CN109961634A - 一种基于车联网的城市道路垂直定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于车联网的城市道路垂直定位系统及方法，该系统包括路侧设备系统、车载设备、处理服务器和移动终端，所述路侧设备系统包括依次连接的RFID阅读器、数据处理模块和数据通信模块，所述车载设备包括RFID标签，所述移动终端中设有地图应用程序；所述数据通信模块与所述处理服务器连接，所述处理服务器与所述移动终端连接，所述RFID阅读器获取识别距离内的RFID标签的信息，所述RFID阅读器设有多个并以一定密度铺设在检测路段的两侧。与现有技术相比，本发明解决过往垂直定位的难题，为车辆出行提供优质位置服务，让驾驶员在复杂的立体交通路段获得更好的位置服务。

Description

一种基于车联网的城市道路垂直定位系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆定位技术领域，尤其是涉及一种基于车联网的城市道路垂直定位系统及方法。

背景技术

在道路交通方面，GPS定位作为主要驾驶辅助手段，为驾驶员提供了良好的位置服务，协同地图信息提高了驾驶员的出行效率，间接提高了道路通行的效率。但往往在城市道路交通中，因为隧道、高楼、高架桥多方面因素制约，导致GPS在城市道路的定位效果相对下降，尤其是在车辆高程的判断上存在很大不足。

车联网系统，是指是利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对道路和交通进行全面感知，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互，对每一辆汽车进行交通全程控制，对每一条道路进行交通全时空控制，以提供交通效率和交通安全为主的网络与应用。短距无线定位技术是一种基于WIFI(Wireless-FIdelity)技术的RFID(Radio Frequence Identification，射频识别)和传感器设备，实现追踪和检测特定目标的位置。无线技术过去大多应用于医疗监护、资产管理、物流等室内环境为主的场景，多以协助用户高效管理为目的。但事实上，室内环境的复杂性对于短距离无线定位技术提出了较多的挑战，而当面对道路交通环境时，RFID信号检测所能面对的障碍物相对较少，显然其效果相较室内环境更易运用。

现在城市道路中对于车辆位置的确认多以摄像头监控为主，在固定的交叉口、高架、高速路段设置摄像头，以监视通行车辆的行驶速度与违法行为，同时拍照记录车辆信息，通过后续图像处理方法，辨别车辆信息，但事实上该方法容易受到环境的影响，尤其是城市雾霾污染严重时，摄像头很大概率无法获取清晰图像。而配备陀螺仪、坡度计，理论上可以计算车辆的爬升高度，但事实上考虑到道路的平整性以及部分地面道路之间的高度差异，采样误差和累计误差会相应方法，无法获取正确数据。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的在车辆垂直高度定位上表现的不足而提供一种基于车联网的城市道路垂直定位系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于车联网的城市道路垂直定位系统，包括路侧设备系统、车载设备、处理服务器和移动终端，所述路侧设备系统包括依次连接的RFID阅读器、数据处理模块和数据通信模块，所述车载设备包括RFID标签，所述移动终端中设有地图应用程序；所述数据通信模块与所述处理服务器连接，所述处理服务器与所述移动终端连接，所述RFID阅读器获取识别距离内的RFID标签的信息，所述RFID阅读器设有多个并以一定密度铺设在检测路段的两侧，所述数据处理模块中含有每个RFID阅读器所在路段的经纬度位置和类型信息。

优选的，所述RFID标签内置于车辆的车牌中，所述RFID标签中记录车辆基本信息。

优选的，所述RFID阅读器采用定向天线，仅检测所在路段的通行车辆。

一种采用上述基于车联网的城市道路垂直定位系统的垂直定位方法，包括以下步骤：

S1、在车辆的RFID标签中和驾驶人员的移动终端的地图应用程序中录入车辆基本信息；

S2、车辆行驶到检测路段后，处理服务器通过路侧设备系统以一定时间周期实时更新车辆信息，所述车辆信息包括车辆身份信息、车辆的经纬度位置信息和车辆的行驶路段类型。

优选的，所述步骤S2中处理服务器通过路侧设备系统以一定时间周期实时更新车辆信息的过程包括：

确认上一时间周期内路侧设备系统上传的对应车辆信息中与该路段类型相同的最新信息，更新车辆信息；

若无符合的路段类型的车辆信息，则仅以车辆身份信息、行驶路段类型为本时间周期的更新信息，经纬度位置信息为空；

若在设定时间内的每个时间周期更新的车辆信息均不包含经纬度位置信息，则判定车辆驶离检测路段。

优选的，所述步骤S2中处理服务器通过路侧设备系统以一定时间周期实时更新车辆信息的过程还包括：

移动终端的地图应用程序根据自身的导航信息判断车辆是否在检测路段内行驶，若不在则主动结束处理服务器的车辆信息更新过程。

优选的，所述步骤S2中处理服务器对路侧设备系统不断上传的车辆信息，以三次重复确认的方式判断车辆是否驶入检测路段、行驶路段类型以及行驶路段的改变。

优选的，所述以三次重复确认的方式判断车辆是否驶入检测路段、行驶路段类型的过程具体包括：

处理服务器第一次收到车辆信息后开始计数n＝1，当再次收到的车辆信息中所包含的路段信息与前一次一致时，计数n累加1，否则计数n重置为1，当计数n达到3时判定车辆驶入检测路段，并记录当前行驶路段类型；

