CN1675664A - 利用信号灯的fcd系统及设备 - Google Patents

Abstract

一种在使信号灯的特性成为实用的同时提供能够有效的采集车辆的移动轨迹数据的FCD系统。该系统用于通过信号灯从车辆内的车载单元采集移动轨迹数据的一种系统中，下流方信号灯(20)采集移动轨迹数据，然后基于移动轨迹数据计算车辆从上流方信号灯(10)到下流方信号灯(20)的移动距离，然后通过比较移动距离和从上流方信号灯(10)到下流方信号灯(20)在目标道路上的距离，决定车辆的移动轨迹数据是否用来分析目标道路的交通情况。通过利用信号灯有效地采集车辆的移动轨迹数据，能够得到高精度的交通信息。

Description

利用信号灯的FCD系统及设备

技术领域

本发明涉及到从车辆中采集指示通行情况的数据并将其作为交通信息的移动汽车数据(floating car data(FCD))系统和组成此系统，或更具体的说，用于通过利用信号灯实现数据采集的系统的设备。

背景技术

近些年来，已初步研究了称为探测车(或移动车)，即利用车辆作为传感器以采集交通信息的系统。在该系统中，安装在车辆内的FCD车载单元(in-vehicle unit)记录诸如车辆的移动速度、位置等数据并传输数据到中心设备，同时中心设备分析从各个车辆传输来的移动轨迹数据(traveling locus data)并生成关于交通流量等的道路交通信息。

当前以预定的时间间隔通过便携式电话传输被FCD车载单元记录的数据到中心设备的系统在该系统中已试验。

同时，信号灯被安排在道路上以对通过的车辆精确地提供VICS道路交通信息。有两种类型的信号灯，光信号灯和无线电信号灯。光信号灯能够完成车载单元和信号灯间的双路通信(数据传输率1M比特/秒)。

目前，下面所描述的信息采集是利用光信号灯的双路通信来完成的。在此情形下，信号灯的间距根据安排的情形设置为不同的距离。但是大概为几百米到几千米。

如图17所示，下列的过程被应用。

(1)当车辆通过上流方信号灯10下面的时候，该信号灯10传输信号灯10的“信号灯号码”到车载单元。该车载单元累计该信号灯号码。

(2)当车辆通过下流方的信号灯20下面的时候，车载单元传输“最后通过的信号灯号码”和“距车辆通过最后的信号灯的时刻所经过的时间”到信号灯20。信号灯20传输信号灯20的“信号灯号码”到车载单元，并且车载单元累计该信号灯号码。

(3)中心设备基于下流方的信号灯20接收的信息测量信号灯10至信号灯20之间所需的时间。

以这种方式，有可能通过利用光信号灯采集信号灯之间的通行时间。

但是，通过利用光信号灯的通行时间采集含有下述问题。

(1)如图18所示，不可能区分通知信号灯20通行时间信息的车辆通过了作为交通信息采集的目标道路A，还是道路B。

(2)中心设备仅能测量信号灯之间所需的时间。中心设备不能掌握信号灯之间交通拥塞的稠密程度。

(3)很难区分通知信号灯20通行时间信息的车辆是否在中间停止过。

在现有的状况下，采集的通行时间数据的异常值((1)中的通过道路B的车辆或(3)停止的车辆的数据)通过利用统计方法决定出，然后排除了这些异常值的目标道路A的通行时间被分析。但是，必须采集许多数据以应用此方法并且在该采集过程中交通情况时刻变化不定。结果，通过常规方式的方法很难迅速详尽地掌握交通情况。

另一方面，使用便携式电话的FCD系统引入了大的问题，以至于用户必须负担通讯费用。

提供本发明以克服传统技术中的问题，并且本发明的一个目的是为分析详细的交通情况而提供通过充分利用信号灯去有效的采集移动轨迹数据的FCD系统和组成该系统的设备。

发明内容

因此，在本发明的用于从车辆内的车载单元通过信号灯采集移动轨迹数据的系统中，下流方信号灯采集移动轨迹数据，然后基于移动轨迹数据计算车辆从上流方信号灯到下流方信号灯的移动距离，然后通过比较该移动距离和上流方信号灯到下流方信号灯在目标道路上的距离，判决车辆的移动轨迹数据是否用于分析目标道路的交通情况。

下流方信号灯采集移动轨迹数据，然后通过利用包含在移动轨迹数据中的位置数据，确定到达信号灯的车辆的通行道路间隔，并通过利用包含在移动轨迹数据中的速度数据在通行道路间隔内的速度数据测量点中插入点以确定速度数据。

在用于从车辆的车载单元通过信号灯采集移动轨迹数据的FCD采集设备中，移动轨迹数据通过下流方的信号灯采集，然后从上流方的信号灯到下流方的信号灯的移动距离基于移动轨迹数据计算出，然后通过比较移动距离和从上流方的信号灯到下流方的信号灯在目标道路上的距离，判决车辆的移动轨迹数据是否用来分析目标道路的交通情况。

移动轨迹数据被下流方的信号灯采集，然后通过利用包含在移动轨迹数据中的位置数据确定从上流方的信号灯到达下流方的信号灯的车辆的通行道路间隔，然后通过利用包含在移动轨迹数据中的速度数据在通行道路间隔内的速度数据测量点中插入点以确定速度数据。

