CN101916511A - 基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置及其诱导方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置及其诱导方法。该装置的车载设备包括OBD尾气检测仪以及车载端诱导路径生成模块等，路侧设备包括本路侧设备路网污染程度统计模块以及路网污染程度统计模块等，OBD尾气检测仪检测的车辆尾气通过无线通信发送给路侧设备，路侧设备统计监控区域内车辆尾气总量值发送给各路侧设备，并将所有路侧设备污染程度数据发送给车辆，由车载端诱导路径生成模块生成路径。该方法为：车辆将自身尾气排放量通过无线通信将传送给路侧设备，路侧设备统计所有路侧设备的尾气排放量并发送给车辆，车辆根据路段的污染程度，优先选择污染量小的路线。使用本发明的装置与方法，可有效缓解部分区域尾气污染严重的问题。

Description

基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置及其诱导方法

技术领域

本发明涉及智能交通系统和无线通信技术领域，尤其涉及一种基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置及其诱导方法。

背景技术

随着道路上车辆的增加及拥堵事件的频发，使得道路沿线的尾气污染问题越来越严重，在一些车流量很大且经常拥堵的主干道和交叉路口，环境污染程度远高于车流稀疏的非拥堵地区。通过分散车辆减少主干道的车流量，不仅可以有效减少重度污染区域的污染问题，同时也将减少因拥堵导致的交通效率低、能源消耗大、尾气排放多的问题。

随着无线通信和移动计算技术的迅速发展，网络和数据将变得无所不在，作为人类日常生活中重要的交通和运输工具的汽车也将成为一类重要的移动网络终端。基于车载无线通信装置和路边通信设施，通过车间(Vehicle to Vehicle，V2V)车路(Vehicle toInfrastructure，V2I)等通信机制，可收集到更多与交通有关的信息，如车辆状态、交通环境信息等，将这些信息做有效的整合和实时发布，可建立行人、车辆、道路一体的车路协同系统，实现车-路信息协调合作。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置及其诱导方法，以避免车辆驶入车流量大或产生拥堵这类尾气排放量大的路段，从而有效缓解部分区域尾气污染严重的问题。利用车路协同技术，将不同路网区域的尾气污染状况通告给行驶在一定区域范围内的车辆，诱导车辆避免驶入该区域，从而有效缓解部分区域尾气污染严重的问题。

本发明一种基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置，该车路协同行车诱导装置包括车载设备与路侧设备两部分，车载设备包括OBD尾气检测仪、GPS导航仪、车载802.11p无线通信设备、车载端尾气数据发送模块、车载端路网污染程度接收模块以及车载端诱导路径生成模块，路侧设备包括有以太网Ethernet有线通信设备、路侧802.11p无线通信设备、路侧端车辆尾气数据接收模块、本路侧设备路网污染程度统计模块以及路网污染程度统计模块；所述的车载设备与路侧设备之间、各车载设备间都通过802.11p无线通信方式进行数据传输，各路侧设备之间通过以太网Ethernet有线通信设备进行数据传输。

OBD尾气检测仪将采集的本车辆尾气排放量值发送给车载端尾气数据发送模块；GPS导航仪将本车辆的地理位置发送给车载端尾气数据发送模块；车载端尾气数据发送模块每隔时间T1将本车辆信息通过车载802.11p无线通信设备广播出去，所述的本车辆信息为包括本车辆ID、采集时间、车辆地理位置和尾气排放量值组成的车载设备数据包；车载802.11p无线通信设备通过无线通信网络发送和接收车载设备数据包与路侧设备数据包，将接收的车载设备数据包与路侧设备数据包发送给车载端路网污染程度接收模块；车载端路网污染程度接收模块识别属于路侧设备始发的路侧设备数据包，并根据该数据包中的数据，在车辆自身的路网污染程度记录表中，将未添加的路侧设备的路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置和尾气排放总量值作为一条记录添加上，或者将对应的路侧设备的时间和排放总量值字段更新为最新数据。

车载端诱导路径生成模块根据车辆自身的路网污染程度记录表中记录的各路侧设备的尾气排放总量值，针对当前车辆地理位置与目标位置之间的可行路径，选出尾气排放总量之和最小的路径Ve和距离之和最小的路径V，路径Ve对应的各道路的里程之和为Vel，路径V对应的各道路里程之和为V1，在Vel-V1≤d情况下将路径Ve通过GPS导航仪显示给用户，在Vel-V1＞d情况下，将路径V显示给用户，参数d根据路网实际情况设定。

