CN111161556A - 基于obu的高速公路交通拥堵提示方法和系统 - Google Patents

基于obu的高速公路交通拥堵提示方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于OBU的高速公路交通拥堵提示方法和系统。利用现有ETC电子不停车收费系统的设施，在不需要额外硬件及特定APP支持的情况下，通过路侧单元RSU预设时间间隔采集通信范围内车载单元OBU的所有车辆身份信息及RSSI值，根据前后两次同一车辆个数及每个车载单元OBU的RSSI值变化量，判断拥堵情况，并共享拥堵信息。避免了现有技术中需要安装摄像头等硬件以及特定APP支持，导致的路网利用不均衡、数据价值挖掘不够、协同管理平台缺乏、事故预防和处置效率不足等问题，使驾驶员在第一时间就能够得知前方路段实时情况，提高了社会效率。

Description

基于OBU的高速公路交通拥堵提示方法和系统
技术领域
本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种基于OBU的高速公路交通拥堵提示方法和系统。
背景技术
高速公路堵车大多具有偶发性，对于这种偶发事件，在通知不及时的情况下会不断积累车辆，导致大面积的拥堵甚至部分路段交通瘫痪。同时大面积拥堵还会导致出现交通事故后抢险救援车辆无法快速达到现场，影响抢险救援。
现有技术中的智慧高速解决方案，应用人工智能的视频分析能力，识别高速摄像头所扫描到的信息传输到高速管理方系统和特定的APP(如地图应用软件)，及时提醒管理者和出行用户做出相应决策。
但上述现有技术需要额外的硬件(摄像头)及特定的APP支持，摄像头受到天气、光线等多种因素影响，另外，各个厂家推出的APP，安装率较低，且参差不齐。这样导致了路网利用不均衡、数据价值挖掘不够、事故预防和处置效率不足等问题。
近年来，ETC(电子不停车收费系统的简称)产业在政策推动下，发展讯猛，目前高速公路收费站ETC全覆盖，ETC车道成为主要车道，高速公路不停车快捷收费率达90％以上。ETC系统通过安装在车辆挡风玻璃上的车载单元OBU与安装在在收费站车道上的路边单元RSU天线之间进行无线通信和信息交换，主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施组成。其中，车辆自动识别系统由车载单元OBU、路边单元RSU以及安装于车道地面下的环路感应器等组成。OBU中存有车辆的识别信息，中心管理系统有大型的数据库，存储大量注册车辆和用户的信息。当车辆通过收费站口时，环路感应器感知车辆，RSU发出询问信号，OBU做出响应，并进行双向通信和数据交换；中心管理系统获取车辆识别信息，如汽车ID号、车型和卡内余额等信息和数据库中相应信息进行比较判断，根据不同情况来控制管理系统产生不同的动作，如计算机收费管理系统从该车的储值卡中扣除此次应交的过路费，或送出指令给其它辅助设施工作。
本发明的目的在于利用现有ETC电子不停车收费系统的设施，在不需要其他硬件设备以及特定APP支持的情况下，解决在高速公路交通拥堵时尽早判定并拥堵并提示后续车辆提前通过出口绕行，避免大面积拥堵导致路段瘫痪的问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术的问题，提供了一种基于OBU的高速公路交通拥堵提示方法和系统，利用现有ETC电子不停车收费系统的设施，对高速公路交通拥堵进行判断和提示。
一种基于OBU的高速公路拥堵提示系统，包括：车载单元OBU1、路侧单元RSU2，车载单元OBU1与路侧单元RSU2之间通过专用短程通信DSRC进行通信；
