功能。借助现有的车辆定位技术和车辆行驶状态信息，通过在车载传感器节点与数据收集中心之间快速建立临时数据链路的方式，可以达到传送实时路况信息的目的。这种全新的信息获取和传输模式，使车载无线传感器网络非常适用于交通路况信息的收集和处理。

现有的利用车载无线传感网络技术进行城市交通路况信息处理的方法，多侧重于在各移动节点间进行多台车辆行驶中数据信息的直接传输，并未充分利用单个车载节点的信息处理能力，而将全部数据通过网络传输至网络的信息中心。这种信息传输没有对网络信息进行甄别和去冗余处理，导致了在网络中无法剔除错误数据，且网络数据传输量巨大，网络信息中心处理压力较高的问题。另一方面，现有的车载无线传感网络的数据传输方法，多需要路边固定传感器节点的支持。大量的路边固定节点使得网络的架设困难，而维护全城市的路边固定传感器节点也大大提高了网络的运营成本。在交通信息发布方面，现有的车载无线传感器网络或没有涉及交通信息发布功能或采用数据采集上报网络进行下行的全城交通信息的数据发送，这导致了网络服务对象不确定，工作方式复杂，信息发布方式单一，交通路况信息上报的时效性和下行发布的用户覆盖率难以保证。已有的专利(公开号：CN1959758A和CN101051418A)都存在此类问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用车载无线传感器网络技术，建立一个公共交通路况信息资源共享平台，实现收集、融合、上报和发布城市道路交通实时路况信息的方法，能够克服已有方案中的不足，具有无任何固定传感器节点、网络负担轻，维护费用低，发布方式简单等实用性和先进性方面的优势。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种交通路况信息处理方法，其特征在于，首先，建立一个无线通信网络构架，其包括一个信息中心、有限个车载移动节点组成的车载无线传感器网络子系统和一个基于广播网络(比如无线寻呼BP网络)的信息发布子系统；信息中心固定于城区内某一位置，为该无线通信网络的中心；其次，各车载移动节点根据信息中心的命令通过车载无线传感器网络子系统进行实时路况信息采集与数据融合；接着将各路段采集与数据融合的实时路况信息通过车载无线传感器网络子系统上报给信息中心；最后信息中心通过信息发布子系统将处理后的交通路况信息及网络控制信令对各车载移动节点进行发布；用于供驾驶员择路；所述实时路况信息的采集与数据融合、上报以及发布具体包括下述步骤：

步骤1，信息中心将城市路网按具体路段进行划分并标记；根据调研数据，确定各路段起始点的经纬度信息，制作“GPS经纬度信息——路段标号”映射表；制定“道路拥堵等级——平均行驶速度”映射表，并通过信息发布子系统下载到各车载移动节点中；

步骤2，各车载移动节点的GPS接收器按照固定周期获得本车当前的经纬度、速度与时间信息，根据所下载的“GPS经纬度——路段标号”映射表，通过计算即可获得自身当前所处路段标号信息；

步骤3，信息处理中心通过信息发布子系统向全网广播“收集路况”命令，行驶在路网中的车载移动节点收到命令后对其进行解析，当收到的命令为全网广播“收集路况”命令或是本路段的“上报GPS信息”命令时，对该命令进行响应，否则不予响应；

步骤4，各车载移动节点进行该路段内融合车载移动节点选取：选取确定了融合车载移动节点后，该融合车载移动节点向该路段双向行驶的所有其它车载移动节点广播“上报GPS信息”命令并等待接收数据；

步骤5，处于同一路段并且收到“上报GPS信息”命令或全网广播“收集路况”命令的各车载移动节点将自身获得的GPS当前信息通过其无线通信模块一跳发送至融合车载移动节点；

步骤6，融合车载移动节点收集其它车载移动节点上报的GPS信息进行记录，获得各上报车载移动节点的平均行驶速度、行驶方向，继而根据从信息中心下载的“道路拥堵等级——平均行驶速度”映射表，得到表征双向车道路况的路段标号值、当前时间值以及道路拥堵等级值的基本路况数据包，通过车载无线传感器网络子系统，一方面就近向相邻或相近路段内的其它车载移动节点做广播发布，另一方面以基于地理位置信息的多跳上传方式上报给信息中心；