在用于将配备了车载单元的车辆的移动轨迹数据传输到信号灯的车载单元中，在车辆通过了上流方信号灯下面之后再测量的移动轨迹数据被编码，并传输到下流方的信号灯。

依据这些配置，能够通过利用信号灯有效的采集车辆的移动轨迹数据而得到高精度交通信息。

附图说明

图1是展示在本发明第一个实施例中的FCD系统中的数据传输模式的图。

图2是展示在本发明第一个实施例中的传输数据的数据格式的图。

图3是展示在本发明第二个实施例中的FCD系统中的数据传输模式的图。

图4是展示在本发明第三个实施例中的传输数据的数据格式的图。

图5是展示在本发明第三个实施例中的FCD系统的结构的图。

图6是展示在本发明第四个实施例中的FCD系统中的数据传输模式的图。

图7是展示在本发明第四个实施例中的编码指示(instruction)数据的数据格式的图。

图8是展示在本发明第四个实施例中所使用的量化表的图。

图9是展示在本发明第四个实施例中所使用的编码表的图。

图10是展示在本发明第四个实施例中移动轨迹数据的数据格式的图。

图11是展示本发明第四个实施例中的FCD系统的结构的方决图。

图12是展示本发明第四个实施例中的形成编码指示数据的过程的流程图。

图13是展示本发明第四个实施例中的FCD系统的处理过程的流程图。

图14是展示本发明第五个实施例中FCD系统的第一种结构的图。

图15是展示本发明第五个实施例中FCD系统的第二种结构的图。

图16是展示本发明第五个实施例中的FCD系统的处理过程的流程图。

图17是展示通过利用现有技术中的信号灯进行信息采集的说明图。

图18是展示通过利用现有技术中的信号灯进行信息采集中的问题的说明图。

在上面的图中，各个附图标记如下给出。

10 上流方信号灯

11 交通情况判决部分

12 编码指示形成部分

13 编码指示选择部分

14 交通传感器

20 下流方信号灯

21 移动轨迹接收部分

22 信号灯排列位置数据

23 信号灯信息叠加部分

24 编码数据解码部分

25 移动轨迹信息利用部分

26 移动路线/停车(stop)判决部分

50 FCD车载单元

51 数据接收部分

52 编码指示数据

53 默认编码指示数据

54 移动轨迹累计部分

55 用户个人车辆位置决定部分

56 编码处理部分

57 移动轨迹传输部分

58 GPS天线

59 陀螺仪

60 速度传感器

61 编码指示选择部分

62 编码信息选择部分

111 传感器处理部分

112 交通情况判决部分

121 编码表计算部分

122 编码指示数据

123 移动轨迹数据

131 编码指示选择部分

132 编码指示传输部分

133 信号灯号码/编码指示传输部分

134 信号灯号码管理数据

521 编码指示数据

522 编码指示数据

561 编码处理部分

562 编码处理部分

具体实施方式

(第一个实施例)

在第一个实施例中，系统将解释如下，其中车载单元在以预定距离为单位的每个单位间隔测量“平均速度”或“通行时间”，然后上载测量的数据到下流方信号灯。

在此系统中，如图1所示，在交通信息将被采集的目标路段上提供上流方信号灯10和下流方信号灯20，并且在目标路段上的信号灯间的距离已知。

上流方信号灯10上载其自身的信号灯号码和数据测量的采样间隔到通过的车辆中所配备的FCD单元。如图2(a)所示，上流方信号灯10指定单位间隔的距离(例如150米)为采样间隔，在此距离内平均速度将被测量。在图1中，白色圆点间的距离表示为单位间隔。

每次当车辆通过指定的距离(150米)时，车载单元记录在单位间隔内的平均速度，然后当车辆到达下流方信号灯20的位置时上载包含了在单位间隔内记录的平均速度和最后通过的上流方信号灯10的信号灯号码的移动轨迹数据到下流方信号灯20。

如图2(b)所示，“最后通过的信号灯号码”，“速度的采样距离间隔”，“最终测量点和信号灯上载点间偏移距离(测量速度的最终点(150米节距(pitch))和上载到下流方信号灯20的上载点间距离(低于150米的小部分))”，“速度信息的采样点数目”，和“每个单位间隔内的平均速度”包含在从FCD车载单元发送到下流方信号灯20的移动轨迹数据中。当在传输路径容量仍留有裕度时，“距最后通过的信号灯的移动距离”也可能包含在移动轨迹数据中。但是，尽管该移动距离未包含，下流方信号灯20也能够基于“速度的采样距离间隔”，“速度信息的采样点数目”和“最终测量点和信号灯上载点间偏移距离”计算“距最后通过的信号灯的移动距离”。

由于目标路段上的信号灯间距已知，下流方信号灯20或连接到那里的中心设备将此距离与从移动轨迹数据中检测的“距最后通过的信号灯的移动距离”相比较以判决配备了车载单元的车辆是通过目标路段还是通过绕行的路线。从通过绕行路线的车辆采集的移动轨迹数据将从用于决定目标路段交通情况的材料中排除掉。

将单个车辆的移动轨迹数据中的各单位间隔内的平均速度相互比较，如果在此间隔内速度相较其它间隔极其缓慢，则判决车辆在间隔内停止过。假若这样，停止间隔和其相临近的间隔(车辆需要加速/减速的间隔)的数据将从用于决定目标路段交通情况的材料中排除掉。

