CN104835329A - 基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统，所述检测系统包括卫星遥感图像接收设备、汽车终端数据接收设备和计算机控制设备，所述卫星遥感图像接收设备接收遥感卫星发送的目标路段的路段遥感图像，所述汽车终端数据接收设备接收处于目标路段的汽车终端发送的汽车实时速度，所述计算机控制设备根据所述路段遥感图像和所述汽车实时速度确定目标路段的拥堵等级。通过本发明，能够将卫星遥感和汽车实地速度结合用于确定实地拥堵程度，并能够根据云层厚度大小设置在确定拥堵程度时各个因素的权重值。

Description

基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统

技术领域

本发明涉及遥感通信领域，尤其涉及一种基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统。

背景技术

现有技术中，对某一路段的拥堵程度的检测一般依赖于单因素检测模式，例如卫星遥感图像、实地汽车速度或实地摄像图像，但单因素检测容易受到自身检测体制带来的干扰，例如卫星遥感容易受到大气云层厚度的干扰，导致检测精度不高。

为此，本发明提出了一种新的路段拥堵程度检测方案，能够将遥感通信数据和实地数据结合，并在确定实地路段拥堵程度时，自适应为两个因素设置合理的权重值，从而有效保障本发明的双因素检测模式的检测精度，为人们的出行提供更有价值的参考数据。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统，基于大气云层厚度确定遥感通信数据和实地数据两因素在确定目标路段拥堵等级时的权重值，同时，还引入了高精度的图像识别技术和省电模式，提高了检测系统的可靠性和准确性。

根据本发明的一方面，提供了一种基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统，所述检测系统包括卫星遥感图像接收设备、汽车终端数据接收设备和计算机控制设备，所述卫星遥感图像接收设备接收遥感卫星发送的目标路段的路段遥感图像，所述汽车终端数据接收设备接收处于目标路段的汽车终端发送的汽车实时速度，所述计算机控制设备根据所述路段遥感图像和所述汽车实时速度确定目标路段的拥堵等级。