路侧802.11p无线通信设备用于接收并转发无线通信网络中广播的车载设备数据包与路侧设备数据包。

路侧端车辆尾气数据接收模块从路侧802.11p无线通信设备接收到的车载设备数据包与路侧设备数据包中，识别属于本路侧设备监测范围内的车辆始发的车载设备数据包，在本路侧设备监测区域排放量记录表中，将未添加的车辆的车辆ID、采集时间和尾气排放量值作为一条记录添加，或者将车辆的采集时间与尾气排放量值更新为最新数据。

本路侧设备路网污染程度统计模块每隔时间T2，将路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置和尾气排放总量值作为路侧数据包通过以太网Ethernet有线通信设备广播给所有路侧设备。

路网污染程度统计模块根据从以太网Ethernet有线通信设备接收到的路侧数据包，在本路侧设备的所有路侧设备排放量记录表中，将未添加的路侧设备的路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置以及排放总量值作为一条记录添加到该记录表中，或者将所存在的路侧设备的记录更新为最新数据；路网污染程度统计模块每隔时间T3，将整个所有路侧设备排放量记录表中数据作为路侧设备数据包通过路侧802.11p无线通信设备广播出去。

本发明的车路协同行车诱导方法，具体包括以下步骤：

步骤一、车载设备通过车载自动诊断系统OBD尾气检测仪得到本车的尾气排放量值，每隔时间T1，将车辆ID、采集时间、车辆地理位置和排放量值作为车载设备数据包通过车载802.11p无线通信设备广播到路侧设备，并对通过车载802.11p无线通信设备接收到的路侧设备数据包与车载设备数据包进行转发；

步骤二、路侧设备通过路侧802.11p无线通信设备，不断监听所有通过无线网络广播的车载设备数据包与路侧设备数据包，并对接收到的数据包进行以下处理：

首先转发该数据包，然后根据该数据包中“ID”字段判断接收到的数据包是否是路侧设备发送的路侧设备数据包，若是，对该数据包不作处理，若不是，根据该数据包中车辆地理位置查看对应车辆是否位于本路侧设备所监测的路段范围，若不在，则对该数据包不进行处理，否则在本路侧设备监测区域排放量记录表中查看是否存在该车辆的记录，若不存在，添加该车辆的记录：车辆ID、采集时间和尾气排放量值，若存在并且该数据包中的采集时间晚于该车辆对应的记录中的采集时间，则更新该车辆对应记录的“时间”和“排放量值”字段内容；

所述的本路侧设备监测区域排放量记录表包括字段：“ID”、“时间”以及“排放量值”，所述“ID”字段内容为车辆ID，“时间”字段内容为车辆尾气排放量值的采集时间；

步骤三、路侧设备每隔时间T2，计算出其负责监测的路段范围上所有车辆的尾气排放总量，然后将路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置和尾气排放总量值作为路侧数据包，通过以太网Ethernet有线通信设备广播给所有路侧设备；

步骤四、路侧设备通过以太网Ethernet有线通信设备，不断监听所有通过有线通信广播的路侧数据包，并对接收到的路侧数据包进行以下处理：

对接收到的数据包在自身的所有路侧设备排放量记录表中查看是否存在该路侧设备的记录，若不存在则添加该路侧设备的记录：路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置以及排放总量值，若存在并且该数据包中的统计时间晚于已存在的记录中的统计时间，则更新该路侧设备对应记录的“时间”和“排放总量值”字段内容；

所述的所有路侧设备排放量记录表字段包括：“ID”、“时间”、“路侧设备地理位置”和“排放总量值”，所述的“ID”字段内容为路侧设备ID，“时间”字段内容为统计时间；

步骤五、路侧设备每隔时间T3，将整个所有路侧设备排放量记录表中数据作为路侧设备数据包通过802.11p无线通信设备广播到车载设备，车载设备监听广播的所有车载设备数据包和路侧设备数据包，并对接收到的数据包做下面处理：

首先转发该数据包，然后根据该数据包中的ID字段判断该数据包是否是路侧设备始发的，若不是，则不作处理，若是，在车辆自身的路网污染程度记录表中查找是否存在各路侧设备对应的记录，在路网污染程度记录表中添加未存在路侧设备的记录：路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置和尾气排放总量值，对存在的路侧设备的记录，判断该记录中的统计时间是否比该数据包中对应的路侧设备的统计时间晚，如果是，则不作处理，否则，更新路网污染程度记录表中该路侧设备对应记录的“时间”和“排放总量值”字段；

所述的<路网污染程度记录表>的字段包括：“ID”、“时间”、“路侧设备地理位置”和“排放总量值”，所述的“ID”字段内容为路侧设备ID，“时间”字段内容为统计时间；

