CN113409584A - 一种基于v2x的交通拥堵分析和预防方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法，其技术方案要点是包括拥堵信息直接获取步骤：路侧V2X终端监测预设范围内的交通情况，记录拥堵持续时间段，车辆的唯一身份标识，并向车辆获取出行规划路径；拥堵信息间接获取步骤：将待监测信息通过云服务器发送至周围的路侧V2X终端，路侧V2X终端识别对应车辆，并将已监测信息通过云服务器发送至对应的路侧V2X终端；出行路径优化步骤：路侧V2X终端对出行规划路径进行重新规划得到优化出行路径；优化出行路径分发步骤：路侧V2C终端将路径优化信息发送至对应车辆的车辆V2C终端。该方法能够对交通拥堵进行分析并主动对造成拥堵的车辆进行精细处理，从而对交通拥堵起到预防作用。
Description
技术领域
本发明涉及车联网技术领域，更具体的说是涉及一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法。
背景技术
随着科学事业的逐渐发展，汽车逐渐成为人们生活中主要的出行方式。但是随着城市的快速发展，城市中的车辆越来越多，道路交通压力增大，特别是上班下班的高峰期，拥堵异常严重，不仅耽误了上班的时间，而且造成了交通部门的极大地压力，目前特别是在三岔口或四岔口的拥堵情况最为严重。
现有的解决交通拥堵的方法为通过设立电子摄像头拍照图像的方式识别交通拥堵路段，根据交通拥堵情况控制红绿灯，从而减缓交通拥堵。然而这种方式具有以下问题：1、摄像头的拍摄区域固定，拍摄角度有限，通常需要在一个路口设置多个摄像头用于拍摄不同角度，摄像头的安置成本高，还需要对各个摄像头的数据进行合并处理，由于数据来源至多个摄像头，数据处理难度大。2、摄像头识别拥堵的方式会极大的受到环境的影响，例如出现雾霾天，大雪天这种恶劣环境时，容易导致整个交通拥堵分析系统瘫痪，无法正常工作。3、只有在发生交通拥堵后通过控制红绿灯来减缓交通拥堵，无法对交通拥堵起到预防作用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法，该方法能够对交通拥堵进行分析并主动对造成拥堵的车辆进行精细处理，从而对交通拥堵起到预防作用。该方法成本低，数据来源单一，有利于提高数据处理效率，且不会受到天气的影响。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法，提供云服务器、设置于交通路口的路侧V2X终端以及设置于车辆上的车辆V2X终端，所述云服务器与各个所述路侧V2X终端通讯连接，所述路侧V2X终端与预设的通讯范围内的所述车辆V2X终端通讯连接，该方法包括拥堵信息直接获取步骤、拥堵信息间接获取步骤、出行路径优化步骤以及优化出行路径分发步骤；
所述拥堵信息直接获取步骤包括所述路侧V2X终端监测预设范围内的交通情况，当预设范围内发生拥堵时记录拥堵持续时间段，并通过所述车辆V2X终端获取于所述拥堵持续时间段内通过拥堵道路的车辆的唯一身份标识，并向车辆获取出行规划路径，所述路侧V2X终端配置有拥堵登记表，监测到拥堵的所述路侧V2X终端将所述拥堵持续时间段、于所述拥堵持续时间段内通过拥堵道路的所有车辆的唯一身份标识、以及获取到的车辆的出行规划路径保存到所述拥堵登记表上，并进入所述拥堵信息间接获取步骤；
