CN106530759A - 基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，包括以下几个步骤：步骤1，利用地磁传感器测得路段R内汽车的平均行驶速度v_R；步骤2，将测得的路段R内的平均车速v_R通过无线传感网络发送至上流交叉路口的信号灯控制器；步骤3，设正常情况下一天内路段R内车辆平均行驶速度为v，信号灯控制器通过比较v_R和v的大小对上流交叉路口的信号灯进行调整，实现交通拥塞引流。本发明能够改善城市交通状况、避免交通拥挤和道路阻塞，从而提高道路网络的通行能力和运行效率，为城市交通与城市建设的协调发展服务。

Description

基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法

技术领域

本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法。

背景技术

近年来，我国的国民经济的发展和城市化进程的加快促进了我国国民生活水平的提高，同时机动车的保有量也急剧增加，道路通行能力不足导致交通拥塞矛盾越来越突出。面对城市出现的严重的交通拥塞问题，传统的做法是在城市中增修和扩建道路及道路网络、立交桥及轨道交通等方法来改善城市交通的硬件条件，包括增加道路总长及拓宽道路宽度。但是仅使用这种解决方法，其缺点也是显而易见的，建设周期长、投资成本高、因土地资源有限而难于实现，而且并不能完全缓解现实中不断增加的道路交通压力。就目前情形来看，城市道路建设的速度远远跟不上交通需求的增长速度。况且在一些城市和城区中因为历史保护、资金有限和空间限制等因素并不适合进行大规模的道路建设和改造，可供修建道路的空间也越来越小。因此如何在不断改善道路条件的同时，在现有的交通条件基础上，找到缓解交通拥塞的有效方法已经成为城市可持续发展的重要因素。

交通拥塞产生的原因是多方面的，总的来说有城市路网的布局、道路的发展历史以及交通管理措施所带来的影响；也有管理模式、建设模式、城市的发展模式等管理思想上的差距。并且国内对交通拥塞预测的定量判断还有所欠缺。

目前解决交通拥塞的方法主要有：兴辟拓宽道路；减少道路交叉；收取“塞车费”；降低公交车和地铁票价，鼓励市民乘坐公共交通出行等。这些方法在短时期内可以对降低路网的交通拥塞起到积极的作用，但是并不能从根本上解决城市交通的拥塞问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，以改善城市交通状况、避免交通拥塞。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，包括以下几个步骤：

步骤1，利用地磁传感器测得路段R内汽车的平均行驶速度v_R；

步骤2，将测得的路段R内的平均车速v_R通过无线传感网络发送至上流交叉路口的信号灯控制器；

步骤3，设正常情况下一天内路段R内车辆平均行驶速度为v，信号灯控制器通过比较v_R和v的大小对上流交叉路口的信号灯进行调整，实现交通拥塞引流。

进一步地，步骤1所述利用地磁传感器测得路段R内汽车的平均行驶速度v_R，具体如下：

(1.1)在路段R的同一车道上设置多组地磁传感器节点，每组地磁传感器节点中均包括两个距离固定且方位相同的地磁传感器；

(1.2)地磁传感器利用固定阈值法检测车辆的通过情况：设定固定的地磁场强度作为阈值，当检测到的磁场强度发生变化且连续超过该阈值时则认为车辆到来；当磁场强度发生变化且连续小于该阈值时则认为车辆离开；

(1.3)根据每组地磁传感器节点中两个地磁传感器的距离，以及车辆到来和车辆离开的时间，计算出该段时间内的车辆行驶速度，多组地磁传感器节点所计算的车辆行驶速度平均值即为路段R内汽车的平均行驶速度v_R。

进一步地，步骤3所述信号灯控制器通过比较v_R和v的大小对上流交叉路口的信号灯进行调整，实现交通拥塞引流，具体如下：

设正常情况下一天内路段R内车辆平均行驶速度为v，当v_R≥v时，在上流交叉路口延长该路段方向上绿灯时间让车辆通行，并设置一个最大绿灯时间T，超过时间T则变换信号灯；当v_R≤v时，在上流交叉路口延长该路段方向的红灯时间限制车辆通行，直至该路段平均车速恢复至v，将信号灯变换为绿灯，允许车辆通行。

