TWI442079B - 速度估計方法 - Google Patents

Description

速度估計方法

本發明係關於一種速度估計方法，尤其是一種利用手機與基地台間之訊號強度推估車速之速度估計方法。

行車速度的快慢可表現出一區域之行車順暢度。為確保一公路能保持較高之行車順暢度，政府機關必須準確掌握各路段之行車速度，才能及早發現路況不順之地點，並進行適度的流量管控或路線指引，使過度擁擠的交通獲得有效的舒緩。

在交通路況資訊取得的方法中，較常見的是設置數車速偵測器。該數車速偵測器係分別設置於該公路之數定點，透過各個車速偵測器所擷取之車速資訊，判斷在各該路段之車輛行駛速度。然而，若該車速偵測器設置數量不足，將無法測得部份路段之車速；若設置數量過多，又需耗費大量之架設與維護成本，在準確度與成本支出上難以取得較好的平衡。

除此之外，交通資訊也可藉由配備GPS之探偵車回報。透過該GPS探偵車實際行駛於公路上，取得該公路之最新路況資訊。然而，透過GPS探偵車回報交通資訊，通常存在GPS探偵車數目不足或時間樣本不夠等問題，該方式並不能精確的表現出不同路段之車速狀況，且過多的GPS探偵車也將導致交通更加擁擠，在測得交通資訊之同時，也影響了原本之車流量與車速。

本發明之主要目的係提供一種速度估計方法，該速度估計方法可減少額外之架設與維護成本。

本發明之次要目的係提供一種速度估計方法，該速度估計方法可不干擾車流量而取得車速資訊。

為達到前述發明目的，本發明之速度估計方法，係包含：一參考值建立步驟，係決定數訓練位置，並建立各該訓練位置與各該基地台之一參考訊號強度集合；一實際值建立步驟，係建立該通訊設備與各該基地台之一實際訊號強度集合及一時間點；一近似位置計算步驟，係將該實際訊號強度集合與該參考訊號強度集合，以一誤差方程式進行計算，得到數強度差值，並將具有較小的強度差值之數訓練位置設定為數近似位置；一權重位置計算步驟，係將數近似位置利用一權重公式求出該通訊設備之一權重位置；一權重位置判斷步驟，係判斷是否存在二連續時間之該權重位置，若不存在，則執行該實際值建立步驟；及一速度計算步驟，經由該權重位置判斷步驟判斷後，若存在二連續時間之該權重位置，則將二連續時間點之該權重位置利用一速度公式求出相對應之一移動速度。

本發明之速度估計方法，其中該誤差方程式為：

該R _j 代表該通訊設備與第j 個基地台之實際訊號強度，該代表在第i 個訓練位置與第j 個基地台之參考訊號強度。

本發明之速度估計方法，其中該權重公式為：

該H _a 代表第a個近似位置。該dist(R,H _a ) 代表該通訊設備與第a個近似位置之強度差值。

本發明之速度估計方法，其中該速度公式為：

該T ₁ 代表第一時間點，該loc(R ₁ ) 代表第一權重位置，該T ₂ 代表第二時間點，該loc(R ₂ ) 代表第二權重位置。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，本發明速度估計方法之較佳實施例，係包含一運算處理裝置1、數基地台2及數通訊設備3。該運算處理裝置1可與數基地台2進行通訊，以獲取該數基地台2之一訊號資料，該運算處理裝置1係為一電腦等運算處理器，並可進行資料暫存與運算作業。該數通訊設備3可與數基地台2進行資料交換，且各該通訊設備3皆分別設於一移動體，使該移動體可透過該通訊設備3與基地台2進行資料交換。該通訊設備3與該移動體之種類在此並不設限，較佳如本實施例中，該通訊設備3為一行動電話，該移動體為行駛於路上之一車輛。

請參照第2圖所示，本發明之速度估計方法，係包含一參考值建立步驟S1、一實際值建立步驟S2、一近似位置計算步驟S3、一權重位置計算步驟S4、一權重位置判斷步驟S5及一速度計算步驟S6。