然后，通过从采集的数据中排除这些数据得到的剩余移动轨迹数据用统计的方法分析，并且基于每个单位间隔的平均速度分析目标路段的交通拥塞的稠密度。

以此方式，该系统能够正确地判决通过绕行路线的车辆或停止的车辆，然后通过排除这些数据正确而详细地分析目标道路的交通情况。

这样，车载单元可以测量通过单位间隔所需的“通行时间”以代替测量单位间隔的平均速度。这是因为单位间隔内的平均速度能在通过利用下流方信号灯20或连接到那里的中心设备方向上的“通行时间”和“速度的采样距离间隔”计算出。

为代替单位间隔内的平均速度，速度在每次车辆通过每个单位间隔被测量并且此速度包含在移动轨迹数据中。

150米在这里是作为例子说明“速度的采样距离间隔”，但是该间隔可以设置为大约50至300米。如果采样距离间隔在信号灯间距设置较近的市内地区设置较短，而在信号灯间距较远的山区或此类地区设置较长，用于了解目标路段的交通情况的移动轨迹数据就能有效的采集。因此，如果采样间隔的指示信息从信号灯传输到车载单元，单位间隔能根据信号灯提供情况进行设置。车载单元通过判断通行地区为自己决定采样间隔。这样，仅有信号灯号码包含在图2(a)中的下载数据中。

(第二个实施例)

在第二个实施例中，系统将解释如下，其中车载单元以预定的时间为单位在每个单位时间测量“平均速度”或“移动距离”并且然后将测量的数据上载到下流方信号灯。

在此系统中，如图3所示，上流方信号灯10给通过那里的车辆内的FCD车载单元下载其自身信号灯号码和作为采样间隔的单位时间(大约2至30秒)。

当经过指定的单位时间时，车载单元记录平均速度，并且当车辆到达下流方信号灯20的位置时，上载包含“最后通过的信号灯号码”，“速度的采样时间间隔”，“最终测量点和信号灯上载点间的偏移距离”，“速度信息的采样点的数目”和“每个单位时间的平均速度”的移动轨迹数据到下流方信号灯20。

这样，如果传输路径容量还有裕度，“距最后通过的信号灯的移动距离”可以包含在移动轨迹数据中。但是除非包含了该移动距离，下流方信号灯20能通过将“最终测量点和信号灯上载点间的偏移距离”叠加到(“速度的采样时间间隔”ד每个单位时间的平均速度”)的累计值以计算出“距最后通过的信号灯的移动距离”。

如同第一个实施例，下流方的信号灯20或连接到那里的中心设备将目标路段的信号灯间的距离与从移动轨迹数据中探测的“距最后通过的信号灯的移动距离”相比较以决定通过绕行路线的车辆。从相关车辆采集的移动轨迹数据将从用于决定目标路段交通情况的材料排除掉。

将单个车辆的移动轨迹数据中的各单位间隔内的平均速度相互比较，以判决车辆在间隔内停止过，在此间隔速度相较其它间隔极其缓慢。这些数据将从用于决定目标路段交通情况的材料中排除掉。

然后，通过对从采集的数据中排除这些数据得到的剩余移动轨迹数据用统计的方法分析，并且基于每个单位间隔的平均速度分析目标路段的交通拥塞的稠密度。

这样，为代替在各个单位间隔内测量平均速度，单位时间内的“移动距离”(＝单位时间×平均速度)将被测量。

如同第一个实施例，“采样时间间隔”可以改变。

(第三个实施例)

在第三个实施例中，减少平均速度，通行时间，或移动距离这些数据的数据量的方法将解释如下。这里采用速度信息作为例子。

数据量的减少是通过将速度信息转换为带统计偏倚(bias)的数据，然后将转换后的数据通过利用编码表转换为变长的编码而完成的。该方法在专利申请No.2001-329242中有详细描述，它由本发明的发明者在此之前提出的。

为将信息转换为带统计偏倚的数据，例如，测量值将表示为与以前测量值的差。这样处理时，当车辆以几乎相同的速度通过目标路段时，差分(difference)速度数据聚集到0。

同时，在编码表中，较小位数的值分配给接近于±0的差分速度数据，该数据出现的频率高，而较大位数的值分配给出现频率低的差分速度数据。然后，差分速度数据通过利用该编码表转换为变长码，从而使数据量能够减少。如果在那时通过将行程长度编码(run length coding)应用到其中所包含的连续的这些值以实现行程长度压缩，数据量能够进一步减少。

如果速度数据在这些速度数据用差值表示之前量化并且量化后的值用差值来表示，数据量能大大减少。因为中心设备必须详细地以速度数据的量化掌握拥塞的交通情况，缓慢的速度被精细地量化并且当速度逐渐增大时，速度数据量化较粗略。

假如速度数据以下面的方式量化，例如，

 0至1千米/小时      →    1

 2至3千米/小时      →    2

 4至8千米/小时      →    3

 9至18千米/小时     →    4

19至29千米/小时     →    5

30至39千米/小时     →    6

40至49千米/小时     →    7当速度数据在下一个测量点从33千米/小时变化到38千米/小时时，量化值的差值甚至为0。结果，由变长码得到的压缩效果得到了增强。

上流方信号灯或连接到那里的中心设备(即FCD采集设备)下载编码系统、速度信息的量化单位和编码表到车载单元，同时车载单元上载测量的由设计的编码系统所编码的速度数据到下流方信号灯。

