CN102062866A

CN102062866A - 计算两地理位置之间的旅行速度的方法及装置

Info

Publication number: CN102062866A
Application number: CN 201010506734
Authority: CN
Inventors: 邓小勇; 扈中伟; 张彭; 郭继孚; 温慧敏; 高永�
Original assignee: BEIJING TRANSPORTATION RESEARCH CENTER
Current assignee: BEIJING TRANSPORTATION RESEARCH CENTER
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2011-05-18

Abstract

本发明公开了一种计算两地理位置之间的旅行速度的方法及装置，所述方法包括如下步骤：从两个地理位置分别获取路过的蓝牙设备的信息，分别生成包含路过的蓝牙设备的唯一标识的第一信息包和第二信息包，该第一信息包和第二信息包还包含各自的信息获取时间标签和地理位置信息；将同一蓝牙设备在两地理位置生成的第一信息包和第二信息包相关联，计算第一地理位置和第二地理位置之间的旅行时间，并根据已知的第一地理位置和第二地理位置之间的距离计算第一地理位置和第二地理位置之间的旅行速度。本发明方法能精确获得两地理位置之间的旅行速度，从而判别该路段的交通运行状况。

Description

计算两地理位置之间的旅行速度的方法及装置

技术领域

本发明涉及交通信息检测技术领域，具体地说是一种基于蓝牙设备计算两地理位置之间的旅行速度的方法及装置。

背景技术

当前，城市道路交通拥堵已经成为阻碍社会经济健康发展的瓶颈，严重影响了人们的正常生产与生活秩序。交通拥堵问题导致能源消耗增加，使城市环境状况恶化。国家和地方都采取措施，希望治理交通拥堵，这就需要更好地了解实时交通运行状况。

当前，交通流数据采集手段主要包括电感线圈、微波、超声波和视频等技术，仅能获得点速度数据，再推算路段旅行速度。然而，这些方法往往需要破路施工，设施的安置和维护都将影响正常的交通运行，检测设备的运行受天气或能见度的影响和干扰较大，且没有办法精确测量车辆通过两交叉口或道路路段的旅行速度。

已有的可供选择的车辆旅行速度数据采集手段主要包括安置卫星定位装置的浮动车系统。该系统可采集车辆的卫星定位数据，通过地图匹配，获取车辆旅行轨迹，计算车辆旅行速度。然而，该方法受地图匹配精度的影响较大，很难识别具体路段的交通运行状况，所需投资很大，且覆盖范围往往比较有限。

因此，需要建立一套方法和系统，精确获得实际的车辆旅行速度，用于道路交通检测，以及汽车行驶轨迹的跟踪与分析，从而满足交通拥堵缓解工作对交通运行状况信息的迫切需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种计算两地理位置之间的旅行速度的方法。本发明方法能精确获得两地理位置之间的旅行速度，从而判别该路段的交通运行状况。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

计算两地理位置之间的旅行速度的方法，包括如下步骤：

从第一地理位置获取路过的蓝牙设备的信息，针对每一蓝牙设备分别生成包含该蓝牙设备的唯一标识的第一信息包，每一第一信息包还包含对应蓝牙设备的信息获取时间标签和第一地理位置信息；

从第二地理位置获取路过的蓝牙设备的信息，针对每一蓝牙设备分别生成包含该蓝牙设备的唯一标识的第二信息包，每一第二信息包还包含对应蓝牙设备的信息获取时间标签和第二地理位置信息；

将从第一地理位置生成的第一信息包与从第二地理位置生成的第二信息包逐一进行比对，将蓝牙设备的唯一标识相同的第一信息包和第二信息包相关联，根据相关联的第一信息包和第二信息包中的第一信息获取时间标签和第二信息获取时间标签计算第一地理位置和第二地理位置之间的旅行时间，并根据已知的第一地理位置和第二地理位置之间的距离计算第一地理位置和第二地理位置之间的旅行速度。