进一步地，步骤(1.1)所述多组地磁传感器节点中，相邻两组地磁传感器节点方位相反，且相邻两组地磁传感器节点之间的距离为18～22米。

进一步地，步骤(1.1)所述每组地磁传感器节点中两个地磁传感器的距离固定为L，L的范围为6～8米。

进一步地，步骤(1.2)所述地磁传感器利用固定阈值法检测车辆的通过情况，还包括测速信息无效，具体为：以同一车道上的一组地磁传感器节点为单位进行分析，若同一组地磁传感器中只有一个地磁传感器检测到车辆到来信号，之后的n秒内未再接收到另一地磁传感器的信息，则此次测速信息无效。

进一步地，步骤(1.2)所述设定固定的地磁场强度作为阈值，其中阈值为0.6高斯。

进一步地，步骤(1.3)所述多组地磁传感器节点所计算的车辆行驶速度平均值即为最终测得的车辆行驶速度，具体如下：

分别记录车辆到达一组地磁传感器节点中两个地磁传感器的时间，求得两次到达的时间差，算出该段时间内的车辆行驶速度；同样的记录车辆离开该组中两个地磁传感器的时间差，算出该段时间内的车辆行驶速度，由此求得上述两个速度的均值；

以同样的方法测得每一组地磁传感器节点对应的速度均值，最后求取各组地磁传感器节点所测得的车辆行驶速度均值，即为最终测得的车辆行驶速度。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)利用地磁传感器来探测车辆，具有极高的灵敏度，测速准确；(2)地磁传感器安装方便，直接布设于道路两边或埋设于道钉内部，便于定期维护，使用周期较长，无需外加电源，电池供电，易更换；(3)无需增修扩建道路，节约了道路建设成本和土地资源，选择有效的方法来量化分析各道路交通因素之间的内在联系及演变趋势，揭示出交通拥塞的外在特征和潜在规律，将对缓解交通拥塞以及交通政策的制定提供科学的支撑。

附图说明

图1为本发明基于地磁传感的测速方法的车辆测速节点布置示意图。

图2为本发明基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法的平面示意图。

具体实施方式

拥塞引流是缓解交通拥塞的常用方法，通过传感器测速，获取当前车道车辆通行状况，并将信息传送至上流交叉路口信号灯控制中心，控制中心根据当前交通拥塞情况状况调节信号灯时长，引导车辆通行，以达到改善城市交通状况、避免交通拥挤、道路阻塞的目的，从而提高道路网络的通行能力和运行效率，为城市交通与城市建设的协调发展服务。

结合图1～2，本发明基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，包括以下几个步骤：

步骤1，利用地磁传感器测得路段R内汽车的平均行驶速度v_R，具体如下：

(1.1)在路段R的同一车道上设置多组地磁传感器节点，每组地磁传感器节点中均包括两个距离固定且方位相同的地磁传感器；

所述多组地磁传感器节点中，相邻两组地磁传感器节点方位相反，且相邻两组地磁传感器节点之间的距离为18～22米。

所述每组地磁传感器节点中两个地磁传感器的距离固定为L，L的范围为6～8米。

(1.2)地磁传感器利用固定阈值法检测车辆的通过情况：设定固定的地磁场强度作为阈值，当检测到的磁场强度发生变化且连续超过该阈值时则认为车辆到来；当磁场强度发生变化且连续小于该阈值时则认为车辆离开；

所述地磁传感器利用固定阈值法检测车辆的通过情况，还包括测速信息无效，具体为：以同一车道上的一组地磁传感器节点为单位进行分析，若同一组地磁传感器中只有一个地磁传感器检测到车辆到来信号，之后的n秒内未再接收到另一地磁传感器的信息，则此次测速信息无效。

