CN106447542A - 面向车联网的行车主动服务系统及服务需求动态获取与构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了面向车联网的行车主动服务系统及服务需求动态获取与构建方法，利用车联网获取人－车－路－环境实时动态数据，提供主动、实时、保真、个性化的行车主动服务构建方法。系统包括平台感知层、协调执行层、事件代理层以及人机界面层四个部分，基于车路传感网络进行信息交互，通过各种数据采集、交换与传输实现对行车主动服务需求的感知。结合多智能体理论和分层集中控制的方法构建行车主动服务需求的动态获取模型。采用构件技术实现服务需求的实时组装。本发明综合考虑了用户直接通过人机界面输入服务请求的被动模式与通过对采集信息的融合处理后的“自动感知‑主动推送”的主动服务模式进行分类处理，达到精确匹配行车服务需求的目的。
Description
技术领域
本发明涉及车联网智慧服务领域，具体是关于一种面向车联网的行车主动服务系统的服务需求动态获取与构建方法。
背景技术
随着信息技术和交通科技的发展，尤其是车联网的出现，交通运输信息化给人类社会带来了深远的影响。为了切实落实国家智能交通“实时管理、集成联动”的工作目标，更好地推进运输车辆信息化服务水平，实现“人-车-路”的和谐统一，探索基于车联网的公路运输综合信息服务的运作模式已成为车联网应用领域的重大社会需求。
车联网服务系统是以车联网技术为载体，云计算为平台，集成智能化、电子化、信息化等领先科技的信息处理系统。行车服务系统的服务模式，就是能够对车联网用户的服务需求进行主动的、清晰的、有效的感知与辨识，然后通过网络中各个节点的信息交换，自主生成或搜寻服务资源，最终实现向用户主动推送相应的服务并对服务质量提供有效保障。因此，开展行车服务系统的服务模式、关键技术及应用平台研发，对于提升交通运输安全、减少交通事故发生、助力政府智能交通发展具有重要的现实意义。
现有的行车服务系统的需求感知大多只是针对特定的某一方面，如安全驾驶、油耗、远程故障报警、车辆维保、车线匹配等服务需求，采取相应的服务方式，缺乏个性化及灵活性，且不能用统一的规范实现多样化的行车需求。而主动服务是一种由Web服务发展而来的新的计算模式，能够根据用户的服务需求，从Internet或本地网络中搜索、发现、挖掘出能够提供用户服务需求的程序，并组装、编译和执行它们，为用户提供服务。而且，即使是同一种服务，主动服务也能够根据用户的个性化要求和特点，对服务进行定制和帮助，从而改变传统行车服务那种无法根据用户需要而动态变化、主动适应用户要求的状况。
随着人们对驾驶安全及舒适性要求的提高，行车服务的用户需求正在向智能化、个性化和综合化方向发展，如何能够及时准确全面的对用户的服务需求进行获取，是保证高质量行车服务的关键基础。通过尽可能地为用户提供自然的需求输入方式，正确处理通过各种不同输入方法需求，并能使用形式化的方法对其进行准确的描述，从而为行车服务的后续工作提供处理的对象与内容。
发明内容
本发明的目的是为了动态地获取行车的服务需求，利用车联网技术将人-车-路-环境实时的情况反馈给服务系统，在对数据整合及处理的基础上清晰地描述出服务需求模型，进而通过构件技术提供主动、实时、保真、个性化的行车主动服务构建方案。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
面向车联网的行车主动服务系统，包括：平台感知层、协调执行层、事件代理层以及交互界面层；
所述平台感知层由车辆行车信息采集装置、故障诊断模块及用户输入模块组成的信息感知设备构成；所述车辆行车信息采集装置用于采集车辆前方障碍物的运动形态及车辆定位以确定当前车辆的行驶方向、车辆质心位置信息；所述故障诊断模块用于采集本车的发动机参数及废气处理系统的参数；所述用户输入模块用于采集用户输入的信息；所述平台感知层将感知到的信息发送给协调执行层；