进一步，从第一地理位置和第二地理位置获取路过的蓝牙设备的信息为定向接收蓝牙设备传送的蓝牙无线信号，蓝牙无线信号中包括蓝牙设备的唯一标识的信息。

进一步，所述蓝牙设备的唯一标识为蓝牙设备的MAC地址。

进一步，还包括如下步骤：将一定时间段内得到的第一地理位置和第二地理位置之间的旅行速度取平均值，并计算标准差，丢弃大于平均速度与标准差之和的旅行速度及小于平均速度减去标准差之差的旅行速度，取剩余旅行速度的平均值，得到第一地理位置和第二地理位置之间的旅行速度的最终平均值。

本发明的另一目的为提供一种计算两地理位置之间的旅行速度的装置。本发明装置具有便于安装施工、造价较低、计算准确的特点。

实现该目的的技术方案如下：

计算两地理位置之间的旅行速度的装置，包括：

第一蓝牙检测设备，设置于第一地理位置，获取路过的蓝牙设备的信息，针对每一蓝牙设备生成并传送包含该蓝牙设备的唯一标识的第一信息包，每一第一信息包还包含对应蓝牙设备的信息获取时间标签；

第二蓝牙检测设备，设置于第二地理位置，获取路过的蓝牙设备的信息，针对每一蓝牙设备生成并传送包含该蓝牙设备的唯一标识的第二信息包，每一第二信息包还包含对应蓝牙设备的信息获取时间标签；

中心服务器，接收并保存第一蓝牙检测设备传送的第一信息包和第二蓝牙检测设备传送的第二信息包；将从第一地理位置生成的第一信息包与从第二地理位置生成的第二信息包逐一进行比对，将蓝牙设备的唯一标识相同的第一信息包和第二信息包相关联，根据相关联的第一信息包和第二信息包中的第一信息获取时间标签和第二信息获取时间标签计算第一地理位置和第二地理位置之间的旅行时间，并根据已知的第一地理位置和第二地理位置之间的距离计算第一地理位置和第二地理位置之间的旅行速度。

进一步，所述第一蓝牙检测设备和第二蓝牙检测设备分别包括蓝牙探测器、电源和上行通信链路，所述蓝牙探测器分别与上行通信链路和电源连接。

进一步，所述电源为蓄电池，所述蓄电池通过太阳能控制器与蓝牙探测器连接，所述太阳能控制器还连接太阳能板。

进一步，所述蓝牙探测器还连接有存储器。

进一步，所述第一蓝牙检测设备和第二蓝牙检测设备定向接收蓝牙设备传送的蓝牙无线信号，蓝牙无线信号中包括蓝牙设备的唯一标识的信息，所述蓝牙设备的唯一标识为蓝牙设备的MAC地址。

进一步，所述中心服务器将一定时间段内得到的第一地理位置和第二地理位置之间的旅行速度取平均值，并计算标准差，丢弃大于平均速度与标准差之和的旅行速度及小于平均速度减去标准差之差的旅行速度，取剩余旅行速度的平均值，得到第一地理位置和第二地理位置之间的旅行速度的最终平均值。

在近距离无线通信的实例中，蓝牙技术利用2.4GHz的ISM(Industrial、Scientific、Medical)代值频率，可在10m的半径内传送1Mbps的信息。因此，可在处于近距离范围内的无线蓝牙通信装置之间进行有效的通信探测。蓝牙技术以近距离无线标准，替代了现有传统交通检测技术中的复杂线缆方式，并提供一个性价比高、功能丰富，实用性强的国际统一的通信制式。

目前，利用蓝牙技术的产品有无线鼠标、无线键盘、无线打印机、无线对讲机、免提听筒、无线电视遥控器等廉价生活用品。尤其在网络领域中，利用一个蓝牙终端机便可控制音响、电视、冰箱、空调、电饭锅等家电产品。

本发明就是利用蓝牙技术的上述特点及蓝牙设备的普及性，通过在两地理位置分别对途经的车辆上的蓝牙设备(包括乘客携带的蓝牙设备)进行检测来实现对两地理位置之间的旅行速度进行计算。从而掌握道路交通中的旅行速度的数据，为判断道路交通运行状况提供依据。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明方法能精确计算两地理位置之间的旅行速度，根据在两个地理位置检测到的机动车上的同一蓝牙设备的时间差，再根据已知的两个地理位置之间的距离就可精确得出车辆在两地理位置之间的旅行速度。