所述设定固定的地磁场强度作为阈值，其中阈值为0.6高斯。

(1.3)根据每组地磁传感器节点中两个地磁传感器的距离，以及车辆到来和车辆离开的时间，计算出该段时间内的车辆行驶速度，多组地磁传感器节点所计算的车辆行驶速度平均值即为路段R内汽车的平均行驶速度v_R。

所述多组地磁传感器节点所计算的车辆行驶速度平均值即为最终测得的车辆行驶速度，具体如下：

分别记录车辆到达一组地磁传感器节点中两个地磁传感器的时间，求得两次到达的时间差，算出该段时间内的车辆行驶速度；同样的记录车辆离开该组中两个地磁传感器的时间差，算出该段时间内的车辆行驶速度，由此求得上述两个速度的均值；

以同样的方法测得每一组地磁传感器节点对应的速度均值，最后求取各组地磁传感器节点所测得的车辆行驶速度均值，即为最终测得的车辆行驶速度。

步骤2，将测得的路段R内的平均车速v_R通过无线传感网络发送至上流交叉路口的信号灯控制器；

步骤3，设正常情况下一天内路段R内车辆平均行驶速度为v，信号灯控制器通过比较v_R和v的大小对上流交叉路口的信号灯进行调整，实现交通拥塞引流，具体如下：

设正常情况下一天内路段R内车辆平均行驶速度为v，当v_R≥v时，在上流交叉路口延长该路段方向上绿灯时间让车辆通行，并设置一个最大绿灯时间T，超过时间T则变换信号灯；当v_R≤v时，在上流交叉路口延长该路段方向的红灯时间限制车辆通行，直至该路段平均车速恢复至v，将信号灯变换为绿灯，允许车辆通行。

下面结合附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，给出了基于地磁传感的测速方法的车辆测速节点布置示意图，其具体步骤如下：

步骤1：在道路同一车道的R路段上布置两个方位一致的终端节点，两节点间距已知为L，这样的一对节点称为一组，为了提高检测的准确率，同时在该车道上布置方位与第一组相反的第二组终端节点。

步骤2：地磁传感器利用固定阈值法来检测车辆的通过。设定一个固定的地磁场强度作为阈值，当检测到的磁场强度发生变化且连续超过该阈值时则认为车辆到来；当磁场强度发生变化且连续小于该阈值时则认为车辆离开。

步骤3：找到第一组的第一个传感器的第一个达到阈值的峰值视为车辆到来信号并记录时间为t1。以同样的方法记录第一组的第二个传感器节点检测到的车辆到达时间为t2，以这两路信号差值作为t11。找到第一组的第一个传感器节点的最后一个达到阈值的峰值视为车辆离开信息并记录时间为t3。以同样的方法记录第一组的第二个传感器节点检测到的车辆离开时间t4，以这两路信号差值作为t12。

步骤4：同样的，找到第二组的第一个传感器的第一个达到阈值的峰值视为车辆到来信号并记录时间为t5。以同样的方法记录第二组的第二个传感器节点检测到的车辆到达时间为t6，以这两路信号差值作为t21。找到第二组的第一个传感器节点的最后一个达到阈值的峰值视为车辆离开信息并记录时间为t7。以同样的方法记录第一组的第二个传感器节点检测到的车辆离开时间t8，以这两路信号差值作为t22。

步骤5：t11为第一组节点中探测到同一辆车的时间差，t12相应为第一组节点中同一辆车离开探测区域的时间差，t21、t22与t11、t12具有相同的含义。即t11＝t2-t1，t12＝t4-t3，t21＝t6-t5，t22＝t8-t7。

式中v1为第一组节点测得的速度值，v2为第二组节点测得的速度值，v_R为第一组节点和第二组节点速度值的平均值，即为最终测得的路段R上的汽车平均行驶速度。

如图2所示，给出了基于地磁地磁信息的智能交通拥塞引流平面示意图，其具体步骤如下：

步骤1：将测得的路段R内的平均车速v_R通过无线传感网络发送至上流交叉路口的信号灯控制器。

步骤2：设正常情况下一天内路段R内车辆平均行驶速度为v，当v_R≥v时，表明此时路段R内车速较快，车辆较少，可以在上流交叉路口适当延长该路段方向上绿灯时间，让车辆通行，并设置一个最大绿灯时间T，超过时间T则变换信号灯；当v_R≤v时，表明此时该路段车速较慢，出现堵车情况，此时需在上流交叉路口延长该方向的红灯时间，限制车辆的通行，直至该路段平均车速恢复至v，将信号灯变换为绿灯，允许车辆通行。