所述协调执行层包括任务代理模块和平台代理模块；所述任务代理模块包括传感器融合Agent、任务分析Agent，用于处理车辆行驶的信息：传感器融合Agent能够对采集的行车数据预处理并且筛选形成对用户有价值的数据；任务分析Agent对数据的来源进行分析，完成由数据归纳为具体任务的职责；所述平台代理模块用于实现本系统各层的通信及行车服务的动态构建，包括：通信系统Agent、构件库Agent和构件搜索Agent；所述通信系统Agent负责系统各部分的通信，确保信息的交互畅通；所述构件库Agent存储行车服务的构件，所述构件通过接口能够进行重组，生成新的行车服务；所述构件搜索Agent能够结合具体的需求任务在构件库Agent中搜索相应的构件并进行构件的组装形成服务；所述协调执行层依照所述任务代理模块与所述平台代理模块之间的协作，将任务由通信系统Agent发给所述事件代理层；
所述事件代理层包括任务管理Agent、组装验证Agent和结果集成Agent；所述任务管理Agent用于确定当前任务的重要性，用优先级来衡量，当同时出现多个行车需求任务时，优先处理优先级较高的需求；所述组装验证Agent用于处理所述平台代理模块不能生成的行车服务需求，利用构件库Agent的构件进行重新组装和验证，以满足行车服务的需求；所述结果集成Agent用于将分解的关键词进行集成，以确定服务需求的描述；所述事件代理层将处理结果发送给所述交互界面层；
所述交互界面层包括智能端口和人机界面；所述智能端口用于处理紧急情况下的行车服务，在所述紧急情况下不需要用户进行操作直接控制车辆的行驶状态；所述人机界面供用户获得服务推送信息、以及进行选择以确定行车需求。
进一步，所述车辆行车信息采集装置包括雷达传感器、CCD摄像头、GPS/北斗定位导航装置。
进一步，所述故障诊断模块采用传感器组实现，所采集的发动机参数包括转速、转矩、水温、发动机负载、剩余燃油量；所采集的废气处理系统的参数包括尾气浓度、空气流量。
进一步，所述任务代理模块还包括Profile知识库，所述Profile知识库存储用户的行为特征，用于实现用户的个性化需求。
基于上述行车主动服务系统，本发明还提出了服务需求动态获取与构建方法，包括如下步骤：
步骤(1)行车主动服务系统进行初始化操作，显示出用户登录界面，用户登录后可以开启特定用户的Profile文件存取操作；如果没有登录则不能开启特定用户的Profile文件存取操作；
步骤(2)行车主动服务系统运行后，平台感知层进行数据的采集，并判断数据的来源；所述数据的来源分为两类：一类是用户通过人机界面输入的需求数据，另一类是通过平台感知层采集到的实时变化数据；
步骤(3)行车主动服务系统在对行车需求进行处理时，将步骤(2)中用户通过人机界面输入的需求数据与通过平台感知层采集到的实时变化数据进行分类处理；具体包括：
对用户输入需求的具体操作是：
3.1.1)行车主动服务系统在接收到用户需求输入后，协调执行层的任务分析Agent对用户输入需求进行分析与功能分解，提取出用户需求关键词；
3.1.2)任务分析Agent根据抽取的关键词及登录用户的Profile知识库匹配行车服务关键词，确定行车需求领域；
3.1.3)构件搜索Agent在构件库Agent中搜索与关键词表相匹配的构件并进行组装后返回用户；
3.1.4)组装验证Agent对用户选择的行车服务进行编译执行，同时将用户的行车需求信息以Profile文件的形式储存在该用户的知识库中，当用户下次再输入该请求时，优先提供用户选择过的服务；
对平台感知层采集的行车信息的具体操作：
3.2.1)传感器融合Agent对平台感知层采集的行车信息进行预处理，消除数据冗余并对数据分析提炼以达到能够利用的标准，然后进行数据融合及聚类；
3.2.2)通过通信系统Agent与路侧单元进行通信，获取车辆当前所处的交通环境信息，结合数据聚类结果，掌握车辆的运行工况以及所处的交通环境；
3.2.3)任务分析Agent对数据进行分析得出行车的需求状况形成当前任务，在此基础上匹配行车需求的服务并归类；