更具体地，在所述基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统中，还包括：拥堵程度请求接收设备，用于接收目标路段的拥堵程度的请求，所述目标路段的拥堵程度的请求中包括目标路段的名称和请求终端的标识，所述拥堵程度请求接收设备解析所述目标路段的拥堵程度的请求以获得目标路段的名称和请求终端的标识；存储设备，用于预先存储权重对照表、汽车上限灰度阈值、汽车下限灰度阈值和9个拥堵等级阈值，所述权重对照表以云层厚度为索引，保存了在确定路段拥堵等级时的遥感数据权重值和汽车终端数据权重值，云层厚度越大，遥感数据权重值越小，汽车终端数据权重值越大，所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值用于将图像中的汽车与背景分离，所述9个拥堵等级阈值按照从小到大均匀分布的方式取值以确定10个拥堵等级区间；查询设备，采用云服务器形式实现，以路段名称为索引，预先存储了各个路段的GPS数据，所述查询设备与所述拥堵程度请求接收设备连接，用于基于目标路段的名称查询目标路段的GPS数据；目标路段信息发送设备，与所述查询设备连接，用于将目标路段的GPS数据发送到遥感卫星和处于目标路段的汽车终端，以便于遥感卫星返回目标路段的路段遥感图像，便于处于目标路段的汽车终端返回其的实时速度；云层厚度请求设备，与所述查询设备连接，用于将目标路段的GPS数据发送到当地气象监控平台，以便于所述当地气象监控平台根据目标路段的GPS数据确定目标路段的云层厚度；云层厚度接收设备，接收所述当地气象监控平台返回的目标路段的云层厚度；所述卫星遥感图像接收设备用于接收遥感卫星发送的目标路段的路段遥感图像，包括对比度增强单元、自适应递归滤波单元、灰度化处理单元、汽车提取单元和汽车数量统计单元，所述对比度增强单元接收所述路段遥感图像并对所述路段遥感图像执行对比度增强处理，以获得增强图像，所述自适应递归滤波单元与所述对比度增强单元连接，对所述增强图像执行自适应递归滤波以获得滤波图像，所述灰度化处理单元与所述自适应递归滤波单元连接以对所述滤波图像执行灰度化处理，获得灰度化图像，所述汽车提取单元与所述灰度化处理单元和所述存储设备分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个汽车子图像，所述汽车数量统计单元与所述汽车提取单元连接，将多个汽车子图像的数量作为目标路段的汽车数量输出；所述汽车终端数据接收设备用于接收处于目标路段的汽车终端发送的实时速度；所述计算机控制设备与所述存储设备、所述云层厚度接收设备、所述卫星遥感图像接收设备和所述汽车终端数据接收设备分别连接，基于目标路段的云层厚度在所述权重对照表中查找到对应的遥感数据权重值和对应的汽车终端数据权重值，将对应的遥感数据权重值与目标路段的汽车数量相乘，将对应的汽车终端数据权重值与实时速度的倒数相乘，将两个乘积相加以获得目标路段的拥堵程度数值，将目标路段的拥堵程度数值落在所述10个拥堵等级区间中某一个等级区间所对应的等级作为目标路段的拥堵等级；拥堵程度发送设备，与所述拥堵程度请求接收设备和所述计算机控制设备分别连接，用于基于所述请求终端的标识，将所述计算机控制设备输出的目标路段的拥堵等级发送到所述请求终端；其中，所述对比度增强单元、所述自适应递归滤波单元、所述灰度化处理单元、所述汽车提取单元和所述汽车数量统计单元分别采用不同型号的FPGA芯片来实现；所述计算机控制设备在接收到拥堵程度请求接收设备发送的目标路段的拥堵程度的请求时，将所述查询设备、所述目标路段信息发送设备、所述云层厚度请求设备、所述云层厚度接收设备、所述卫星遥感图像接收设备和所述汽车终端数据接收设备从省电模式中启动，当所述计算机控制设备在发送目标路段的拥堵等级后，控制所述查询设备、所述目标路段信息发送设备、所述云层厚度请求设备、所述云层厚度接收设备、所述卫星遥感图像接收设备和所述汽车终端数据接收设备进入省电模式。

更具体地，在所述基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统中：所述拥堵程度请求接收设备为GPRS移动通信接口、3G移动通信接口或4G移动通信接口中的一种。

更具体地，在所述基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统中：所述拥堵程度发送设备为GPRS移动通信接口、3G移动通信接口或4G移动通信接口中的一种。

更具体地，在所述基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统中：所述计算机控制设备还包括显示单元，用于显示所述目标路段的汽车数量、所述实时速度和所述目标路段的拥堵等级。

更具体地，在所述基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统中：所述显示单元为液晶显示器LCD。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统的实施方案进行详细说明。

随着汽车工业的发展，人们依靠汽车出行越来越频繁，在陌生路段，人们经常需要依赖导航，避开拥堵路段，提高通行效率。因而，各个路段的拥堵状况在汽车导航中尤为重要。

当前的导航设备，其对路段的拥堵状况的检测一般依赖于单因素模式，这种模式容易受到干扰，导致提高的参考数据没有参考价值，甚至具有误导性，为人们的出行带来了不便。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统，将卫星遥感图像和实地汽车速率通过加权方式结合判断每一个目标路段的实时拥堵等级，有效解决上述技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统的结构方框图，所述检测系统包括卫星遥感图像接收设备1、汽车终端数据接收设备2和计算机控制设备3，所述卫星遥感图像接收设备1接收遥感卫星发送的目标路段的路段遥感图像，所述汽车终端数据接收设备2接收处于目标路段的汽车终端发送的汽车实时速度，所述计算机控制设备3根据所述路段遥感图像和所述汽车实时速度确定目标路段的拥堵等级。

