CN104299415B - 基于蓝牙技术的分布式交通状态检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用蓝牙技术的分布式交通状态检测系统及其方法，包括注册车载蓝牙设备、路侧蓝牙检测设备、远程控制中心、信息发布终端。系统在检测区域内布设若干个路侧蓝牙检测设备，路侧蓝牙检测设备可以获取经过的注册车载蓝牙设备的MAC地址，连同路测蓝牙检测设备位置信息和检测时间信息组成信息包通过无线通讯方式发送至远程控制中心，远程控制中心计算布局路段的路段平均行程时间、路段平均速度和表征交通拥堵程度的评价指标，本发明可以判断检测区域内的交通运行状况，硬件设备安装简单，实施成本低，不受天气等影响，能24小时全天候工作。本发明通过查找指定MAC地址的车辆的历史轨迹，对视频卡口起到补充作用。

Description

基于蓝牙技术的分布式交通状态检测系统及其方法

技术领域

本发明涉及城市道路管理和交通检测技术，具体涉及一种基于蓝牙技术的分布式交通状态检测系统及其方法。

背景技术

交通拥堵是很多城市面临的主要民生问题，且交通拥堵有时间和空间扩大化趋势，全面了解城市的交通总体拥堵态势是交通管理者首先要面临的问题，有利于采取适当交通管制措施，防止或缓解交通拥堵，有利于交通出行。其中路段行程时间和路段平均速度是反映交通拥堵的重要指标。

传统上利用环形线圈和视频等检测器可以获取路段行程时间，然而往往需要较复杂的操作比如切割路面等，且容易受天气和能见度等多种影响，此外，浮动车技术也可以获取路段行程时间，然而该技术应用投资较大，容易受电子地图匹配精度影响，无法以较低成本获得大范围内交通运行状况。

因此，迫切需要一种技术，安装简单，可以24小时全天候工作，建设运行成本少，能获取大范围内总体交通运行状况的检测系统。通过比较各类检测器，蓝牙技术适合于应用分布式的区域交通状态检测。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于蓝牙技术的分布式交通状态检测系统及其方法。

本发明采用以下技术方案：

基于蓝牙技术的分布式交通状态检测系统由注册车载蓝牙设备、路侧蓝牙检测设备、远程控制中心和信息发布终端组成，其中注册车载蓝牙设备具有表征身份特征的MAC地址，可以被系统唯一检测到；路侧蓝牙检测设备选择不同路段、交叉口附近安装并设置路侧蓝牙检测设备编号，记录地理位置信息，系统能确定任意不同路侧蓝牙检测设备编号之间的行车距离，并作为静态信息存储在车辆轨迹数据库，在路侧蓝牙检测设备通讯半径范围内按照设定时间间隔检测经过的蓝牙设备的MAC地址，并将蓝牙设备MAC地址、检测时间信息和路测蓝牙检测设备位置信息打包成一个信息包发送至远程控制中心；远程控制中心可以自动过滤非注册蓝牙设备特征信息，根据注册车载蓝牙设备的运行轨迹和检测时间信息计算对应路段的路段平均行程时间、路段平均速度和表征交通拥堵情况的评价指标，并通过不同方式发送至不同的信息发布终端；信息发布终端包括信息屏、网络、手机和电视媒体，接收来自远程控制中心发来的路段平均行程时间、路段平均速度和表征交通拥堵情况的评价指标，并向公众发布。

基于蓝牙技术的分布式交通状态检测方法包括如下步骤：

1)路侧蓝牙检测设备按照设定的时间间隔检测通信半径范围内经过的蓝牙设备，获取每一个检测到的蓝牙设备MAC地址，并连同路测蓝牙检测设备位置信息和检测时间信息组成信息包后发送至远程控制中心；

2)远程控制中心收到信息包后与注册蓝牙设备数据库进行比对过滤，如果收到的蓝牙设备MAC地址不属于任何注册车载蓝牙设备，则该蓝牙设备属于无效信息，如果检测到的蓝牙设备MAC地址存在对应的注册车载蓝牙设备，则将该注册车载蓝牙设备对应的车辆编号、路侧蓝牙检测设备编号和时间检测信息记录到车辆轨迹数据库；