步骤(4)行车主动服务系统判断生成的行车服务是否是用户输入的数据生成：
i)如果是，系统开启相应用户Profile知识库，记录用户输入数据及对应的行车服务到Profile知识库；
ii)如果不是，完成本系统需求动态获取与服务构建。
进一步，所述步骤3.1.3)的过程是系统和用户交互完成的，由用户确定是否达到需求的标准，通过人机界面交互选择最适合用户服务需求的服务。
进一步，所述步骤3.2.3)还包括判断是否返回人机界面，具体地：如果该任务需求是高优先级需求，则不进行人机界面交互直接触发智能端口执行行车服务，组装验证Agent对服务需求进行编译执行，通过智能端口直接控制车辆状态；如果该任务是需要用户选取确认的需求服务，则返回人机界面，之后根据步骤3.1.4)执行相应的操作。
本发明的有益效果是：
利用多智能代理技术(Muti-Agent)分析用户的行车服务需求，从大量的构件资源中检索获取所需构件，并把这些构件组装成满足用户要求的服务程序，再采用主动推送的方式呈现给用户。这样的一套需求感知模型能够完整动态地描述出用户确切的行车服务需求，为提供良好行车主动服务体验打下基础。
附图说明
图1为本发明的系统框架图；
图2为本发明的工作流程图；
具体实施方式
本发明利用车联网技术获取人－车－路－环境实时动态数据，提供主动、实时、保真、个性化的行车主动服务构建方法。基于车和路的传感网络能够使得车路进行信息交互，通过各种数据采集、交换与传输实现对行车主动服务需求的感知。结合多智能体理论和分层集中控制的方法构建行车主动服务需求的动态获取模型。采用构件技术实现服务需求的实时组装。该方法综合考虑了用户直接通过人机界面输入服务请求的被动模式与通过对采集信息的融合处理后的“自动感知-主动推送”的主动服务模式进行分类处理，达到精确匹配行车服务需求的目的。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
车联网环境下，道路上行驶的车辆可以借助多种传感器获得与车辆及车辆行驶相关的参数和信息。本发明提供了一个行车主动服务系统及服务需求动态获取及构建方法。
本发明的系统框架示意图如图1所示。本发明将车联网环境下的行车主动服务系统分为平台感知层、协调执行层、事件代理层、交互界面层4个部分。每层的处理模块都以agent的形式进行设计，并明确各agent功能。同时为agent之间的通信增设代理，对层与层之间的消息集中进行存储与转发。
平台感知层由雷达传感器、CCD摄像头、GPS/北斗、故障诊断模块及用户输入模块组成的信息感知设备构成。雷达传感器、CCD摄像头用来采集车辆前方障碍物的运动形态，如与前方车辆的距离、前方车辆的速度、加速度，前方道路图像信息、路边限速信息等；GPS/北斗用来对高速行驶的车辆进行精确定位，确定当前车辆的行驶方向、车辆质心位置信息；故障诊断模块为传感器组，用来采集本车的各种发动机参数，如转速、转矩、水温、发动机负载、剩余燃油量以及废气处理系统信息，其中，废气处理系统通过HC传感器，不断测量尾气浓度和其他相关的发动工作参数如温度、速度、负载和空气流量，监测整个燃烧系统的废气排放，并利用热量传感器直接测量处理前后废气的可燃气体，利用空燃比可以得到废气的转化效率；用户输入模块用来采集用户输入的信息。平台感知层将感知到的信息发送给协调执行层。
协调执行层包含两个模块：任务代理模块和平台代理模块。其中，任务代理模块又分为传感器融合Agent、任务分析Agent、Profile知识库3部分，主要用来处理车辆行驶的信息：传感器融合Agent能够对采集的行车数据预处理并且筛选形成对用户有价值的数据，例如，道路行驶安全性、道路紧急情况、车辆行驶工作数据等；任务分析Agent对数据的来源进行分析，完成由数据归纳为具体任务的职责；Profile知识库存储用户的行为特征，是为了满足用户的个性化需求而设立，具体地：为了更好地满足单个用户行车的特定需求，系统获取并记录用户常用的服务、使用习惯、交互行为等信息，为每个用户建立一个用户Profile配置文件，并存储到事件代理层的知识库中，作为识别用户身份和提供个性化服务的基础。