CN106997668A - 利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法和系统，在包含需要评价信号机控制效率的通行效率的路口的电子地图上设定检测范围，检测范围的起始线与路口停止线重合，检测范围覆盖停止线上游的预设距离。实时获取位于检测范围内的所有手机的手机数据，手机数据包括手机的ID编号、位置和移动速度，将每一手机的手机数据关联至电子地图上，根据手机数据能够准确计算出每一个方向上亮红灯的时间内，有多少手机滞留在检测范围内，每个手机分别滞留多少时间，由此能够计算出所有等待红灯手机总的滞留时间，将其作为等待时间。根据两个方向上红灯等待时间的比值来评定路口信号灯控制效率是否理想，实现了定量地评价信号灯效率。

Description

利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法和系统

技术领域

本发明涉及道路交通管理领域，具体是一种利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法和系统。

背景技术

道路交通拥堵已引起各级政府的高度重视，如何缓解道路交通拥堵成为专家学者研究的课题。交通拥堵是交通供给与交通需求之间失衡导致的，如何提高供给效率缓解交通拥堵是满足交通需求缓解交通拥堵的关键，交通需求主要是人和物的移动，以往缓解交通拥堵常常关注的是解决道路和交叉路口机动车的通行能力。近年来，国内外交通管理部门越来越关注人的移动效率问题，很多城市采用了公交专用道、路口信号灯对公交车辆或多人共乘车辆优先等策略，这些策略目标是为了提高多数人的移动效率，尤其是单位时间内交叉路口人的通行能力是否最大化，但是目前缺乏对这些策略实施效果进行定量的分析方法。

发明内容

本发明要解决现有技术中无法对路口信号灯控制效率进行量化评价的技术问题，进而提供一种利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法和系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法，包括如下步骤：

在包含需要评价信号机控制效率的通行效率的路口的电子地图上设定检测范围，所述检测范围的起始线与路口停止线重合，所述检测范围覆盖停止线上游的预设距离；

实时获取位于所述检测范围内的所有手机的手机数据，所述手机数据包括手机的ID编号、位置和移动速度，将每一手机的手机数据关联至所述电子地图中对应的路口上；

在路口第一方向的红灯持续时间内，根据第一方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第一红灯等待时间；

在路口第二方向的红灯持续时间内，根据第二方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第二红灯等待时间；

若第一红灯等待时间与第二红灯等待时间的比值在阈值范围内，则判定当前路口信号灯控制效率最佳，否则判定当前路口信号灯控制效率不佳。

可选地，上述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法中，在路口第一方向的红灯持续时间内，根据每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第一红灯等待时间，具体包括：

第一方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第一方向检测范围内所有速度为零的手机数量N_i，其中0≤i≤A-1，A表示第一方向红灯持续时间长度，以秒为单位；

第一红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：

可选地，上述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法中，在路口第二方向的红灯持续时间内，根据第二方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第二红灯等待时间，具体包括：

第二方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第二方向检测范围内所有速度为零的手机数量Np，其中0≤p≤P-1，P表示第二方向红灯持续时间长度，以秒为单位；

第二红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：

可选地，上述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法中，若第一红灯等待时间与第二红灯等待时间的比值在阈值范围内，则判定当前路口信号灯控制效率最佳，否则判定当前路口信号灯控制效率不佳，其中：

所述阈值范围为0.8-1.2。

本发明还提供一种利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的系统，包括：

检测范围设定单元，在包含需要评价信号机控制效率的通行效率的路口的电子地图上设定检测范围，所述检测范围的起始线与路口停止线重合，所述检测范围覆盖停止线上游的预设距离；

手机数据关联单元，实时获取位于所述检测范围内的所有手机的手机数据，所述手机数据包括手机的ID编号、位置和移动速度，将每一手机的手机数据关联至所述电子地图中对应的路口上；

第一等待时间获取单元，在路口第一方向的红灯持续时间内，根据第一方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第一红灯等待时间；

第二等待时间获取单元，在路口第二方向的红灯持续时间内，根据第二方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第二红灯等待时间；

信号灯控制效率评价单元，若第一红灯等待时间与第二红灯等待时间的比值在阈值范围内，则判定当前路口信号灯控制效率最佳，否则判定当前路口信号灯控制效率不佳。

可选地，上述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的系统中，第一等待时间获取单元，具体用于：

第一方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第一方向检测范围内所有速度为零的手机数量N_i，其中0≤i≤A-1，A表示第一方向红灯持续时间长度，以秒为单位；

第一红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：

可选地，上述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的系统中，第二等待时间获取单元，具体用于：

第二方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第二方向检测范围内所有速度为零的手机数量Np，其中0≤p≤P-1，P表示第二方向红灯持续时间长度，以秒为单位；