3)不同路侧蓝牙设备检测设备i和j之间的静态行车距离S_ij是系统已知的，远程控制中心计算不同路侧蓝牙设备检测设备i和j之间的路段平均行程时间和路段平均速度根据路段平均速度和所在路段的设计速度v_d确定该路段拥堵评价指标，当时，路段畅通，当时，路段拥堵，当时，路段正常通行阶段；

4)远程控制中心将定量的路段平均行程时间和路段平均速度以及定性的路段拥堵评价指标发送至各类信息发布终端。

步骤3)中所述的远程控制中心计算不同路侧蓝牙设备检测设备i和j之间的路段平均行程时间和路段平均速度包括：检测路段设有2个路侧蓝牙检测设备i和j，车流运动方向从路侧蓝牙检测设备i流向j，比对全部经过两个路侧蓝牙检测设备的注册车载蓝牙设备，提取该蓝牙设备的时间序列信息，包括检测时间信息、路侧蓝牙检测设备编号，按照时间顺序最先进入路侧蓝牙检测设备i检测范围的时间检测信息做为起始时间，最晚离开路侧蓝牙检测设备j检测范围的时间检测信息做为结束时间，结束时间和起始时间的时间差值t_ijk作为该注册车载蓝牙设备k的在路侧蓝牙检测设备i和j位置的行程时间，相应地路侧蓝牙检测设备i和j位置距离s_ij与该行程时间的比值s_ij/t_ijk为注册车载蓝牙设备k所在车辆的平均速度v_ijk，所有经过路侧蓝牙检测设备i和j位置的n辆车辆的行程时间做算术平均为该路段的平均行程时间所有经过路侧蓝牙检测设备i和j位置的车辆平均速度的算术平均为该路段的路段平均车速 $\stackrel{\‾}{v_{\mathrm{ij}}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{v}_{\mathrm{ijk}}/n.$

远程控制中心的车辆轨迹数据库保留历史数据，注册车载蓝牙设备对应特定的车辆，可以查找指定MAC地址的车辆在记录时间内的历史轨迹，部分代替视频卡口。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明可以获取检测区域内检测路段的路段平均行程时间和路段平均速度，并在此基础上获得该路段的拥堵评价指标。

本发明硬件设备安装简单，实施成本低，不受天气等影响，能24小时全天候工作。

本发明通过查找指定MAC地址的车辆的历史轨迹，对视频卡口起到补充作用。

附图说明

图1是基于蓝牙技术的分布式交通状态检测系统结构示意图；

图2是本发明的路侧蓝牙检测设备的工作流程图；

图3是本发明的远程控制中心工作流程图。

具体实施方式

基于蓝牙技术的分布式交通状态检测系统由注册车载蓝牙设备、路侧蓝牙检测设备、远程控制中心和信息发布终端组成，其中注册车载蓝牙设备具有表征身份特征的MAC地址，可以被系统唯一检测到；路侧蓝牙检测设备选择不同路段、交叉口附近安装并设置路侧蓝牙检测设备编号，记录地理位置信息，系统能确定任意不同路侧蓝牙检测设备编号之间的行车距离，并作为静态信息存储在车辆轨迹数据库，在路侧蓝牙检测设备通讯半径范围内按照设定时间间隔检测经过的蓝牙设备的MAC地址，并将蓝牙设备MAC地址、检测时间信息和路测蓝牙检测设备位置信息打包成一个信息包发送至远程控制中心；远程控制中心可以自动过滤非注册蓝牙设备特征信息，根据注册车载蓝牙设备的运行轨迹和检测时间信息计算对应路段的路段平均行程时间、路段平均速度和表征交通拥堵情况的评价指标，并通过不同方式发送至不同的信息发布终端；信息发布终端包括信息屏、网络、手机和电视媒体，接收来自远程控制中心发来的路段平均行程时间、路段平均速度和表征交通拥堵情况的评价指标，并向公众发布。