步骤六、车载设备根据路网污染程度记录表中各路侧设备监测路段的排放总量值，针对当前车辆位置与目标位置之间的可行路径，选出排放总量之和最小的路径Ve，以及距离之和最小的路径V，路径Ve对应的各道路的里程之和为Vel，路径V对应的各道路里程之和为V1，如果Vel-V1≤d，则诱导路径为Ve对应的路径，否则诱导路径为V对应的路径，参数d根据路网实际情况设定；

步骤七、将最终的诱导路径通过车载GPS导航仪显示给用户；

步骤八、判断当前车辆是否停止行驶，若是，则结束本方法，否则，转步骤一继续执行。

与现有技术相比，本发明的优点与积极效果在于：根据路段污染程度对行驶的车辆进行诱导，从而有效缓解部分区域尾气污染严重的问题。

附图说明

图1为使用本发明的车路协同行车诱导装置及其诱导方法的体系结构简图；

图2为本发明的车路协同行车诱导装置的整体结构示意图；

图3为本发明的车路协同行车诱导方法的整体步骤流程图；

图4为本发明的车路协同行车诱导方法步骤一中车载设备的工作流程图；

图5为本发明的车路协同行车诱导方法步骤二中路侧设备的工作流程图；

图6为本发明的车路协同行车诱导方法步骤三中路侧设备的工作流程图；

图7为本发明的车路协同行车诱导方法步骤四中路侧设备的工作流程图；

图8为本发明的车路协同行车诱导方法步骤五中车载设备的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示的是使用本发明的车路协同行车诱导装置及其诱导方法的体系结构简图，其中路侧设备2间通过网线连接组成以太网Ethernet网络实现数据传输，车载设备1与路侧设备2之间以及车载设备1与车载设备1之间通过802.11p无线通信设备实现无线数据传输。

本发明的基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置，如图2所示，由车载设备1与路侧设备2组成，其中车载设备1包括有车载自动诊断系统OBD尾气检测仪11、GPS导航仪12、车载802.11p无线通信设备13、车载端尾气数据发送模块14、车载端路网污染程度接收模块15以及车载端诱导路径生成模块16，路侧设备2包括有以太网Ethernet有线通信设备21、路侧802.11p无线通信设备22、路侧端车辆尾气数据接收模块23、本路侧设备路网污染程度统计模块24以及路网污染程度统计模块25。

车载设备1与路侧设备2之间、各车载设备1之间都通过无线通信方式进行数据传输，各路侧设备2之间通过以太网有线通信方式进行连接和数据传输。

OBD尾气检测仪11用于采集本车辆的尾气排放量值，并将该排放量值发送给车载端尾气数据发送模块14。

GPS导航仪12将本车辆的地理位置发送给车载端尾气数据发送模块14，并显示本车辆当前地理位置到目标位置的行使路线。

车载802.11p无线通信设备13通过无线通信网络发送和接收数据包，将接收的数据包发送给车载端路网污染程度接收模块15。所述的接收的数据包包括车载设备数据包和路测设备数据包。

车载端尾气数据发送模块14每隔时间T1将本车辆信息，包括车辆ID、采集时间、车辆地理位置和尾气排放量值作为车载设备数据包发送给车载802.11p无线通信设备13，车载802.11p无线通信设备13将车载设备数据包广播出去。

车载端路网污染程度接收模块15通过对接收到的车载设备数据包与路侧设备数据包中的ID字段进行识别，将属于路侧设备2始发的路侧设备数据包保留，并根据该数据包中的数据，在车辆自身的<路网污染程度记录表>中，添加该路侧设备2的路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置和尾气排放总量值，或者将对应的路侧设备2的数据更新为最新数据。

车载端诱导路径生成模块16根据车辆自身的<路网污染程度记录表>中记录的各路侧设备2监测路段的排放总量值，针对当前车辆位置与目标位置之间的可行路径，选出排放总量值之和最小的路径Ve和距离之和最小的路径V，路径Ve对应的各道路的里程之和为Vel，路径V对应的道路里程为V1，如果Vel-V1≤d，将路径Ve通过GPS导航仪12显示给用户，如果Vel-V1＞d，将路径V显示给用户，参数d根据路网实际情况设定，一般设定d为2千米。