2、本发明方法可以识别具体路段的交通运行状况，可以在任意路段设置检测点，以便获知该具体路段的车辆旅行速度。

3、本发明方法不受天气等环境因素影响，通过检测蓝牙信号实现，无论刮风、雨雪等恶劣气候或下雾、夜晚等能见度较差的环境都能精确得出两地理位置之间的车辆旅行速度。

4、本发明方法所需的装置构造简单，易于安装，施工容易，不需要进行破路施工，极大程度上减小对道路交通的影响。

5、本发明方法利用先进的无线通信方式，减少了复杂的线缆铺设以及投入。

附图说明

图1是本发明的计算两地理位置之间旅行速度的装置的结构示意图；

图2是本发明的计算两地理位置之间旅行速度的装置的蓝牙检测设备结构示意图；

图3是本发明的计算两地理位置之间旅行速度的装置的蓝牙检测设备信息处理的流程图；

图4a和4b是本发明的计算两地理位置之间旅行速度的装置的蓝牙检测设备应用示意图。

图5是本发明的计算两地理位置之间旅行速度的装置的中心服务器信息处理的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

图1是本发明的计算两地理位置之间旅行速度的装置的结构示意图。如图1所示，本发明的基于蓝牙设备计算两地理位置之间旅行速度的装置100应由至少两个蓝牙检测设备和一个中心服务器106组成，至少两个蓝牙检测设备分别设置于不同的地理位置。图中以位于作为第一地理位置的#1节点109的蓝牙检测设备101和位于作为第二地理位置的#2节点110的蓝牙检测设备102为例进行示例性说明，中心服务器106应由一个微处理器107和一个用于存放数据库数据的数据存储器108组成。微处理器107控制数据库中的数据。

图2是本发明的基于蓝牙设备计算两地理位置之间旅行速度的装置的蓝牙检测设备结构示意图。因蓝牙探测设备的构造和功能相同，所以以蓝牙探测设备101为例进行示例性说明。如图2所示，蓝牙探测设备101是一个独立的设备，专门用于监听蓝牙无线信号，并处理、生成和传送相应信息包。

蓝牙探测设备101可置于箱体201内。箱体201具有保温结构，能够抵御风、雨、雪等恶劣天气的影响。蓝牙探测设备101内置蓝牙探测器202。蓝牙探测器202通过太阳能控制器203连接到蓄电池204。蓄电池204通过太阳能控制器203接收太阳能板205提供的电能。同时，蓝牙探测器202连接天线206。蓝牙探测器202经天线206接收，所有源自车辆103内蓝牙设备104的信息。蓝牙探测器202将接收到的蓝牙设备104的信息与设定时间范围内的历史记录进行对比，如果蓝牙探测器202判断所接收的蓝牙设备104的MAC地址不是新地址，则丢弃该信息；如果蓝牙探测器202判断所接收的蓝牙设备104的MAC地址是新地址，则保存该信息，并且蓝牙探测器202附加时间标签和蓝牙探测设备101的唯一地址标识生成该蓝牙设备的第一信息包。该时间标签为蓝牙探测设备101收到该蓝牙设备104的信息的时间。蓝牙探测设备101的唯一地址标识代表蓝牙探测设备101安置的地理位置，用于标识蓝牙探测设备101安置于#1节点109，也就是第一地理位置信息。蓝牙探测器202对第一信息包内容进行过滤，移除对车辆旅行速度计算无用的部分。经过滤后，第一信息包包含时间标签、蓝牙探测设备101的唯一地址标识(第一地理位置信息)、蓝牙设备MAC地址和接收信号强度。可通过设置天线206的方向等方法，使蓝牙探测器202定向接收蓝牙设备无线信号，以便减少对无效数据(如行人携带的蓝牙设备)的收集。蓝牙探测器202通过上行通信链路207，连接中心服务器106，将第一信息包传送至中心服务器106。上行通信链路207采用无线路由器，可使用的通信技术包括CDMA、GPRS、3G等。蓝牙探测设备101仅能监听蓝牙信号，而不提供数据接入和数据传输服务。同时，蓝牙探测设备101可包含一个数据存储器，用于保存蓝牙探测设备101接收到的信息包，该数据存储器可与蓝牙探测器202连接(图中未表示)。