基于蓝牙技术的分布式交通状态检测方法包括如下步骤：

1)路侧蓝牙检测设备按照设定的时间间隔检测通信半径范围内经过的蓝牙设备，获取每一个检测到的蓝牙设备MAC地址，并连同路测蓝牙检测设备位置信息和检测时间信息组成信息包后发送至远程控制中心；

2)远程控制中心收到信息包后与注册蓝牙设备数据库进行比对过滤，如果收到的蓝牙设备MAC地址不属于任何注册车载蓝牙设备，则该蓝牙设备属于无效信息，如果检测到的蓝牙设备MAC地址存在对应的注册车载蓝牙设备，则将该注册车载蓝牙设备对应的车辆编号、路侧蓝牙检测设备编号和时间检测信息记录到车辆轨迹数据库；

3)不同路侧蓝牙设备检测设备i和j之间的静态行车距离S_ij是系统已知的，远程控制中心计算不同路侧蓝牙设备检测设备i和j之间的路段平均行程时间和路段平均速度根据路段平均速度和所在路段的设计速度v_d确定该路段拥堵评价指标，当时，路段畅通，当时，路段拥堵，当时，路段正常通行阶段；

4)远程控制中心将定量的路段平均行程时间和路段平均速度以及定性的路段拥堵评价指标发送至各类信息发布终端。

步骤3)中所述的远程控制中心计算不同路侧蓝牙设备检测设备i和j之间的路段平均行程时间和路段平均速度包括：检测路段设有2个路侧蓝牙检测设备i和j，车流运动方向从路侧蓝牙检测设备i流向j，比对全部经过两个路侧蓝牙检测设备的注册车载蓝牙设备，提取该蓝牙设备的时间序列信息，包括检测时间信息、路侧蓝牙检测设备编号，按照时间顺序最先进入路侧蓝牙检测设备i检测范围的时间检测信息做为起始时间，最晚离开路侧蓝牙检测设备j检测范围的时间检测信息做为结束时间，结束时间和起始时间的时间差值t_ijk作为该注册车载蓝牙设备k的在路侧蓝牙检测设备i和j位置的行程时间，相应地路侧蓝牙检测设备i和j位置距离s_ij与该行程时间的比值s_ij/t_ijk为注册车载蓝牙设备k所在车辆的平均速度v_ijk，所有经过路侧蓝牙检测设备i和j位置的n辆车辆的行程时间做算术平均为该路段的平均行程时间所有经过路侧蓝牙检测设备i和j位置的车辆平均速度的算术平均为该路段的路段平均车速 $\stackrel{\‾}{v_{\mathrm{ij}}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{v}_{\mathrm{ijk}}/n.$

远程控制中心的车辆轨迹数据库保留历史数据，注册车载蓝牙设备对应特定的车辆，可以查找指定MAC地址的车辆在记录时间内的历史轨迹，部分代替视频卡口。

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，系统由注册车载蓝牙设备、路侧蓝牙检测设备、远程控制中心、信息发布终端组成。路侧蓝牙检测设备能够识别所有经过该设备有效通讯半径范围内的蓝牙设备，通讯半径在本实施例中为10米，实际设定在5-50米内，通讯半径太大会导致检测到的蓝牙设备数量太多增加系统通讯负担，通讯半径太小会增加系统漏检的可能性。在本实施例中，路侧蓝牙检测设备安装在车道的正上方，比如龙门架或交通信号杆上，在设定的通讯半径范围内，路侧蓝牙检测设备能够识别所有经过该设备的蓝牙设备，并将检测到的所有蓝牙设备MAC地址连同检测时间信息和路侧蓝牙检测设备编号组成信息包传递到远程控制中心。远程控制中心通过注册蓝牙设备数据库的MAC地址比对过滤非注册蓝牙设备，即只有携带注册车载蓝牙设备的注册车辆才能被系统有效识别，并将注册车辆的信息包记录到车辆轨迹数据库。在远程控制中心，通过交通状态检测程序对车辆轨迹数据库的数据处理获得检测区域内的路段行程时间、路段平均速度和路段拥堵评价指标，并可以通过信息发布程序发至不同的信息发布终端。