接着，继续对本发明的基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统的具体结构进行进一步的说明。

所述检测系统还包括：拥堵程度请求接收设备，用于接收目标路段的拥堵程度的请求，所述目标路段的拥堵程度的请求中包括目标路段的名称和请求终端的标识，所述拥堵程度请求接收设备解析所述目标路段的拥堵程度的请求以获得目标路段的名称和请求终端的标识。

所述检测系统还包括：存储设备，用于预先存储权重对照表、汽车上限灰度阈值、汽车下限灰度阈值和9个拥堵等级阈值，所述权重对照表以云层厚度为索引，保存了在确定路段拥堵等级时的遥感数据权重值和汽车终端数据权重值，云层厚度越大，遥感数据权重值越小，汽车终端数据权重值越大，所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值用于将图像中的汽车与背景分离，所述9个拥堵等级阈值按照从小到大均匀分布的方式取值以确定10个拥堵等级区间。

所述检测系统还包括：查询设备，采用云服务器形式实现，以路段名称为索引，预先存储了各个路段的GPS数据，所述查询设备与所述拥堵程度请求接收设备连接，用于基于目标路段的名称查询目标路段的GPS数据。

所述检测系统还包括：目标路段信息发送设备，与所述查询设备连接，用于将目标路段的GPS数据发送到遥感卫星和处于目标路段的汽车终端，以便于遥感卫星返回目标路段的路段遥感图像，便于处于目标路段的汽车终端返回其的实时速度。

所述检测系统还包括：云层厚度请求设备，与所述查询设备连接，用于将目标路段的GPS数据发送到当地气象监控平台，以便于所述当地气象监控平台根据目标路段的GPS数据确定目标路段的云层厚度。

所述检测系统还包括：云层厚度接收设备，接收所述当地气象监控平台返回的目标路段的云层厚度。

所述卫星遥感图像接收设备1用于接收遥感卫星发送的目标路段的路段遥感图像，包括对比度增强单元、自适应递归滤波单元、灰度化处理单元、汽车提取单元和汽车数量统计单元，所述对比度增强单元接收所述路段遥感图像并对所述路段遥感图像执行对比度增强处理，以获得增强图像，所述自适应递归滤波单元与所述对比度增强单元连接，对所述增强图像执行自适应递归滤波以获得滤波图像，所述灰度化处理单元与所述自适应递归滤波单元连接以对所述滤波图像执行灰度化处理，获得灰度化图像，所述汽车提取单元与所述灰度化处理单元和所述存储设备分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个汽车子图像，所述汽车数量统计单元与所述汽车提取单元连接，将多个汽车子图像的数量作为目标路段的汽车数量输出。

所述汽车终端数据接收设备2用于接收处于目标路段的汽车终端发送的实时速度。

所述计算机控制设备3与所述存储设备、所述云层厚度接收设备、所述卫星遥感图像接收设备1和所述汽车终端数据接收设备2分别连接，基于目标路段的云层厚度在所述权重对照表中查找到对应的遥感数据权重值和对应的汽车终端数据权重值，将对应的遥感数据权重值与目标路段的汽车数量相乘，将对应的汽车终端数据权重值与实时速度的倒数相乘，将两个乘积相加以获得目标路段的拥堵程度数值，将目标路段的拥堵程度数值落在所述10个拥堵等级区间中某一个等级区间所对应的等级作为目标路段的拥堵等级。

所述检测系统还包括：拥堵程度发送设备，与所述拥堵程度请求接收设备和所述计算机控制设备3分别连接，用于基于所述请求终端的标识，将所述计算机控制设备3输出的目标路段的拥堵等级发送到所述请求终端。