路侧单元RSU2设置于道路边缘，定时采集通信范围内所有车载单元OBU1的车辆身份信息ID以及RSSI值，并根据前后两次采集的ID一致的车辆个数及每一车载单元OBU1的RSSI值变化值判断拥堵状态。
根据本发明的一个实施方式，路侧单元RSU2将拥堵状态信息发送至后一路段路侧单元RSU2或通过互联网共享拥堵状态信息。
根据本发明的一个实施方式，车载单元OBU1具有带检波管的唤醒天线11，用于调高车载单元OBU1的唤醒灵敏度，增加通讯距离；
唤醒天线11通过ETC卡的插入和拔出进行切换，ETC卡拔出时唤醒天线11进入工作状态，ETC卡插入时使用原有天线。
根据本发明的一个实施方式，唤醒天线11通过车载单元OBU1上的按键进行切换。
基于OBU的高速公路拥堵提示方法，包括如下步骤：
第一步骤S101：路侧单元RSU2与车载单元OBU1之间建立通信连接；
第二步骤S102：路侧单元RSU2采集通信范围内各车载单元OBU1的车辆身份信息IDn以及与车载单元OBU1通讯时的RSSI值Rn并保存；
第三步骤S103：路侧单元RSU2以预设时间间隔再次采集通信范围内所有车载单元OBU1的车辆身份信息IDn+1以及车载单元OBU1的RSSI值Rn+1并保存；
第四步骤S104：路侧单元RSU2对比前后两次采集的车辆身份信息IDn及IDn+1得出ID一致的车辆个数，并对比每一车载单元OBU1的RSSI值Rn+1相对于Rn的变化量；
若车辆身份信息ID一致的车辆个数大于预设数值，且RSSI值Rn+1及Rn变化量小于预设阈值，则判定为道路拥堵，执行第五步骤S105；
否则，判断定为不拥堵；
第五步骤S105：路侧单元RSU2将拥堵信息传递至后一路段路侧单元RSU2，后一路段路侧单元RSU2将拥堵信息发送至通信范围内车载单元OBU1。
根据本发明的一个实施方式，车载单元OBU1新增带检波管的唤醒天线11时，在执行第一步骤S101之前，车载单元OBU1首先判定是否有卡片插入，如果没有卡片插入，执行第一步骤S101至第五步骤S105，否则，进入ETC收费状态。
根据本发明的一个实施方式，在第四步骤S104中，判定为拥堵状态时，根据车辆身份信息ID一致的车辆个数的第二预设值以及RSSI值Rn+1与Rn的变化量判定拥堵状态为极度拥堵。
根据本发明的一个实施方式，在第五步骤S105中，路侧单元RSU2将拥堵信息共享至互联网。
根据本发明的一个实施方式，在第五步骤S105中，车载单元OBU1通过语音接收拥堵信息
通过上述技术方案，本发明利用现有ETC电子不停车收费系统的设施，在不需要其他硬件设备(如摄像头)以及特定APP支持的情况下，通过路侧单元RSU2预设时间间隔采集通信范围内车载单元OBU1的所有车辆身份信息ID及RSSI值，根据前后两次采集的ID一致的车辆个数及每个车载单元OBU1的RSSI值变化量，判断拥堵情况，并共享拥堵信息。避免了现有技术中需要其他设备和特定APP支持，导致的路网利用不均衡、数据价值挖掘不够、协同管理平台缺乏、事故预防和处置效率不足等问题，使驾驶员在第一时间就能够得知前方路段实时情况，及时采取措施。
附图说明
图1基于OBU与RSU之间短程通信的说明图；
图2为基于OBU的高速公路交通拥堵提示方法示意图；
图3为实施例中OBU结构示意图；
图4为实施例中基于OBU的高速公路交通拥堵提示的流程示意图；
图5为实施例中基于OBU的高速公路交通拥堵提示的车道布局示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。
基于OBU的高速公路拥堵提示的系统，包括：设置在不同车辆上的车载单元OBU1、设置在路侧的路侧单元RSU2，车辆接近路侧单元RSU2时，车载单元OBU1与路侧单元RSU2之间通过专用短程通信DSRC进行通信，路侧单元RSU2定时采集通信范围内所有车载单元OBU1的车辆身份信息ID以及与各个车载单元OBU1通讯时的RSSI值(信号强度)，对于前后两次采集的ID一致的车辆判断RSSI值变化值，并根据车辆个数及各个车载单元OBU1的RSSI值变化值判断拥堵状态；路侧单元RSU2将拥堵状态信息发送至后一路段路侧单元RSU2。后一路段路侧单元RSU2与车载单元OBU1通讯时汽车接近，发送拥堵状态信息，告知后续车辆。