Ethernet有线通信设备21用于各路侧设备2之间的数据通信，接收各路侧设备2广播的路侧数据包并传送给路网污染程度统计模块25。

路侧802.11p无线通信设备22用于接收并转发无线通信网络中广播的车载设备数据包和路侧设备数据包，将接收到的数据包传送给路侧端车辆尾气数据接收模块23。

路侧端车辆尾气数据接收模块23根据接收到的数据包中的数据，将属于本路侧设备2监测范围内的车辆始发的车载设备数据包，在<本路侧设备监测区域排放量记录表>中，将该车辆的车辆ID、采集时间和尾气排放量值作为一条记录添加，或者将该车辆的采集时间与尾气排放量值更新为最新数据。

本路侧设备路网污染程度统计模块24每隔时间T2，根据路侧端车辆尾气数据接收模块23更新的<本路侧设备监测区域排放量记录表>，将当前时间与该记录表中所有记录的时间之差小于等于T2的尾气排放量值累加，得到本路侧设备2所监测的路段范围上所有车辆的尾气排放总量。本路侧设备路网污染程度统计模块24将路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置和尾气排放总量值作为路侧数据包发送给Ethernet有线通信设备21广播给所有路侧设备2。

路网污染程度统计模块25根据接收到的路侧数据包，在本路侧设备2的<所有路侧设备排放量记录表>中，将未添加的路侧设备2的路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置以及排放总量值作为一条记录添加到该记录表中，或者将所存在的路侧设备2的记录更新为最新数据，具体是更新该路侧设备对应记录的时间和排放总量值字段。路网污染程度统计模块25每隔时间T3，将整个<所有路侧设备排放量记录表>中数据作为路侧设备数据包发送给路侧802.11p无线通信设备22，路侧802.11p无线通信设备22将路侧设备数据包广播出去。

上述的时间间隔T1、T2和T3，要求T1＜T2＜T3。例如可以设定T1为5秒，T2为10秒，T3为20秒。

所述的<本路侧设备监测区域排放量记录表>包括字段：“ID”、“时间”以及“排放量值”，所述“ID”字段内容为车辆ID，“时间”字段内容为车辆尾气排放量值的采集时间；

所述的<所有路侧设备排放量记录表>字段包括：“ID”、“时间”、“路侧设备地理位置”和“排放总量值”，所述的“ID”字段内容为路侧设备ID，“时间”字段内容为统计时间；

所述的<路网污染程度记录表>的字段包括：“ID”、“时间”、“路侧设备地理位置”和“排放总量值”，所述的“ID”字段内容为路侧设备ID，“时间”字段内容为统计时间；

所述的统计时间指路侧设备2计算出其负责监测范围内路段上所有车辆的尾气排放总量的时刻。

本发明的基于路网污染程度的车路协同行车诱导方法，如图3所示，具体包括以下步骤：

步骤一、车辆通过OBD尾气检测仪11得到本车的尾气排放量值，每隔一定时间T1，通过车载802.11p无线通信设备13将车载设备数据包广播到路侧设备2，通过车-车、车-路之间无线通信将数据传送给位于路侧设备2。车辆还不断通过车载802.11p无线通信设备13监听路侧设备数据包与车载设备数据包，并对其进行转发。

如图4所示，每隔时间间隔T1通过OBD尾气检测仪11采集尾气排放量，然后将车辆ID、采集时间、车辆地理位置和排放量值这些数据打包作为车载设备数据包，并通过车载802.11p无线通信设备13广播出去。该过程循环执行，直到该车辆停止行驶。其中，时间间隔T1可设定为5秒，或由系统根据需要进行设定；车辆ID为分配给每一辆车的唯一标识符，该标识符中包含区分是车载设备1还是路侧设备2的标识；采集时间为采集该车辆尾气排放量值的时刻；车辆地理位置为该车辆在采集尾气排放量时刻通过GPS导航仪12获得的位置值；排放量值为通过OBD尾气检测仪11获得的当前尾气排放量的值；将数据打包到车载设备数据包中以及广播出去的方法可通过TCP/IP协议的Socket编程方法实现。

步骤二、路侧设备2通过路侧802.11p无线通信设备22不断监听所有通过无线网络广播的路侧设备数据包与车载设备数据包，将接收到的在其所监测范围内车辆的尾气排放量值，更新到<本路侧设备监测区域排放量记录表>中。

路侧设备2存储的<本路侧设备监测区域排放量记录表>用于记录本路侧设备2负责监测区域中车辆的排放量值，该表的字段为“ID”、“时间”以及“排放量值”，其中，所述“ID”字段内容为车辆ID，“时间”字段内容为车辆尾气排放量值的采集时间。