第二红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：

可选地，上述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的系统中，信号灯控制效率评价单元中：

所述阈值范围为0.8-1.2。

本发明提供的上述技术方案，与现有技术中的方案相比，至少具有如下有益效果：

本发明提供的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法和系统，在包含需要评价信号机控制效率的通行效率的路口的电子地图上设定检测范围，所述检测范围的起始线与路口停止线重合，所述检测范围覆盖停止线上游的预设距离实时获取位于所述检测范围内的所有手机的手机数据，所述手机数据包括手机的ID编号、位置和移动速度，将每一手机的手机数据关联至所述电子地图中对应的路口上，根据手机数据能够准确计算出每一个方向上亮红灯的时间内，有多少手机滞留在检测范围内，由此能够计算出每一台手机红灯的滞留时间和所有等待红灯的手机的总的滞留时间，将其作为等待时间。根据两个方向上红灯等待时间的比值来评定路口信号灯控制效率是否理想，实现了定量地评价路口信号灯控制效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1为本发明一个实施例所述利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法的流程图；

图2为本发明一个实施例所述检测范围设定方式示意图；

图3为本发明一个实施例所述计算第一方向红灯等待时间的方法流程图；

图4为本发明一个实施例所述利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。并且下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1：在包含需要评价信号机控制效率的通行效率的路口的电子地图上设定检测范围，如图2所示，所述检测范围的起始线与路口停止线重合，所述检测范围覆盖停止线上游的预设距离；所述预设距离最大可以选择上游路口的停止线位置，或者直接选择为300米等固定距离。

S2：实时获取位于所述检测范围内的所有手机的手机数据，所述手机数据包括手机的ID编号、位置和移动速度，将每一手机的手机数据关联至所述电子地图中对应的路口上；现有的手机均具有定位功能模块，并且实时将自身位置信息发送至移动通信数据中心，如现有的LBS(Location Based Service，基于位置的服务)，通过电信移动运营商的无线电通讯网络(如GSM网、CDMA网)或外部定位方式(如GPS)获取手机用户的位置信息(地理坐标，或大地坐标)，在GIS(Geographic Information System，地理信息系统)平台的支持下，为用户提供相应服务。因此，可直接从移动通信数据中心获取每一手机的具体位置和速度信息。对于每一手机，其都具有自身的特定属性信息，例如手机号码、手机硬件的IMEI号等，根据该手机的特定信息能够唯一地定位到该手机。而手机基本是现在人们出行时必定携带的设备，因此可以通过手机的位置和速度数据来表征人的位置和速度数据。

S3：在路口第一方向的红灯持续时间内，根据第一方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第一红灯等待时间；

S4：在路口第二方向的红灯持续时间内，根据第二方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第二红灯等待时间；

S5：若第一红灯等待时间与第二红灯等待时间的比值在阈值范围内，则判定当前路口信号灯控制效率最佳，否则判定当前路口信号灯控制效率不佳。所述阈值范围可以根据实际情况进行选择，优选为0.8-1.2之间。

本实施例提供的方案中，如图3所示，步骤S3可以通过如下方式实现：

S301:第一方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第一方向检测范围内所有速度为零的手机数量N_i，其中0≤i≤A-1，A表示第一方向红灯持续时间长度，以秒为单位；

S302:第一红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：

下面通过一个具体示例来说明上述计算过程。

假设第一方向上红灯持续时间为A＝30秒，则在第一方向红灯亮起时，检测当前检测范围内所有速度为零的手机数量N₀，即可认为有N₀个手机处于停滞状态在等待红灯，每秒钟检测的速度为零的手机数量N_i，则共检测到30个数据N₀至N₂₉。

显然，对于红灯刚亮起时检测到的N₀个手机，每一个手机的等待时间为红灯持续时间＝A＝30秒钟。而之后的一秒钟检测到的N₁个手机中，有(N₁-N₀)个手机是新增的，这新增的一部分手机的等待时间应该为(A-1)＝29秒，而之前的N₀个手机其等待时间不应该计算在内，因此在当前检测周期内，等待时间应该是：N₀×30+(N₁-N₀)×29。相应地，再经过一秒钟之后，有(N₂-N₁-N₀)个手机是新增的，这新增的一部分手机的等待时间应该为28秒，而之前的N₁个手机其等待时间不应该计算在内，因此在当前检测周期内，等待时间应该是：N₀×30+(N₁-N₀)×29+(N₂-N₁-N₀)×28；以此类推，在第i秒新增的手机的数量应为(N_i-N_i-1-N_i-2-…-N₀)等待时间应该为A-i秒；直到在第29秒钟的时候，在第29秒钟新增的手机等待时间应该只有1秒钟，而第30秒时红灯马上结束转为绿灯，此时不再增加停滞时间。因此，在计算所有手机的停滞时间总和时，可以采用如下的公式：

