CN115762132A - 一种道路交通状态信息智能采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能交通技术领域，公开了一道路交通状态信息智能采集装置，路况采集模块对交通道路路况信息进行实时采集；无线传输模块将采集的不同交通道路路况信息通过移动通信公网发送到数据转换模块；数据转换模块用于将采集的交通道路路况信息画面利用数据转换模块转换成4‑20mA的电流信号；数据处理模块，对来自数据转换模块的交通道路路况信息画面进行滤波处理；集控中心通过移动通信公网向目标车辆发送全局交通路况信息，由目标车辆根据全局路况信息选取目标道路路况信息。本发明可以使车辆可以接收到比局部路况信息更加丰富的路况信息，以更加全面地了解当前道路整体的状况，且更新效率高，具有较好的实时性。
Description
技术领域
本发明属于智能交通技术领域，尤其涉及一种道路交通状态信息智能采集装置。
背景技术
目前，现有的交通技术信息采集系统中，仅采集路上的车辆信息，如车辆的数目，行驶速度，并对相应的干道的交通灯进行控制，然而这会造成等待过马路的行人等待时间过长，此外车辆的在遇到事故时，驾驶员不能立即反应且集控中心不能及时处理和反馈，在山洞或桥梁等地方需要不断的人工监控，成本较大，因此无法综合考虑和统筹控制城市的交通。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种道路交通状态信息智能采集装置。
本发明是这样实现的，一种道路交通状态信息智能采集装置，其特征在于，该装置具体包括：
路况采集模块，布置在多条主干道和桥梁、山洞内，用于对这些交通道路路况信息进行实时采集；
无线传输模块，与路况采集模块和数据转换模块连接，用于将采集的不同交通道路路况信息通过移动通信公网发送到数据转换模块；
数据转换模块，与无线传输模块、数据处理模块连接，用于将采集的交通道路路况信息画面利用数据转换模块转换成4-20mA的电流信号，将转换完成的信号输入数据处理模块；
数据处理模块，与数据转换模块、集控中心连接、对来自数据转换模块的交通道路路况信息画面进行滤波处理，并发送至集控中心；
集控中心，与数据处理模块连接，根据不同交通道路路况信息，生成全局交通路况信息，并通过移动通信公网向目标车辆发送全局交通路况信息，由目标车辆根据全局路况信息选取目标道路路况信息。
进一步，所述路况采集模块为部署在城市各个交叉口、重要路段截面安装的连接线阵CCD图像传感器和激光雷达测距仪。
进一步，所述的连接线阵CCD图像传感器和激光雷达测距仪为线阵CCD相机和SICKLMS291激光测距仪。
进一步，所述交通道路路况信息具体为：不同路况采集模块对应道路的道路流量、障碍物移动轨迹、交通管理设施数据、道路平均车速、交通信号数据等。
进一步，所述数据转换模块的转换方法包括：
将路况采集模块获取的数据信号转化为需要发送的串行数据包；
将获取的所述串行数据包进行串/并转换，并发送对应的节点；
各个节点对接收到的相关数据进行PSK映射和跳频处理；
通过自适应滤波器输出经过PSK映射和跳频处理后得到的相关数据的目标信号，并对所述目标信号进行信号增强处理；其中，所述信号增强处理包括：
利用Hurst指数的时间函数建立离散时间序列的非规则指标；
将所述自适应滤波器的参数利用代价函数迭代计算，计算公式如下：
Jw＝Cw+λHw；
其中，Jw为代价函数，Cw为收敛指标，λ为拉格朗日乘子，Hw为不规则性指标，n为时间序数，w(n)为所述自适应滤波器的参数矩阵，μ为迭代步长，e(n)为误差信号，h(n)为所述延时模块的输出信号矩阵，g(n)为所述自适应滤波器输出信号，i1、i2为间隔序数；
自适应滤波器在调整后的参数下，输出去噪后的目标信号；
将经过信号增强处理后得到的信号数据进行叠加，得到电流信号，并将所述电流信号经过耦合后，输入至数据处理模块。
进一步，所述数据处理模块对交通道路路况信息进行滤波处理的方法包括：
(1)数据处理模块获取交通道路路况信息并存储到第一缓存单元；
(2)第一处理单元对所述第一缓存单元中的数据进行去除杂波中的一级高次谐波的处理，得到欲取基波信号的大小，并将得到的除杂波后的数据存储到第二缓存单元；
(3)变化趋势判断单元从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据，并对该获取的去除杂波后的数据进行数据变化趋势的判断，依据判断结果取得当前信号的变化趋势；
(4)第二处理单元从变化趋势判断单元获取当前信号的变化趋势标志，并从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据；按照从变化趋势判断单元获取的当前信号的变化趋势标志，对从第二缓存单元中获得的去除杂波后的数据进行分类和加权处理，取得分类和加权处理后的计算结果数据并输出；