图4(a)展示了此情形下从上流方信号灯10下载的数据，而图4(b)展示了车载单元上载到下流方信号灯20的数据的数据结构。指定采样间隔的编码指示数据、量化单位、和编码表包含在图4(a)，而速度差的编码数据和在最终测量点处需要将速度差转换为速度数据的绝对速度包含在图4(b)。

图5在方块图中展示了包含上流方信号灯(或连接到那里的中心设备)、下流方信号灯(或连接到那里的中心设备)和FCD车载单元50的该系统的结构。

上流方信号灯(或连接到那里的中心设备)10包括用于决定交通情况的交通情况判决部分11、用于从过去的移动轨迹数据相应于不同的交通情况形成编码指示数据(采样间隔、量化单位和编码表)的编码指示形成部分12、以及用于下载选择的编码指示数据到通过的车辆中的FCD车载单元50的编码指示选择部分13。

交通情况判决部分11包括用于处理从包括FCD的交通传感器14来的传感器信息的传感器处理部分111，以及用于基于从交通传感器来的信息决定交通情况的交通情况判决部分112。

编码指示形成部分12包括用于通过利用分类为不同的交通情况模式的过去的移动轨迹数据123，计算允许在各模式的交通情况下有效地对速度数据编码的编码指示数据(采样间隔、量化单位和编码表)122的编码表计算部分121。

编码指示选择部分13包括用于响应由交通情况判决部分112决定的交通情况选择编码指示数据122的编码指示选择部分131，以及用于将在信号灯号码管理数据134中管理的信号灯号码和选择的编码指示数据下载到FCD车载单元50的信号灯号码/编码指示传输部分133。

FCD车载单元50具有用于从上流方信号灯10接收编码指示数据52的数据接收部分51、被FCD车载单元预先保留的默认编码指示数据53、用于累计速度传感器60感应的数据的移动轨迹累计部分54、用于通过利用编码指示数据52或53对累计在移动轨迹累计部分54中的测量数据编码的编码处理部分56、以及用于传输移动轨迹数据到下流方信号灯20的移动轨迹传输部分57。

下流方信号灯(或连接到那里的中心设备)20包括用于从FCD车载单元50接收移动轨迹数据的移动轨迹接收部分21、用于指示上流方信号灯10和下流方信号灯20的安排位置的信号灯排列位置数据22、用于对编码的移动轨迹数据解码的编码数据解码部分24、用于排除通过不同于目标路段的路线的车辆和停止车辆的移动轨迹数据的移动路线/停止判决部分26、以及用于在分析交通流中利用移动轨迹数据的移动轨迹信息利用部分25。

这样，上流方信号灯10、下流方信号灯20和FCD车载单元50的各个部分的功能能够通过让构造在这些设备中的计算机执行由程序指定的过程来实现。

在该系统中，上流方信号灯10中的交通情况判决部分11基于交通传感器14的传感器信息决定交通情况，然后传输交通情况到编码指示形成部分12和编码指示选择部分13。

相应于在那时从交通情况判决部分11传输来的交通情况，编码指示形成部分12将过去的移动轨迹数据123分类为不同的模式，然后通过利用移动轨迹数据123，形成用于对各个模式的交通情况下的速度数据编码的编码指示数据(采样间隔、量化单位和编码表)122。

编码指示选择部分13从此前被编码指示形成部分12形成的编码指示数据122中选择符合由交通情况判决部分112所决定的当前交通情况的编码指示数据122，然后将这些数据和信号灯号码一起下载到通过车辆中的FCD车载单元。选择的编码指示数据122被发射到下流方信号灯20。

当FCD车载单元50从上流方信号灯10接收到信号灯号码和编码指示数据52时该单元保存这些数据，然后采集由速度传感器60感应的移动车辆的速度数据并在移动轨迹累计部分54累计这些数据。然后，通过利用编码指示数据52，FCD车载单元50对累计在移动轨迹累计部分54中的速度数据编码，然后当该单元通过下流方信号灯20下面时上载编码后的数据到下流方信号灯20。假若当FCD车载单元未从上流方信号灯10接收到编码指示数据时，该单元通过利用默认的编码指示数据53执行此编码操作。

当下流方信号灯20接收到移动轨迹数据时，通过利用由上流方信号灯10通知的编码表对编码的移动轨迹数据解码，然后通过比较由移动轨迹数据得到的“车辆通过上流方信号灯10下面之后的移动距离”与由信号灯排列位置数据22管理的信号灯之间的距离，决定配备了此FCD车载单元50的车辆是通过了目标路段还是通过了绕行路线。从通过绕行路线的车辆采集的移动轨迹数据将从用于决定目标路段交通情况的材料中排除掉。

车辆停止的间隔通过比较移动轨迹数据中的每个单位间隔内的速度数据被辨别出，然后在那个间隔的数据将从用于决定目标路段交通情况的材料中排除掉。目标路段的交通情况利用剩余的数据进行分析并用作交通信息。

以这种方式，从FCD车载单元50上载到下流方信号灯20的数据量能够通过对移动轨迹数据编码来减少。因此，移动轨迹数据能够毫无困难地在车辆通过下流方信号灯20下面的短时间内传输。

(第四个实施例)

