CN102324182A - 基于蜂窝网络的交通道路信息检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于蜂窝网络的交通道路信息检测系统及其检测方法，主要解决现有技术成本高、流量信息准确性较差的问题。其检测系统包括车载终端、小区基站以及辅助的手持终端，该小区基站设有交通信息提取模块和交通信息处理模块。车载终端将采集到的监测车辆的交通信息通过现有的蜂窝网络发送给所在小区基站，同时，手持终端也将授权用户观测到的路况信息发送给所在小区基站，小区基站则利用接收到的交通信息，通过计算路段的拥堵函数值，判定路段的拥堵状态，最后由小区基站以广播形式将路段拥堵状态信息发送给附近的车载终端。本发明具有成本低、实用性强、易于推广应用的优点。

Description

基于蜂窝网络的交通道路信息检测系统及其检测方法

技术领域

本发明属于信息检测技术领域，涉及交通流量监控系统，用于实现对交通流量及道路拥堵状态的监控。

背景技术

随着城市化的发展及人民生活水平的提高，汽车数量逐年增加，造成公路交通流量大增，交通堵塞现象越来越频繁。为了出行的方便，人们总是希望可以了解所经过的各路段的交通流量情况，以便于调整自己的行车路线，避开拥堵路段，尽快达到目的地。

目前对于交通流量的监控，采用的方法主要是在各路段设置用于监测交通路况及车辆违章情况的摄像头，摄像头将采集的图像信息送至监测中心，监测中心将接收到的图像信息进行自动识别，从而得到各路段的交通路况。该方法中需要专门设置传输图像的线路，使得该方案成本很高，同时图像自动识别技术并不成熟，很难准确获得流量信息，所以在实际应用中并不理想；另外一种较常见的方法是在十字路口铺设感应线圈，用来感应通过的车辆，从而得到各路口的车流量。相较于第一种方法，该方案对交通流量的检测比较准确，但是一方面整个线圈的铺设与维护比较困难，都需要挖开道路，另一方面，只依据通过线圈上方的车辆来判断交通流量并不严谨，因为红灯是没有车辆通过，但道路未必通畅，而且该方案仅对路口的流量进行统计，并非对整条道路进行监控，并不能全面的反映道路通行情况。

最近，有人提出一种利用GPS定位检测交通流量的方法，该方案是将车载终端的GPS定位信息无线传输给服务器，由服务器对信息进行拥挤计算，再反馈给车载终端。此方案较之上述两种方案，具有一定的优势。但其又存在以下缺点：

①由于方案中未提及服务器的铺设方法，不论单个服务器还是分区域多个服务器，都需要重新设计，工作量巨大且成本较高，不易推广应用；

②由于方案中的拥挤计算是通过计算一段时间内同一位置的汽车数量判断拥挤程度，且没有考虑到并非所有通过该位置的车辆均装有该方案中所提及的车载终端，故计算结果有很大的不准确性。

发明内容

为了克服上述交通流量检测系统的成本高、流量信息准确性较差的不足，本发明提出了一种低成本、实用性强，易于推广应用的基于蜂窝网络的交通道路信息检测系统及方法。

为实现上述目的，本发明的交通道路信息检测系统包括：

安装在监测车辆上的车载终端、用以接收车载终端的信息并进行计算的小区基站和用以辅助的手持终端；

所述的车载终端包括：

信息采集模块，用以获得监测车辆的位置坐标L、行车方向d、时间t以及行车速度v等交通信息数据；

信息显示模块，用以显示电子交通地图，并根据位置坐标信息，将当前监测车辆的位置显示在地图上，并显示不同路段的拥堵状态；

软件处理模块，用以将信息采集模块得到的交通信息数据重新组织，编译打包；

通讯模块，用以将编译好的数据发送给所在小区的基站，同时接收基站发回的信号；

所述手持终端，用以授权用户通过手动操作将观测到的交通信息数据发送给所在小区基站。

为实现上述目的，本发明的交通道路信息检测方法包括如下步骤：

(1)根据监测车辆的行车状态S，在正常行驶状态下，车载终端每隔T₁时间将当前的交通信息数据发送给所在小区基站，在临时停车状态下，车载终端不发送交通信息；手持终端则不定时地将当前的交通信息数据发送给小区基站；