步骤7：信息中心接收到各路段融合车载移动节点上报的该路段当前路况信息后，首先对其进行时效性验证，接着进行可信度验证；对于同时符合时效性和可信度要求的信息，将其直接加入全网当前路况信息更新数据包，通过信息发布子系统发布至网内各车载移动节点，完成一次全网路况信息发布，然后转入步骤3-6进行下一次路况信息更新；对于不符合可信度要求的信息则通过信息发布子系统指定其所属路段重新予以上报并继续进行可信度验证；

步骤8：各车载移动节点接收到来自信息中心的全网实时路况信息广播或接收到来自相邻或相近路段内融合车载移动节点就近发布的局部路段实时路况信息广播后，有选择地将感兴趣的路段信息显示在本地节点的LCD显示屏上供驾驶员择路。

所述步骤4中，各车载移动节点对该路段内融合车载移动节点的选取方法是，当满足如下两个条件的普通车载移动节点，可将自身确定为负责当前路况信息收集的融合车载移动节点：

1)根据自身获得的GPS经纬度信息与存储的“GPS经纬度——路段标号”映射表，计算出自身当前位于以道路中部为圆心，固定长度为半径的区域内；

2)没有收到其它车载移动节点发送的“上报GPS信息”的命令。

所述步骤6中，基于地理位置信息的多跳上传方式是指，其相关车载移动节点对接收到的基本路况数据包根据车载无线传感器网络采用的路由算法，转发该数据包；于是该上报数据包经由多跳上传方式到达信息中心。

上述多跳路由算法包括下述步骤：

(a)读取该数据包的信息产生时间time，如果信息产生时间time和该节点从GPS得到的当前时间相比超出步骤3所述信息中心发布本次路况收集命令与发布下次路况收集命令之间的时间间隔，则认为该数据包已失去时效性，直接丢弃；否则执行步骤(b)；

(b)以id为关键字在该节点的“已发送数据包队列”中查找，如果没有该路段信息，则将该数据包插入“待发送数据包队列”；如果有该路段信息，则将已有信息中的时间记为t1，跳数记为jump1，该数据包的时间记为t2，跳数记为jump2；

若t1＜t2，则说明该数据包具有时效性，于是将该数据包插入“待发送数据包队列”，执行步骤(c)；若t1＞t2，则说明该数据包已失去时效性，直接丢弃；若t1＝t2，则比较jump1和jump2，当jump1＜jump2，则说明某个有可能比该节点距离信息中心更近的节点已经转发此数据包，于是令jump1＝jump2；当jump1＞＝jump2，则直接丢弃；

(c)读取该数据包“节点和信息中心的距离d”信息，同时利用GPS信号接收器得到自己当前的位置，计算得出该节点和信息中心的距离d_local。如果d_local＜d，则说明该节点距离信息中心比数据包的上一跳节点距离信息中心近，也即该车载移动节点处于优势位置，于是该节点对数据包进行以下操作：(1)更改距离单元d为d_local；(2)将跳数单元jump++；然后转发将该数据包，发送成功后，将该数据包插入已发送队列，替换掉原有的关于该路段的路况数据包。

所述步骤8中，其它车载移动节点对来自相邻或相近路段内融合车载移动节点就近发布的局部路段实时路况广播信息后进行判断，当此数据包所代表的路段与自己所处路段为相邻或相近路段，则通过车载无线传感器网络子系统以广播转发方式参与该数据包的就近发布；否则不参与该数据包的就近发布，直接丢弃该数据包。

本发明方法在路段融合车载移动节点和信息中心上分别进行了对路段车辆行驶信息的融合和对全网各路段路况信息的融合，通过数据融合能够剔除有误信息，降低网络数据冗余，减轻网络数据传输负担，从而提高了车载无线传感器网络的网络性能。