所述拥堵信息间接获取步骤包括监测到拥堵的所述路侧V2X终端将未获取到出行规划路径的车辆的唯一身份标识打包形成待监测信息并发送至所述云服务器，所述云服务器以监测到拥堵的所述路侧V2X终端为中心，向周围预设距离内的所有所述路侧V2X终端发送所述待监测信息，所述路侧V2X终端接收到所述待监测信息后于预设的监测持续时间内根据所述唯一身份标识识别对应车辆，当对应车辆被识别到时，记录对应车辆被识别到的时间、对应车辆的位置、对应车辆的行驶方向，并与对应车辆的所述唯一身份标识打包形成已监测信息并发送至所述云服务器，所述云服务器将获取到的所述已监测信息发送至监测到拥堵的所述路侧V2X终端，监测到拥堵的所述路侧V2X终端根据接收到的所述已监测信息整理得到车辆的所述出行规划路径，并将所述出行规划路径保存到所述拥堵登记表上，并进入所述出行路径优化步骤；
所述出行路径优化步骤包括所述路侧V2X终端对所述拥堵登记表上最新记录的若干个所述拥堵持续时间段的所有唯一身份标识按照出现次数进行排序，调取出现次数高于预设的次数阈值的所述唯一身份标识对应的所述出行规划路径，并对所述出行规划路径进行重新规划得到优化出行路径，所述优化出行路径绕过监测到拥堵的路段，并将所述优化出行路径保存到所述拥堵登记表上，并进入所述优化出行路径分发步骤；
所述优化出行路径分发步骤包括所述路侧V2C终端将所述唯一身份标识对应的所述优化出行路径打包形成路径优化信息，并将路径优化信息发送至所述云服务器，所述云服务器将所述路径优化信息发送至其他的所述路侧V2C终端，当所述路侧V2C终端检测到与所述路径优化信息中的所述唯一身份标识相匹配的车辆时，所述路侧V2C终端将对应的所述优化出行路径发送至对应车辆的所述车辆V2C终端。
作为本发明的进一步改进，所述路侧V2X终端对监测范围内的各个道路均预设有对应的道路待通行车辆阈值，所述拥堵信息直接获取步骤还包括有拥堵判定子步骤，所述拥堵判定子步骤包括所述路侧V2X终端获取监测范围内的所有所述车辆V2X终端的位置信息，将位于各个道路上的所述车辆V2X终端的数量与对应道路的所述道路待通行车辆阈值比较，当道路上的所述车辆V2X终端的数量大于对应的所述道路待通行车辆阈值时，判定该道路发生拥堵。
作为本发明的进一步改进，所述路侧V2X终端对监测范围内的各个道路还预设有对应的道路第一次阈值和道路第二次阈值，所述道路待通行车辆次阈值和所述道路第二次阈值均小于所述道路待通行车辆阈值；
所述拥堵持续时间段的起始时刻为判定道路发生拥堵之前最后一次当道路上的所述车辆V2X终端的数量大于对应的所述道路第一次阈值的时刻，所述拥堵持续时间段的结束时刻为判定道路发生拥堵之后第一次当道路上的所述车辆V2X终端的数量小于对应的所述道路第二次阈值的时刻。
作为本发明的进一步改进，所述道路第一次阈值大于或等于所述道路第二次阈值。
作为本发明的进一步改进，所述道路第一次阈值与所述道路第二次阈值均由所述道路待通行车辆阈值通过预设的算法计算得到，所述道路第一次阈值与所述道路第二次阈值均与所述道路待通行车辆阈值正相关。
作为本发明的进一步改进，所述拥堵信息间接获取步骤还包括有路径整理子步骤，所述路径整理子步骤包括监测到拥堵的所述路侧V2X终端接收到所述已监测信息时，根据最近两次的对应车辆的位置、对应车辆的行驶方向，梳理对应车辆可能的行驶路径，当可能的行驶路径不止一种时，计算车辆于不同行驶路径行驶所需时间，将所需时间与最近两次的对应车辆被识别到的时间差比较，选择两者差值较小的行驶路径作为车辆于最近两次被识别到的位置之间的所述出行规划路径。
作为本发明的进一步改进，所述计算车辆于不同行驶路径行驶所需时间，具体为以最近两次的对应车辆被识别到的时间之间的时间段内的行驶路径上的拥堵情况为基准，模拟车辆在该拥堵情况下于不同行驶路径行驶并计算完成各个行驶路径所需时间。