(2)小区基站利用接收到的交通信息数据，每隔T₂时间计算一次同一路段的拥堵函数值C：

$C={\mathrm{\λ}}_1\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{1,i}+{\mathrm{\λ}}_2{C}_2$

其中，λ₁为车载终端拥堵函数值的加权系数，λ₂为手持终端拥堵函数值的加权系数，M表示同一路段以及同一时间段内的车载终端总数，C_1，i表示由同一路段以及同一时间段第i个车载终端传送的交通信息计算的拥堵函数值，C₂表示由手持终端传送的交通信息计算的拥堵函数值，其计算公式分别为：

C_1，i＝f₁(L_1，i，S_i，t_1，i)

C₂＝f₂(L₂，m，t₂)

其中，L_1，i表示第i个监测车辆给出的位置坐标，S_i表示第i个监测车辆的行车状态，其由车辆的行车速度v和行车方向d确定，t_1，i表示第i个车载终端的交通信息发送时间，L₂表示手持终端给出的位置坐标，m为授权手持终端用户观测到的路段拥堵状态，t₂表示手持终端的交通信息发送时间；

(3)将路段拥堵状态m定义为N个不同状态，分别用数字1，2，…，N表示，如果拥堵函数值C∈[0，a₁)，则判定m＝1；如果拥堵函数值C∈[a₁，a₂)，则判定m＝2；…，依次类推，如果C∈[a_N-1，a_N]，则判定m＝N，其中a₁，a₂，…，a_N均为预设拥堵阈值；

(4)小区基站每隔T₂时间将各个不同路段的拥堵状态m进行一次广播，发送给附近的车载终端；

(5)车载终端根据接收到的小区基站的拥堵状态信息，将各个不同路段的拥堵状态更新在电子交通地图上。

本发明是在现有的蜂窝网络的基础上进行简单的改造，建设成本低，易于推广应用，并且通过结合授权手持终端设备，增强交通信息覆盖面和准确度。本发明的检测方法综合考虑了车辆位置、速度、行车方向以及人工观测这些方面因素，并对车载终端和手持终端的拥堵函数值进行加权处理，交通信息准确性很高，实用性强。

附图说明

图1是本发明基于蜂窝网络的交通道路信息检测系统框图；

图2是本发明基于蜂窝网络的交通道路信息检测方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的描述。

参照图1，本发明的交通道路信息检测系统，包括小区基站1，车载终端2以及手持终端3；车载终端2、手持终端3与小区基站1之间均通过现有的蜂窝网络实现连接。其中：

车载终端2，包括信息采集模块、软件处理模块、通讯模块和信息显示模块。该信息采集模块，负责采集当前监测车辆的位置坐标、行车方向，速度与时间交通信息，而坐标信息可通过接收GPS卫星信号或其它可行的定位方法获得；该软件处理模块，负责将信息采集模块得到的交通信息重新组织，加入交通信息特有的字头进行编译打包，从而与普通手机信号相区分并提高交通信息数据的精确性；该通讯模块，将软件处理模块编译好的交通信息发送给小区基站，同时接收来自小区基站的路段拥堵状态信息，通讯模块采用当前2G/3G或未来的4G网络协议，实现与小区基站的数据通讯，并且利用通讯模块的硬件地址或SIM卡卡号保证车载终端的唯一性，小区基站也以此区分来自不同监测车辆的交通信息；该信息显示模块，负责显示电子交通地图，并根据经纬信息，将当前监测车辆的位置显示在地图上，同时还要将接收到的来自小区基站的交通拥堵状态信息以方便易读的方式向驾驶员显示，即将N个不同的拥堵状态用N种不同颜色标识在电子交通地图上。信息采集模块获得的交通信息经过软件处理模块的编译后，通过通讯模块实现与小区基站的数据通讯，显示模块则将接收的来自小区基站的交通信息向驾驶员进行显示。