本发明方法中所提供的无线通信网络构架设计，其车载无线传感器网络不包含任何固定传感器节点，采用车载移动节点组成移动网络，以自组织多跳方式进行数据传输，整个数据上报过程无需路边固定传感器节点的支持。此种网络结构使得网络的构建不依赖于市区环境建设，避免了因施工建设而引起的授权问题，同时降低了网络的运营维护成本，也避免了由于路边固定节点的损坏给信息传输造成的延迟和差错，具有较强的容错性和鲁棒性。

在本发明方案中，采用两种方式完成交通路况信息的发布。局部路段的实时交通路况信息通过车载无线传感器网络在相邻或相近路段内进行就近广播发布，能够使各车载移动节点快速获取邻近路段的路况信息，而邻近路段的实时路况信息对驾驶员而言是最为重要且最先使用的信息。全城实时交通路况信息通过无线电专网(广播网络，比如无线寻呼网络)进行全网广播发布。信息采集、上行传输网络与下行发布网络的独立运行能够简化各自网络的运行方式，提高系统稳定性，使信息采集、上行传输的时效性以及下行发布的节点和用户覆盖率都得以保证。

本发明所提出的交通路况信息处理方法是以路段划分为基础的。交通路况信息采集、融合首先在各路段内独立进行，然后在各路段之间协作传递，最后由信息中心统一处理和发布。路段划分的规则和方法对融合节点选取、移动多跳路由乃至整个网络工作的实效性和鲁棒性都有着直接影响。在本发明中，以十字路口为起始点，将城区的道路划分为若干个路段，这种自然的划分方式使融合车载移动节点选取算法简单可行，并减轻了信息中心的负担，方便了信息的广播发布。

附图说明

以下结合附图及实施例本发明作进一步的详细描述。

图1为本发明车载移动节点的功能结构框图。

图2为本发明信息中心的功能结构框图。

图3为本发明整体网络构架示意图。

图4为本发明网络结构一个具体实例的示意图。

具体实施方式

参见图1，车载移动节点安装在普通车辆上，由车辆行驶状态采集模块(GPS接收器)、车辆导航模块(由LCD显示模块和语音播报模块组成)、无线通信模块(射频收发模块)、广播信息处理模块(BP接收模块)、存储器和处理器组成，具备定位、导航、通信和数据处理的功能，其电源取自车辆供电系统。该节点除了具有接收并播报实时路况信息即导航功能外，还具有实时路况信息的收集与上报转发的功能，是本发明方法所提出的路况信息收集系统的基础功能单元。其中，车辆行驶状态采集模块利用免费GPS服务提供的高精度经纬度信息(圆概率误差＜15m，增加差分GPS信号发射信息中心后精度进一步提高到1～5m)得到当前所处的地理位置信息；利用免费GPS服务提供的高精度的速度信息，得到当前自身行驶速度矢量信息；利用免费的GPS授时信息得到当前时间信息。车载无线通信模块用来与附近行驶的其它车载移动节点进行通信，或者当信息中心位于其无线覆盖范围之内时与信息中心直接通信。广播信息处理模块不具有发射功能，用于接收信息中心发布的全城实时路况信息以及网络控制信令。车辆导航模块为用户提供了两种指示实时路况信息的方式。第一种方式是通过LCD显示模块，将广播信息处理模块收到的实时路况信息显示在LCD屏幕上。除了LCD显示模块，节点还具有语音播报模块，该模块可用于负责将实时路况信息通过语音播报方式告知用户。

根据是否参与路况信息的收集，本发明还可采用省略图1中车辆行驶状态采集模块、无线通信模块的简化车载移动节点，此类节点只具有导航功能，并不参与路况信息的收集与转发，成本较为低廉。

参见图2，信息(处理)中心(基站)是本发明车载无线传感器网络内唯一的固定装置。信息中心由控制台、定位模块(GPS接收器)、无线通信模块(射频收发模块)、广播信息发布模块、存储器和处理器组成。信息中心具有自身定位，网络控制，信息收集、存储、处理和发布功能。信息中心固定安装在城区内的某一交通枢纽位置，负责收集经车载移动节点多跳路由而来的各路段路况信息，并根据这些路况信息进一步合成出全城实时交通路况信息，然后将全城实时交通路况信息通过信息发布子系统(广播网络)，以广播方式发布到城区各个车载移动节点，供驾驶员或其他出行者择路。另外，信息中心还负责通过信息发布子系统向城区各个车载移动节点发布控制信令，以保证车载传感器网络正常工作。信息中心具有较强的数据存储和处理能力，能够根据已有路况信息记录以及合适的交通流量模型对当前路况做出估计，对各路段实时采集上报的基本路况信息进行比较甄别，从而判别上报信息的可信度，以及是否需要局部更为详细的路况信息重新上报。