车辆103应具有一个蓝牙设备104。蓝牙设备104可以是车辆103内驾驶员或乘客携带的具备蓝牙功能的电子设备，如笔记本电脑、PDA、手机、MP3播放器等，也可以是集成在车辆103上的具备蓝牙通信功能的装置。

当蓝牙设备开启，车辆103内的蓝牙设备104发出蓝牙无线通信信号105。蓝牙无线通信信号105包括由蓝牙设备104周期性传送的探测信号、信标信号和信息包。探测信号是由蓝牙设备104发出的，用于核查区域内是否存在其他活动的蓝牙设备。蓝牙设备104发送探测信号，请求监听设备回复信号。需要说明的是，蓝牙设备104同时处于监听状态，准备接收来自其他设备的信标信号。蓝牙设备104发送探测信号的频率取决于该蓝牙设备的系统设置，可以是每秒多次、每秒一次等。同样，监听信标信号的频率也取决于该蓝牙设备的系统设置，可以是每秒多次、每秒一次等。信息包包含蓝牙设备MAC地址、接收信号强度(RSSI)和其他信息(取决于蓝牙芯片)。通过MAC地址唯一标识蓝牙设备104。接收信号强度(RSSI)，指蓝牙探测设备101收到蓝牙设备104信息的信号强弱，以分贝(dB)为单位。

车辆旅行速度计算系统100中包含多个蓝牙探测设备。蓝牙探测设备安置于#1节点109和#2节点110。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，图中展示的两个节点仅为示范目的，车辆旅行时间计算系统100可以包含多个安置在不同节点处的蓝牙探测设备101、蓝牙探测设备102……，多个蓝牙探测设备形成监测网络。蓝牙探测设备可安置于信号灯杆、街灯杆等满足蓝牙信号对所检测道路区域覆盖的路侧构筑物上。无需破路施工，便于安装设置。

图3是在本发明实施例中，蓝牙探测设备信息处理与传输的流程图。

以蓝牙探测设备101为例：

步骤S300，蓝牙探测设备101初始化。

步骤S301，蓝牙探测设备101监听是否有蓝牙无线通信信号105。

步骤S302，如果未检测到蓝牙无线通信信号105，蓝牙探测设备进入“等待并监听”循环步骤S301，继续监听；如果检测到蓝牙无线信号，则进行步骤S303。

步骤S303，蓝牙探测设备101经天线206接收，所有源自车辆103内蓝牙设备104的信息包。

步骤S304，蓝牙探测设备101将接收到的蓝牙设备104的信息包与设定时间范围内的历史记录进行对比，如果蓝牙探测设备101判断所接收的MAC地址不是新地址，则进行步骤S305，丢弃该信息包；如果蓝牙探测设备101判断所接收的MAC地址是新地址，则保存该信息包并进入步骤S306。该时间范围的设定根据具体情况和需要进行调整，如设定为与15分钟内历史记录进行对比。

步骤S305，丢弃信息包；

步骤S306，蓝牙探测设备101在信息包上附加时间标签，该时间标签为蓝牙探测设备101收到该信息包的时间。

步骤S307，蓝牙探测设备101在信息包上附加蓝牙探测设备101的唯一地址标识。该唯一地址标识代表蓝牙探测设备101安置的地理位置信息，比如，可标识蓝牙探测设备101安置于#1节点109。

步骤S308，蓝牙探测设备101的蓝牙探测器202对信息包内容进行过滤，移除对车辆旅行速度计算无用的部分。经过滤后，信息包包含时间标签、蓝牙探测设备101的唯一地址标识、蓝牙设备MAC地址和接收信号强度。