本发明的有益效果：该方法通过拥堵信息直接获取步骤，路侧V2X终端实时监控道路的拥堵情况，当道路发生拥堵时，获取通过拥堵路段的车辆的唯一身份标识，并通过车辆V2X终端直接获取车辆的出行规划路径，而对于无法通过车辆V2X终端获取到出行规划路径的车辆，通过拥堵信息间接获取步骤得到车辆的出行规划路径。通过出行路径优化步骤对经常于拥堵时间段经过拥堵路段的车辆重新规划得到优化出行路径，最后通过优化出行路径分发步骤将优化出行路径发送到对应车辆的车辆V2C终端。车辆可通过优化出行路径重新设定出行路径，从而避开容易发生拥堵的路段。通过该方法，找出了造成交通拥堵的对应车辆，并且给对应车辆发送了对应的优化出行路径，其能够精确到造成拥堵的对应车辆并对这些车辆进行精细化处理，且对应车辆根据优化出行路径出行不仅能够使得对应车辆避免被拥堵，也有利于预防对应路段发生拥堵。因此该方法能够对交通拥堵进行分析并主动对造成拥堵的车辆进行精细处理，从而对交通拥堵起到预防作用。且每个路口只需要一个路侧V2X终端，相对于每个路口安装多个摄像头来说，成本更低，且不需要融合多个摄像头的数据，数据来源单一，有利于提高数据处理效率，且路侧V2X终端不会受到恶劣天气的影响，可靠性强。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。
参照图1所示，本实施例的一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法，提供云服务器、设置于交通路口的路侧V2X终端以及设置于车辆上的车辆V2X终端，云服务器与各个路侧V2X终端通讯连接，路侧V2X终端与预设的通讯范围内的车辆V2X终端通讯连接。
该方法包括拥堵信息直接获取步骤、拥堵信息间接获取步骤、出行路径优化步骤以及优化出行路径分发步骤。
拥堵信息直接获取步骤包括路侧V2X终端监测预设范围内的交通情况，当预设范围内发生拥堵时记录拥堵持续时间段，并通过车辆V2X终端获取于拥堵持续时间段内通过拥堵道路的车辆的唯一身份标识，并向车辆获取出行规划路径，路侧V2X终端配置有拥堵登记表，监测到拥堵的路侧V2X终端将拥堵持续时间段、于拥堵持续时间段内通过拥堵道路的所有车辆的唯一身份标识、以及获取到的车辆的出行规划路径保存到拥堵登记表上。
路侧V2X终端对监测范围内的各个道路均预设有对应的道路待通行车辆阈值、道路第一次阈值和道路第二次阈值，道路待通行车辆次阈值和道路第二次阈值均小于道路待通行车辆阈值，道路第一次阈值大于或等于道路第二次阈值。道路第一次阈值与道路第二次阈值均由道路待通行车辆阈值通过预设的算法计算得到，道路第一次阈值与道路第二次阈值均与道路待通行车辆阈值正相关，即道路待通行车辆阈值越大，计算得到的道路第一次阈值与道路第二次阈值也越大。
拥堵信息直接获取步骤还包括有拥堵判定子步骤，拥堵判定子步骤包括路侧V2X终端获取监测范围内的所有车辆V2X终端的位置信息，将位于各个道路上的车辆V2X终端的数量与对应道路的道路待通行车辆阈值比较，当道路上的车辆V2X终端的数量大于对应的道路待通行车辆阈值时，判定该道路发生拥堵。
拥堵持续时间段的起始时刻为判定道路发生拥堵之前最后一次当道路上的车辆V2X终端的数量大于对应的道路第一次阈值的时刻，拥堵持续时间段的结束时刻为判定道路发生拥堵之后第一次当道路上的车辆V2X终端的数量小于对应的道路第二次阈值的时刻。