参见图3，本发明基于车载无线传感器网络的交通路况信息处理方法其整体网络结构由一个信息中心、有限个车载移动节点、车载无线传感器网络子系统和信息发布子系统组成。其中，车载无线传感器网络子系统主要负责从各移动节点到信息中心的交通路况信息收集、融合和上报，同时负责局部路段实时路况信息在相邻或相近路段内的就近发布。信息发布子系统主要负责从信息中心到各移动节点的全城实时交通路况信息和系统控制信令信息的下行发布。

图4为图3网络系统的一个具体实例，车载无线传感器网络子系统不包含任何固定节点，由车载移动节点组成，具有原始数据采集，传输，数据融合和信息上报等功能。，通过该车载无线传感器网络，信息中心可获得城区各路段实时路况信息。根据网内车载移动节点作用不同，可将车载移动节点分为两类：普通车载移动节点和融合车载移动节点。每个路段有一个融合车载移动节点和若干普通车载移动节点。同一路段内不同车载移动节点分类方法将在具体实施步骤4中详细说明。普通车载移动节点采集所在车辆的基本行驶数据，如位置、速度、当前时间等，并将这些基本行驶数据发送至该路段的融合车载移动节点。融合车载移动节点对路段上各车辆的基本行驶数据进行数据融合，得到该路段的基本路况信息。车载无线传感器网络采用基于地理位置信息的多跳路由方法，将融合车载移动节点获得的路段基本路况信息多跳传输至信息中心。

路况信息的发布采用两种方式：通过车载无线传感器网络子系统在相邻或相近路段内就近发布局部路段实时交通路况信息；通过信息发布子系统以全网广播形式发布全城实时交通路况信息。具体如下：

局部路段实时交通路况信息在相邻或相近路段内的就近发布通过车载无线传感器网络子系统完成。融合车载移动节点对所在路段的基本路况数据包进行广播发布，其它车载移动节点对接收到的基本路况数据包进行判断，如果此数据包所代表的路段与自己所处路段为相邻或相近路段，则以广播转发方式参与该数据包的就近发布，并同时将该数据包所含信息直接输出至本地车载移动节点的LCD显示屏上，从而使驾驶员优先获知邻近路段的路况信息(否则不参与该数据包的就近发布，并同时丢弃该数据包)。此种就近发布方式虽然在主要负责上行传输的车载无线传感器网络子系统内完成，但由于其广播发布和转发仅限于相邻或相近路段(相距小于等于两个路段)，故不致上行网络负担显著增加，因而是一种有效的信息发布方式。

全城实时交通路况信息的全网发布通过信息发布子系统(覆盖全城的广播网络，比如无线寻呼网络)以全网广播发布形式完成。信息中心为该广播网络的网络中心，可无线覆盖全网各车载移动节点，将通过车载无线传感器网络获取的全城交通路况信息以广播方式发布至全网各车载移动节点。

各车载移动节点及其周边其它车辆共同处于车辆传感器网络的监测之中。同一路段内的车载移动节点将所在车辆的位置、速度、行驶方向和当前时间等车辆行驶基本状态信息，通过短距离无线通信汇聚到该路段内临时选择产生的融合车载移动节点之上。各路段内融合车载移动节点首先根据周边车辆基本行驶状态信息判断所在路段的基本路况信息，然后将各路段基本路况信息经车载无线传感器网络的车载移动节点以多跳路由转发方式传送到信息中心。当车载移动节点接收到信息中心发布的全网实时路况信息后，通过导航系统，以视频或音频方式告知驾驶员当前交通状况，以便择路。