如图5所示，路侧设备2监听所有通过无线网络广播的路侧设备数据包与车载设备数据包，当收到数据包时首先转发该数据包，然后判断接收到的数据包是否是路侧设备2始发的路侧设备数据包，若是，对该数据包不作处理，继续监听通过无线网络广播的路侧设备数据包与车载设备数据包，若不是则查看该数据包的始发车辆是否位于该路侧设备2所监测的路段范围内，若不是，则对该数据包不进行处理，继续监听通过无线网络广播的路侧设备数据包与车载设备数据包，若是，则查看<本路侧设备监测区域排放量记录表>中是否已存在该车的排放量记录，若不存在，则将给车的排放量记录添加到<本路侧设备监测区域排放量记录表>，然后继续监听无线网络中广播的路侧设备数据包与车载设备数据包，若存在，则判断已存在的记录是否比收到的数据新，若不是则继续监听无线网络中广播的路侧设备数据包与车载设备数据包，否则将<本路侧设备监测区域排放量记录表>中该车的排放记录进行更新，更新记录后路侧设备2继续监听无线网络广播的路侧设备数据包与车载设备数据包。

其中，判断接收到的数据包是否是路侧设备2始发的路侧设备数据包是通过查看数据包中的ID字段是属于分配给车辆的还是属于分配给路侧设备2的标识来判断；查看数据包的始发车辆是否位于该路侧设备2所监测的路段范围内，是根据车载设备1发送来的数据包中的车辆地理位置来计算该车与路侧设备2之间的距离，该监测范围由系统根据需要设定；查看<本路侧设备监测区域排放量记录表>中是否已存在该车的排放量记录是利用车载设备1发送来的数据中的车辆ID来查找<本路侧设备监测区域排放量记录表>中是否已存在该车的记录，若没有查到，则将车载设备1发送来的数据包中的车辆ID、采集时间与排放量值作为一条记录添加到<本路侧设备监测区域排放量记录表>中；若查到该车的排放记录，并且通过比较采集时间，若该数据包中的采集时间晚于该车辆对应的记录中的采集时间，则更新<本路侧设备监测区域排放量记录表>中的“时间”和“排放量值”字段内容。

步骤三、路侧设备2每隔一定时间T2，计算出其负责监测范围内路段上所有车辆的尾气排放总量，然后将路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置以及排放总量值作为路侧数据包，通过Ethernet有线通信设备21发送给所有其他路侧设备2。

如图6所示，路侧设备2每隔时间T2计算该路侧设备2监测区域尾气排放总量，然后将路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置以及排放总量值作为数据打包到路侧数据包中，通过Ethernet网络将数据发送给所有路侧设备2。其中，时间间隔T2需要大于时间间隔T1，可设定为10秒，或由系统根据需要进行设定；计算本路侧设备监测范围内路段上所有车辆的尾气排放总量的方法是：将<本路侧设备监测区域排放量记录表>中当前统计时间与记录表中“时间”之差小于等于时间间隔T2的所有记录中“排放量值”累加，得到的值即为排放总量值；路侧设备ID为分配给每个路侧设备2的唯一标识符，包含区分是路侧设备2还是车载设备1的标识；统计时间指路侧设备2计算出其负责监测范围内路段上所有车辆的尾气排放总量的时刻；路侧设备地理位置为路侧设备2所在的地理位置坐标；通过Ethernet有线通信设备21发送给所有其他路侧设备2，可通过TCP/IP协议的Socket编程方法实现。

步骤四、路侧设备2通过Ethernet有线通信设备21，不断监听通过Ethernet有线通信广播的所有路侧数据包，若接收到的路侧数据包为最新数据，则更新到<所有路侧设备排放量记录表>中。

路侧设备2存储的<所有路侧设备排放量记录表>用于记录所有路侧设备2负责监测的路段污染程度值，该表的字段为“ID”、“时间”、“路侧设备地理位置”和“排放总量值”，所述的“ID”字段内容为路侧设备ID，“时间”字段内容为统计时间。

如图7所示，路侧设备2监听所有通过Ethernet有线网络广播的路侧数据包，接收到路侧数据包后查看<所有路侧设备排放量记录表>中是否已存在该路侧设备2的记录，若不存在，则在<所有路侧设备排放量记录表>中添加该路侧设备2的排放量值记录，继续监听Ethernet有线网络广播的路侧数据包，若存在，则判断已存在的该路侧设备2的记录是否比收到的数据新，若是，则继续监听Ethernet有线网络广播的路侧数据包，否则在<所有路侧设备排放量记录表>中将该路侧设备2的记录更新为最新的数值，然后继续监听Ethernet有线网络广播的路侧数据包。其中，查看<所有路侧设备排放量记录表>中是否已存在该路侧设备2的记录，是利用路侧设备2发送来的数据中的路侧设备ID来查找<所有路侧设备放量记录表>中是否已存在该路侧设备2的记录，若没有查到，则将路侧设备2发送来的数据中的路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置以及排放总量值作为一条记录添加到<所有路侧设备排放量记录表>中；若查到该路侧设备2，通过比较“时间”字段判断该路侧设备2发送来的数据是否比已存在的记录新，若该数据包中的统计时间晚于已存在的记录中的统计时间，，则更新<所有路侧设备排放量记录表>中该路侧设备2对应的“时间”和“排放总量值”字段内容，否则不进行处理。