其中，所述对比度增强单元、所述自适应递归滤波单元、所述灰度化处理单元、所述汽车提取单元和所述汽车数量统计单元分别采用不同型号的FPGA芯片来实现；所述计算机控制设备3在接收到拥堵程度请求接收设备发送的目标路段的拥堵程度的请求时，将所述查询设备、所述目标路段信息发送设备、所述云层厚度请求设备、所述云层厚度接收设备、所述卫星遥感图像接收设备1和所述汽车终端数据接收设备2从省电模式中启动，当所述计算机控制设备在发送目标路段的拥堵等级后，控制所述查询设备、所述目标路段信息发送设备、所述云层厚度请求设备、所述云层厚度接收设备、所述卫星遥感图像接收设备1和所述汽车终端数据接收设备2进入省电模式。

可选地，所述拥堵程度请求接收设备为GPRS移动通信接口、3G移动通信接口或4G移动通信接口中的一种；所述拥堵程度发送设备为GPRS移动通信接口、3G移动通信接口或4G移动通信接口中的一种；所述计算机控制设备3还包括显示单元，用于显示所述目标路段的汽车数量、所述实时速度和所述目标路段的拥堵等级；以及，所述显示单元可选为液晶显示器LCD。

另外，FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，他是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。他是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

以硬件描述语言(Verilog或VHDL)所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路(比如AND、OR、XOR、NOT)或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器(Flip－flop)或者其他更加完整的记忆块。系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。

FPGA一般来说比ASIC(专用集成电路)的速度要慢，实现同样的功能比ASIC电路面积要大。但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。另外一种方法是用CPLD(Complex Programmable LogicDevice，复杂可编程逻辑器件)。FPGA的开发相对于传统PC、单片机的开发有很大不同。FPGA以并行运算为主，以硬件描述语言来实现；相比于PC或单片机(无论是冯诺依曼结构还是哈佛结构)的顺序操作有很大区别。

早在1980年代中期，FPGA已经在PLD设备中扎根。CPLD和FPGA包括了一些相对大数量的可编辑逻辑单元。CPLD逻辑门的密度在几千到几万个逻辑单元之间，而FPGA通常是在几万到几百万。CPLD和FPGA的主要区别是他们的系统结构。CPLD是一个有点限制性的结构。这个结构由一个或者多个可编辑的结果之和的逻辑组列和一些相对少量的锁定的寄存器组成。这样的结果是缺乏编辑灵活性，但是却有可以预计的延迟时间和逻辑单元对连接单元高比率的优点。而FPGA却是有很多的连接单元，这样虽然让他可以更加灵活的编辑，但是结构却复杂的多。

采用本发明的基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统，针对现有技术中单因素路段拥堵程度检测模式检测结果精度不高的技术问题，将卫星遥感图像和实地汽车速率通过加权方式进行结合，对每一个目标路段的拥堵程度进行分等级判断，从而为人们提供了更有价值的导航数据。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统，所述检测系统包括卫星遥感图像接收设备、汽车终端数据接收设备和计算机控制设备，所述卫星遥感图像接收设备接收遥感卫星发送的目标路段的路段遥感图像，所述汽车终端数据接收设备接收处于目标路段的汽车终端发送的汽车实时速度，所述计算机控制设备根据所述路段遥感图像和所述汽车实时速度确定目标路段的拥堵等级。

2.如权利要求1所述的基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：

拥堵程度请求接收设备，用于接收目标路段的拥堵程度的请求，所述目标路段的拥堵程度的请求中包括目标路段的名称和请求终端的标识，所述拥堵程度请求接收设备解析所述目标路段的拥堵程度的请求以获得目标路段的名称和请求终端的标识；

存储设备，用于预先存储权重对照表、汽车上限灰度阈值、汽车下限灰度阈值和9个拥堵等级阈值，所述权重对照表以云层厚度为索引，保存了在确定路段拥堵等级时的遥感数据权重值和汽车终端数据权重值，云层厚度越大，遥感数据权重值越小，汽车终端数据权重值越大，所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值用于将图像中的汽车与背景分离，所述9个拥堵等级阈值按照从小到大均匀分布的方式取值以确定10个拥堵等级区间；

查询设备，采用云服务器形式实现，以路段名称为索引，预先存储了各个路段的GPS数据，所述查询设备与所述拥堵程度请求接收设备连接，用于基于目标路段的名称查询目标路段的GPS数据；