本发明的交通路况信息处理方法具体包括下述步骤：

步骤1，信息中心将城市路网按具体路段进行划分并标记(如将兴庆路标记为1号路段)，利用GPS测量各路段起始点(两端)的经纬度信息，制作“GPS经纬度信息——路段标号”映射表；根据调研数据，制定“道路拥堵等级——平均行驶速度”映射表。将两个映射表下载到各车载移动节点中。

步骤2：各车载移动节点的GPS接收器按照固定周期(1秒间隔)获得本车当前的经纬度信息、速度信息与时间信息，根据所下载的“GPS经纬度——路段标号”映射表，通过计算即可获得自身当前所处路段标号信息。由于GPS信息的固定误差(圆概率误差＜15米)，当该车载移动节点位于接近道路起始点(十字路口)时有可能会得出错误的路段标号结果。为了减少由GPS经纬度信息误差引起的这种错误结果，当该车载移动节点根据所获得的GPS经纬度信息确定自身接近该路段的起始点时，如根据GPS信息测得与起始点的距离＜20米，抛弃该次所获得的路段标号信息，并将自身标记为无效路况信息车载移动节点，即如果此时基站发起路况信息收集，该车载移动节点将不予响应。

步骤3：信息处理中心通过信息发布子系统向全网广播“收集路况”命令(图3)，当命令标志为“0”时，基站收集全网的路况信息；命令标志为“1”时，基站收集指定路段的实时路况。行驶在路网中的车载移动节点收到控制命令后对其进行解析，当收到的命令为全网收集命令或是本路段的收集命令时对该命令进行响应，否则不予响应。

命令帧的帧负载如表1所示。

表1收集交通路况信息命令帧

FLAG(10)

路段id

当前时间ta

预告下次发布时间tb

表1中帧负载的各项含义为：FLAG(10)：FLAG为帧类型标识，这里FLAG＝10，表示该帧为“收集交通路况信息命令帧”。路段(id)：路段id表示信息中心要求对应路段对本“收集交通路况信息命令帧”进行响应。路段id默认值为全零，表示所有路段的路况信息均需上传；如果为某一特定非零值，则表示仅需要该id号所代表路段的路况信息。当前时间ta：信息中心发布“交通路况信息收集命令帧”的时刻，即信息中心要求数据的时刻。预告下次发布时间tb：信息中心预告发布下一次“交通路况信息收集命令”的时刻。

车载移动节点接收到“收集交通路况信息”命令帧后，利用已知的信息中心位置信息并结合GPS模块的输出信息，组成“车载移动节点信息帧”。帧负载格式如表2所示。

表2车载移动节点信息帧

FLAG(00)

路段id

车速v

信息产生时间time

节点和基站的距离d

表2中帧负载的各项含义为：FLAG(00)：FLAG为帧类型标识，这里FLAG＝00，表示该帧为“车载移动节点信息帧”，该数据包的目的地是探测车辆所在路段内的簇头节点。路段id：车载移动节点所在路段的id。车速v：车载移动节点通过GPS获得的本车行驶速度。信息产生时间time：产生本“车载移动节点信息帧”的时刻。节点和基站的距离d：车载移动节点在time时刻到基站的距离。

步骤4：在某路段内所有双向移动的车载移动节点对基站发布的路况信息收集命令进行响应：首先进行该路段内融合车载移动节点选取：当满足如下两个条件后将自身确定为负责当前路况信息收集的融合车载移动节点：1)根据自身获得的GPS经纬度信息与存储的“GPS经纬度——路段标号”映射表，计算出自身当前位于以道路中部为圆心，固定长度(射频收发模块平均双向可靠通信距离，一般小于等于500米)为半径的区域内(以此来保证融合车载移动节点的覆盖范围以及所收集到的数据的有效性)；2)没有收到其它节点发送的“上报GPS信息”的命令。

确定自身为融合车载移动节点后，该车载移动节点向该路段双向移动的所有其它普通车载移动节点广播“上报GPS信息”命令并等待接收数据。为了保证融合车载移动节点收集数据的时效性，与此同时融合车载移动节点将启动一个定时器，超出定时范围后上报的信息将被视为无效信息。

