CN115547054B - 一种基于大数据的交通引导系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于大数据的交通引导系统，包括信息采集模块、区域分配模块、分析处理模块，所述信息采集模块用于采集车辆在道路上的行驶信息，所述区域分配模块将行驶信息分发至对应的分析处理器，所述分析处理器基于接收的行驶信息对路口红绿灯进行智能调控，所述分析处理器将行驶信息进行模式分类，并对每类模式计算出优先指数，根据优先指数的大小对模式进行排序并基于模式顺序对路口红绿灯进行调控；本系统能够在道路出现拥堵时基于车辆的行驶数据对路口的红绿灯进行管控，加快车辆的流通效率，改善拥堵情况。

Description

一种基于大数据的交通引导系统
技术领域
本发明涉及道路车辆的交通控制系统领域，具体涉及一种基于大数据的交通引导系统。
背景技术
红绿灯作为路口的指挥系统，对车辆的流通起到了协调管理的作用，但是由于时间性或者临时性原因，交通路口会出现拥堵现象，此时，按照原有设定的红绿灯变化指挥系统将不能发挥路口的疏通作用，导致交通持续拥堵现象，现需要一种根据车辆的行驶信息作为红绿灯变化信息源的引导系统，用于解决交通拥堵现象，改善车辆的出行体验。
背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。
现在已经开发出了很多交通引导系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的引导系统有如公开号为CN108932860A所公开的系统，这些系统一般包括交通路段监控模块、路面及路旁指示信号模块、行驶车辆扫描模块和终端处理模块，交通路段监控模块与路面及路旁指示信号模块连接，路面及路旁指示信号模块与行驶车辆扫描模块连接，行驶车辆扫描模块与终端处理模块连接。但该系统通过扫描的方式来获取信息，获取的信息不够全面，导致最终疏导方案的效率有待提高。
发明内容
本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种基于大数据的交通引导系统。
本发明采用如下技术方案：
一种基于大数据的交通引导系统，包括信息采集模块、区域分配模块、分析处理模块，所述信息采集模块用于采集车辆在道路上的行驶信息，所述区域分配模块将行驶信息分发至对应的分析处理器，所述分析处理器基于接收的行驶信息对路口红绿灯进行智能调控；
所述信息采集模块包括定位单元、计算单元、地图单元以及输入输出单元，所述定位单元用于获取车辆的坐标地址，所述计算单元用于记录函数并计算得到等待时间T和距离L，所述地图单元用于记录路口编号信息以及路口坐标信息，所述输入输出单元用于输入转向信息以及将整个行驶信息发送至所述区域分配模块，所述行驶信息包括等待时间T，距离L，车辆坐标
Figure 793671DEST_PATH_IMAGE001
，路口编号，转向信息和用户编号；
所述分析处理器将行驶信息进行模式分类，并对每类模式计算出优先指数，根据优先指数的大小对模式进行排序并基于模式顺序对路口红绿灯进行调控；
进一步的，所述信息采集模块采集得到车辆的坐标地址关于时间的函数，基于该函数处理得到车辆在道路上的等待时间T，离下一个路口的距离L，下一个路口的路口编号，所述等待时间T指的是车辆在该道路上的移动速度小于阈值的时间，所述信息采集模块还将根据车辆所在的车道位置确定车辆在下一个路口的转向信息，用户能够在所述信息采集模块中主动输入转向信息；
进一步的，所述区域分配模块包括接收单元、识别单元和分发单元，所述接收单元用于接收所述信息采集模块发送的行驶信息，所述识别单元用于识别出行驶信息中的路口编号信息，所述分发单元根据路口识别编号信息将所述行驶信息发送至对应的分析处理模块；
进一步的，所述分析处理模块包括存储单元、处理单元和控制单元，所述存储单元用于保存行驶信息，所述处理单元根据所述存储单元中的行驶信息处理得到引导方案，所述控制单元与红绿灯电性连接并根据所述引导方案控制路口红绿灯的变化，所述处理单元将行驶信息划分为四个引导模式，每种引导模式对应一种红绿灯亮灭方案，所述处理单元对每个引导模式下的行驶信息计算出优先指数P：
Figure 512491DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，i为用户编号，
Figure 844115DEST_PATH_IMAGE003
表示编号为i的用户的等待时间，
Figure 19882DEST_PATH_IMAGE004
