CN103500506A - 一种多路特勤路线冲突的检测方法及其调控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智慧交通领域的特勤管理系统，尤其涉及一种多路特勤路线冲突的检测方法及其调控系统，通过自动检测多路特勤之间的冲突，通过调整低优先级的特勤活动来避免冲突发生，同时检测和规避由于调整特勤活动带来的新的冲突。本发明的有益效果在于：通过自动冲突检测和调控,保证优先级高的特勤活动按既定计划完成,避免因未及时发现冲突或调整策略错误导致特勤活动执行不力造成的重大损失；同时解决了因调整低优先级特勤活动带来的后续冲突和调控问题,避免因某一个特勤活动的调整引起其他特勤活动的混乱。
Description
技术领域
本发明涉及智慧交通领域的特勤管理系统，尤其涉及一种多路特勤路线冲突的检测方法及其调控系统。
背景技术
随着我国城市智能化建设的推进，交通管理智能化的重要性日益突出，且发挥着越来越重要的作用。特勤，指交通管理部门为了完成特殊任务（如抢险救灾、集会游行、大型运动会、重要警卫等）而对交通系统中涉及的人、车、路进行调控，以便于该任务能够按照既定方案执行。
现有特勤活动在制定和执行过程中主要存在以下问题：
1）每个特勤活动都被看成孤立的系统，在执行特勤方案时，没有考虑其他方案的存在；
2）通过人工方式检索和排除各特勤活动之间的冲突（本文中冲突指两条特勤路线的车辆在同一个路口经过且相距时间未能达到某一特定值，导致不能保证有足够的时间来设置路口信号），受到个人能力和主观因素影响，容易产生遗漏和误判；
3）在排解冲突时，会因为当前特勤活动的调整引起新的冲突,而新的冲突更容易产生差错,甚至导致混乱。
发明内容
本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种多路特勤路线冲突的检测方法，该方法自动检测多路特勤之间的冲突，通过调整低优先级的特勤活动来避免冲突发生，同时检测和规避由于调整特勤活动带来的新的冲突。
本发明的另一目的在于提供一种多路特勤路线冲突的调控系统，该系统实时采集、监控、调整特勤活动路线，为特勤活动顺利实现提供硬件基础。
本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种多路特勤路线冲突的检测方法，包括以下步骤：
1）启动系统，导入基础信息和GIS信息，设定冲突时间t1、冲突距离d、两次冲突之间的时间间隔t2；
2）某一特勤活动启动时，导入该特勤活动信息，根据该特勤活动路线，查找该特勤活动与正在执行的其他特勤活动的第一个交汇路口，如果不存在，则退出该特勤活动冲突检测和调控流程；如果存在，则启动该路口的特勤活动冲突检测和调控流程：
（1）实时检测这两个特勤活动车辆的位置，分别计算到达交汇路口的距离S，当两个特勤活动车辆进入冲突距离后，检测这两个特勤活动车辆的位置和速度；
（2）测算这两个特勤活动车辆达到交汇路口的时间差T，如果T<t1，则计算两个特勤活动到达交汇路口的时间差不小于设定的冲突时间时，优先级低的特勤活动车辆需要减低到的速度V，继续（3）；否则，跳转到（7）；
（3）由特勤实施模块通过无线通信的单元向优先级低的特勤活动车辆发送调整指令，要求其降低到以V速度值行驶；
（4）对优先级低的特勤线路进行调整，生成其衍生特勤活动；
（5）中止优先级低的特勤活动，启动衍生特勤活动，触发该特勤活动冲突检测和调控流程；
（6）在经过t2时间间隔后，再次检测两个特勤活动车辆的位置、速度及是否通过交汇路口，如果至少有一个特勤活动车辆通过交汇路口，则退出该路口的特勤活动冲突检测和调控流程，继续（7）；否则，跳转到（2）。
（7）查找该特勤活动与其他正在执行的特勤活动的下一个交汇路口，如果不存在，则退出该特勤活动冲突检测和调控流程；如果存在，则跳转到（1）；
3）该特勤活动不会再与当前执行的特勤活动发生交汇时，结束该特勤活动冲突检测和调控流程，并等待下一个特勤活动启动。
作为优选，所述步骤（4）中优先级低的特勤路线生成的衍生特勤活动包括：衍生特勤活动的路线为原活动尚未执行完的路线，优先级为原活动的优先级，执行时间为立即执行；到达交汇路口的速度为V，时间根据V进行调整；在交汇路口后的车速与原特勤活动相同；衍生特勤活动生成后，原特勤活动中止执行，转为执行衍生特勤活动。