处理服务器第一次收到车辆路段类型信息改变后开始计数m＝1，当再次收到的车辆信息中路段类型信息与前一次一致时，计数m累加1，否则m重置为1，当计数m达到3时判定车辆改变了行驶路段，修改行驶路段类型信息。

与现有技术相比，本发明通过在城市道路路肩装备包含RFID阅读器的路侧设备，无线定位对应路段的车辆，通过车辆自带的RFID标签获取车辆相应信息，并上传至服务器处理，经过整合处理的数据，提供车辆准确的高程信息，解决过往垂直定位的难题，为城市道路的管理提供技术基础，更易于交通部门管理；同时可向地图软件提供接口，为车辆出行提供优质位置服务，让驾驶员在复杂的立体交通路段获得更好的位置服务，方便拥堵费的计算，实用可行。

附图说明

图1为本发明中处理服务器周期更新车辆信息流程图；

图2为本发明中车辆三次确认驶入检测路段的流程图；

图3为本发明中车辆三次确认改变行驶路段的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本申请提出一种基于车联网的城市道路垂直定位系统，包括路侧设备系统、车载设备、处理服务器和移动终端。

路侧设备系统包括依次连接的RFID阅读器、数据处理模块和数据通信模块。车载设备包括RFID标签，RFID标签作为电子车牌，可内置于车辆车牌中，记录车辆基本信息，可以被路侧的RFID阅读器识别并判断。RFID阅读器可以检测到通信车辆RFID标签的信息，RFID阅读器设有多个，在对应路段以3个以上为一组，以一定密度铺设在检测路段的两侧，具体位置可以是高架或地面道路路肩。RFID阅读器采用定向天线，仅检测所在路段的通行车辆，通过RSSI无线定位技术，确定车辆准确位置。数据处理模块通过无线定位算法，整合收集到的车辆通行数据，获得车辆数据：车辆身份信息、车辆经纬度、车辆高度。数据通信模块将初步整合的数据及RFID阅读器对应路段编号上传至处理服务器。处理服务器综合各个路侧设备系统传输过来的车辆信息，汇总得出车辆在城市立体交通具体位置，同时向外提供接口，提供给具有许可证的地图应用程序，可根据车辆获取位置信息。

移动终端中设有地图应用程序，事先录入车辆身份信息并验证，在行驶过程中为驾驶员提供准确的位置服务，同时提供相应政策下的优化导航。

一种采用上述垂直定位系统的垂直定位方法，包括以下步骤：

S1、准备阶段：在车辆登录牌照时，对车牌内置的RFID标签录入牌照信息；

驾驶人员的移动终端的地图应用程序通过用户操作录入车辆牌照信息，涉及用户相关权益协议可短信确认，当地图导航检测车辆进入高架等立体交通区域内时，能够在处理服务器检索到本车信息。

S2、车辆行驶阶段：车辆行驶到检测路段后，处理服务器通过路侧设备系统以一定时间周期实时更新车辆信息，本实施例中以一秒为周期更新车辆信息，车辆信息包括：车辆身份信息(地图导航检索的依据)，车辆的经纬度位置信息(受限于路侧设备铺设密度和车流速度，可为空)，车辆的行驶路段类型(用于判断车辆行驶在高架或地面道路上)，该信息为地图导航和拥堵费计算的主要依据，通过行驶路段编号判断在立体交通的具体位置。

如图1所示，步骤S2中处理服务器通过路侧设备系统以一定时间周期实时更新车辆信息的过程具体包括：

处理服务器判断车辆驶入检测路段后，开始更新车辆信息，确定车辆的行驶路段编号，确认过去一秒内路侧设备系统上传的对应车辆信息中与该路段类型相同的最新信息，更新车辆信息；

若无符合的路段类型的车辆信息，则仅以车辆身份信息、行驶路段类型为本时间周期的更新信息，经纬度位置信息为空，移动终端的地图导航可根据该车辆信息确定车辆具体高度位置，拥堵费以该车辆信息实时计费；

若在设定时间内的每个时间周期更新的车辆信息均不包含经纬度位置信息，即路侧设备系统无法检测到车辆，则判定车辆驶离检测路段；

其中，移动终端的地图应用程序根据自身的导航信息判断车辆是否在检测路段内行驶，若不在则主动结束处理服务器的车辆信息更新过程，拥堵费可在处理服务器停止更新车辆信息，即判断车辆驶离立体交通区域后，以最新包含车辆位置信息的时间为最后时间结算拥堵费。