例如，一个十字路口设置有一个路侧V2X终端，由于四个方向上的道路均有靠近路口和远离路口两条方向相反的单行道，因此总共有八条道路。若路侧V2C终端的通讯范围为100米，则该路侧V2X终端检测十字路口周围100米内的该八条道路上的所有的车辆V2X终端进行通讯，获取各个车辆V2X终端对应的车辆的位置信息，根据各个车辆的位置信息判断各个道路上的车辆的数量，将该数量大于道路第一次阈值时，此时为拥堵持续时间段的初始时刻，记录该时刻，当该数量大于道路的道路待通行车辆阈值时，判定此时该道路发生拥堵。从拥堵持续时间段的初始时刻开始获取经过该路段的车辆的唯一身份标识，并通过车辆V2X终端向车辆获取出行规划路径，直到道路上的车辆的数量小于道路第二阈值，此时为拥堵持续时间段的结束时刻。若接收到车辆V2X终端反馈的出行规划路径，则将拥堵持续时间段、在拥堵持续时间段内通过该道路的所有车辆的唯一身份标识、以及获取到的车辆的出行规划路径保存到路侧V2X终端的拥堵登记表上。
拥堵信息间接获取步骤包括监测到拥堵的路侧V2X终端将未获取到出行规划路径的车辆的唯一身份标识打包形成待监测信息并发送至云服务器，云服务器以监测到拥堵的路侧V2X终端为中心，向周围预设距离内的所有路侧V2X终端发送待监测信息，路侧V2X终端接收到待监测信息后于预设的监测持续时间内根据唯一身份标识识别对应车辆，当对应车辆被识别到时，记录对应车辆被识别到的时间、对应车辆的位置、对应车辆的行驶方向，并与对应车辆的唯一身份标识打包形成已监测信息并发送至云服务器，云服务器将获取到的已监测信息发送至监测到拥堵的路侧V2X终端，监测到拥堵的路侧V2X终端根据接收到的已监测信息整理得到车辆的出行规划路径，并将出行规划路径保存到拥堵登记表上，并进入出行路径优化步骤。
拥堵信息间接获取步骤还包括有路径整理子步骤，路径整理子步骤包括监测到拥堵的路侧V2X终端接收到已监测信息时，根据最近两次的对应车辆的位置、对应车辆的行驶方向，梳理对应车辆可能的行驶路径，当可能的行驶路径不止一种时，计算车辆于不同行驶路径行驶所需时间。计算所需时间时，具体为以最近两次的对应车辆被识别到的时间之间的时间段内的行驶路径上的拥堵情况为基准，模拟车辆在该拥堵情况下于不同行驶路径行驶并计算完成各个行驶路径所需时间。将所需时间与最近两次的对应车辆被识别到的时间差比较，选择两者差值较小的行驶路径作为车辆于最近两次被识别到的位置之间的出行规划路径。
例如，路侧V2X终端将未能通过车辆V2X终端获取到出行规划路径的车辆的唯一身份标识打包形成待监测信息并发送至云服务器，云服务器发送将该待监测信息向周围的路侧V2X终端发送，周围的路侧V2X终端接收到待监测信息后，通过唯一身份标识于预设的监测持续时间内识别对应车辆，超过监测持续时间后停止识别对应车辆。若在监测持续时间内识别到对应车辆，则将对应车辆被识别到的时间、对应车辆的位置、对应车辆的行驶方向，与对应车辆的唯一身份标识一起打包形成已监测信息并发送至云服务器。云服务器再将已监测信息发送给对应的路侧V2X终端。路侧V2X终端接收到已监测信息后，根据已监测信息中的对应车辆的位置、对应车辆的行驶方向以及最近一次获得的对应车辆的位置、对应车辆的行驶方向来梳理对应车辆在两个位置之间的可能的行驶路径。当可能的行驶路径不止一种时，以两次的对应车辆被识别到的时间间隔内的行驶路径上的拥堵情况为基准，模拟车辆在该拥堵情况下于不同行驶路径行驶并计算完成各个行驶路径所需时间。选择所需时间最接近两次对应车辆被识别到的时间间隔的行驶路径作为车辆于最近两次被识别到的位置之间的出行规划路径。将多段相邻位置之间的出行规划路径按照时间拼接即可得到长时间段的多个位置的整体出行规划路径，将出行规划路径保存到拥堵登记表上。