本发明利用了现有ETC设施，并且无需特定APP及其他设备的支持，即实现高速公路交通拥堵情况的判断和提示。不仅降低了成本、解决了路网利用不均衡、数据价值挖掘不够的问题，同时又提高了事故预防和处置效率。
在本发明的一个实施例中，路侧单元RSU2通过互联网共享拥堵状态信息。
例如：路侧单元RSU2通过互联网连接控制台，将拥堵状态信息发送至控制台，控制台根据拥堵状态信息，做出及时响应，将拥堵信息发送至互联网连接的其他路侧单元RSU，通过路侧单元RSU通知其他车载单元OBU，使司机选择其他路段或提前避让120救护车、消防车等享有优先通过权的车辆，避免导致大面积路段瘫痪，提高社会效率。
图3示出了实施例中OBU结构示意图。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，车载单元OBU1新增带检波管的唤醒天线11，用于调高车载单元OBU1的唤醒灵敏度，增加通讯距离；唤醒天线11通过ETC卡的插入和拔出进行切换，ETC卡拔出时唤醒天线11处于工作状态，ETC卡插入时唤醒天线11停止工作，OBU1利用原有天线工作，车载单元OBU1进入ETC收费模式。
在本发明的另一个实施方式中，唤醒天线11通过车载单元OBU1上的按键进行上述切换。
本发明利用现有ETC设施，在实现高速公路交通拥堵的判断和提示的情况下，新增一个带检波管的唤醒天线，调高车载单元OBU1的唤醒灵敏度，增加通讯距离，不用为判别拥堵，而另外设置RSU，减少RSU架设的数量和密度。进一步降低了成本、提高了效率。
以下对基于OBU的高速公路交通拥堵提示方法进行说明，如图2所示。
第一步骤S101：路侧单元RSU2与车载单元OBU1之间建立通信连接；
设置于高速公路道路边缘的路侧单元RSU2发出问询信号，汽车进入到通讯范围内时，安装于汽车上的车载单元OBU1做出响应，两者之间通过DSCR建立连接，进行双向通信和数据交换。
第二步骤S102：路侧单元RSU2采集各车载单元OBU1的车辆身份信息IDn以及与车载单元OBU通讯时的RSSI值Rn，并保存；
车辆身份信息IDn如OBU的MAC地址或车牌号码。
第三步骤S103：路侧单元RSU2以预设时间间隔再次采集各车载单元OBU1的车辆身份信息IDn+1以及车载单元OBU1的RSSI值Rn+1并保存；
第四步骤S104：路侧单元RSU2对比前后两次采集的车辆身份信息IDn及IDn+1得出ID一致的车辆个数，并对比每一车载单元OBU1的RSSI值Rn+1相对于Rn的变化量；若车辆身份信息ID一致的车辆个数大于预设数值，且RSSI值Rn+1相对于Rn变化量小于预设阈值，则判定为道路拥堵，执行第五步骤S105；否则，判定为不拥堵。
路侧单元RSU2将第二步骤S102和第三步骤S103中采集到的车辆身份信息ID进行对比，ID一致的车辆个数表示在固定时间间隔内，未驶出RSU2通信范围内的汽车的个数，此数值大于预设数值时。路侧单元RSU2将第二步骤S102和第三步骤S103中采集到的车载单元OBU1的RSSI值进行对比，其变化量小于预设阈值时，表示车辆行驶距离较短。上述对比同时满足时，即可判定道路拥堵。
第五步骤S105：路侧单元RSU2将拥堵信息传递至后一路段路侧单元RSU2，后一路段路侧单元RSU2将拥堵信息发送至通信范围内车载单元OBU1。
此时，行驶在后一路段，装有车载单元OBU1的车辆即可根据拥堵信息，做出决策，如：继续行驶或驶出高速出口匝道。