其中，所述变化趋势判断单元将当前信号的变化趋势标志以及开始变化的索引点K传给所述第二处理单元，如果是变大或变小，则对M个数据中从确认开始变化到结束变化的M-K个点和其余的K个点分别进行计算，其中K小于M；
其中，参与运算的M-K个点的权重高于其余参与运算的K个点，权重的具体值依赖于具体的应用场合；如果数据保持不变，则缓存区内的M个数据采用统一的权值参与运算。
本发明另一目的在于提供一种实施所述道路交通状态信息智能采集装置的智能交通信息采集方法，该方法包括：
S1：将路况采集模块布置在多条主干道和桥梁、山洞内，用于对这些交通道路路况信息进行实时采集；
S2：无线传输模块将采集的不同交通道路路况信息通过移动通信公网发送到数据转换模块；
S3：数据转换模块将采集的交通道路路况信息画面利用数据转换模块转换成4-20mA的电流信号，将转换完成的信号输入数据处理模块；
S4：数据处理模块对来自数据转换模块的交通道路路况信息画面进行滤波处理，并发送至集控中心；
S5：集控中心根据不同交通道路路况信息，生成全局交通路况信息，并通过移动通信公网向目标车辆发送全局交通路况信息，由目标车辆根据全局路况信息选取目标道路路况信息。
本发明另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述智能交通信息采集方法。
本发明另一目的在于提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述智能交通信息采集方法。
本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现所述智能交通信息采集方法。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
本发明提供的道路交通状态信息智能采集装置，通过将多个路况采集模块部署在多个多条主干道和桥梁、山洞内，采集对应道路的交通道路路况信息，使得路况采集模块进行交通道路路况信息的主动采集及上报，相较于现有技术，能够更加及时获知是否发生交通拥堵等信息。并且利用数据转换模块对数据进行转换和数据处理模块对交通道路路况信息进行滤波处理，使得得到的结果数据能非常准确的反映当前采集的采样信息，减少了数据波动，避免设备出现失真，减少了损失。
本发明可以将智能交通系统所产生的路况信息通过移动通信公网向车辆发送，使车辆在不具有车载单元的情况下，可以通过移动通信公网接收到所述智能交通系统生成的目标路况信息，同时，集控中心基于智能交通路侧单元发送的局部路况信息生成全局路况信息后，在全局路况信息中选取目标路况信息发送给车辆，从而使车辆可以接收到比局部路况信息更加丰富的路况信息，以更加全面地了解当前道路整体的状况，且更新效率高，具有较好的实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种道路交通状态信息智能采集装置系统结构图；
图2是本发明实施例提供的一种智能交通信息采集方法流程图；
图中：1、路况采集模块；2、无线传输模块；3、数据转换模块；4、数据处理模块；5、集控中心。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
如图1所示，本发明实施例是这样实现的，一种道路交通状态信息智能采集装置，其特征在于，该装置具体包括：
路况采集模块1，布置在多条主干道和桥梁、山洞内，用于对这些交通道路路况信息进行实时采集；
无线传输模块2，与路况采集模块1和数据转换模块3连接，用于将采集的不同交通道路路况信息通过移动通信公网发送到数据转换模块3；
数据转换模块3，与无线传输模块2、数据处理模块4连接，用于将采集的交通道路路况信息画面利用数据转换模块3转换成4-20mA的电流信号，将转换完成的信号输入数据处理模块4；
数据处理模块4，与数据转换模块3、集控中心5连接、对来自数据转换模块3的交通道路路况信息画面进行滤波处理，并发送至集控中心5；
集控中心5，与数据处理模块4连接，根据不同交通道路路况信息，生成全局交通路况信息，并通过移动通信公网向目标车辆发送全局交通路况信息，由目标车辆根据全局路况信息选取目标道路路况信息。
所述路况采集模块为部署在城市各个交叉口、重要路段截面安装的连接线阵CCD图像传感器和激光雷达测距仪。
所述的连接线阵CCD图像传感器和激光雷达测距仪为线阵CCD相机和SICKLMS291激光测距仪。
所述交通道路路况信息具体为：不同路况采集模块对应道路的道路流量、障碍物移动轨迹、交通管理设施数据、道路平均车速、交通信号数据等。
所述数据转换模块的转换方法包括：
将路况采集模块获取的数据信号转化为需要发送的串行数据包；
将获取的所述串行数据包进行串/并转换，并发送对应的节点；
各个节点对接收到的相关数据进行PSK映射和跳频处理；
通过自适应滤波器输出经过PSK映射和跳频处理后得到的相关数据的目标信号，并对所述目标信号进行信号增强处理；其中，所述信号增强处理包括：