出行路径优化步骤包括路侧V2X终端对拥堵登记表上最新记录的若干个拥堵持续时间段的所有唯一身份标识按照出现次数进行排序，调取出现次数高于预设的次数阈值的唯一身份标识对应的出行规划路径，并对出行规划路径进行重新规划得到优化出行路径，优化出行路径绕过监测到拥堵的路段，并将优化出行路径保存到拥堵登记表上，并进入优化出行路径分发步骤。
例如，预设的次数阈值设定为2次。调取过去5次拥堵持续时间段内获取的所有唯一身份标识，并按照出现次数进行排序，将出现次数为3次、4次或者5次的所有唯一身份标识对应的车辆的出行规划路径调取，并重新规划得到各个车辆的优化出行路径，所有的优化出行路径都绕过了拥堵路段，将优化出行路径保存到拥堵登记表上并与各个唯一身份标识对应。
优化出行路径分发步骤包括路侧V2C终端将唯一身份标识对应的优化出行路径打包形成路径优化信息，并将路径优化信息发送至云服务器，云服务器将路径优化信息发送至其他的路侧V2C终端，当路侧V2C终端检测到与路径优化信息中的唯一身份标识相匹配的车辆时，路侧V2C终端将对应的优化出行路径发送至对应车辆的车辆V2C终端。
例如，路侧V2C终端将唯一身份标识对应的优化出行路径打包形成路径优化信息并发送给云服务器，云服务器将优化出行路径发送给其他路侧V2C终端，路侧V2C终端根据唯一身份标识识别对应车辆，当与对应车辆的车辆V2X终端通讯连接上时，将路径优化信息发送给该车辆的车辆V2X终端。
该方法还包括有路径优化应用步骤，路径优化应用步骤包括当车辆V2X终端接收到路径优化信息后，以优化出行路径替换在对应道路的出行规划路径。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法，其特征在于：提供云服务器、设置于交通路口的路侧V2X终端以及设置于车辆上的车辆V2X终端，所述云服务器与各个所述路侧V2X终端通讯连接，所述路侧V2X终端与预设的通讯范围内的所述车辆V2X终端通讯连接，该方法包括拥堵信息直接获取步骤、拥堵信息间接获取步骤、出行路径优化步骤以及优化出行路径分发步骤；
所述拥堵信息直接获取步骤包括所述路侧V2X终端监测预设范围内的交通情况，当预设范围内发生拥堵时记录拥堵持续时间段，并通过所述车辆V2X终端获取于所述拥堵持续时间段内通过拥堵道路的车辆的唯一身份标识，并向车辆获取出行规划路径，所述路侧V2X终端配置有拥堵登记表，监测到拥堵的所述路侧V2X终端将所述拥堵持续时间段、于所述拥堵持续时间段内通过拥堵道路的所有车辆的唯一身份标识、以及获取到的车辆的出行规划路径保存到所述拥堵登记表上，并进入所述拥堵信息间接获取步骤；
所述拥堵信息间接获取步骤包括监测到拥堵的所述路侧V2X终端将未获取到出行规划路径的车辆的唯一身份标识打包形成待监测信息并发送至所述云服务器，所述云服务器以监测到拥堵的所述路侧V2X终端为中心，向周围预设距离内的所有所述路侧V2X终端发送所述待监测信息，所述路侧V2X终端接收到所述待监测信息后于预设的监测持续时间内根据所述唯一身份标识识别对应车辆，当对应车辆被识别到时，记录对应车辆被识别到的时间、对应车辆的位置、对应车辆的行驶方向，并与对应车辆的所述唯一身份标识打包形成已监测信息并发送至所述云服务器，所述云服务器将获取到的所述已监测信息发送至监测到拥堵的所述路侧V2X终端，监测到拥堵的所述路侧V2X终端根据接收到的所述已监测信息整理得到车辆的所述出行规划路径，并将所述出行规划路径保存到所述拥堵登记表上，并进入所述出行路径优化步骤；
所述出行路径优化步骤包括所述路侧V2X终端对所述拥堵登记表上最新记录的若干个所述拥堵持续时间段的所有唯一身份标识按照出现次数进行排序，调取出现次数高于预设的次数阈值的所述唯一身份标识对应的所述出行规划路径，并对所述出行规划路径进行重新规划得到优化出行路径，所述优化出行路径绕过监测到拥堵的路段，并将所述优化出行路径保存到所述拥堵登记表上，并进入所述优化出行路径分发步骤；