在第四个实施例中，系统将在下文中解释，其中FCD车载单元测量速度数据和位置数据并且上载这些数据到下流方信号灯，然后下流方信号灯基于位置数据确认车辆通过的道路。在该实施例中，交通情况能够不仅通过确认上流方和下流方信号灯间的道路，而且能仅依靠一个信号灯确认到达信号灯的道路来采集。

在此FCD系统中，如图6所示，FCD车载单元在双圆圈指示的点测量位置信息并在双圆圈和白色圆点所指示的点以比位置信息更密集地测量速度信息。当车辆通过下流方信号灯20下面时FCD车载单元上载这些测量的数据到下流方信号灯20。

下流方信号灯20(或连接到那里的中心设备)通过利用接收的移动轨迹数据中包含的间歇的位置信息执行地形匹配，并确认车辆通过的道路。然后，速度信息的测量点和那些点处的速度通过利用速度信息在道路的那些位置间插入点以确定，然后道路的拥塞情况被决定。

这样，如果位置测量点提供的比较密集，道路的确定能在信号灯方轻易完成并且速度能从位置数据中计算出。但是位置数据有这样的缺陷，即位置数据的信息内容比速度数据大。例如甚至当位置显示(display)以3米为单位表示时(分辨率是3米)，位置信息需要大概32位去表达轨迹位置。相反，由于对车辆而言通常速度不超过256千米/小时所以速度信息能够被8位所表示，从而使信息内容相对小一些。

因此，如果位置信息的数目被减少到能得到足够的位置确认精度(通过地形匹配的道路正确答案的比率)的程度并且位置信息间的点被插入大量的速度信息，从FCD车载单元发送的移动轨迹数据的数量能被减少到小于移动位置仅用位置信息表达的情形，并且指示通行情况的详细信息能在信号灯方派生出。

FCD车载单元50的测量原则上当经过预定的时间(固定周期系统)或车辆移动的每段距离(固定距离间隔系统)执行。

在固定周期系统的情况下，位置信息以长周期测量(例如，15秒到60秒间隔)，而速度信息以短周期(例如，2秒到5秒间隔)测量。在固定距离间隔系统，位置信息每隔车辆所移动的长距离(例如，200米)测量，而速度信息每隔车辆所移动的短距离(例如，20米)测量。

每个测量点处的位置信息用距其相邻测量点的距离L和幅角θ来表示。为减少数据量，距离L表示为与其相邻的位置测量点处的距离数据的差分ΔL，并且幅角θ表示为与其相邻的位置测量点处的幅角的差分Δθ(或实际的幅角θ)。在固定距离间隔系统，由于距离固定得到ΔL＝0，结果位置能仅用幅角差分Δθ(或幅角θ)表示。速度信息V表示为与其相邻速度测量点处速度的差分ΔV。这些数据使得通过施加变长编码或行程长度压缩达到进一步减少数据量成为可能。

以此方式，如果位置信息用距其相邻位置测量点的距离L和幅角θ表示时，终点或起点处的绝对位置信息需要将这些位置信息转换为绝对位置信息。但是，当FCD车载单元中的信息利用信号灯采集时，信号灯的位置已知，因此没有必要从FCD车载单元上载位置信息到信号灯。结果，总计平均能减少32位×2+9至8位的数据量。

图6展示了在固定周期系统的情形下在位置测量点(双圆圈)和速度测量点(白色圆点+双圆圈)测量的数据。在固定距离间隔系统的情形下，位置测量数据中的ΔL能省略。

图7展示了从上流方信号灯10下载到FCD车载单元的编码指示数据的范例。这里，展示了用于识别编码系统的指示号码，指定幅角表示为实际幅角或幅角差分(这里说明了幅角的表示)的标志，指定是固定周期系统或固定距离间隔系统及具体指示测量的信息(这里固定距离间隔系统被说明并且θ，V作为测量的信息)的标志，指定位置信息测量点间隔的采样距离间隔(＝200米)，指定速度信息测量点间隔的采样距离间隔(＝25米)，幅角的量化单位(＝3°)，图8所示速度信息的量化单位表，图9(a)所示幅角θ的指示编码表(instructioncode table)，以及图9(b)所示速度差分的编码表。

图10展示了从FCD车载单元上载到下流方信号灯20的数据。这里展示了FCD车载单元安装的车辆的ID信息，编码指示数据中包含的编码系统的指示号码，测量θ点的数目，幅角θ的编码数据，最终测量位置处的速度V，ΔV测量点的数目，以及速度差分的编码数据。

图11以方块图展示了该系统的配置。上流方信号灯(或连接到那里的中心设备)10的结构在本质上与第三个实施例是一致的。

FCD车载单元50包括用于从上流方信号灯10接收编码指示数据52的数据接收部分51，被FCD车载单元50预先保持的默认编码指示数据53，用于通过利用GPS天线58和陀螺仪59测量用户自身车辆位置的用户自身车辆位置判决部分55，用于累计用户自身车辆位置的测量数据和从速度传感器60感应的数据的移动轨迹累计部分54，用于通过利用编码指示数据52或53对在移动轨迹累计部分54中的测量数据编码的编码处理部分56，和用于传输移动轨迹数据到下流方信号灯20的移动轨迹传输部分57。

下流方信号灯(或连接到那里的中心设备)20包括用于从FCD车载单元50接收移动轨迹数据的移动轨迹接收部分21，用于表示上流方信号灯10和下流方信号灯20的排列位置的信号灯排列位置数据22，用于增加信号灯位置信息到移动轨迹数据的信号灯信息增加部分23，用于对编码后的移动轨迹数据解码的编码数据解码部分24，和用于利用解码后的移动轨迹数据分析交通流等的移动轨迹信息利用部分25。