步骤5：处于同一路段，并且收到“上报GPS信息”命令的车载移动节点将自身获得的GPS当前信息组成车载移动节点信息帧(表2)，通过无线通信模块以一跳的方式发送至融合车载移动节点。为了避免各车载移动节点间上报信息时可能会出现的相互冲突，采用CSMA类机制来避免该冲突的发生。

步骤6：融合车载移动节点收集其它节点上报的车载移动节点信息帧，获得周边各车载移动节点的速度信息，根据速度矢量判别其行驶方向，继而分别对双向车道上的车载移动节点的速度信息求平均，得到平均行驶速度。融合车载移动节点根据自身存储的“道路拥堵等级——平均行驶速度”映射表，即可得到表征双向车道路况的路段标号值、当前时间值以及道路拥堵等级值等基本路况信息。“基本路况信息帧”的帧负载格式如表3所示：

表3基本路况信息帧

FLAG(01)

路段id

车速v

信息产生时间time

节点和基站的距离d

表3中帧负载的各项含义为：FLAG(01)：FLAG为帧类型标识，这里FLAG＝01，表示该帧为“基本路况信息帧”，该数据包的目的地是信息中心。路段id：本“基本路况信息帧”对应路段的id。车速v：本路段的平均车辆行驶速度信息。信息产生时间time：产生本“基本路况信息帧”的时刻。节点和基站的距离d：融合车载移动节点在time时刻到基站的距离。

融合车载移动节点将所在路段的基本路况数据包通过车载无线传感器网络子系统在相邻或相近路段内(相距小于等于两个路段)进行就近广播发布。

融合车载移动节点依靠其它相关车载移动节点，将所在路段的基本路况数据包通过车载无线传感器网络以基于地理位置信息的多跳上传方式上报给信息中心，其路由算法包括下述步骤：

(a)其它相关车载移动节点读取接收到的该数据包的时间单元也即信息产生时间time，如果信息产生时间time和该节点从GPS得到的当前时间相比超出：“最大可容忍延迟限度”，也即信息中心发布本次路况收集命令与发布下次路况收集命令之间的时间间隔(表1)，则认为该数据包已失去时效性，直接丢弃；否则进入下一步。(与前面的定时器对应)

(b)以id为关键字在该节点的“已发送数据包队列”中查找，如果队列里没有该路段信息，则将该数据包插入“待发送数据包队列”；如果队列里有该路段信息，将已有信息中的时间记为t1，跳数记为jump1，该数据包的时间记为t2，跳数记为jump2。

若t1＜t2，则说明该数据包更具有时效性，于是将该数据包插入“待发送数据包队列”，进入下一步；

若t1＞t2，则说明该数据包已失去时效性，直接丢弃；

若t1＝t2，则比较jump1和jump2，

若jump1＜jump2，则说明某个有可能比该节点距离基站更近的节点已经转发此数据包，于是令jump1＝jump2。

若jump1＞＝jump2，则直接丢弃。

(c)读取该数据包“节点和基站的距离d”该信息单元，同时利用GPS信号接收器得到自己当前的位置，计算得出该节点和基站的距离d_local。如果d_local＜d，则说明该节点距离基站比数据包的上一跳节点距离基站近，也即该车载移动节点处于优势位置，于是该节点对数据包进行以下操作：(1)更改距离单元d为d_local；(2)将跳数单元jump++；然后转发将该数据包。发送成功后，将该数据包插入已发送队列，替换掉原有的关于该路段的路况数据包。

步骤7：信息中心接收到各路段基本路况信息后存储该信息，并对该信息的进行如下时效性验证和可信度验证：

1)信息中心读取各路段基本路况信息数据包中的时间戳，并判断其是否符合数据发布时效性和数据融合时效性要求；当判定此次收集路况信息的数据包不符合上述两方面要求时，予以抛弃；当判定此次收集路况信息有效，则进行可信程度甄别；

2)信息中心根据之前收集的数据和特定交通流量模型，能够对未来某一预定时间窗内的道路拥堵状况做出预测，基于此预测结果，信息中心对各路段基本路况信息进行可信程度甄别，若二者差异过大，则判定该路段该次信息异常。