表示编号为i的用户的距离；
所述处理单元将四种模式的优先指数从高到低排序，分别记为
Figure 741850DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 434999DEST_PATH_IMAGE006
，所述控制单元将
Figure 871664DEST_PATH_IMAGE007
对应的引导模式下的引导方案作为输出对红绿灯进行控制，持续时间为
Figure 952753DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 99700DEST_PATH_IMAGE009
；
其中，
Figure 721174DEST_PATH_IMAGE010
表示流通系数；
进一步的，所述处理单元通过下式计算拥堵指数Q：
Figure 699495DEST_PATH_IMAGE011
；
其中，当所述拥堵指数Q大于阈值时，所述控制单元对红绿灯进行输出控制，当所述拥堵指数Q不大于阈值时，红绿灯以正常的方式进行亮灭操作。
本发明所取得的有益效果是：
本系统通过安装于车辆上的终端来采集车辆的行驶信息，采集的行驶信息够全面，提高了最终作出的方案对拥堵路段的疏通效率，本系统对车辆上传的数据基于等待时间和离路口距离作出定量分析，并基于分析结果作出对应的红绿灯亮灭方案，加快了车辆的流通效率，将等待成本进行平摊，改善了驾驶员的行驶体验。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明整体结构框架示意图；
图2为本发明信息采集模块构成示意图；
图3为本发明区域分配模块构成示意图；
图4为本发明分析处理模块构成示意图；
图5为本发明分析处理模块工作流程示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一。
本实施例提供了一种基于大数据的交通引导系统，结合图1，包括信息采集模块、区域分配模块、分析处理模块，所述信息采集模块用于采集车辆在道路上的行驶信息，所述区域分配模块将行驶信息分发至对应的分析处理器，所述分析处理器基于接收的行驶信息对路口红绿灯进行智能调控；
所述分析处理器将行驶信息进行模式分类，并对每类模式计算出优先指数，根据优先指数的大小对模式进行排序并基于模式顺序对路口红绿灯进行调控；
所述信息采集模块包括定位单元、计算单元、地图单元以及输入输出单元，所述定位单元用于获取车辆的坐标地址，所述计算单元用于记录函数并计算得到等待时间T和距离L，所述地图单元用于记录路口编号信息以及路口坐标信息，所述输入输出单元用于输入转向信息以及将整个行驶信息发送至所述区域分配模块，所述行驶信息包括等待时间T，距离L，车辆坐标
Figure 623588DEST_PATH_IMAGE012
，路口编号，转向信息和用户编号；
所述区域分配模块包括接收单元、识别单元和分发单元，所述接收单元用于接收所述信息采集模块发送的行驶信息，所述识别单元用于识别出行驶信息中的路口编号信息，所述分发单元根据路口识别编号信息将所述行驶信息发送至对应的分析处理模块；
所述分析处理模块包括存储单元、处理单元和控制单元，所述存储单元用于保存行驶信息，所述处理单元根据所述存储单元中的行驶信息处理得到引导方案，所述控制单元与红绿灯电性连接并根据所述引导方案控制路口红绿灯的变化，所述处理单元将行驶信息划分为四个引导模式，每种引导模式对应一种红绿灯亮灭方案，所述处理单元对每个引导模式下的行驶信息计算出优先指数P：
Figure 618352DEST_PATH_IMAGE013
；
其中，i为用户编号，
Figure 981200DEST_PATH_IMAGE014
表示编号为i的用户的等待时间，
Figure 345185DEST_PATH_IMAGE015
表示编号为i的用户的距离；
所述处理单元将四种模式的优先指数从高到低排序，分别记为
Figure 440180DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 420774DEST_PATH_IMAGE017
，所述控制单元将
Figure 85849DEST_PATH_IMAGE018
对应的引导模式下的引导方案作为输出对红绿灯进行控制，持续时间为
Figure 710865DEST_PATH_IMAGE019
：
Figure 304657DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