一种多路特勤路线冲突的调控系统，包括：中心处理单元、GPS定位单元、无线通信单元、信号控制单元、车载GPS终端、车载无线终端、前端设备；所述中心处理单元与GPS定位单元、无线通信单元、信号控制单元连接；所述GPS定位单元与车载GPS终端连接，无线通信单元与车载无线终端连接，信号控制单元与前端设备连接。
作为优选，所述中心处理单元包括：中央处理器、特勤申报模块、信息存储模块、信息采集模块、冲突检测模块、特勤实施模块、GIS模块；所述中央处理器与特勤申报模块、信息存储模块、信息采集模块、冲突检测模块、特勤实施模块、GIS模块连接，所述信息采集模块与GPS定位单元连接，特勤实施模块与无线通信单元、信号控制单元连接。
作为优选，所述前端设备为信号灯。
本发明的有益效果在于：通过自动冲突检测和调控,保证优先级高的特勤活动按既定计划完成,避免因未及时发现冲突或调整策略错误导致特勤活动执行不力造成的重大损失；同时解决了因调整低优先级特勤活动带来的后续冲突和调控问题,避免因某一个特勤活动的调整引起其他特勤活动的混乱。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图；
图2是本发明方法的总工作流程图；
图3是本发明方法的特勤活动冲突检测和调控流程示意图；
图4是本发明具体实施例的特勤路线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：如图1所示，一种多路特勤路线冲突的调控系统，包括：中心处理单元、GPS定位单元、无线通信单元、信号控制单元、车载GPS终端、车载无线终端、信号灯；所述中心处理单元包括：中央处理器、特勤申报模块、信息存储模块、信息采集模块、冲突检测模块、特勤实施模块、GIS模块；所述中央处理器与特勤申报模块、信息存储模块、信息采集模块、冲突检测模块、特勤实施模块、GIS模块连接，所述信息采集模块与GPS定位单元连接，特勤实施模块与无线通信单元、信号控制单元连接；所述GPS定位单元与车载GPS终端连接，无线通信单元与车载无线终端连接，信号控制单元与信号灯连接。
如图2、图3所示，一种多路特勤路线冲突的检测方法，包括以下步骤：
1）启动系统，导入基础信息和GIS信息，设定冲突时间t1、冲突距离d、两次冲突之间的时间间隔t2；
2）某一特勤活动启动时，导入该特勤活动信息，根据该特勤活动路线，查找该特勤活动与正在执行的其他特勤活动的第一个交汇路口，如果不存在，则退出该特勤活动冲突检测和调控流程；如果存在，则启动该路口的特勤活动冲突检测和调控流程：
（1）实时检测这两个特勤活动车辆的位置，分别计算到达交汇路口的距离S，当两个特勤活动车辆进入冲突距离后，检测这两个特勤活动车辆的位置和速度；
（2）测算这两个特勤活动车辆达到交汇路口的时间差T，如果T<t1，则计算两个特勤活动到达交汇路口的时间差不小于设定的冲突时间时，优先级低的特勤活动车辆需要减低到的速度V，继续（3）；否则，跳转到（7）；
（3）由特勤实施模块通过无线通信的单元向优先级低的特勤活动车辆发送调整指令，要求其降低到以V速度值行驶；
（4）对优先级低的特勤线路进行调整，生成其衍生特勤活动：衍生特勤活动的路线为原活动尚未执行完的路线，优先级为原活动的优先级，执行时间为立即执行；到达交汇路口的速度为V，时间根据V进行调整；在交汇路口后的车速与原特勤活动相同；
（5）中止优先级低的特勤活动，启动衍生特勤活动，触发该特勤活动冲突检测和调控流程；
（6）在经过t2时间间隔后，再次检测两个特勤活动车辆的位置、速度及是否通过交汇路口，如果至少有一个特勤活动车辆通过交汇路口，则退出该路口的特勤活动冲突检测和调控流程，继续（7）；否则，跳转到（2）。
（7）查找该特勤活动与其他正在执行的特勤活动的下一个交汇路口，如果不存在，则退出该特勤活动冲突检测和调控流程；如果存在，则跳转到（1）；
3）该特勤活动不会再与当前执行的特勤活动发生交汇时，结束该特勤活动冲突检测和调控流程，并等待下一个特勤活动启动。
图4为一个有3条特勤路线交汇的特勤路线示意图,为便于阐述，假定已知条件如下：