通过建立用户Profile知识库，可以为用户行车需求的输入、服务的选取、访问和实施提供用户以往的使用案例；当用户提出新的服务请求时，系统也可根据用户Profile中记录的用户使用习惯和兴趣，在与用户交互过程中提供必要的帮助，更好地满足用户个性化服务的需求。如果重复相同服务需求时可以不需要进一步处理就可提供服务，有利于提高服务的执行效率以及实现个性化要求。任务代理模块3个部分的协作用来确定集成方法及方法中的参数从而得出行车需求预测分类结果。
平台代理模块由通信系统Agent、构件库Agent和构件搜索Agent组成，用来完成本系统各层的通信及行车服务的动态构建。通信系统Agent负责系统各部分的通信，确保信息的交互畅通；构件库Agent存储行车服务的构件，这些构件通过接口可以进行重组，生成新的行车服务；构件搜索Agent能够结合具体的需求任务在构件库Agent中搜索相应的构件并进行构件的组装形成服务。
协调执行层的任务还包括协调任务代理模块和平台代理模块两部分的关系，使之能够对数据进行明确的分类处理，生成行车需求任务，并由平台代理模块生成具体的行车服务。平台代理模块的3部分经Internet与网络构件库相联，依照任务代理模块与平台代理模块的协作关系，由通信系统Agent将任务发给事件代理层。
事件代理层由任务管理Agent、组装验证Agent和结果集成Agent组成。任务管理Agent用来确定当前任务的重要性，用优先级来衡量，当同时出现多个行车需求任务时，优先处理优先级较高的需求；组装验证Agent用来处理平台代理模块不能生成的行车服务需求，利用构件库Agent的构件进行重新组装和验证，以满足行车服务的需求；结果集成Agent用来将分解的关键词进行集成，以确定服务需求的描述。
事件代理层的Agent是在协调执行层对任务处理的基础上，进一步对需求结果进行管理、组装和验证，并且最终完成需求的集成，得到明确的行车服务需求描述并生成行车服务。事件代理层根据数据库对于不同行车需求的处理方法的描述，确定行车服务的处理方法，然后将结果以车联网信息融合多Agent的方式发送给交互界面层。
交互界面层由两部分组成：智能端口和人机界面。智能端口用来处理紧急情况下(例如车辆出现零部件故障，车距过小出现追尾险情等)的行车服务，接收到行车服务之后不需要用户进行操作直接控制车辆减速、转向等，避免车辆行驶过程中的危险；人机界面是一个显示与输入界面，系统生成行车服务后，用户从人机界面获得服务推送信息，最后用户通过在人机界面层进行选择从而确定行车需求。至此，面向车联网的行车主动服务系统的服务需求动态获取与构建方法完成。
本系统的工作流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤(1)行车主动服务系统进行初始化操作，显示出用户登录界面，用户登录后可以开启特定用户的Profile文件存取操作；如果没有登录则不能进行此操作，但是不会影响后续的服务需求获取过程。
步骤(2)行车主动服务系统运行后，平台感知层进行数据的采集，并判断数据的来源。数据来源分为两类：一类是用户输入的服务请求数据，另一类是平台感知层的其他模块采集到的实时变化数据。行车主动服务系统在对行车需求进行处理的时候，需要将用户直接通过人机界面输入的需求数据与通过信息采集融合后的行车需求数据进行分类处理。
步骤(3)对用户输入需求的具体操作是：
3.1.1)行车主动服务系统在接收到用户需求输入后，协调执行层的任务分析Agent对用户输入需求进行分析与功能分解，从而提取出用户需求关键词(包括从行车需求的属性和其中的层次关系)，这是进一步进行需求分析和构件检索组装的基础。