如图2所示，当路侧蓝牙设备进入一个工作循环状态时，首先检测有无收到远程控制中心的时间校准信号，如收到校准信号，则更新路侧蓝牙设备时钟信息，目的是保证分布式交通状态检测系统内所有的路侧蓝牙设备时钟同步。在本实施例中，系统设定每一天凌晨2：00发布时间校准信号，实际上可根据路侧蓝牙检测设备的时钟偏移度设定时间校准周期。当到达系统设定的检测时间点时，该路侧蓝牙检测设备检测设定通讯半径范围内的所有蓝牙设备，并将检测到的蓝牙设备MAC地址、检测时间信息连同路侧蓝牙检测设备位置编号以信息包形式发送至远程控制中心，同时进入下一个工作循环状态。在本实施例中，系统设定每5秒搜索一次通讯半径范围内的蓝牙设备，实际上检测时间间隔可以在1-20秒内调整，但检测时间间隔太长会导致漏检，检测时间间隔太短会增加系统通讯负担。

如图3所示，在系统初始化阶段，系统巡检所有的路侧蓝牙检测设备，检测通讯功能是否正常。进入工作状态后，系统如果达到预设的发送时钟校准信号条件，则发送时钟校准信号至所有的路侧蓝牙检测设备，在本实施例中，系统设定每一天凌晨2：00发布时间校准信号，实际上可根据路侧蓝牙设备的时钟偏移度设定时间校准周期。如果收到路侧蓝牙检测设备发送过来的包含蓝牙设备MAC地址，检测时间信息和路侧蓝牙检测设备编号的信息包，系统与注册蓝牙设备数据库进行比对，只有在该数据库有蓝牙设备MAC地址记录的信息包才能发送至车辆轨迹数据库进行存储。并由交通状态检测程序对车辆轨迹数据库的信息进行处理加工获得检测区域内的路段行程时间、路段平均速度和路段拥堵评价指标，然后通过信息发布程序发至不同的信息发布终端。

交通状态检测程序可以对系统内任意两个路侧蓝牙检测设备所获得的信息包进行处理获得这两个设备所对应的地理位置之间的相关交通状态信息，常规上这两个路侧蓝牙检测设备在同一路段上，或路程行车距离在3000米以内。在本实施例中，假设有路侧蓝牙检测设备i和j安装在同一条道路上，路侧蓝牙检测设备i和j之间的道路距离为800米，检测车流方向为路侧蓝牙检测设备i至j，携带注册车载蓝牙设备的车辆k最先进入路侧蓝牙检测设备i检测范围的时间做为起始时间，最晚离开路侧蓝牙检测设备j检测范围的时间做为结束时间，结束时间和起始时间的时间差值t_ijk作为该注册车载蓝牙设备在路侧蓝牙检测设备i和j位置的行程时间，相应地路侧蓝牙检测设备i和j位置距离s_ij与该行程时间的比值s_ij/t_ijk为该注册车载蓝牙设备所在车辆k的平均速度如上所有经过路侧蓝牙检测设备i和j位置的n辆车辆的行程时间做算术平均为该路段的平均行程时间所有经过路侧蓝牙检测设备i和j位置的车辆的平均速度的算术平均为该路段的平均速度在本实施例中，共有7辆携带注册车载蓝牙设备的车辆被系统检测到，经过路侧蓝牙检测设备i和j的行程时间分别为[81.6，79.2，78.4，102.3，108.7，82.5，83.3](单位秒)，路段平均行程时间为88秒，则经过i和j的平均速度为[35.3，36.4，36.3，28.2，26.5，34.9，34.6](单位公里/小时)，路段平均速度为33.2公里/小时。

根据路段平均速度和所在路段的设计速度v_d确定该路段拥堵评价指标，当时，路段畅通；当时，路段拥堵；当时，路段正常通行。在本实施例中，路段设计速度为50公里/小时，则0.8＞33.250＞0.5，表明路段处于正常通行状态。需要说明的是关于路段畅通或拥堵的临界值可根据当地实际情况由交通管理部门确定，本发明仅给出一些参考值。

本发明的保护范围由权利要求书限定的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 (3)