所述优化出行路径分发步骤包括所述路侧V2C终端将所述唯一身份标识对应的所述优化出行路径打包形成路径优化信息，并将路径优化信息发送至所述云服务器，所述云服务器将所述路径优化信息发送至其他的所述路侧V2C终端，当所述路侧V2C终端检测到与所述路径优化信息中的所述唯一身份标识相匹配的车辆时，所述路侧V2C终端将对应的所述优化出行路径发送至对应车辆的所述车辆V2C终端。
2.根据权利要求1所述的一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法，其特征在于：所述路侧V2X终端对监测范围内的各个道路均预设有对应的道路待通行车辆阈值，所述拥堵信息直接获取步骤还包括有拥堵判定子步骤，所述拥堵判定子步骤包括所述路侧V2X终端获取监测范围内的所有所述车辆V2X终端的位置信息，将位于各个道路上的所述车辆V2X终端的数量与对应道路的所述道路待通行车辆阈值比较，当道路上的所述车辆V2X终端的数量大于对应的所述道路待通行车辆阈值时，判定该道路发生拥堵。
3.根据权利要求2所述的一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法，其特征在于：所述路侧V2X终端对监测范围内的各个道路还预设有对应的道路第一次阈值和道路第二次阈值，所述道路待通行车辆次阈值和所述道路第二次阈值均小于所述道路待通行车辆阈值；
所述拥堵持续时间段的起始时刻为判定道路发生拥堵之前最后一次当道路上的所述车辆V2X终端的数量大于对应的所述道路第一次阈值的时刻，所述拥堵持续时间段的结束时刻为判定道路发生拥堵之后第一次当道路上的所述车辆V2X终端的数量小于对应的所述道路第二次阈值的时刻。
4.根据权利要求3所述的一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法，其特征在于：所述道路第一次阈值大于或等于所述道路第二次阈值。
5.根据权利要求4所述的一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法，其特征在于：所述道路第一次阈值与所述道路第二次阈值均由所述道路待通行车辆阈值通过预设的算法计算得到，所述道路第一次阈值与所述道路第二次阈值均与所述道路待通行车辆阈值正相关。
6.根据权利要求1所述的一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法，其特征在于：所述拥堵信息间接获取步骤还包括有路径整理子步骤，所述路径整理子步骤包括监测到拥堵的所述路侧V2X终端接收到所述已监测信息时，根据最近两次的对应车辆的位置、对应车辆的行驶方向，梳理对应车辆可能的行驶路径，当可能的行驶路径不止一种时，计算车辆于不同行驶路径行驶所需时间，将所需时间与最近两次的对应车辆被识别到的时间差比较，选择两者差值较小的行驶路径作为车辆于最近两次被识别到的位置之间的所述出行规划路径。
7.根据权利要求6所述的一种基于V2X的交通拥堵分析和预防方法，其特征在于：所述计算车辆于不同行驶路径行驶所需时间，具体为以最近两次的对应车辆被识别到的时间之间的时间段内的行驶路径上的拥堵情况为基准，模拟车辆在该拥堵情况下于不同行驶路径行驶并计算完成各个行驶路径所需时间。
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