3.1.2)任务分析Agent根据抽取的关键词及登录用户的Profile知识库匹配行车服务关键词，确定行车需求领域。这样一方面能够把后续的需求分析工作限定在一个有限的领域范围内，以增强理解的准确性和减少歧义；另一方面能够减小对构件资源库搜索的范围，提高计算效率。
3.1.3)构件搜索Agent在构件库Agent中搜索与关键词表相匹配的构件并进行组装后返回用户。这一过程也是系统和用户交互完成的，由用户确定是否达到需求的标准，通过人机界面选择最适合用户服务需求的服务。
3.1.4)组装验证Agent对用户选择的行车服务进行编译执行，同时将用户的行车需求信息以Profile文件的形式储存在该用户的知识库中，当用户下次再输入该请求时，优先提供用户选择过的服务。
对平台感知层采集的行车信息的具体操作：
3.2.1)传感器融合Agent对平台感知层采集的行车信息进行预处理，消除数据冗余并对数据分析提炼以达到能够利用的标准，然后进行数据融合及聚类。
3.2.2)通过通信系统Agent与路侧单元进行通信，获取车辆当前所处的交通环境信息，结合数据聚类结果，掌握车辆的运行工况以及所处的交通环境。
3.2.3)任务分析Agent对数据进行分析得出行车的需求状况形成当前任务，在此基础上匹配行车需求的服务并归类；并且判断是否返回人机界面进行用户交互。
i)如果该任务需求是诸如确保行车安全的高优先级需求(如车辆出现零部件故障，车距过小出现追尾险情等)，则不进行人机界面直接触发智能端口执行行车服务，组装验证Agent对服务需求进行编译执行，通过智能端口直接控制车辆减速、停车、转向等操作；
ii)如果该任务是一些需要用户选取确认的需求服务，则返回人机界面，之后根据步骤3.1.4)执行相应的操作。
步骤(4)行车主动服务系统判断生成的行车服务是否为用户输入的数据生成。具体地：
i)如果是，系统开启相应用户Profile知识库，记录用户输入数据及对应的行车服务到Profile知识库。
ii)如果不是，完成本系统需求动态获取与服务构建。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.面向车联网的行车主动服务系统，其特征在于，包括：平台感知层、协调执行层、事件代理层以及交互界面层；
所述平台感知层由车辆行车信息采集装置、故障诊断模块及用户输入模块组成的信息感知设备构成；所述车辆行车信息采集装置用于采集车辆前方障碍物的运动形态及车辆定位以确定当前车辆的行驶方向、车辆质心位置信息；所述故障诊断模块用于采集本车的发动机参数及废气处理系统的参数；所述用户输入模块用于采集用户输入的信息；所述平台感知层将感知到的信息发送给协调执行层；
所述协调执行层包括任务代理模块和平台代理模块；所述任务代理模块包括传感器融合Agent、任务分析Agent，用于处理车辆行驶的信息：传感器融合Agent能够对采集的行车数据预处理并且筛选形成对用户有价值的数据；任务分析Agent对数据的来源进行分析，完成由数据归纳为具体任务的职责；所述平台代理模块用于实现本系统各层的通信及行车服务的动态构建，包括：通信系统Agent、构件库Agent和构件搜索Agent；所述通信系统Agent负责系统各部分的通信，确保信息的交互畅通；所述构件库Agent存储行车服务的构件，所述构件通过接口能够进行重组，生成新的行车服务；所述构件搜索Agent能够结合具体的需求任务在构件库Agent中搜索相应的构件并进行构件的组装形成服务；所述协调执行层依照所述任务代理模块与所述平台代理模块之间的协作，将任务由通信系统Agent发给所述事件代理层；
所述事件代理层包括任务管理Agent、组装验证Agent和结果集成Agent；所述任务管理Agent用于确定当前任务的重要性，用优先级来衡量，当同时出现多个行车需求任务时，优先处理优先级较高的需求；所述组装验证Agent用于处理所述平台代理模块不能生成的行车服务需求，利用构件库Agent的构件进行重新组装和验证，以满足行车服务的需求；所述结果集成Agent用于将分解的关键词进行集成，以确定服务需求的描述；所述事件代理层将处理结果发送给所述交互界面层；