表示流通系数；
所述处理单元通过下式计算拥堵指数Q：
Figure 241389DEST_PATH_IMAGE022
；
其中，当所述拥堵指数Q大于阈值时，所述控制单元对红绿灯进行输出控制，当所述拥堵指数Q不大于阈值时，红绿灯以正常的方式进行亮灭操作。
实施例二。
本实施例包含了实施例一中的全部内容，提供了一种基于大数据的交通引导系统，包括信息采集模块、区域分配模块、分析处理模块，所述信息采集模块用于采集车辆在拥堵路段的行驶信息，所述区域分配模块根据行驶信息中的位置信息将行驶信息分发至对应的分析处理器，所述分析处理器基于接收的行驶信息对路口红绿灯进行智能调控；
所述信息采集模块以APP的形式安装于车载电子设备或者驾驶员的移动电子设备上，所述车载电子设备或移动电子设备称为采集终端，所述信息采集模块采集得到车辆的坐标地址关于时间的函数，基于该函数处理得到车辆在道路上的等待时间T，离下一个路口的距离L，下一个路口的路口编号，所述等待时间T指的是车辆在该道路上的移动速度小于阈值的时间，所述信息采集模块还将根据车辆所在的车道位置确定车辆在下一个路口的转向信息，用户能够在所述信息采集模块中主动输入转向信息；
结合图2，所述信息采集模块包括定位单元、计算单元、地图单元以及输入输出单元，所述定位单元用于获取车辆的坐标地址，所述计算单元用于记录函数并计算得到等待时间T和距离L，所述地图单元用于记录路口编号信息以及路口坐标信息，所述输入输出单元用于输入转向信息以及将整个行驶信息发送至所述区域分配模块，所述行驶信息包括等待时间T，距离L，车辆坐标
Figure 211619DEST_PATH_IMAGE023
，路口编号，转向信息和用户编号；
结合图3，所述区域分配模块包括接收单元、识别单元和分发单元，所述接收单元用于接收所述信息采集模块发送的行驶信息，所述识别单元用于识别出行驶信息中的路口编号信息，所述分发单元根据路口识别编号信息将所述行驶信息发送至对应的分析处理模块；
结合图4，所述分析处理模块安装于各个路口，安装于路口的具体设备称为处理终端，所述分析处理模块包括存储单元、处理单元和控制单元，所述存储单元用于保存行驶信息，所述处理单元根据所述存储单元中的行驶信息处理得到引导方案，所述控制单元与红绿灯电性连接并根据所述引导方案控制路口红绿灯的变化；
所述存储单元基于所述用户编号创建存储区域，所述存储区域中保存等待时间T、距离L、车辆坐标和转向信息，当所述存储单元接收具有同一个用户编号的行驶信息时，所述存储单元将对应的存储区域中的保存信息进行更新，当该车辆通过路口后，所述存储单元将对应的存储区域进行注销；
所述处理单元根据车辆坐标和转向信息将行驶信息分为引导模式一、引导模式二、引导模式三和引导模式四，每一种引导模式对应一种红绿灯亮灭方案，所述处理单元对车辆坐标和转向信息进行处理的过程包括如下步骤：
S1、根据车辆坐标与路口坐标确定一个朝向向量
Figure 317241DEST_PATH_IMAGE024
，其中，四个向量元素中有3个值为0，一个值为1，例如，朝向向量为
Figure 19618DEST_PATH_IMAGE025
时表示车辆坐标指向路口坐标的方向为偏东方向；
S2、根据转向信息确定一个转向向量
Figure 912487DEST_PATH_IMAGE026
，其中，三个向量元素中有2个值为0，一个值为1，例如，转向向量为
Figure 217567DEST_PATH_IMAGE027
时表示车辆在路口的转向为左转向；
S3、将转向向量与朝向向量相乘，得到一个三行四列的模式向量；
S4、根据模式向量将行驶信息分为对应的引导模式；
引导模式一对应的模式向量为：
Figure 817175DEST_PATH_IMAGE028
；
引导模式二对应的模式向量为：
Figure 549508DEST_PATH_IMAGE029
；
引导模式三对应的模式向量为：
Figure 434068DEST_PATH_IMAGE030
；
引导模式四对应的模式向量为：
Figure 418205DEST_PATH_IMAGE031
；
所述处理单元对每个引导模式下的行驶信息计算出优先指数P：
Figure 996954DEST_PATH_IMAGE032
；
其中，i为用户编号，
Figure 103450DEST_PATH_IMAGE033
表示编号为i的用户的等待时间，
Figure 643016DEST_PATH_IMAGE034
表示编号为i的用户的距离；
所述处理单元将四种模式的优先指数从高到低排序，分别记为