图1中的T为处理服务器判断车辆驶离立体交通区域的主要依据，需要根据路侧设备的铺设密度及当前路段的车流速度做相应改变，一般建议为主要信号周期的两倍。

步骤S2中处理服务器对路侧设备系统不断上传的车辆信息，以三次重复确认的方式判断车辆是否驶入检测路段、行驶路段类型以及行驶路段的改变，如图2所示，具体包括：

1)驶入检测路段的判断

如图2所示，当处理服务器在车辆上次驶离检测路段后首次收到车辆信息进入该流程，设n为车辆确认计数，第一次收到车辆信息后n开始计数：n＝1，当再次收到的车辆信息中所包含的路段信息与前一次一致时，计数n累加1，否则计数n重置为1，当计数n达到3时判定车辆驶入检测路段，并记录当前行驶路段类型；其中，当接收到的车辆信息超过一定的时间后再收到，可判断前一次检测为误判，不做考虑，并将新的车辆信息当作该次行驶首个数据。

当该流程结束，即判断车辆驶入高架区域，服务器周期性判断车辆信息，确认车辆行驶在高架或地面道路。

处理服务器始终根据路侧设备系统上传的信息做以上流程的判断。

2)车辆改变行驶路段的判断

如图3所示，处理服务器第一次收到车辆路段类型信息改变后开始计数m＝1，当再次收到的车辆信息中路段类型信息与前一次一致时，计数m累加1，否则m重置为1，当计数m达到3时判定车辆改变了行驶路段，修改行驶路段类型信息。

其中，拥堵费可在此时进行实时的计算更新，结算上个路段拥堵费。

Claims (8)

1.一种基于车联网的城市道路垂直定位系统，其特征在于，包括路侧设备系统、车载设备、处理服务器和移动终端，所述路侧设备系统包括依次连接的RFID阅读器、数据处理模块和数据通信模块，所述车载设备包括RFID标签，所述移动终端中设有地图应用程序；所述数据通信模块与所述处理服务器连接，所述处理服务器与所述移动终端连接，所述RFID阅读器获取识别距离内的RFID标签的信息，所述RFID阅读器设有多个并以一定密度铺设在检测路段的两侧，所述数据处理模块中含有每个RFID阅读器所在路段的经纬度位置和类型信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于车联网的城市道路垂直定位系统，其特征在于，所述RFID标签内置于车辆的车牌中，所述RFID标签中记录车辆基本信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于车联网的城市道路垂直定位系统，其特征在于，所述RFID阅读器采用定向天线，仅检测所在路段的通行车辆。

4.一种采用权利要求1～3任一所述的基于车联网的城市道路垂直定位系统的垂直定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在车辆的RFID标签中和驾驶人员的移动终端的地图应用程序中录入车辆基本信息；

S2、车辆行驶到检测路段后，处理服务器通过路侧设备系统以一定时间周期实时更新车辆信息，所述车辆信息包括车辆身份信息、车辆的经纬度位置信息和车辆的行驶路段类型。

5.根据权利要求4所述的一种基于车联网的城市道路垂直定位方法，其特征在于，所述步骤S2中处理服务器通过路侧设备系统以一定时间周期实时更新车辆信息的过程包括：

确认上一时间周期内路侧设备系统上传的对应车辆信息中与该路段类型相同的最新信息，更新车辆信息；

若无符合的路段类型的车辆信息，则仅以车辆身份信息、行驶路段类型为本时间周期的更新信息，经纬度位置信息为空；

若在设定时间内的每个时间周期更新的车辆信息均不包含经纬度位置信息，则判定车辆驶离检测路段。

6.根据权利要求5所述的一种基于车联网的城市道路垂直定位方法，其特征在于，所述步骤S2中处理服务器通过路侧设备系统以一定时间周期实时更新车辆信息的过程还包括：

移动终端的地图应用程序根据自身的导航信息判断车辆是否在检测路段内行驶，若不在则主动结束处理服务器的车辆信息更新过程。

7.根据权利要求4所述的一种基于车联网的城市道路垂直定位方法，其特征在于，所述步骤S2中处理服务器对路侧设备系统不断上传的车辆信息，以三次重复确认的方式判断车辆是否驶入检测路段、行驶路段类型以及行驶路段的改变。

8.根据权利要求7所述的一种基于车联网的城市道路垂直定位方法，其特征在于，所述以三次重复确认的方式判断车辆是否驶入检测路段、行驶路段类型的过程具体包括：

处理服务器第一次收到车辆信息后开始计数n＝1，当再次收到的车辆信息中所包含的路段信息与前一次一致时，计数n累加1，否则计数n重置为1，当计数n达到3时判定车辆驶入检测路段，并记录当前行驶路段类型；

处理服务器第一次收到车辆路段类型信息改变后开始计数m＝1，当再次收到的车辆信息中路段类型信息与前一次一致时，计数m累加1，否则m重置为1，当计数m达到3时判定车辆改变了行驶路段，修改行驶路段类型信息。