手持终端3，是一种人工辅助设备，用于交通监测中心或交警等授权用户根据当前路口的拥堵状态，通过手动操作不定时地将路况交通信息发送给所在小区基站。

小区基站1，是对现有蜂窝网络的小区基站软件单元进行简单的改造，设有交通信息提取模块和交通信息处理模块。该交通信息提取模块，用于对小区基站接收的信号进行甄别，识别交通信息的编译方式，提取来自车载终端、手持终端发来的交通信息数据，将其传送给交通信息处理模块；该交通信息处理模块，负责对所在小区的坐标根据不同路段进行分组，利用手持终端、车载终端发送来的交通信息，确定各个终端所在路段，进而计算同一路段的拥堵函数值C；最后将小区各个不同路段的拥堵状态信息由小区基站进行实时的广播，向附近的车载终端发送道路拥堵状态信息。

参照图2，本发明的检测步骤包括如下：

步骤1，对手持终端和车载终端分别进行初始化。

手持终端、车载终端开启后搜索附近2G/3G网络基站，完成注册，同时，车载终端显示所存储的电子交通地图，并且显示监测车辆当前的位置。

步骤2，车载终端、手持终端向小区基站发送交通信息。

根据监测车辆的行车状态S，在正常行驶状态下，车载终端每隔T₁时间将监测车辆的位置坐标L、速度v、行车方向d和时间t这些交通信息发送给所在小区基站，在临时停车状态下，车载终端不发送交通信息；同时，手持终端不定时地也向小区基站发送当前位置的路况信息。

步骤3，小区基站利用来自车载终端、手持终端发来的交通信息每隔T₂时间对各个不同路段计算一次拥挤函数值C，进而确定路段的拥堵状态，其中T₂＞T₁。

(3.1)利用车载终端传来的交通信息，计算同一路段上同一时间段内的第i个监测车辆的拥堵函数值C_1，i：

C_1，i＝f₁(L_1，i，S_i，t_1，i)

其中，L_1，i表示该监测车辆的位置坐标，S_i表示该监测车辆的行车状态，其由行车速度v和行车方向d确定，t_1，i表示车载终端交通信息的发送时间；

(3.2)利用手持终端传来的交通信息计算同一路段的拥堵函数值C₂：如果在T₂时间内，小区基站接收到来自手持终端的交通信息，则用以下公式计算该路段的拥堵函数值C₂：

C₂＝f₂(L₂，m，t₂)

其中，L₂表示手持终端的位置坐标，m为授权用户观测到的路段拥堵状态，t₂表示手持终端的交通信息发送时间；否则，C₂＝0；

(3.3)综合(3.1)、(3.2)中的拥堵函数值C_1，i、C₂，计算该路段的拥堵函数值C：

$C={\mathrm{\λ}}_1\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{1,i}+{\mathrm{\λ}}_2{C}_2$

其中，M表示同一路段以及同一时间段内的车载终端总数，C_1，i表示由同一路段以及同一时间段第i个车载终端传送的交通信息计算的拥堵函数值，C₂表示由手持终端传送的交通信息计算的拥堵函数值，λ₁为车载终端拥堵函数值的加权系数，λ₂为手持终端拥堵函数值的加权系数；

(3.4)根据计算的拥堵函数值C判定该路段的拥堵状态，这里将路段拥堵状态m定义为N个不同状态，分别用数字1，2，…，N表示，如果拥堵函数值C∈[0，a₁)，则判定m＝1；如果拥堵函数值C∈[a₁，a₂)，则判定m＝2；…，依次类推，如果C∈[a_N-1，a_N]，则判定m＝N，其中a₁，a₂，…，a_N均为预设拥堵阈值。