1.一种基于蓝牙技术的分布式交通状态检测方法，其特征在于它使用基于蓝牙技术的分布式交通状态检测系统，该系统由注册车载蓝牙设备、路侧蓝牙检测设备、远程控制中心和信息发布终端组成，其中注册车载蓝牙设备具有表征身份特征的MAC地址，被系统唯一检测到；路侧蓝牙检测设备选择不同路段、交叉口附近安装并设置路侧蓝牙检测设备编号，记录地理位置信息，系统能确定任意不同路侧蓝牙检测设备编号之间的行车距离，并作为静态信息存储在车辆轨迹数据库，在路侧蓝牙检测设备通讯半径范围内按照设定时间间隔检测经过的蓝牙设备的MAC地址，并将蓝牙设备MAC地址、检测时间信息和路测蓝牙检测设备位置信息打包成一个信息包发送至远程控制中心；远程控制中心自动过滤非注册蓝牙设备特征信息，根据注册车载蓝牙设备的运行轨迹和检测时间信息计算对应路段的路段平均行程时间、路段平均速度和表征交通拥堵情况的评价指标，并通过不同方式发送至不同的信息发布终端；信息发布终端包括信息屏、网络、手机和电视媒体，接收来自远程控制中心发来的路段平均行程时间、路段平均速度和表征交通拥堵情况的评价指标，并向公众发布；

所述的方法包括如下步骤：

1)路侧蓝牙检测设备按照设定的时间间隔检测通信半径范围内经过的蓝牙设备，获取每一个检测到的蓝牙设备MAC地址，并连同路测蓝牙检测设备位置信息和检测时间信息组成信息包后发送至远程控制中心；

2)远程控制中心收到信息包后与注册蓝牙设备数据库进行比对过滤，如果收到的蓝牙设备MAC地址不属于任何注册车载蓝牙设备，则该蓝牙设备属于无效信息，如果检测到的蓝牙设备MAC地址存在对应的注册车载蓝牙设备，则将该注册车载蓝牙设备对应的车辆编号、路侧蓝牙检测设备编号和时间检测信息记录到车辆轨迹数据库；

3)不同路侧蓝牙设备检测设备i和j之间的静态行车距离S_ij是系统已知的，远程控制中心计算不同路侧蓝牙设备检测设备i和j之间的路段平均行程时间和路段平均速度根据路段平均速度和所在路段的设计速度v_d确定该路段拥堵评价指标，当时，路段畅通，当时，路段拥堵，当时，路段正常通行阶段；

4)远程控制中心将定量的路段平均行程时间和路段平均速度以及定性的路段拥堵评价指标发送至各类信息发布终端。

2.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的分布式交通状态检测方法，其特征在于，步骤3)中所述的远程控制中心计算不同路侧蓝牙设备检测设备i和j之间的路段平均行程时间和路段平均速度包括：检测路段设有2个路侧蓝牙检测设备i和j，车流运动方向从路侧蓝牙

检测设备i流向j，比对全部经过两个路侧蓝牙检测设备的注册车载蓝牙设备，提取该蓝牙设备的时间序列信息，包括检测时间信息、路侧蓝牙检测设备编号，按照时间顺序最先进入路侧蓝牙检测设备i检测范围的时间检测信息做为起始时间，最晚离开路侧蓝牙检测设备j检测范围的时间检测信息做为结束时间，结束时间和起始时间的时间差值t_ijk作为该注册车载蓝牙设备k的在路侧蓝牙检测设备i和j位置的行程时间，相应地路侧蓝牙检测设备i和j位置距离s_ij与该行程时间的比值s_ij/t_ijk为注册车载蓝牙设备k所在车辆的平均速度v_ijk，所有经过路侧蓝牙检测设备i和j位置的n辆车辆的行程时间做算术平均为该路段的平均行程时间所有经过路侧蓝牙检测设备i和j位置的车辆平均速度的算术平均为该路段的路段平均车速

3.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的分布式交通状态检测方法，其特征在于，远程控制中心的车辆轨迹数据库保留历史数据，注册车载蓝牙设备对应特定的车辆，查找指定MAC地址的车辆在记录时间内的历史轨迹，部分代替视频卡口。