利用Hurst指数的时间函数建立离散时间序列的非规则指标；
将所述自适应滤波器的参数利用代价函数迭代计算，计算公式如下：
Jw＝Cw+λHw；
其中，Jw为代价函数，Cw为收敛指标，λ为拉格朗日乘子，Hw为不规则性指标，n为时间序数，w(n)为所述自适应滤波器的参数矩阵，μ为迭代步长，e(n)为误差信号，h(n)为所述延时模块的输出信号矩阵，g(n)为所述自适应滤波器输出信号，i1、i2为间隔序数；
自适应滤波器在调整后的参数下，输出去噪后的目标信号；
将经过信号增强处理后得到的信号数据进行叠加，得到电流信号，并将所述电流信号经过耦合后，输入至数据处理模块。
所述数据处理模块对交通道路路况信息进行滤波处理的方法包括：
(1)数据处理模块获取交通道路路况信息并存储到第一缓存单元；
(2)第一处理单元对所述第一缓存单元中的数据进行去除杂波中的一级高次谐波的处理，得到欲取基波信号的大小，并将得到的除杂波后的数据存储到第二缓存单元；
(3)变化趋势判断单元从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据，并对该获取的去除杂波后的数据进行数据变化趋势的判断，依据判断结果取得当前信号的变化趋势；
(4)第二处理单元从变化趋势判断单元获取当前信号的变化趋势标志，并从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据；按照从变化趋势判断单元获取的当前信号的变化趋势标志，对从第二缓存单元中获得的去除杂波后的数据进行分类和加权处理，取得分类和加权处理后的计算结果数据并输出；
其中，所述变化趋势判断单元将当前信号的变化趋势标志以及开始变化的索引点K传给所述第二处理单元，如果是变大或变小，则对M个数据中从确认开始变化到结束变化的M-K个点和其余的K个点分别进行计算，其中K小于M；
其中，参与运算的M-K个点的权重高于其余参与运算的K个点，权重的具体值依赖于具体的应用场合；如果数据保持不变，则缓存区内的M个数据采用统一的权值参与运算。
为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。
如图2所示，本发明将一种智能交通信息采集方法实施于所述道路交通状态信息智能采集装置的，该方法包括：
S1：将路况采集模块布置在多条主干道和桥梁、山洞内，用于对这些交通道路路况信息进行实时采集；
S2：无线传输模块将采集的不同交通道路路况信息通过移动通信公网发送到数据转换模块；
S3：数据转换模块将采集的交通道路路况信息画面利用数据转换模块转换成4-20mA的电流信号，将转换完成的信号输入数据处理模块；
S4：数据处理模块对来自数据转换模块的交通道路路况信息画面进行滤波处理，并发送至集控中心；
S5：集控中心根据不同交通道路路况信息，生成全局交通路况信息，并通过移动通信公网向目标车辆发送全局交通路况信息，由目标车辆根据全局路况信息选取目标道路路况信息。
本发明将一种智能交通信息采集方法应用于一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述智能交通信息采集方法。
本发明将一种智能交通信息采集方法应用于一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述智能交通信息采集方法。
本发明将一种智能交通信息采集方法应用于一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述智能交通信息采集方法。
本发明的工作原理：将路况采集模块1布置在多条主干道和桥梁、山洞内，用于对这些交通道路路况信息进行实时采集；无线传输模块2将采集的不同交通道路路况信息通过移动通信公网发送到数据转换模块；数据转换模块3将采集的交通道路路况信息画面利用数据转换模块3转换成4-20mA的电流信号，将转换完成的信号输入数据处理模块4；数据处理模块4对来自数据转换模块的交通道路路况信息画面进行滤波处理，并发送至集控中心5；集控中心5根据不同交通道路路况信息，生成全局交通路况信息，并通过移动通信公网向目标车辆发送全局交通路况信息，由目标车辆根据全局路况信息选取目标道路路况信息。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种道路交通状态信息智能采集装置，其特征在于，该装置具体包括：
路况采集模块，布置在多条主干道和桥梁、山洞内，用于对这些交通道路路况信息进行实时采集；
无线传输模块，与路况采集模块和数据转换模块连接，用于将采集的不同交通道路路况信息通过移动通信公网发送到数据转换模块；
数据转换模块，与无线传输模块、数据处理模块连接，用于将采集的交通道路路况信息画面利用数据转换模块转换成4-20mA的电流信号，将转换完成的信号输入数据处理模块；