步骤4，小区基站将该小区内各个不同路段的拥堵状态m汇总、编码打包，以广播的形式发送给附近的车辆终端。

步骤5，车载终端接收从附近基站传来的拥堵状态信息，进行分析，确定各个不同路段的拥堵状态，用相应的不同颜色标识在电子交通地图上。

实验表明：本发明的应用可以使驾驶员实时准确地了解各个不同路段的拥堵状态，从而做出合理的路径选择，同时，本发明也可以使交通管理部门即时了解交通道路信息，并可通过手持终端有效调节各个不同路段的车辆流量，使交通更加顺畅。

Claims (4)

1.一种基于蜂窝网络的交通道路信息检测系统，其特征在于包括安装在监测车辆上的车载终端、用以接收车载终端的信息并进行计算的小区基站和用以辅助的手持终端；

所述的车载终端包括：

信息采集模块，用以获得监测车辆的位置坐标L、行车方向d、时间t以及行车速度v等交通信息数据；

信息显示模块，用以显示电子交通地图，并根据位置坐标信息，将当前监测车辆的位置显示在地图上，并显示不同路段的拥堵状态；

软件处理模块，用以将信息采集模块得到的交通信息数据重新组织，编译打包；

通讯模块，用以将编译好的数据发送给所在小区的基站，同时接收基站发回的信号；

所述手持终端，用以授权用户通过手动操作将观测到的交通信息数据发送给所在小区基站。

2.根据权利要求1所述的基于蜂窝网络的交通道路信息检测系统，其特征在于：所述手持终端是一种人工辅助设备，用于交通监测中心或交警等授权用户根据当前路口的拥堵状态，通过手动操作不定时地将路况交通信息发送给所在小区基站。

3.根据权利要求1所述的基于蜂窝网络的交通道路信息检测系统，其特征在于：小区基站中设有交通信息提取模块和交通信息处理模块，该交通信息提取模块，用于对基站接收的信号进行甄别，提取来自手持终端、车载终端的交通信息，将其传送给交通信息处理模块；该交通信息处理模块，用于利用车载终端、手持终端发送来的交通信息，计算拥堵函数值C。

4.一种基于蜂窝网络的交通道路信息检测方法，包括如下步骤：

(1)根据监测车辆的行车状态S，在正常行驶状态下，车载终端每隔T₁时间将当前的交通信息数据发送给所在小区基站，在临时停车状态下，车载终端不发送交通信息；手持终端则不定时地将当前的交通信息数据发送给小区基站；

(2)小区基站利用接收到的交通信息数据，每隔T₂时间计算一次同一路段的拥堵函数值C：

$C={\mathrm{\λ}}_1\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{1,i}+{\mathrm{\λ}}_2{C}_2$

其中，λ₁为车载终端拥堵函数值的加权系数，λ₂为手持终端拥堵函数值的加权系数，M表示同一路段以及同一时间段内的车载终端总数，C_1，i表示由同一路段以及同一时间段第i个车载终端传送的交通信息计算的拥堵函数值，C₂表示由手持终端传送的交通信息计算的拥堵函数值，其计算公式分别为：

C_1，i＝f₁(L_1，i，S_i，t_1，i)

C₂＝f₂(L₂，m，t₂)

其中，L_1，i表示第i个监测车辆给出的位置坐标，S_i表示第i个监测车辆的行车状态，其由车辆的行车速度v和行车方向d确定，t_1，i表示第i个车载终端的交通信息发送时间，L₂表示手持终端给出的位置坐标，m为授权手持终端用户观测到的路段拥堵状态，t₂表示手持终端的交通信息发送时间；

(3)将路段拥堵状态m定义为N个不同状态，分别用数字1，2，…，N表示，如果拥堵函数值C∈[0，a₁)，则判定m＝1；如果拥堵函数值C∈[a₁，a₂)，则判定m＝2；…，依次类推，如果C∈[a_N-1，a_N]，则判定m＝N，其中a₁，a₂，…，a_N均为预设拥堵阈值；

(4)小区基站每隔T₂时间将各个不同路段的拥堵状态m进行一次广播，发送给附近的车载终端；

(5)车载终端根据接收到的小区基站的拥堵状态信息，将各个不同路段的拥堵状态更新在电子交通地图上。

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