图12展示了上流方信号灯10所连接的中心设备(FCD采集设备)10内的编码指示形成部分12的处理过程。

首先，信号灯N在N＝1被选定为目标(步骤1)，然后信号灯N以前的轨迹和代表性的交通情况被采集(步骤2)，然后基于不匹配发生情形和信息内容决定位置信息的采样距离间隔L(步骤3)。然后，基于交通情况和信息内容决定速度信息的量化单位(步骤4)，并且基于交通情况和信息内容决定速度信息的采样距离间隔(步骤5)。然后，根据统计值计算表达式计算出每个间隔的Δθj，并且通过计算Δθj的分布形成编码表(步骤6)。根据统计值计算表达式计算出ΔVi，并且通过计算ΔVi的分布形成编码表(步骤7)。然后，决定出的量化单位，测量间隔，和编码表的内容保存为指示内容，其从上流方信号灯号码中发送出去(步骤8)。这些处理过程施加到所有的信号灯(步骤9，10)。

图13展示了上流方信号灯(或连接到那里的中心设备)10、下流方信号灯(或连接到那里的中心设备)20和FCD车载单元50的操作过程。首先，上流方信号灯10采集当前的交通信息(步骤11)，然后决定要发送的量化单位，测量间隔，和编码表(步骤12)，然后将它们与编码指示号码一起发送到FCD车载单元50(步骤13)。

然后，FCD车载单元50接收编码表(步骤14)，然后根据指示的内容和累计的移动轨迹数据测量当前位置和速度信息(步骤15)。当FCD车载单元开始了与下流方信号灯20的通讯时(步骤16)，该单元通过参照编码表对移动轨迹数据(位置和速度)进行编码(步骤17)，然后传输编码指示号码和移动轨迹数据到下流方信号灯20(步骤18)。

然后，当下流方信号灯20接收到移动轨迹数据(步骤19)，这些信号灯将信号灯接收到信息的位置的绝对经纬度和绝对方位增加到移动轨迹数据中(步骤20)，然后基于编码指示号码参照量化单位、测量间隔和编码表对位置(L/θ)和速度(V)解码(步骤21)。

然后，下流方信号灯通过利用位置信息执行地形匹配指定道路间隔(步骤22)，然后通过利用速度信息在指定的道路间隔中插入点(步骤23)，然后执行诸如交通信息的产生，累计等的FCD信息的使用过程(步骤24)。

以这种方式，在此系统中，能够确定安装了FCD车载单元的车辆通过的道路，并且被FCD车载单元在这条路上测量的数据能用于分析交通情况。

以此方式描述了通过连接到下流方信号灯的中心设备形成前面的多种模式的编码指示内容的方法。但是如果中心设备有足够的CPU性能，编码指示内容可以实时的从以前的信息中计算出。

(第五个实施例)

在第五个实施例中，系统将解释如下，其中FCD车载单元保持先前的多个编码表并且自动的选择以响应移动情况。

如图14所示，FCD车载单元包括在其内描述了采样间隔、量化单位和编码表的多个编码指示数据52，以及用于从这些编码指示数据52中选择即将使用的编码指示数据52的编码指示选择部分61。

编码指示选择部分61从过去的移动模式中选择最合适的编码指示数据52(过程A)。

例如，在车辆移动了预定的距离(若干千米)的过程中编码指示选择部分每单位距离(100米)累计幅角θ的绝对值(或θ±90°)，然后基于累计的值决定等级。此等级在包含许多十字路口的市区设置为高，而在山区设置为低。编码指示选择部分在此移动过程中每单位时间累计速度差ΔV的绝对值，然后基于累计的值决定另一个等级。该等级在交通拥塞经常发生的市区设置为高，而在山区设置为低。然后，编码指示选择部分以这两个等级的综合为基础决定即将使用的编码指示数据52。结果，适合于移动区域的编码表被选出。

此时编码指示选择部分61可以决定编码指示数据52并同时考虑到以前的上行链路频率(如果上行链路频率高，则选定指示密集测量的编码指示数据52)。

图15中所示的FCD车载单元50包括用于基于不同的编码指示数据521、522并行执行编码处理的多个编码处理部分561、562，以及用于从被编码处理部分561、562编码后的数据中选择即将传输的编码后的数据的编码信息选择部分62。

当编码处理部分561、562保持N块编码指示数据521、522时，这些编码处理部分基于各个编码指示数据521、522对累计在移动轨迹累计部分54中的数据编码，并生成N块编码的数据。

编码信息选择部分62从这些N块编码的数据中选择最有效的编码的数据，即能在信息内容和数据大小保持较好的平衡。编码信息选择部分62由下面的方法决定，例如，选择的编码的数据是否是有效的编码的信息(过程B)。

由于在前面的移动轨迹数据传输后的时刻缓存器被清空，当此次移动轨迹数据清空时，决定从前面的传输到此时是“移动轨迹数据已经到达缓存器容量(＝通讯容量)”了一段时间还是“移动轨迹数据未到达缓存器容量”。