步骤五、每隔一定时间T3，路侧设备2将整个<所有路侧设备排放量记录表>中数据作为路侧设备数据包，通过路侧802.11p无线通信设备22广播到车载设备1。路侧设备2将统计结果通过车-车、车-路通信将路段的尾气排放量发送给车辆，各车载设备1更新自身存储的<路网污染程度记录表>。

车载设备1存储的<路网污染程度记录表>用于记录所有路侧设备2负责监测的路段污染程度值，该表的字段为“ID”、“时间”、“路侧设备地理位置”和“排放总量值”其中，“ID”字段内容为路侧设备ID，“时间”字段内容为统计时间。

路侧设备2每隔时间T3将其记录的所有路侧设备2的路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置以及排放总量值作为数据打包到路侧设备数据包，通过无线通信设备广播出去。其中，时间间隔T3要大于时间间隔T2，可设定为20秒，或根据需要另行设定；将数据打包到路侧设备数据包中以及广播出去的方法可通过TCP/IP协议的Socket编程实现。

如图8所示，车载设备1由TCP/IP Socket程序监听所有广播的路侧设备数据包与车载设备数据包，当收到广播的数据包则先转发该数据包，然后判断该数据包是否是路侧设备2发送的路侧设备数据包，如果不是则继续监听广播的路侧设备数据包与车载设备数据包，如果是则在自身车辆的<路网污染程度记录表>中查找各路侧设备2对应的记录。对每个路侧设备2，若没有该路侧设备2对应的记录，则在<路网污染程度记录表>中将该路侧设备2的路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置和尾气排放总量值作为一条记录添加上，然后继续监听广播的路侧设备数据包与车载设备数据包；若存在该路侧设备2的记录，则判断已存在的记录是否比收到的数据新，若该记录中的统计时间比该数据包中对应的路侧设备的统计时间晚，则更新<路网污染程度记录表>中该路侧设备2对应的记录，然后继续监听广播的数据包；否则不作处理，继续监听所有广播的路侧设备数据包与车载设备数据包。其中，判断是否是路侧设备2发送的数据包是通过查看ID字段是属于分配给车辆的还是属于分配给路侧设备2的标识来判断的；判断已存在的记录是否比收到的数据新是通过比较“时间”字段得到已存在的记录是否比接收到数据新；更新<路网污染程度记录表>中该路侧设备2对应的记录是需要更新“时间”和“排放总量值”字段内容。

步骤六、车辆根据路段的污染程度，优先选择从当前地点到目的地之间污染量小的路段驶往目的地。

车载端基于路网污染程度的诱导路径计算方法如下：首先，将路网抽象成一个连通网络图G，G中的每个顶点为道路交叉口，相连两个顶点之间的边的权值包括两个，一个权值为该路段尾气排放总量E，此数据由放置于一个顶点对应的路口的路侧设备2监测得到，另一个权值为该路段的长度L，排放总量E的单位为克，长度L的单位为千米。其次，查找可从出发地到达目的地的所有可行路径，分别计算出所有可行路径中边的排放总量之和与边的距离之和，计算方法可采用树状结构或邻接表结构的遍历算法实现，也可按照Dijkstra算法实现。最后，选出排放总量之和最小的路径Ve，以及距离之和最小的路径V，路径Ve对应的各道路的里程之和为Vel，路径V对应的道路里程之和为V1，如果Vel-V1≤d，则诱导路径为Ve对应的路径，否则诱导路径为V1对应的路径。其中，d可设定为2千米，如果d的值过大，则说明得到的排放最小的路径比最短路径长很多，这样会导致行驶时间过长，因此，可根据路网实际情况设置d值的大小。

步骤七、将最终的诱导路径通过车载GPS显示给当前车辆的用户。

步骤八、判断当前车辆是否停止行驶，若是，则结束本方法，否则，转步骤一继续执行。

Claims (10)