与之类似地，在计算第二方向上的红灯等待时间时，可采用如下步骤实现：

S401：第二方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第二方向检测范围内所有速度为零的手机数量N_p，其中0≤p≤P-1，P表示第二方向红灯持续时间长度，以秒为单位；

S402：第二红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：

本实施例的上述方案，根据手机数据能够准确计算出每一个方向上亮红灯的时间内，有多少手机滞留在检测范围内，由此能够计算出所有等待红灯的手机的总的滞留时间，将其作为等待时间。根据两个方向上红灯等待时间的比值来评定路口信号灯控制效率是否理想，实现了定量地评价路口信号灯控制效率。

实施例2

本实施例提供一种利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的系统，如图4所示，包括：

检测范围设定单元1，在包含需要评价信号机控制效率的通行效率的路口的电子地图上设定检测范围，所述检测范围的起始线与路口停止线重合，所述检测范围覆盖停止线上游的预设距离；所述检测范围的起始线与路口停止线重合，所述检测范围覆盖停止线上游的预设距离；所述预设距离最大可以选择上游路口的停止线位置，或者直接选择为300米等固定距离。

手机数据关联单元2，实时获取位于所述检测范围内的所有手机的手机数据，所述手机数据包括手机的ID编号、位置和移动速度，将每一手机的手机数据关联至所述电子地图中对应的路口上；现有的手机均具有定位功能模块，并且实时将自身位置信息发送至移动通信数据中心，如现有的LBS(Location Based Service，基于位置的服务)，通过电信移动运营商的无线电通讯网络(如GSM网、CDMA网)或外部定位方式(如GPS)获取手机用户的位置信息(地理坐标，或大地坐标)，在GIS(Geographic Information System，地理信息系统)平台的支持下，为用户提供相应服务。因此，可直接从移动通信数据中心获取每一手机的具体位置和速度信息。对于每一手机，其都具有自身的特定属性信息，例如手机号码、手机硬件的IMEI号等，根据该手机的特定信息能够唯一地定位到该手机。而手机基本是现在人们出行时必定携带的设备，因此可以通过手机的位置和速度数据来表征人的位置和速度数据。

第一等待时间获取单元3，在路口第一方向的红灯持续时间内，根据第一方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第一红灯等待时间；

第二等待时间获取单元4，在路口第二方向的红灯持续时间内，根据第二方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第二红灯等待时间；

信号灯控制效率评价单元5，若第一红灯等待时间与第二红灯等待时间的比值在阈值范围内，则判定当前路口信号灯控制效率最佳，否则判定当前路口信号灯控制效率不佳。

本实施例提供的方案中，第一等待时间获取单元3，可以具体用于：

第一方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第一方向检测范围内所有速度为零的手机数量N_i，其中0≤i≤A-1，A表示第一方向红灯持续时间长度，以秒为单位；第一红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：T1＝N_i＝0×A+∑(N_i-N_i-1-N_i-2-…-N_i＝0)×(A-i)，其中1≤i≤A-1。

下面通过一个具体示例来说明上述计算过程。

假设第一方向上红灯持续时间为A＝30秒，则在第一方向红灯亮起时，检测当前检测范围内所有速度为零的手机数量N₀，即可认为有N₀个手机处于停滞状态在等待红灯，每秒钟检测的速度为零的手机数量N_i，则共检测到30个数据N₀至N₂₉。

显然，对于红灯刚亮起时检测到的N₀个手机，每一个手机的等待时间为红灯持续时间＝A＝30秒钟。而之后的一秒钟检测到的N₁个手机中，有(N₁-N₀)个手机是新增的，这新增的一部分手机的等待时间应该为(A-1)＝29秒，而之前的N₀个手机其等待时间不应该计算在内，因此在当前检测周期内，等待时间应该是：N₀×30+(N₁-N₀)×29。相应地，再经过一秒钟之后，有(N₂-N₁-N₀)个手机是新增的，这新增的一部分手机的等待时间应该为28秒，而之前的N₁个手机其等待时间不应该计算在内，因此在当前检测周期内，等待时间应该是：N₀×30+(N₁-N₀)×29+(N₂-N₁-N₀)×28；以此类推，在第i秒新增的手机的数量应为(N_i-N_i-1-N_i-2-…-N₀)等待时间应该为A-i秒；直到在第29秒钟的时候，在第29秒钟新增的手机等待时间应该只有1秒钟，而第30秒时红灯马上结束转为绿灯，此时不再增加停滞时间。因此，在计算所有手机的停滞时间总和时，可以采用如下的公式：

相似地，第二等待时间获取单元4，具体用于：

第二方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第二方向检测范围内所有速度为零的手机数量Np，其中0≤p≤P-1，P表示第二方向红灯持续时间长度，以秒为单位；第二红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：