Claims (8)

1.一种基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，其特征在于：包括以下几个步骤，

步骤1，利用地磁传感器测得路段R内汽车的平均行驶速度v_R；

步骤2，将测得的路段R内的平均车速v_R通过无线传感网络发送至上流交叉路口的信号灯控制器；

步骤3，设正常情况下一天内路段R内车辆平均行驶速度为v，信号灯控制器通过比较v_R和v的大小对上流交叉路口的信号灯进行调整，实现交通拥塞引流。

2.根据权利要求1所述的基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，其特征在于：步骤1所述利用地磁传感器测得路段R内汽车的平均行驶速度v_R，具体如下：

(1.1)在路段R的同一车道上设置多组地磁传感器节点，每组地磁传感器节点中均包括两个距离固定且方位相同的地磁传感器；

(1.2)地磁传感器利用固定阈值法检测车辆的通过情况：设定固定的地磁场强度作为阈值，当检测到的磁场强度发生变化且连续超过该阈值时则认为车辆到来；当磁场强度发生变化且连续小于该阈值时则认为车辆离开；

(1.3)根据每组地磁传感器节点中两个地磁传感器的距离，以及车辆到来和车辆离开的时间，计算出该段时间内的车辆行驶速度，多组地磁传感器节点所计算的车辆行驶速度平均值即为路段R内汽车的平均行驶速度v_R。

3.根据权利要求1所述的基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，其特征在于：步骤3所述信号灯控制器通过比较v_R和v的大小对上流交叉路口的信号灯进行调整，实现交通拥塞引流，具体如下：

设正常情况下一天内路段R内车辆平均行驶速度为v，当v_R≥v时，在上流交叉路口延长该路段方向上绿灯时间让车辆通行，并设置一个最大绿灯时间T，超过时间T则变换信号灯；当v_R≤v时，在上流交叉路口延长该路段方向的红灯时间限制车辆通行，直至该路段平均车速恢复至v，将信号灯变换为绿灯，允许车辆通行。

4.根据权利要求2所述的基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，其特征在于：步骤(1.1)所述多组地磁传感器节点中，相邻两组地磁传感器节点方位相反，且相邻两组地磁传感器节点之间的距离为18～22米。

5.根据权利要求2所述的基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，其特征在于：步骤(1.1)所述每组地磁传感器节点中两个地磁传感器的距离固定为L，L的范围为6～8米。

6.根据权利要求2所述的基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，其特征在于：步骤(1.2)所述地磁传感器利用固定阈值法检测车辆的通过情况，还包括测速信息无效，具体为：以同一车道上的一组地磁传感器节点为单位进行分析，若同一组地磁传感器中只有一个地磁传感器检测到车辆到来信号，之后的n秒内未再接收到另一地磁传感器的信息，则此次测速信息无效。

7.根据权利要求2所述的基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，其特征在于：步骤(1.2)所述设定固定的地磁场强度作为阈值，其中阈值为0.6高斯。

8.根据权利要求2所述的基于地磁信息的智能交通拥塞引流方法，其特征在于：步骤(1.3)所述多组地磁传感器节点所计算的车辆行驶速度平均值即为最终测得的车辆行驶速度，具体如下：

分别记录车辆到达一组地磁传感器节点中两个地磁传感器的时间，求得两次到达的时间差，算出该段时间内的车辆行驶速度；同样的记录车辆离开该组中两个地磁传感器的时间差，算出该段时间内的车辆行驶速度，由此求得上述两个速度的均值；

以同样的方法测得每一组地磁传感器节点对应的速度均值，最后求取各组地磁传感器节点所测得的车辆行驶速度均值，即为最终测得的车辆行驶速度。