1.一种基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置，其特征在于，该车路协同行车诱导装置包括车载设备与路侧设备两部分，车载设备包括OBD尾气检测仪、GPS导航仪、车载802.11p无线通信设备、车载端尾气数据发送模块、车载端路网污染程度接收模块以及车载端诱导路径生成模块，路侧设备包括以太网Ethernet有线通信设备、路侧802.11p无线通信设备、路侧端车辆尾气数据接收模块、本路侧设备路网污染程度统计模块以及路网污染程度统计模块；所述的车载设备与路侧设备之间、各车载设备间都通过802.11p无线通信方式进行数据传输，各路侧设备之间通过Ethernet有线通信设备进行数据传输；

OBD尾气检测仪将采集的本车辆尾气排放量值发送给车载端尾气数据发送模块；GPS导航仪将本车辆的地理位置发送给车载端尾气数据发送模块；车载端尾气数据发送模块每隔时间T1将本车辆信息作为车载设备数据包通过车载802.11p无线通信设备广播出去，所述的本车辆信息包括本车辆ID、采集时间、车辆地理位置和尾气排放量值；车载802.11p无线通信设备通过无线通信网络发送和接收车载设备数据包与路侧设备数据包，将接收的车载设备数据包与路侧设备数据包发送给车载端路网污染程度接收模块；车载端路网污染程度接收模块识别属于路侧设备始发的路侧设备数据包，并根据该路侧设备数据包中的数据，在车辆自身的路网污染程度记录表中，将未添加的路侧设备的路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置和尾气排放总量值作为一条记录添加上，或者将对应的路侧设备的时间和排放总量值字段更新为最新数据；

车载端诱导路径生成模块根据车辆自身的路网污染程度记录表中记录的各路侧设备的尾气排放总量值，针对当前车辆地理位置与目标位置之间的所有可行路径，选出尾气排放总量之和最小的路径Ve和距离之和最小的路径V，路径Ve对应的各道路的里程之和为Vel，路径V对应的各道路里程之和为V1，在Vel-V1≤d情况下将Ve对应的路径通过GPS导航仪显示给用户，在Vel-V1＞d情况下，将V对应的路径显示给用户，参数d根据路网实际情况设定；

路侧802.11p无线通信设备用于接收并转发无线通信网络中广播的车载设备数据包与路侧设备数据包；

路侧端车辆尾气数据接收模块从路侧802.11p无线通信设备接收到的车载设备数据包与路侧设备数据包中，识别属于本路侧设备监测范围内的车辆始发的车载设备数据包，在本路侧设备监测区域排放量记录表中，将未添加的车辆的车辆ID、采集时间和尾气排放量值作为一条记录添加，或者将车辆的采集时间与尾气排放量值更新为最新数据；

本路侧设备路网污染程度统计模块每隔时间T2，将路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置和尾气排放总量值作为路侧数据包通过以太网Ethernet有线通信设备广播给所有路侧设备；

路网污染程度统计模块根据从以太网Ethernet有线通信设备接收到的路侧数据包，在本路侧设备的所有路侧设备排放量记录表中，将未添加的路侧设备的路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置以及排放总量值作为一条记录添加到该记录表中，或者将所存在的路侧设备的记录更新为最新数据；路网污染程度统计模块每隔时间T3，将整个所有路侧设备排放量记录表中数据作为路侧设备数据包通过路侧802.11p无线通信设备广播出去。

2.根据权利要求1所述的一种基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置，其特征在于，所述的间隔时间T1＜T2＜T3。

3.根据权利要求2所述的一种基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置，其特征在于，所述的T1设定为5秒，T2设定为10秒，T3设定为20秒。

4.根据权利要求1所述的一种基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置，其特征在于，所述的d设定为2千米。

5.根据权利要求1所述的一种基于路网污染程度的车路协同行车诱导装置，其特征在于，所述的本路侧设备路网污染程度统计模块，其根据本路侧设备监测区域排放量记录表，将当前时间与该记录表中所有记录的时间之差小于等于T2的尾气排放量值累加，得到本路侧设备所监测的路段范围上所有车辆的尾气排放总量。

6.一种基于路网污染程度的车路协同行车诱导方法，其特征在于，该车路协同行车诱导方法具体包括以下步骤：

步骤一、车载设备通过车载自动诊断系统OBD尾气检测仪得到本车的尾气排放量值，每隔时间T1，将车辆ID、采集时间、车辆地理位置和排放量值作为车载设备数据包通过车载802.11p无线通信设备广播到路侧设备，并对通过车载802.11p无线通信设备接收到的路侧设备数据包与车载设备数据包进行转发；