該參考值建立步驟S1，係決定數訓練位置L ，並建立各該訓練位置L 與各該基地台2之一參考訊號強度集合C 。該參考訊號強度集合C 可表示成：

C =C _ij , _{i =1,..., m ; j =1,..., n} ={C _11,..., C _mn }　(1)

其中，該C _ij 表示在第i 個訓練位置L 與第j 個基地台2之參考訊號強度。更詳言之，各該數訓練位置L 係固設於一區域，且該區域具有數基地台2。請參照第3圖所示，一訓練位置L ₁ 對該基地台21、基地台22及基地台23分別具有一參考訊號強度C ₁₁ 、一參考訊號強度C ₁₂ 及一參考訊號強度C ₁₃ ，該訓練位置L ₁ 與各該基地台2之參考訊號強度集合C _{1 j} 可表示成C _{1 j} ={C ₁₁ ,C ₁₂ ,C ₁₃ }；同理，一訓練位置L ₂ 與各該基地台2之參考訊號強度集合C _{2 j} 可表示成C _{2 j} ={C ₂₁ ,C ₂₂ ,C ₂₃ }。該參考訊號強度集合C 可預先儲存於該運算處理裝置1，以待下一步之運算。

該實際值建立步驟S2，係建立該通訊設備3與各該基地台2之一實際訊號強度集合R 及一時間點T 。該實際訊號強度集合R 可表示成：

R =R _j , _{j =1,..., n} ={R _1,..., R _n }　(2)

其中，該R _j 表示該通訊設備3與第j 個基地台2之實際訊號強度。請再參照第3圖所示，該通訊設備3對該基地台21、基地台22及基地台23分別具有一實際訊號強度R ₁ 、一實際訊號強度R ₂ 及一實際訊號強度R ₃ ，該通訊設備3與各該基地台2之實際訊號強度集合R _j 可表示成R _j ={R ₁ ,R ₂ ,R ₃ }。該通訊設備3與各該基地台2所對應之該實際訊號強度，可藉由各該基地台2傳送至該運算處理裝置1，以待下一步之運算。

該近似位置計算步驟S3，係將該實際訊號強度集合R 與該參考訊號強度集合C ，以一誤差方程式進行計算，得到數強度差值，並將具有較小的強度差值之數訓練位置L 設定為數近似位置H 。在本實施例中，該誤差方程式可表示為：

更詳言之，當該實際訊號強度集合R 與該參考訊號強度集合C 利用該誤差方程式進行計算後，會得到與該訓練位置L 數量相等之強度差值。假設該通訊設備3之實際訊號強度集合R ，與第i +1 個訓練位置L 之參考訊號強度集合C 具有較小差異，該通訊設備3與第i +1 個訓練位置L 之強度差值亦會較小，即表示二者具有較接近之位置。為減少該通訊設備3之位置與該訓練位置L 的判斷誤差，在本實施例中，係挑選強度差值較小之數訓練位置L 作為數近似位置H ，以進行權重位置的判斷，該數量在此並不設限，可如本實施例中具有k 個強度差值。

該權重位置計算步驟S4，係將數近似位置H 利用一權重公式求出該通訊設備3之一權重位置。該權重公式在此並不設限，在本實施例中，可表示成：

其中，該H _a 代表第a個近似位置H 。該dist(R,H _a ) 代表該通訊設備3與第a個近似位置H 之強度差值。藉由該權重公式之計算後，可透過該k 個近似位置H 判斷該通訊設備3之權重位置loc(R) ，並將該權重位置loc(R) 儲存於該運算處理裝置1。

該權重位置判斷步驟S5，係判斷是否存在二連續時間之該權重位置loc(R) ，若不存在，則執行該實際值建立步驟。當經過該權重位置計算步驟S4後，該運算處理裝置1已得到該通訊設備3於該時間點T 之權重位置loc(R) ，為求得該通訊設備3之移動速度，必須要有二連續時間之該權重位置loc(R) ，透過二連續時間與該權重位置loc(R) 的差異，判斷該通訊設備之移動速度，若該運算處理裝置1僅具有該通訊設備3之單一筆時間點T 與權重位置loc(R) ，則執行該實際值建立步驟S2，再對該通訊設備3計算另一筆時間點T 與權重位置loc(R) 。