本实施例的上述方案，根据手机数据能够准确计算出每一个方向上亮红灯的时间内，有多少手机滞留在检测范围内，由此能够计算出所有等待红灯的手机的总的滞留时间，将其作为等待时间。根据两个方向上红灯等待时间的比值来评定路口信号灯控制效率是否理想，实现了定量地评价路口信号灯控制效率。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

在包含需要评价信号机控制效率的通行效率的路口的电子地图上设定检测范围，所述检测范围的起始线与路口停止线重合，所述检测范围覆盖停止线上游的预设距离；

实时获取位于所述检测范围内的所有手机的手机数据，所述手机数据包括手机的ID编号、位置和移动速度，将每一手机的手机数据关联至所述电子地图中对应的路口坐标上；

在路口第一方向的红灯持续时间内，根据第一方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第一红灯等待时间；

在路口第二方向的红灯持续时间内，根据第二方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第二红灯等待时间；

若第一红灯等待时间与第二红灯等待时间的比值在阈值范围内，则判定当前路口信号灯控制效率最佳，否则判定当前路口信号灯控制效率不佳。

2.根据权利要求1所述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法，其特征在于，在路口第一方向的红灯持续时间内，根据每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第一红灯等待时间，具体包括：

第一方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第一方向检测范围内所有速度为零的手机数量N_i，其中0≤i≤A-1，A表示第一方向红灯持续时间长度，以秒为单位；

第一红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：

$T1=N_{i=0}\×A+\underset{i=1}{\overset{A-1}{\Σ}}(N_i-N_{i-1}-N_{i-2}-...-N_0)\×(A-i).$

3.根据权利要求1所述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法，其特征在于，在路口第二方向的红灯持续时间内，根据第二方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第二红灯等待时间，具体包括：

第二方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第二方向检测范围内所有速度为零的手机数量Np，其中0≤p≤P-1，P表示第二方向红灯持续时间长度，以秒为单位；

第二红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：

$T2=N_{p=0}\×A+\underset{p=1}{\overset{P-1}{\Σ}}(N_p-N_{p-1}-N_{p-2}-...-N_0)\×(P-p).$

4.根据权利要求1-3任一项所述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的方法，其特征在于，若第一红灯等待时间与第二红灯等待时间的比值在阈值范围内，则判定当前路口信号灯控制效率最佳，否则判定当前路口信号灯控制效率不佳，其中：

所述阈值范围为0.8-1.2。

5.一种利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的系统，其特征在于，包括：

检测范围设定单元，在包含需要评价信号机控制效率的通行效率的路口的电子地图上设定检测范围，所述检测范围的起始线与路口停止线重合，所述检测范围覆盖停止线上游的预设距离；

手机数据关联单元，实时获取位于所述检测范围内的所有手机的手机数据，所述手机数据包括手机的ID编号、位置和移动速度，将每一手机的手机数据关联至所述电子地图中对应的路口上；

第一等待时间获取单元，在路口第一方向的红灯持续时间内，根据第一方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第一红灯等待时间；

第二等待时间获取单元，在路口第二方向的红灯持续时间内，根据第二方向检测范围内的每一手机的ID编号和移动速度，得到所有手机的滞留时间的总和，作为第二红灯等待时间；

信号灯控制效率评价单元，若第一红灯等待时间与第二红灯等待时间的比值在阈值范围内，则判定当前路口信号灯控制效率最佳，否则判定当前路口信号灯控制效率不佳。

6.根据权利要求5所述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的系统，其特征在于，第一等待时间获取单元，具体用于：

第一方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第一方向检测范围内所有速度为零的手机数量N_i，其中0≤i≤A-1，A表示第一方向红灯持续时间长度，以秒为单位；

第一红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：

$T1=N_{i=0}\×A+\underset{i=1}{\overset{A-1}{\Σ}}(N_i-N_{i-1}-N_{i-2}-...-N_0)\×(A-i).$

7.根据权利要求5所述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的系统，其特征在于，第二等待时间获取单元，具体用于：

第二方向红灯亮时起，每秒钟检测一次第二方向检测范围内所有速度为零的手机数量Np，其中0≤p≤P-1，P表示第二方向红灯持续时间长度，以秒为单位；

第二红灯等待时间可以根据如下公式计算得到：

$T2=N_{p=0}\×A+\underset{p=1}{\overset{P-1}{\Σ}}(N_p-N_{p-1}-N_{p-2}-...-N_0)\×(P-p).$

8.根据权利要求5-7任一项所述的利用手机移动数据评价路口信号机控制效率的系统，其特征在于，信号灯控制效率评价单元中：

所述阈值范围为0.8-1.2。