根据以上时效性验证和可信度验证，信息中心做出相应的判断和信息处理：

1)当判定该路段该次信息异常，信息中心保留该信息，并发送指定该路段重新上报的控制信令(表1)，增加该异常路段的信息收集次数，信息中心据此继续进行甄别。

2)当判定该路段该次信息既符合时效性要求又符合可信度要求，信息中心对该实时路况信息数据包进行数据融合并组帧更新全网实时路况信息，生成全网当前路况信息更新数据包，通过无线寻呼网络向全网广播发送。“全网实时路况更新信息帧”帧负载格式如表4所示：

表4全网实时路况更新信息帧

FLAG(11)

发布时间

路段ID

拥堵等级

路段ID

拥堵等级

路段ID

拥堵等级

……

表4中帧负载的各项含义为：FLAG(11)：FLAG为帧类型标识，这里FLAG＝11，表示该帧为“全网实时路况信息更新信息帧”，该数据包的目的地是各车载移动节点。发布时间：信息中心对发布本“全网实时路况信息更新信息帧”的时刻。路段id：城区某路段的id。拥堵等级：路段id对应路段的交通拥堵状况。

步骤8，各车载移动节点接收到来自信息中心的全网实时路况信息广播或接收到来自相邻或相近路段内融合车载移动节点就近发布的局部路段实时路况信息广播后，可以有选择地将感兴趣的路段信息显示在LCD显示屏上供驾驶员择路。

特别的，当接收到来自相邻或相近路段内融合车载移动节点就近发布的局部路段实时路况广播信息时，车载移动节点首先读取该数据包的路段id信息，然后判断该数据包来源路段与车载移动节点当前所处路段的距离，如果相距小于等于两个路段，即属于相邻或相近路段，则以广播转发方式参与该数据包的就近发布，并同时将该路段信息显示在LCD上。否则不参与该数据包的就近发布，直接丢弃该数据包。

Claims (5)

1.一种交通路况信息处理方法，其特征在于，首先，建立一个无线通信网络构架，其包括一个信息中心、有限个车载移动节点组成的车载无线传感器网络子系统和一个基于广播网络的信息发布子系统；信息中心固定于城区内某一交通枢纽位置，为该无线通信网络的中心；其次，各车载移动节点根据信息中心的命令通过车载无线传感器网络子系统进行实时路况信息采集与数据融合；接着将各路段采集与数据融合的实时路况信息通过车载无线传感器网络子系统上报给信息中心；最后信息中心通过信息发布子系统将处理后的交通路况信息及网络控制信令对各车载移动节点进行发布；用于供驾驶员择路；所述实时路况信息的采集与数据融合、上报以及发布具体包括下述步骤：

步骤1，信息中心将城市路网按具体路段进行划分并标记；根据调研数据，确定各路段起始点的经纬度信息，制作“GPS经纬度信息——路段标号”映射表；制定“道路拥堵等级——平均行驶速度”映射表，并通过信息发布子系统下载到各车载移动节点中；

步骤2，各车载移动节点的GPS接收器按照固定周期获得本车当前的经纬度、速度与时间信息，根据从信息中心无线下载的“GPS经纬度——路段标号”映射表，通过计算即可获得自身当前所处路段标号信息；

步骤3，信息处理中心通过信息发布子系统向全网广播“收集路况”命令，行驶在路网中的车载移动节点收到命令后对其进行解析，当收到的命令为全网广播“收集路况”命令或是本路段的“上报GPS信息”命令时，对该命令进行响应，否则不予响应；

步骤4，对各车载移动节点进行该路段内融合车载移动节点选取确定融合车载移动节点，该融合车载移动节点向该路段双向行驶的所有其它车载移动节点广播“上报GPS信息”命令并等待接收数据；

步骤5，处于同一路段并且收到“上报GPS信息”命令或全网广播“收集路况”命令的各车载移动节点将自身获得的GPS当前信息通过其无线通信模块一跳发送至融合车载移动节点；

步骤6，融合车载移动节点收集其它车载移动节点上报的GPS信息进行记录，获得各上报车载移动节点的平均行驶速度、行驶方向，继而根据从信息中心下载的“道路拥堵等级——平均行驶速度”映射表，得到表征双向车道路况的路段标号值、当前时间值以及道路拥堵等级值的基本路况数据包，通过车载无线传感器网络子系统，一方面就近向相邻或相近路段内的其它车载移动节点做广播发布，另一方面以基于地理位置信息的多跳上传方式上报给信息中心；