数据处理模块，与数据转换模块、集控中心连接、对来自数据转换模块的交通道路路况信息画面进行滤波处理，并发送至集控中心；
集控中心，与数据处理模块连接，根据不同交通道路路况信息，生成全局交通路况信息，并通过移动通信公网向目标车辆发送全局交通路况信息，由目标车辆根据全局路况信息选取目标道路路况信息。
2.根据权利要求1所述的道路交通状态信息智能采集装置，其特征在于，所述路况采集模块为部署在城市各个交叉口、重要路段截面安装的连接线阵CCD图像传感器和激光雷达测距仪。
3.根据权利要求2所述的道路交通状态信息智能采集装置，其特征在于，所述的连接线阵CCD图像传感器和激光雷达测距仪为线阵CCD相机和SICKLMS291激光测距仪。
4.根据权利要求1所述的道路交通状态信息智能采集装置，其特征在于，所述交通道路路况信息具体为：不同路况采集模块对应道路的道路流量、障碍物移动轨迹、交通管理设施数据、道路平均车速、交通信号数据等。
5.根据权利要求1所述的道路交通状态信息智能采集装置，其特征在于，所述数据转换模块的转换方法包括：
将路况采集模块获取的数据信号转化为需要发送的串行数据包；
将获取的所述串行数据包进行串/并转换，并发送对应的节点；
各个节点对接收到的相关数据进行PSK映射和跳频处理；
通过自适应滤波器输出经过PSK映射和跳频处理后得到的相关数据的目标信号，并对所述目标信号进行信号增强处理；其中，所述信号增强处理包括：
利用Hurst指数的时间函数建立离散时间序列的非规则指标；
将所述自适应滤波器的参数利用代价函数迭代计算，计算公式如下：
Jw＝Cw+λHw；
其中，Jw为代价函数，Cw为收敛指标，λ为拉格朗日乘子，Hw为不规则性指标，n为时间序数，w(n)为所述自适应滤波器的参数矩阵，μ为迭代步长，e(n)为误差信号，h(n)为所述延时模块的输出信号矩阵，g(n)为所述自适应滤波器输出信号，i1、i2为间隔序数；
自适应滤波器在调整后的参数下，输出去噪后的目标信号；
将经过信号增强处理后得到的信号数据进行叠加，得到电流信号，并将所述电流信号经过耦合后，输入至数据处理模块。
6.根据权利要求1所述的道路交通状态信息智能采集装置，其特征在于，所述数据处理模块对交通道路路况信息进行滤波处理的方法包括：
(1)数据处理模块获取交通道路路况信息并存储到第一缓存单元；
(2)第一处理单元对所述第一缓存单元中的数据进行去除杂波中的一级高次谐波的处理，得到欲取基波信号的大小，并将得到的除杂波后的数据存储到第二缓存单元；
(3)变化趋势判断单元从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据，并对该获取的去除杂波后的数据进行数据变化趋势的判断，依据判断结果取得当前信号的变化趋势；
(4)第二处理单元从变化趋势判断单元获取当前信号的变化趋势标志，并从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据；按照从变化趋势判断单元获取的当前信号的变化趋势标志，对从第二缓存单元中获得的去除杂波后的数据进行分类和加权处理，取得分类和加权处理后的计算结果数据并输出；
其中，所述变化趋势判断单元将当前信号的变化趋势标志以及开始变化的索引点K传给所述第二处理单元，如果是变大或变小，则对M个数据中从确认开始变化到结束变化的M-K个点和其余的K个点分别进行计算，其中K小于M；
其中，参与运算的M-K个点的权重高于其余参与运算的K个点，权重的具体值依赖于具体的应用场合；如果数据保持不变，则缓存区内的M个数据采用统一的权值参与运算。
7.一种实施如权利要求1～6任意一项所述道路交通状态信息智能采集装置的智能交通信息采集方法，其特征在于，该方法包括：
S1：将路况采集模块布置在多条主干道和桥梁、山洞内，用于对这些交通道路路况信息进行实时采集；
S2：无线传输模块将采集的不同交通道路路况信息通过移动通信公网发送到数据转换模块；
S3：数据转换模块将采集的交通道路路况信息画面利用数据转换模块转换成4-20mA的电流信号，将转换完成的信号输入数据处理模块；
S4：数据处理模块对来自数据转换模块的交通道路路况信息画面进行滤波处理，并发送至集控中心；
S5：集控中心根据不同交通道路路况信息，生成全局交通路况信息，并通过移动通信公网向目标车辆发送全局交通路况信息，由目标车辆根据全局路况信息选取目标道路路况信息。
8.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求6所述智能交通信息采集方法。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6所述智能交通信息采集方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6所述智能交通信息采集方法。
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