系统已经设定在冲突距离为3000米，冲突时间为120秒，冲突检测时间间隔为10秒。
系统最初状态为空闲状态，除了图中所示的三个特勤活动，系统中不存在其他待执行或正在执行的特勤活动。
任意两个相邻的路口距离为3千米，系统允许的最高优先级为99。
特勤路线1优先级为30,其路线为：起点O1->路口A->路口D->路口E->路口F->终点D1，全程长15千米，预定出发时间为9点整，到达终点时间为9点15分。特勤路线1经过各点的时间和通过个路段的速度初始设定如表1：
| 序号 | 路口及起止点 | 通过路口的时间点 | 路段 | 通过路段的速度 |
| 1 | O1 | 9：00：00 | O1A | 60千米/小时 |
| 2 | A | 9：03：00 | AD | 60千米/小时 |
| 3 | D | 9：06：00 | DE | 60千米/小时 |
| 4 | E | 9：09：00 | EF | 60千米/小时 |
| 5 | F | 9：12：00 | FD1 | 60千米/小时 |
| 6 | D1 | 9：15：00 | / | / |
表1
特勤路线2优先级为20,其路线为起点O2->路口C->路口F->终点D2，全程长9千米，预定出发时间为9点10分，到达终点时间为9点20分。特勤路线2经过各点的时间和通过个路段的速度初始设定如表2：
| 序号 | 路口及起止点 | 通过路口的时间点 | 路段 | 通过路段的速度 |
| 1 | O2 | 9：10：00 | O2C | 54千米/小时 |
| 2 | C | 9：13：20 | CF | 54千米/小时 |
| 3 | F | 9：16：40 | FD2 | 54千米/小时 |
| 6 | D2 | 9：20：00 | / | / |
表2
特勤路线3优先级为10,其路线为起点O3->路口E->路口B->路口C->终点D3，全程长10千米，预定出发时间为9点05分，到达终点时间为9点15分。特勤路线3经过各点的时间和通过个路段的速度初始设定如表3：
| 序号 | 路口及起止点 | 通过路口的时间点 | 路段 | 通过路段的速度 |
| 1 | O3 | 9：05：00 | O3E | 60千米/小时 |
| 2 | E | 9：06：30 | EB | 60千米/小时 |
| 3 | B | 9：09：30 | BC | 60千米/小时 |
| 4 | C | 9：12：30 | CD3 | 60千米/小时 |
| 6 | D3 | 9：15：00 | / | / |
表3
所有特勤活动车辆均在其预定时间出发，且严格按照设定或调整后的速度行驶。
本发明实施方式如下：
系统启动时读取冲突距离参数d=3000米、冲突时间参数t1=120秒，冲突检测时间间隔t2=10秒，启动后初处于空闲状态；
九点整特勤活动1启动,特勤活动1的执行状态由“未执行”改为“正在执行”，在系统中导入该特勤活动的路线，特勤车辆以60千米/小时的速度行驶；信息采集模块通过GPS定位单元实时采集车辆的位置、速度、方向信息；由特勤实施模块监控该特勤活动的执行,特勤车辆的速度与设定值相差10%或方向错误时下发调整指令到车载无线终端，每经过一个路口,特勤活动1在该路口的通行标志由1改为0；此时系统中没有其他特勤活动正在执行,故不存在与其他正在执行的特勤线路的交汇点,无需起动特勤活动冲突检测和调控流程；
九点零五分，特勤活动3启动,特勤活动3的执行状态由“未执行”改为“正在执行”，在系统中导入该特勤活动的路线，特勤车辆以60千米/小时的速度行驶；由信息采集模块通过GPS定位单元实时采集车辆的位置、速度、方向信息；由特勤实施模块监控该特勤活动的执行,特勤车辆的速度与设定值相差10%或方向错误时下发调整指令到车载无线终端，每经过一个路口,特勤活动3在该路口的通行标志由1改为0；此时系统中特勤活动1正在执行，且特勤活动3与特勤活动1存在交汇路口，故启动特勤活动冲突检测和调控流程，由冲突检测模块负责执行。