該速度計算步驟S6，經由該權重位置判斷步驟S5判斷後，若存在二連續時間之該權重位置loc(R) ，則將二連續時間點之該權重位置loc(R) 利用一速度公式求出相對應之一移動速度。在本實施例中，該通訊設備3經由該實際值建立步驟S2至該權重位置計算步驟S4後，可在第一時間點T ₁ 得到第一權重位置loc(R ₁ ) ，在第二時間點T ₂ 得到第二權重位置loc(R ₂ ) ，並以該速度公式計算該通訊設備3之移動速度，該速度公式可表示成：

藉由上述速度公式，可得到該通訊裝置3於時間點T ₁ 至T ₂ 間之移動速度，在本實施例中，該通訊裝置3係結合該車體並與該車體同時進行移動，故可透過該通訊裝置3之訊號強度變化，達到車輛之速度偵測。

本發明之速度估計方法，係利用生活週遭之基地台與通訊設備，不需額外增設測速裝置，具有減少額外架設與維護成本之功效。

本發明之速度估計方法，不需派出特殊用途之探偵車實際行駛於路上，具有不干擾車流量而取得車速資訊之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

[本發明]

1．．．運算處理裝置

2．．．基地台

3．．．通訊設備

S1．．．參考值建立步驟

S2．．．實際值建立步驟

S3．．．近似位置計算步驟

S4．．．權重位置計算步驟

S5．．．權重位置判斷步驟

S6．．．速度計算步驟

L．．．訓練位置

C．．．參考訊號強度集合

R．．．實際訊號強度集合

T．．．時間點

H．．．近似位置

第1圖：本發明速度估計方法之實施裝置圖。

第2圖：本發明速度估計方法之步驟流程圖。

第3圖：本發明速度估計方法之訊號強度示意圖。

S1．．．參考值建立步驟

S2．．．實際值建立步驟

S3．．．近似位置計算步驟

S4．．．權重位置計算步驟

S5．．．權重位置判斷步驟

S6．．．速度計算步驟

Claims (1)

1. 一種速度估計方法，係包含：一參考值建立步驟，係決定數訓練位置，並建立各該訓練位置與數基地台之一參考訊號強度集合；一實際值建立步驟，係於一時間點上建立一通訊設備與各該基地台之一實際訊號強度集合；一近似位置計算步驟，係將該實際訊號強度集合與該參考訊號強度集合，以一誤差方程式進行計算，得到數強度差值，並將具有較小數值的強度差值之數訓練位置設定為數近似位置；一權重位置計算步驟，係將數近似位置利用一權重公式求出該通訊設備之一權重位置；一權重位置判斷步驟，係判斷是否存在二連續時間之該權重位置，若不存在，則執行該實際值建立步驟；及一速度計算步驟，經由該權重位置判斷步驟判斷後，若存在二連續時間之該權重位置，則將二連續時間點之該權重位置利用一速度公式求出相對應之一移動速度；其中該誤差方程式為： 該dist(R,L _i ) 代表該強度差值，該L _i 代表第i個訓練位置，該R _j 代表該通訊設備與第j 個基地台之實際訊號強度，該C _ij 代表在第i 個訓練位置與第j 個基地台之參考訊號強度；其中該權重公式為： 該loc(R) 代表該權重位置，該H _a 代表第a個近似位置，該dist(R,H _a ) 代表該通訊設備與第a個近似位置之強度差值；其中該速度公式為： 該v _1,2 代表該移動速度，該T ₁ 代表第一時間點，該loc(R ₁ ) 代表第一權重位置，該T ₂ 代表第二時間點，該loc(R ₂ ) 代表第二權重位置，該[T ₁ ,T ₂ ]代表第一時間點與第二時間點之間的時間差。