步骤S309，蓝牙探测器202保存信息包。

步骤S310，蓝牙探测器202选取保存的信息包，经上行通信链路207传送至中心服务器106。蓝牙探测设备101持续监听是否有蓝牙无线通信信号105。

图4a是本发明的基于蓝牙设备计算两地理位置之间旅行速度的装置的蓝牙检测设备应用示意图。图4a是车辆103经过#节点109时的示意图。车辆103内的蓝牙设备104开启，发出蓝牙无线通信信号105。当车辆103经过#1节点109时，安置于#1节点109的蓝牙探测设备101检测到蓝牙无线通信信号105。

如图1相关叙述，车辆103内蓝牙设备104周期性地传送蓝牙无线通信信号105，可以是每秒多次、每秒一次等。当车辆103经过#1节点109时，理论上安置于#1节点109的蓝牙探测设备101可接收车辆103内蓝牙设备104传送的多个信息包。但由于蓝牙信号覆盖范围有限(约10m)，因此，当第一次接收到有效蓝牙无线通信信号105，即判断为车辆103内蓝牙设备104靠近蓝牙探测设备101的时刻。蓝牙探测设备101将至少包含时间标签、蓝牙探测设备101的唯一地址标识、蓝牙设备MAC地址等内容的信息包，传送至中心服务器106。

如图4b所示，图4b是本发明的基于蓝牙设备计算两地理位置之间旅行速度的装置的蓝牙检测设备应用示意图。图4b表示车辆103经过#节点109时的示意图。车辆103沿路段401行驶。车辆103内的蓝牙设备104开启，发出蓝牙无线通信信号105。当车辆103经过#2节点110时，安置于#2节点110的蓝牙探测设备102检测到蓝牙无线通信信号105。

如图1相关叙述，车辆103内蓝牙设备104周期性地传送蓝牙无线通信信号105，可以是每秒多次、每秒一次等。当车辆103经过#2节点110时，理论上安置于#2节点110的蓝牙探测设备102可接收车辆103内蓝牙设备104传送的多个信息包。但由于蓝牙信号覆盖范围有限(约10m)，因此，当第一次接收到有效蓝牙无线通信信号105，即判断为车辆103内蓝牙设备104靠近蓝牙探测设备102的时刻。蓝牙探测设备102将至少包含时间标签、蓝牙探测设备102的唯一地址标识(地理位置信息)、蓝牙设备MAC地址等内容的信息包，传送至中心服务器106。

上述蓝牙探测设备101和蓝牙探测设备102将信息包传送至中心服务器106，采用无线移动通信的传输方式。但并不排除有线通信的传输方式。

除上述外，蓝牙探测设备101和蓝牙探测设备102可以将附加的时间标签和蓝牙探测设备的唯一地址标识的信息包分别保存在各自的数据存储器(图中未示出)内。然后，蓝牙探测设备101和蓝牙探测设备102以预置的时间间隔，周期性地将存储记录上传至中心服务器106。

中心服务器106内包含一个数据库(图中未示出)，数据库可通过多种方式创建。数据库中已存储设置在不同地理位置的蓝牙探测设备的每两个之间的距离记录。中心服务器106将从蓝牙探测设备接收到的信息包，以记录的形式存储于数据库中，数据库实时更新。更新周期可调，默认为2分钟的间隔。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，“以2分钟为更新周期”仅用于示意的目的，更新周期取决于最终分析应用目的对时间间隔的要求。

图5是本发明的基于蓝牙设备计算两地理位置之间旅行速度的装置的中心服务器信息处理的流程图。

步骤S500，中心服务器106初始化。

步骤S501，中心服务器106监听端口。

步骤S502，如果中心服务器106未检测到由车辆旅行速度计算系统100内蓝牙探测设备101和102发送的信息包，中心服务器106进入“等待并监听”循环步骤S501，返回初始化步骤S500；如果在其中一个监听端口，检测到由车辆旅行速度计算系统100内的蓝牙探测设备101和蓝牙探测设备102发送的信息包则进行步骤S503。

步骤S503，中心服务器106将信息包以记录的形式写入数据库。

步骤S504，中心服务器106判断在数据库中，同一个蓝牙设备MAC地址是否出现多次。如果未发现相同的MAC地址，中心服务器106返回“等待并监听”循环步骤S501；如果发现相同的MAC地址，即同一个MAC地址至少出现在两条记录中则进行步骤S505。