步骤二、路侧设备通过路侧802.11p无线通信设备，不断监听所有通过无线网络广播的车载设备数据包与路侧设备数据包，并对接收到的数据包进行以下处理：

首先转发该接收到的数据包，然后根据该接收到的数据包中“ID”字段判断接收到的数据包是否是路侧设备发送的路侧设备数据包，若是，对该数据包不作处理，若不是，根据该数据包中车辆地理位置查看对应车辆是否位于本路侧设备所监测的路段范围，若不在，则对该数据包不进行处理，否则在本路侧设备监测区域排放量记录表中查看是否存在该车辆的记录，若不存在，添加该车辆的记录：车辆ID、采集时间和尾气排放量值；若存在并且该数据包中的采集时间晚于该车辆对应的记录中的采集时间，则更新该车辆对应记录的“时间”和“排放量值”字段数据；

所述的本路侧设备监测区域排放量记录表包括字段：“ID”、“时间”以及“排放量值”，所述“ID”字段数据为车辆ID，“时间”字段数据为车辆尾气排放量值的采集时间；

步骤三、路侧设备每隔时间T2，计算出其负责监测的路段范围上所有车辆的尾气排放总量，然后将路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置和尾气排放总量值作为路侧数据包，通过以太网Ethernet有线通信设备广播给所有路侧设备；

步骤四、路侧设备通过以太网Ethernet有线通信设备，不断监听所有通过有线通信广播的路侧数据包，并对接收到的路侧数据包进行以下处理：

对接收到的路侧数据包在自身的所有路侧设备排放量记录表中查看是否存在该路侧设备的记录，若不存在则添加该路侧设备的记录：路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置以及排放总量值；若存在并且该路侧设备数据包中的统计时间晚于已存在的记录中的统计时间，则更新该路侧设备对应记录的“时间”和“排放总量值”字段数据；

所述的所有路侧设备排放量记录表中的字段包括：“ID”、“时间”、“路侧设备地理位置”和“排放总量值”，所述的“ID”字段数据为路侧设备ID，“时间”字段数据为统计时间；

步骤五、路侧设备每隔时间T3，将整个所有路侧设备排放量记录表中数据作为路侧设备数据包通过路侧802.11p无线通信设备广播到车载设备，车载设备监听广播的所有车载设备数据包和路侧设备数据包，并对接收到的数据包做下面处理：

首先转发该数据包，然后根据该数据包中的ID字段判断该数据包是否是路侧设备始发的路侧设备数据包，若不是，则不作处理，若是，在车辆自身的路网污染程度记录表中查找是否存在各路侧设备对应的记录，在路网污染程度记录表中添加未存在路侧设备的记录：路侧设备ID、统计时间、路侧设备地理位置和尾气排放总量值；对存在的路侧设备的记录，判断该记录中的统计时间是否比该数据包中对应的路侧设备的统计时间晚，如果是，则不作处理，否则，更新路网污染程度记录表中该路侧设备对应记录的“时间”和“排放总量值”字段数据；

所述的路网污染程度记录表中的字段包括：“ID”、“时间”、“路侧设备地理位置”和“排放总量值”，所述的“ID”字段数据为路侧设备ID，“时间”字段数据为统计时间；

步骤六、车载设备根据路网污染程度记录表中各路侧设备监测路段的排放总量值，针对当前车辆位置与目标位置之间的所有可行路径，选出排放总量之和最小的路径Ve，以及距离之和最小的路径V，路径Ve对应的各道路的里程之和为Vel，路径V对应的各道路里程之和为V1，如果Vel-V1＜＝d，则诱导路径为Ve对应的路径，否则诱导路径为V对应的路径，参数d根据路网实际情况设定；

步骤七、将最终的诱导路径通过车载GPS导航仪显示给用户；

步骤八、判断当前车辆是否停止行驶，若是，则结束本方法，否则，转步骤一继续执行。

7.根据权利要求6所述的基于路网污染程度的车路协同行车诱导方法，其特征在于，步骤一中所述的T1、步骤三所述的T2与步骤五所述的T3，三者之间的关系为：T1＜T2＜T3。

8.根据权利要求6所述的基于路网污染程度的车路协同行车诱导方法，其特征在于，步骤一中所述的T1设定为5秒，步骤三所述的T2设定为10秒，步骤五所述的T3设定为20秒。

9.根据权利要求6所述的基于路网污染程度的车路协同行车诱导方法，其特征在于，步骤三所述尾气排放总量值是将本路侧设备监测区域排放量记录表中当前统计时间与该记录表中时间之差小于等于T2的所有记录中的排放量值累加得到。

10.根据权利要求6所述的基于路网污染程度的车路协同行车诱导方法，其特征在于，步骤六所述的d设定为2千米。

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