在本发明的另一个实施方式中，车载单元OBU1新增带检波管的唤醒天线11时，在执行第一步骤S101之前，车载单元OBU1首先判定是否有ETC卡片插入，如果没有卡片插入，进入拥堵提示状态，执行第一步骤S101至第五步骤S105，即，在执行第一步骤S101时，建立连接(交通拥堵状况链路)，否则，进入ETC收费状态，即，建立ETC收费状态连接。
根据本发明的一个实施方式，在第四步骤S104中，判定为拥堵状态时，根据车辆身份信息ID一致的车辆个数的第二预设值以及RSSI值Rn+1与Rn的变化量判定拥堵状态为极度拥堵。
如：对于单向车道为3车道，在通信范围内，当RSSI值变化范围小于10dBm，且ID一致的车辆个数超过40辆车时判定为拥堵；ID一致的车辆个数超过60辆车时判定为极度拥堵，后续车辆可以根据拥堵状态做出决策。如果车道更多，判断车辆个数的阈值可比60辆车更大。
根据本发明的一个实施方式，在第五步骤S105中，路侧单元RSU2将拥堵信息共享至互联网。
如：路侧单元RSU2将拥堵信息发送至车道控制台，车道控制台在互联网上共享本路段的拥堵信息。如可以更好地实现远方车辆的调度和避让，如消防车、120救护车等。
根据本发明的一个实施方式，在第五步骤S105中，车载单元OBU1通过语音接收拥堵信息。即，车载单元OBU1接收到拥堵信息后，通过OBU的蜂鸣器语音通知驾驶员拥堵信息。
具体例
图4示出了实施例中基于OBU的高速公路交通拥堵提示的流程示意图。
在本实施例中高速公路为3车道，RSU2采集OBU1车辆身份信息(车牌号信息)及RSSI值的预设时间间隔T为1分钟，预设ID一致的车辆个数大于40并且RSSI值变化范围小于10dBm时判定为拥堵。OBU1安装有带检波管的唤醒天线11。唤醒天线11通过ETC卡的插入和拔出进行切换。
如图4所示，步骤S1，RSU2发送问询信号(广播信息)，搜索通信范围内的OBU1，唤醒OBU1。判定OBU1是否插卡，插卡时表示OBU1处于ETC正常消费状态，RSU2收到ETC相关的指令时，进行ETC交易；未插卡时，OBU1使用带检波管的唤醒天线11，RSU2利用与OBU1的通讯，判断交通拥堵状态。。
步骤S2，RSU2以一定时间间隔采集车辆身份信息及RSSI值并保存。即：在本实施例中，RSU2采集其通信范围内各个OBU1的车牌号信息IDn以及各个OBU1的RSSI值Rn并保存；
步骤S3，RSU2对比IDn+1及IDn得出ID一致的车辆个数(即同一车辆个数)，当ID一致的车辆个数小于预设值40时，说明RSU通信范围内的车辆速度较快，在预设时间间隔内已驶出通信范围，判定为不拥堵。
步骤S4，RSU2继续对比同一车辆Rn+1及Rn的变比量。当同一车辆RSSI变化量均小于预设值10dBm时，说明RSU通信范围内行驶速度较慢的车辆行驶的距离很小，判定为拥堵；
在其他实施例中，也可以设置ID一致的车辆个数第二预设值60，当ID一致的车辆个数大于预设值60，且相同车辆RSSI变化量均小于预设值10dBm时，判定为极度拥堵。
步骤S5，RSU2将拥堵信息传递至后一路段路侧单元RSU2，后一路段路侧单元RSU将拥堵信息发送至其通信范围内车载单元OBU，此时，后一路段车辆驾驶员即可根据拥堵信息，做出决策，如：驶出高速出口匝道，选择其他路线。
图5示出了实施例中基于OBU的高速公路交通拥堵提示的车道布局示意图。
拥堵路段路侧单元RSU2判断出交通拥堵时，将拥堵信息发送至后方路段路侧单元RSU2。后方路段路侧单元RSU2将拥堵信息发送至其通信范围内的车载单元OBU1，车载单元OBU1接收到拥堵信息后，通过语音通知驾驶员前方路段拥堵，驾驶员提前通过高速出口匝道绕行，避免了大面积拥堵导致的路段瘫痪。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (9)