目标路段信息发送设备，与所述查询设备连接，用于将目标路段的GPS数据发送到遥感卫星和处于目标路段的汽车终端，以便于遥感卫星返回目标路段的路段遥感图像，便于处于目标路段的汽车终端返回其的实时速度；

云层厚度请求设备，与所述查询设备连接，用于将目标路段的GPS数据发送到当地气象监控平台，以便于所述当地气象监控平台根据目标路段的GPS数据确定目标路段的云层厚度；

云层厚度接收设备，接收所述当地气象监控平台返回的目标路段的云层厚度；

所述卫星遥感图像接收设备用于接收遥感卫星发送的目标路段的路段遥感图像，包括对比度增强单元、自适应递归滤波单元、灰度化处理单元、汽车提取单元和汽车数量统计单元，所述对比度增强单元接收所述路段遥感图像并对所述路段遥感图像执行对比度增强处理，以获得增强图像，所述自适应递归滤波单元与所述对比度增强单元连接，对所述增强图像执行自适应递归滤波以获得滤波图像，所述灰度化处理单元与所述自适应递归滤波单元连接以对所述滤波图像执行灰度化处理，获得灰度化图像，所述汽车提取单元与所述灰度化处理单元和所述存储设备分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个汽车子图像，所述汽车数量统计单元与所述汽车提取单元连接，将多个汽车子图像的数量作为目标路段的汽车数量输出；

所述汽车终端数据接收设备用于接收处于目标路段的汽车终端发送的实时速度；

所述计算机控制设备与所述存储设备、所述云层厚度接收设备、所述卫星遥感图像接收设备和所述汽车终端数据接收设备分别连接，基于目标路段的云层厚度在所述权重对照表中查找到对应的遥感数据权重值和对应的汽车终端数据权重值，将对应的遥感数据权重值与目标路段的汽车数量相乘，将对应的汽车终端数据权重值与实时速度的倒数相乘，将两个乘积相加以获得目标路段的拥堵程度数值，将目标路段的拥堵程度数值落在所述10个拥堵等级区间中某一个等级区间所对应的等级作为目标路段的拥堵等级；

拥堵程度发送设备，与所述拥堵程度请求接收设备和所述计算机控制设备分别连接，用于基于所述请求终端的标识，将所述计算机控制设备输出的目标路段的拥堵等级发送到所述请求终端；

其中，所述对比度增强单元、所述自适应递归滤波单元、所述灰度化处理单元、所述汽车提取单元和所述汽车数量统计单元分别采用不同型号的FPGA芯片来实现；

其中，所述计算机控制设备在接收到拥堵程度请求接收设备发送的目标路段的拥堵程度的请求时，将所述查询设备、所述目标路段信息发送设备、所述云层厚度请求设备、所述云层厚度接收设备、所述卫星遥感图像接收设备和所述汽车终端数据接收设备从省电模式中启动，当所述计算机控制设备在发送目标路段的拥堵等级后，控制所述查询设备、所述目标路段信息发送设备、所述云层厚度请求设备、所述云层厚度接收设备、所述卫星遥感图像接收设备和所述汽车终端数据接收设备进入省电模式。

3.如权利要求2所述的基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统，其特征在于：

所述拥堵程度请求接收设备为GPRS移动通信接口、3G移动通信接口或4G移动通信接口中的一种。

4.如权利要求2所述的基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统，其特征在于：

所述拥堵程度发送设备为GPRS移动通信接口、3G移动通信接口或4G移动通信接口中的一种。

5.如权利要求2所述的基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统，其特征在于：

所述计算机控制设备还包括显示单元，用于显示所述目标路段的汽车数量、所述实时速度和所述目标路段的拥堵等级。

6.如权利要求5所述的基于遥感通信的路段拥堵程度检测系统，其特征在于：

所述显示单元为液晶显示器LCD。