如果“移动轨迹数据已经到达了缓存器容量”，期望只要距离允许就发送移动轨迹数据结束，因此在指定的数据量范围内能够表示最长距离的编码的轨迹信息被传输。如果“移动轨迹数据未到达缓存器容量”，有效的详细的信息将被发送，因此在指定数据量范围内有最小采样间隔的编码轨迹信息被传输。

根据此算法，FCD车载单元能够有效地传输用最优的编码表编码的移动轨迹数据。

图16展示了此情形下FCD车载单元50的处理过程。

首先，FCD车载单元50保留多个接收的编码表(步骤34)，然后依照指示的内容测量当前位置和速度信息并累计移动轨迹信息(步骤35)。当FCD车载单元开始与下流方信号灯20通讯时(步骤36)，该单元执行上述过程A以选择最优的编码指示数据(步骤37)。否则，FCD车载单元执行上述过程B以从基于每个编码指示数据进行编码的数据中选择有效的编码的数据(步骤38)。

然后，FCD车载单元传输编码的指示号码和编码的移动轨迹数据到下流方信号灯20(步骤39)，然后清空移动轨迹缓存器(步骤40)。

以此方式，在此系统中，FCD车载单元能够自动的选择编码表以响应移动情况。

上流方信号灯传输到FCD车载单元的编码指示数据可以命令FCD车载单元上载关于停止的数目和停止的时间的信息或关于方向指示灯/事故/车门未完全关闭的报警/停车的刹车等等的信息。这些信息被参考用于从采集的移动轨迹数据中排除低等信息，即其作用表现为在决定交通情况时的噪声。

本发明参照具体的实施例进行了详细的解释。不偏离本发明的精神和范围，各种修改和改变都对本领域技术人员是显而易见的。

本说明书基于在2002年6月14提出申请的日本专利申请(专利申请No.2002-174424)提出申请，并且其内容被引文合并于此。

<工业适用性>

从上面的解释显而易见，根据本发明的FCD系统和设备，通过利用信号灯有效的采集车辆的移动轨迹数据能够得到高精度交通信息。

通过利用移动轨迹数据采集处的位置与提供的固定信号灯的位置相一致的事实能够减少从车载单元传输到信号灯的数据量。

Claims (34)

1.一种用于通过信号灯从车辆内的车载单元采集移动轨迹数据的FCD系统，

其中下流方信号灯采集移动轨迹数据，基于移动轨迹数据计算出车辆从上流方信号灯到下流方信号灯的移动距离，并通过比较移动距离和目标道路上从上流方信号灯到下流方信号灯的距离来确定车辆的移动轨迹数据是否用于分析目标道路的交通情况。

2.一种FCD系统包括：

在目标路段提供的多个信号灯，通过它们从车辆中的车载单元采集车辆的移动轨迹数据；

移动距离计算装置，用于基于移动轨迹数据计算车辆从目标道路上上流方信号灯到邻接的下流方信号灯的移动距离；和

判决装置，用于根据对移动距离和目标道路上从上流方信号灯到下流方信号灯的距离的比较结果，判决车辆的移动轨迹数据是否用于分析目标路段的交通情况。

3.一种FCD系统包括：

提供在目标道路上的多个信号灯，通过它们从车辆中的车载单元采集车辆的移动轨迹数据；和

判决装置，用于根据对由移动距离数据指示的、车辆从目标道路上的上流方信号灯到邻接的下流方信号灯的移动距离，与目标路段上从上流方信号灯到下流方信号灯的距离的比较结果，判决车辆的移动轨迹数据是否用于分析目标路段的交通情况。

4.如权利要求1、2或3所述的FCD系统，其中车载单元在移动轨迹数据中包含每个单位间隔内的通行时间的数据，其以预定距离为单位测量。

5.如权利要求1、2或3所述的FCD系统，其中车载单元在移动轨迹数据中包含每个单位间隔内的平均速度数据，其以预定距离为单位测量。

6.如权利要求1、2或3所述的FCD系统，其中车载单元在移动轨迹数据中包含速度数据，每次当车辆通过以预定距离为单位的单位间隔时测量该速度数据。

7.如权利要求1、2或3所述的FCD系统，其中车载单元在移动轨迹数据中包含每个单位时间内的移动距离的数据，其以预定时间为单位测量。

8.如权利要求1、2或3所述的FCD系统，其中车载单元在移动轨迹数据中包含每个单位时间内的平均速度，其以预定时间为单位测量。

9.如权利要求4所述的系统，其中的判决装置基于单位间隔内的通行时间，判决单位间隔内的移动轨迹数据是否用于分析目标道路的交通情况。

10.如权利要求5所述的FCD系统，其中判决装置基于单位间隔内的平均速度，判决单位间隔内的移动轨迹数据是否用于分析目标道路的交通情况。

11.如权利要求6所述的FCD系统，其中的判决装置基于单位间隔内的速度，判决单位间隔内的移动轨迹数据是否用于分析目标道路的交通情况。

12.如权利要求7所述的FCD系统，其中的判决装置基于单位时间内的移动距离，判决单位时间内的移动轨迹数据是否用于分析目标道路的交通情况。

13.如权利要求8所述的FCD系统，其中的判决装置基于单位时间内的平均速度，判决单位时间内的移动轨迹数据是否用于分析目标道路的交通情况。

14.一种用于通过信号灯从车辆中的车载单元采集移动轨迹数据的FCD系统，

其中信号灯采集移动轨迹数据，通过利用包含在移动轨迹数据中的位置数据确定到达信号灯的车辆的通行道路间隔，并且通过利用包含在移动轨迹数据中的速度数据在通行道路间隔内的速度数据测量点间插入点来指定速度。