步骤7：信息中心接收到各路段融合车载移动节点上报的该路段当前路况信息后，首先对其进行时效性验证，接着进行可信度验证；对于同时符合时效性和可信度要求的信息，将其直接加入全网当前路况信息更新数据包，通过信息发布子系统发布至网内各车载移动节点，完成一次全网路况信息发布，然后转入步骤3-6进行下一次路况信息更新；对于不符合可信度要求的信息则通过信息发布子系统指定其所属路段重新予以上报并继续进行可信度验证；

步骤8：各车载移动节点接收到来自信息中心的全网实时路况信息广播或接收到来自相邻或相近路段内融合车载移动节点就近发布的局部路段实时路况信息广播后，有选择地将感兴趣的路段信息显示在本地节点的LCD显示屏上供驾驶员择路。

2.如权利要求1所述的基于车载无线传感器网络的交通路况信息处理方法，其特征在于，所述步骤4中的对各车载移动节点进行该路段内融合车载移动节点的选取方法是，当满足如下两个条件的普通车载移动节点，可将自身确定为负责当前路况信息收集的融合车载移动节点：

1)根据自身获得的GPS经纬度信息与存储的“GPS经纬度——路段标号”映射表，计算出自身当前位于以道路中部为圆心，固定长度为半径的区域内；

2)没有收到其它车载移动节点发送的“上报GPS信息”的命令。

3.如权利要求1或2所述的基于车载无线传感器网络的交通路况信息处理方法，其特征在于，步骤6中，所述基于地理位置信息的多跳上传方式是指，其相关车载移动节点对接收到的基本路况数据包根据车载无线传感器网络采用的路由算法，转发该数据包；于是该上报数据包经由多跳上传方式到达信息中心。

4.如权利要求3所述的基于车载无线传感器网络的交通路况信息处理方法，其特征在于，所述多跳路由算法包括下述步骤：

(a)读取该数据包的信息产生时间time，如果信息产生时间time和该节点从GPS得到的当前时间相比超出步骤3所述信息中心发布本次路况收集命令与发布下次路况收集命令之间的时间间隔，则认为该数据包已失去时效性，直接丢弃；否则执行步骤(b)；

(b)以id为关键字在该节点的“已发送数据包队列”中查找，如果没有该路段信息，则将该数据包插入“待发送数据包队列”；如果有该路段信息，则将已有信息中的时间记为t1，跳数记为jump1，该数据包的时间记为t2，跳数记为jump2；

若t1＜t2，则说明该数据包具有时效性，于是将该数据包插入“待发送数据包队列”，执行步骤(c)；若t1＞t2，则说明该数据包已失去时效性，直接丢弃；若t1＝t2，则比较jump1和jump2，当jump1＜jump2，则说明某个有可能比该节点距离信息中心更近的节点已经转发此数据包，于是令jump1＝jump2；当jump1＞＝jump2，则直接丢弃；

(c)读取该数据包“节点和信息中心的距离d”信息，同时利用GPS信号接收器得到自己当前的位置，计算得出该节点和信息中心的距离d_local。如果d_local＜d，则说明该节点距离信息中心比数据包的上一跳节点距离信息中心近，也即该车载移动节点处于优势位置，于是该节点对数据包进行以下操作：(1)更改距离单元d为d_local；(2)将跳数单元jump++；然后转发将该数据包，发送成功后，将该数据包插入已发送队列，替换掉原有的关于该路段的路况数据包。

5.如权利要求1或2所述的基于车载无线传感器网络的交通路况信息处理方法，其特征在于，步骤8中，所述其它车载移动节点对来自相邻或相近路段内融合车载移动节点就近发布的局部路段实时路况广播信息进行判断，当此数据包所代表的路段与自己所处路段为相邻或相近路段，则通过车载无线传感器网络子系统以广播转发方式参与该数据包的就近发布；否则不参与该数据包的就近发布，直接丢弃该数据包。

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