所述交互界面层包括智能端口和人机界面；所述智能端口用于处理紧急情况下的行车服务，在所述紧急情况下不需要用户进行操作直接控制车辆的行驶状态；所述人机界面供用户获得服务推送信息、以及进行选择以确定行车需求。
2.根据权利要求1所述的面向车联网的行车主动服务系统，其特征在于，所述车辆行车信息采集装置包括雷达传感器、CCD摄像头、GPS/北斗定位导航装置。
3.根据权利要求1所述的面向车联网的行车主动服务系统，其特征在于，所述故障诊断模块采用传感器组实现，所采集的发动机参数包括转速、转矩、水温、发动机负载、剩余燃油量；所采集的废气处理系统的参数包括尾气浓度、空气流量。
4.根据权利要求1所述的面向车联网的行车主动服务系统，其特征在于，所述任务代理模块还包括Profile知识库，所述Profile知识库存储用户的行为特征，用于实现用户的个性化需求。
5.基于权利要求1-4任一项所述行车主动服务系统的服务需求动态获取与构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)行车主动服务系统进行初始化操作，显示出用户登录界面，用户登录后可以开启特定用户的Profile文件存取操作；如果没有登录则不能开启特定用户的Profile文件存取操作；
步骤(2)行车主动服务系统运行后，平台感知层进行数据的采集，并判断数据的来源；所述数据的来源分为两类：一类是用户通过人机界面输入的需求数据，另一类是通过平台感知层采集到的实时变化数据；
步骤(3)行车主动服务系统在对行车需求进行处理时，将步骤(2)中用户通过人机界面输入的需求数据与通过平台感知层采集到的实时变化数据进行分类处理；具体包括：
对用户输入需求的具体操作是：
3.1.1)行车主动服务系统在接收到用户需求输入后，协调执行层的任务分析Agent对用户输入需求进行分析与功能分解，提取出用户需求关键词；
3.1.2)任务分析Agent根据抽取的关键词及登录用户的Profile知识库匹配行车服务关键词，确定行车需求领域；
3.1.3)构件搜索Agent在构件库Agent中搜索与关键词表相匹配的构件并进行组装后返回用户；
3.1.4)组装验证Agent对用户选择的行车服务进行编译执行，同时将用户的行车需求信息以Profile文件的形式储存在该用户的知识库中，当用户下次再输入该请求时，优先提供用户选择过的服务；
对平台感知层采集的行车信息的具体操作：
3.2.1)传感器融合Agent对平台感知层采集的行车信息进行预处理，消除数据冗余并对数据分析提炼以达到能够利用的标准，然后进行数据融合及聚类；
3.2.2)通过通信系统Agent与路侧单元进行通信，获取车辆当前所处的交通环境信息，结合数据聚类结果，掌握车辆的运行工况以及所处的交通环境；
3.2.3)任务分析Agent对数据进行分析得出行车的需求状况形成当前任务，在此基础上匹配行车需求的服务并归类；
步骤(4)行车主动服务系统判断生成的行车服务是否是用户输入的数据生成：
i)如果是，系统开启相应用户Profile知识库，记录用户输入数据及对应的行车服务到Profile知识库；
ii)如果不是，完成本系统需求动态获取与服务构建。
6.根据权利要求5所述的服务需求动态获取与构建方法，其特征在于，所述步骤3.1.3)的过程是系统和用户交互完成的，由用户确定是否达到需求的标准，通过人机界面交互选择最适合用户服务需求的服务。
7.根据权利要求5所述的服务需求动态获取与构建方法，其特征在于，所述步骤3.2.3)还包括判断是否返回人机界面，具体地：如果该任务需求是高优先级需求，则不进行人机界面交互直接触发智能端口执行行车服务，组装验证Agent对服务需求进行编译执行，通过智能端口直接控制车辆状态；如果该任务是需要用户选取确认的需求服务，则返回人机界面，之后根据步骤3.1.4)执行相应的操作。
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