1.一种基于OBU的高速公路拥堵提示系统，其特征在于，包括：车载单元OBU(1)、路侧单元RSU(2)，所述车载单元OBU(1)与路侧单元RSU(2)之间通过专用短程通信DSRC进行通信；
所述路侧单元RSU(2)设置于道路边缘，定时采集通信范围内所有所述车载单元OBU(1)的车辆身份信息ID以及RSSI值，并根据前后两次采集的ID一致的车辆个数及每一车载单元OBU(1)的RSSI值变化值判断拥堵状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述路侧单元RSU(2)将拥堵状态信息发送至后一路段路侧单元RSU(2)或通过互联网共享所述拥堵状态信息。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车载单元OBU(1)具有带检波管的唤醒天线(11)，用于调高车载单元OBU(1)的唤醒灵敏度，增加通讯距离；
所述唤醒天线(11)通过ETC卡的插入和拔出进行切换，ETC卡拔出时所述唤醒天线(11)进入工作状态，ETC卡插入时使用原有天线。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述唤醒天线(11)通过所述车载单元OBU(1)上的按键进行切换。
5.基于OBU的高速公路拥堵提示方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步骤(S101)：所述路侧单元RSU(2)与所述车载单元OBU(1)之间建立通信连接；
第二步骤(S102)：所述路侧单元RSU(2)采集通信范围内各所述车载单元OBU(1)的车辆身份信息IDn以及与车载单元OBU(1)通讯时的RSSI值Rn并保存；
第三步骤(S103)：所述路侧单元RSU(2)以预设时间间隔再次采集通信范围内所有所述车载单元OBU(1)的车辆身份信息IDn+1以及车载单元OBU(1)的RSSI值Rn+1并保存；
第四步骤(S104)：所述路侧单元RSU(2)对比前后两次采集的车辆身份信息IDn及IDn+1得出ID一致的车辆个数，并对比每一车载单元OBU(1)的RSSI值Rn+1相对于Rn的变化量；
若车辆身份信息ID一致的车辆个数大于预设数值，且RSSI值Rn+1及Rn变化量小于预设阈值，则判定为道路拥堵，执行第五步骤(S105)；
否则，判断定为不拥堵；
第五步骤(S105)：所述路侧单元RSU(2)将拥堵信息传递至后一路段路侧单元RSU(2)，所述后一路段路侧单元RSU(2)将所述拥堵信息发送至通信范围内所述车载单元OBU(1)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述车载单元OBU(1)新增带检波管的唤醒天线(11)时，在执行所述第一步骤(S101)之前，所述车载单元OBU(1)首先判定是否有卡片插入，如果没有卡片插入，执行所述第一步骤(S101)至所述第五步骤(S105)，否则，进入正常ETC收费状态。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述第四步骤(S104)中，判定为拥堵状态时，根据所述车辆身份信息ID一致的车辆个数的第二预设值以及RSSI值Rn+1与Rn的变化量判定拥堵状态为极度拥堵。
8.根据权利要求5至7所述的方法，其特征在于，在所述第五步骤(S105)中，所述路侧单元RSU(2)将拥堵信息共享至互联网。
9.根据权利要求5至7任意所述的方法，其特征在于，在所述第五步骤(S105)中，所述车载单元OBU(1)通过语音接收所述拥堵信息。
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