Figure 555477DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure 864098DEST_PATH_IMAGE036
，所述控制单元将
Figure 642961DEST_PATH_IMAGE037
对应的引导模式下的引导方案作为输出对红绿灯进行控制，持续时间为
Figure 528877DEST_PATH_IMAGE038
：
Figure 120396DEST_PATH_IMAGE039
；
其中，
Figure 611420DEST_PATH_IMAGE040
表示流通系数，所述流通系数由本领域技术人员根据实际情况自行设定；
所述持续时间由所述处理单元计算得到；
结合图5，所述分析处理模块的工作流程包括如下步骤：
S21、将接收的行驶信息进行分类；
S22、计算出每个引导模式下的优先指数；
S23、根据优先指数判断是否处于拥堵状态，若是，则进入步骤S24；若否，则进入步骤S27；
S24、将优先指数排序，并计算出持续时间；
S25、将引导方案作为输出对红绿灯进行控制；
S26、等待与所述持续时间相同的时间后，跳至步骤S22；
S27、将红绿灯的控制切换回正常状态，等待间隔时间后，跳至步骤S22；
步骤S23中所述处理单元通过下式计算判断是否处于拥堵状态：
Figure 856456DEST_PATH_IMAGE041
；
其中，Q为拥堵指数，当所述拥堵指数大于阈值时，判断为处于拥堵状态；
当车辆通过路口后，所述信息采集模块会上传一个释放信息，所述释放信息被传输至对应的分析处理模块后，所述存储单元会释放对应的存储区域。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。

Claims (2)

1.一种基于大数据的交通引导系统，其特征在于，包括信息采集模块、区域分配模块、分析处理模块，所述信息采集模块用于采集车辆在道路上的行驶信息，所述区域分配模块将行驶信息分发至对应的分析处理模块，所述分析处理模块基于接收的行驶信息对路口红绿灯进行智能调控；
所述信息采集模块包括定位单元、计算单元、地图单元以及输入输出单元，所述定位单元用于获取车辆的坐标地址，所述计算单元用于记录函数并计算得到等待时间T和距离L，所述地图单元用于记录路口编号信息以及路口坐标信息，所述输入输出单元用于输入转向信息以及将整个行驶信息发送至所述区域分配模块，所述行驶信息包括等待时间T，距离L，车辆坐标（X，Y），路口编号，转向信息和用户编号；
所述分析处理模块将行驶信息进行模式分类，并对每类模式计算出优先指数，根据优先指数的大小对模式进行排序并基于模式顺序对路口红绿灯进行调控；
所述信息采集模块采集得到车辆的坐标地址关于时间的函数，基于该函数处理得到车辆在道路上的等待时间T，离下一个路口的距离L，下一个路口的路口编号，所述等待时间T指的是车辆在该道路上的移动速度小于阈值的时间，所述信息采集模块还将根据车辆所在的车道位置确定车辆在下一个路口的转向信息，用户能够在所述信息采集模块中主动输入转向信息；
所述分析处理模块包括存储单元、处理单元和控制单元，所述存储单元用于保存行驶信息，所述处理单元根据所述存储单元中的行驶信息处理得到引导方案，所述控制单元与红绿灯电性连接并根据所述引导方案控制路口红绿灯的变化，所述处理单元将行驶信息划分为四个引导模式，每种引导模式对应一种红绿灯亮灭方案，所述处理单元对每个引导模式下的行驶信息计算出优先指数P：
Figure QLYQS_1
；
其中，i为用户编号，Ti表示编号为i的用户的等待时间，Li表示编号为i的用户的距离；
所述处理单元将四种模式的优先指数从高到低排序，分别记为P1、P2、P3和P4，所述控制单元将P1对应的引导模式下的引导方案作为输出对红绿灯进行控制，持续时间为Tlast：
Figure QLYQS_2
；
其中，λ表示流通系数；
所述处理单元通过下式计算拥堵指数Q：
Figure QLYQS_3
；
其中，当所述拥堵指数Q大于阈值时，所述控制单元对红绿灯进行输出控制，当所述拥堵指数Q不大于阈值时，红绿灯以正常的方式进行亮灭操作。
2.如权利要求1所述的一种基于大数据的交通引导系统，其特征在于，所述区域分配模块包括接收单元、识别单元和分发单元，所述接收单元用于接收所述信息采集模块发送的行驶信息，所述识别单元用于识别出行驶信息中的路口编号信息，所述分发单元根据路口识别编号信息将所述行驶信息发送至对应的分析处理模块。
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