特勤活动3与特勤活动1的第一个交汇点为路口E，故启动在路口E的冲突检测：每10秒对两个特勤活动进行一次冲突检测。九点零六分，特勤活动1的车辆行驶到D点，距离交汇路口E为3000米，此时特勤活动3的车辆距离交汇路口E为500米，均进入冲突区域，经过测算，特勤活动1的车辆通过交汇路口E的时间为九点零九分，特勤活动3的车辆通过交汇路口E的时间为九点零六分三十秒，通过交汇路口E的时间差为150秒，大于冲突时间，故不需要进行调整。
九点零六分三十秒，特勤活动3的车辆通过交汇路口E，特勤活动3在路口E的通行标志由1改变为0；冲突检测模块检测到特勤活动3在路口E的通行标志值为0，故退出该在路口的特勤活动冲突检测和调控流程；冲突检测模块未在路口E之后找到其他交汇路口，故退出特勤活动冲突检测和调控流程。
九点十分，特勤活动2启动,特勤活动2的执行状态由“未执行”改为“正在执行”，在系统中导入该特勤活动的路线，特勤车辆以54千米/小时的速度行驶；由信息采集模块通过GPS定位单元实时采集车辆的位置、速度、方向信息；由特勤实施模块监控该特勤活动的执行,特勤车辆的速度与设定值相差10%或方向错误时下发调整指令到车载无线终端，每经过一个路口,特勤活动2在该路口的通行标志由1改为0；此时系统中特勤活动1和特勤活动3正在执行，且特勤活动2与特勤活动1、3均存在交汇路口，故启动特勤活动冲突检测和调控流程，由冲突检测模块负责执行。
特勤活动2的第一个交汇点是与特勤活动3在路口C交汇，故启动在路口C的特勤活动冲突检测和调控流程：特勤活动2启动时（即九点十分）特勤活动2的车辆与路口C的距离为3000米，此时特勤活动3的车辆与路口C的距离为2500米，均进入冲突区域。经过测算，特勤活动2的车辆通过交汇路口C的时间为九点十三分二十秒，特勤活动3的车辆通过交汇路口C的时间为九点十二分三十秒，通过交汇路口C的时间差为50秒，小于冲突时间（120秒），故需要进行调整：
特勤活动3优先级比较低，故调整特勤活动3，即特勤活动3的车辆应减速。为确保不发生冲突，特勤活动3的车辆到达交汇路口C时间不得早于九点十五分二十秒（此时这两个特勤活动车辆通过路口的时间差刚好为120秒），据此计算出特勤活动3的车辆行驶速度不得高于28千米/小时。
此时生成特勤活动3的衍生特勤活动，为便于表述，记为特勤活动3+，特勤活动3+在特勤活动3的基础上进行以下调整：
1）启动时间改为九点十分，出发地点改为O3+点；
2）O3+点到路口C之间的车速调整为28千米/小时，到达路口C的时间为九点十五分二十秒；
3）目的地不变，路口C到目的地之间的车速不变，经计算到达目的地的时间为九点十八分二十秒；
衍生特勤活动3+在经过各点的时间和通过个路段的速度初始设定如表4：
| 序号 | 路口及起止点 | 通过路口的时间点 | 路段 | 通过路段的速度 |
| 1 | O3+ | 9：10：00 | O3+C | 28千米/小时 |
| 2 | C | 9：15：20 | CD3 | 60千米/小时 |
| 3 | D3 | 9：18：20 | / | / |
表4
中止特勤活动3的执行（特勤活动3的执行状态改为“中止”），启动衍生特勤活动3+（特勤活动3+的执行状态设置为“正在执行”）。
九点十分，衍生特勤活动3+启动，系统正在执行的特勤活动为特勤活动1和特勤活动2，其中特勤活动3+和特勤活动2在路口C有交汇，故起动在路口E的特勤活动冲突检测和调控流程：特勤活动2的车辆与路口C的距离为3000米，此时特勤活动3+的车辆与路口C的距离为2500米，均进入冲突区域。经过测算，特勤活动2的车辆通过交汇路口C的时间为九点十三分二十秒，特勤活动3+的车辆通过交汇路口C的时间为九点十五分二十秒，通过交汇路口E的时间差为120秒，与冲突时间相等，故不需要进行调整。
九点十三分二十秒，特勤活动2的车辆通过交汇路口C，特勤活动2在路口C的通行标志由1改变为0；冲突检测模块检测到特勤活动2在路口C的通行标志值为0，故退出该在路口的冲突检测；冲突检测模块未在路口C之后找到衍生特勤活动3+与其他正在执行的特勤活动的交汇路口，故退出衍生特勤活动3+的特勤活动冲突检测和调控流程。
启动衍生特勤活动3+的同时，特勤活动2的特勤活动冲突检测和调控流程继续执行。
九点十三分二十秒，特勤活动2的车辆通过交汇路口C，特勤活动2在路口C的通行标志由1改变为0；冲突检测模块检测到特勤活动2在路口C的通行标志值为0，故退出在路口C的特勤活动冲突检测和调控流程；并查找到特勤活动2与当前特勤活动的下一个交汇点：