步骤S505，中心服务器106将关联MAC地址相同的相关记录。

步骤S506，中心服务器106计算车辆旅行速度。首先，中心服务器确认关联的记录源自不同地址的蓝牙探测设备，如图1中#1节点109和#2节点110。确认后，区分时间标签，记录时间标签的差值。时间标签的差值是车辆103自第一个蓝牙探测设备101安置地址行驶至第二个蓝牙探测设备102安置地址所用的时间，如从#1节点109到#2节点110。然后，根据两个信息包中的地理位置信息将相关联的两地址间的距离记录从数据库中取出，计算两地址间的距离与时间标签的差值的比值，即车辆旅行速度。最后，筛选平均值标准差以外的车辆旅行速度记录，并将这些记录丢弃。这样将排除实际应用中特殊情况对数据质量造成的影响，比如因行人携带蓝牙设备、车辆103在路段上因故障停车等记录。该算法在数据库中记录蓝牙探测设备101和蓝牙探测设备102之间的路段的旅行速度。

步骤S507，根据不同应用需要，中心服务器106统计车辆旅行速度。比如，计算工作日早高峰7:00-9:00间的平均路段旅行速度。

步骤S508，中心服务器106通过多种方式，推送并展示计算结果。比如，通过可变情报板、交通信息网站等，展示路段旅行速度。管理员也可对数据库中记录进行查询。

以上实施例是以多个地理位置中的任意两个地理位置(选取#1节点109的蓝牙探测设备101和#2节点110的蓝牙探测设备102)为例，仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims

1.计算两地理位置之间的旅行速度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的计算两地理位置之间旅行速度的方法，其特征在于，从第一地理位置和第二地理位置获取路过的蓝牙设备的信息为定向接收蓝牙设备传送的蓝牙无线信号，蓝牙无线信号中包括蓝牙设备的唯一标识的信息。

3.根据权利要求1所述的计算两地理位置之间旅行速度的方法，其特征在于，所述蓝牙设备的唯一标识为蓝牙设备的MAC地址。

4.根据权利要求1所述的计算两地理位置之间旅行速度的方法，其特征在于，还包括如下步骤：将一定时间段内得到的第一地理位置和第二地理位置之间的旅行速度取平均值，并计算标准差，丢弃大于平均速度与标准差之和的旅行速度及小于平均速度减去标准差之差的旅行速度，取剩余旅行速度的平均值，得到第一地理位置和第二地理位置之间的旅行速度的最终平均值。

5.计算两地理位置之间的旅行速度的装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的计算两地理位置之间的旅行速度的装置，其特征在于，所述第一蓝牙检测设备和第二蓝牙检测设备分别包括蓝牙探测器、电源和上行通信链路，所述蓝牙探测器分别与上行通信链路和电源连接。

7.根据权利要求6所述的计算两地理位置之间的旅行速度的装置，其特征在于，所述电源为蓄电池，所述蓄电池通过太阳能控制器与蓝牙探测器连接，所述太阳能控制器还连接太阳能板。

8.根据权利要求6所述的计算两地理位置之间的旅行速度的装置，其特征在于所述蓝牙探测器还连接存储器。

9.根据权利要求5所述的计算两地理位置之间的旅行速度的装置，其特征在于，所述第一蓝牙检测设备和第二蓝牙检测设备定向接收蓝牙设备传送的蓝牙无线信号，蓝牙无线信号中包括蓝牙设备的唯一标识的信息，所述蓝牙设备的唯一标识为蓝牙设备的MAC地址。

10.根据权利要求5所述的计算两地理位置之间的旅行速度的装置，其特征在于，所述中心服务器将一定时间段内得到的第一地理位置和第二地理位置之间的旅行速度取平均值，并计算标准差，丢弃大于平均速度与标准差之和的旅行速度及小于平均速度减去标准差之差的旅行速度，取剩余旅行速度的平均值，得到第一地理位置和第二地理位置之间的旅行速度的最终平均值。