15.一种FCD系统包括：

提供在目标路段的信号灯，用于采集包含车辆的位置数据和速度数据的移动轨迹数据；

道路间隔确定装置，用于通过利用被信号灯采集的移动轨迹数据中的位置数据，确定车辆到达信号灯的通行道路间隔；和

速度确定装置，用于通过利用被信号灯采集的移动轨迹数据中包含的速度数据在确定的通行道路间隔内插入点并指定速度数据的测量点及测量点处的速度。

16.如权利要求14或15所述的FCD系统，其中车载单元间歇地测量位置数据和速度数据，并且速度数据的测量频率高于测量位置数据的频率。

17.如权利要求16所述的FCD系统，其中车载单元以预定的距离间隔测量位置数据，并且也在小于该预定距离间隔的另一个预定距离间隔测量速度数据。

18.如权利要求17所述的FCD系统，其中位置数据用幅角表示。

19.如权利要求16所述的FCD系统，其中车载单元以预定的时间间隔测量位置数据，并且也以短于该预定时间间隔的另一个预定时间间隔测量速度数据。

20.如权利要求4至19中任意一项所述的FCD系统，其中车载单元通过与前面测量点处测量数据的差分表示测量的数据。

21.如权利要求20所述的FCD系统，其中车载单元将用差分表示的数据转换为变长码。

22.如权利要求21所述的FCD系统，其中上流方信号灯对车载单元指定数据的编码系统。

23.如权利要求22所述的FCD系统，其中上流方信号灯在编码系统中指定测量值采样间隔、量化单位和编码表。

24.一种用于通过信号灯从车辆内的车载单元采集移动轨迹数据的FCD采集设备，

其中下流方信号灯采集移动轨迹数据，基于移动轨迹数据计算车辆从上流方信号灯到下流方信号灯的移动距离，并通过比较移动距离与目标道路上从上流方信号灯到下流方信号灯的距离，判决车辆的移动轨迹数据是否用于分析目标道路的交通情况。

25.一种在目标路段上所提供的多个FCD采集设备，包括

数据采集装置，用于采集从车辆中的车载单元提供的移动轨迹数据；

移动距离计算装置，用于基于移动轨迹数据计算车辆从目标道路上上流方FCD采集设备到邻接的下流方FCD采集设备所移动的距离；和

判决装置，用于根据移动距离和目标道路上从上流方FCD采集设备到下流方FCD采集设备的距离的比较结果，判决车辆的移动轨迹数据是否用来分析目标路段的交通情况。

26.一种在目标路段上所提供的多个FCD采集设备，包括：

数据采集装置，用于采集从车辆中的车载单元提供的移动轨迹数据；和

判决装置，用于根据由移动轨迹数据指示的车辆从在目标路段上从上流方FCD采集设备到邻接的下流方FCD采集设备的移动距离，与从上流方FCD采集设备到下流方FCD采集设备在目标道路上的距离的比较结果，判决车辆的移动轨迹数据是否用来分析目标路段的交通情况。

27.如权利要求24、25或26所述的FCD采集设备，其中判决装置基于单位间隔内或单位时间内移动轨迹数据的量值，判决单位间隔内或单位时间内的移动轨迹数据是否用于分析目标道路的交通情况。

28.一种用于通过信号灯从车辆中的车载单元采集移动轨迹数据的FCD采集设备，包括：

其中移动轨迹数据由下流方信号灯采集，然后通过利用移动轨迹数据包含的位置信息确定从上流方信号灯到达下流方信号灯的车辆的通行道路间隔，然后速度数据通过利用移动轨迹数据中包含的速度数据在通行道路间隔内的速度数据测量点之间插入点来确定。

29.一种以多个的方式提供在目标路段的FCD采集设备，包括

数据采集装置，用于采集从车辆内的车载单元提供的包含车辆的位置数据和速度数据的移动轨迹数据；

道路间隔确定装置，用于通过利用包含在采集的移动轨迹数据中的位置数据，确定到达FCD采集设备的车辆的通行道路间隔；和

速度确定装置，用于通过利用包含在采集的移动轨迹数据中的速度数据在确定的通行道路间隔内插入点，然后确定速度数据的测量点及测量点的速度。

30.如权利要求24至29中任意一项所述的FCD采集设备，还包括：

编码指示装置，用于对来自上流方信号灯的车载单元指定移动轨迹数据的编码系统；和

解码装置，通过与编码系统相对应的解码系统对下流方信号灯所采集的移动轨迹数据解码。

31.一种用于从配备单元的车辆传输移动轨迹数据到信号灯的车载单元，包括：

编码装置，用于在车辆通过上流方信号灯下面之后，对测量的移动轨迹数据编码；和

传输装置，用于传输编码的移动轨迹数据到下流方信号灯。

32.如权利要求31所述的车载单元，其中编码装置通过由上流方信号灯指定的编码系统对移动轨迹数据编码。

33.如权利要求31所述的车载单元，其中编码装置通过利用从多个保持的编码表中选择的编码表对移动轨迹数据编码。

34.如权利要求31所述的车载单元，其中编码装置通过利用多个保持的编码表对移动轨迹数据编码，然后从编码的数据中选择传输到下流方信号灯的数据。

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