特勤活动2与特勤活动1在路口F交汇，但此时（九点十三分二十秒）特勤活动1在路口F的通行标志值为0（特勤活动1的车辆已经通过路口F），因此不需要启动该路口的特勤活动冲突检测和调控流程。
同时未查找到特勤活动2与当前特勤活动的下一个交汇点。故退出特勤活动2的特勤活动冲突检测和调控流程。
由特勤实施模块继续监控各特勤活动的执行：
九点十五分，特勤活动1执行完毕，将特勤活动1的执行状态由“正在执行”改为“已执行”；
九点十八分二十秒，衍生特勤活动3+执行完毕，将特勤活动3+的执行状态由“正在执行”改为“已执行”；同时将特勤活动3的执行状态由“中止”改为“已执行”；
九点二十分，特勤活动2执行完毕，将特勤活动2的执行状态由“正在执行”改为“已执行”。至此，所以特勤活动都已执行完毕。
以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种多路特勤路线冲突的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
1）启动系统，导入基础信息和GIS信息，设定冲突时间t1、冲突距离d、两次冲突之间的时间间隔t2；
2）某一特勤活动启动时，导入该特勤活动信息，根据该特勤活动路线，查找该特勤活动与正在执行的其他特勤活动的第一个交汇路口，如果不存在，则退出该特勤活动冲突检测和调控流程；如果存在，则启动该路口的特勤活动冲突检测和调控流程：
（1）实时检测这两个特勤活动车辆的位置，分别计算到达交汇路口的距离S，当两个特勤活动车辆进入冲突距离后，检测这两个特勤活动车辆的位置和速度；
（2）测算这两个特勤活动车辆达到交汇路口的时间差T，如果T<t1，则计算两个特勤活动到达交汇路口的时间差不小于设定的冲突时间时，优先级低的特勤活动车辆需要减低到的速度V，继续（3）；否则，跳转到（7）；
（3）由特勤实施模块通过无线通信的单元向优先级低的特勤活动车辆发送调整指令，要求其降低到以V速度值行驶；
（4）对优先级低的特勤线路进行调整，生成其衍生特勤活动；
（5）中止优先级低的特勤活动，启动衍生特勤活动，触发该特勤活动冲突检测和调控流程；
（6）在经过t2时间间隔后，再次检测两个特勤活动车辆的位置、速度及是否通过交汇路口，如果至少有一个特勤活动车辆通过交汇路口，则退出该路口的特勤活动冲突检测和调控流程，继续（7）；否则，跳转到（2）。
（7）查找该特勤活动与其他正在执行的特勤活动的下一个交汇路口，如果不存在，则退出该特勤活动冲突检测和调控流程；如果存在，则跳转到（1）；
3）该特勤活动不会再与当前执行的特勤活动发生交汇时，结束该特勤活动冲突检测和调控流程，并等待下一个特勤活动启动。
2.根据权利要求1所述的一种多路特勤路线冲突的检测方法，其特征在于，所述步骤（4）中优先级低的特勤路线生成的衍生特勤活动包括：衍生特勤活动的路线为原活动尚未执行完的路线，优先级为原活动的优先级，执行时间为立即执行；到达交汇路口的速度为V，时间根据V进行调整；在交汇路口后的车速与原特勤活动相同；衍生特勤活动生成后，原特勤活动中止执行，转为执行衍生特勤活动。
3.一种多路特勤路线冲突的调控系统，其特征在于包括：中心处理单元、GPS定位单元、无线通信单元、信号控制单元、车载GPS终端、车载无线终端、前端设备；所述中心处理单元与GPS定位单元、无线通信单元、信号控制单元连接；所述GPS定位单元与车载GPS终端连接，无线通信单元与车载无线终端连接，信号控制单元与前端设备连接。
4.根据权利要求3所述的一种多路特勤路线冲突的调控系统，其特征在于，所述中心处理单元包括：中央处理器、特勤申报模块、信息存储模块、信息采集模块、冲突检测模块、特勤实施模块、GIS模块；所述中央处理器与特勤申报模块、信息存储模块、信息采集模块、冲突检测模块、特勤实施模块、GIS模块连接，所述信息采集模块与GPS定位单元连接，特勤实施模块与无线通信单元、信号控制单元连接。
5.根据权利要求3所述的一种多路特勤路线冲突的调控系统，其特征在于，所述前端设备为信号灯。
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