专利名称：收集交通信息的终端和产生交通信息的方法
技术领域：
本发明涉及一种安装在车辆上的收集交通信息的终端，以及一种 利用从该终端收集到的源数据在远程交通信息中心生成或处理交通信 息的方法。
背景技术：
近来为缓解道路的交通拥堵或交通堵塞问题，已经开发出实时向 驾驶员提供道路交通信息的技术。
提供交通信息的方法是，利用装备在从每台装备有用于收集交通 信息的终端的多台车辆获得车辆的位置信息，由远程交通信息中心在 收集到的信息的基础上产生交通信息，并提供给驾驶员。
为了产生考虑了道路实际交通情况的交通信息，必须实时地从每 台装备此类终端的多台车辆获得位置信息。可是这样做所带来的问题 是经由无线通信网络传输的数据量将增加，进而造成费用增加。
此外，车辆的位置信息是用标准的全球定位系统(GPS)获得。可 是标准的GPS的问题在于，在例如隧道等无法利用GPS进行定位追踪 的地方，就无法收集到这种地方的交通信息，而在例如市区等GPS信 号弱的地方，该地方的交通信息也不准确。
此外， 一般是根据利用相同的方法通过两点间的车辆的速度来获 得特定连接中的速度。然而，有多种因素会影响连接的速度，例如， 车辆的行驶方向，等候车辆的排队情况等。因此，需要一种用于产生 能够考虑这些路况细节的交通信息的方法。
本背景技术部分所披露的信息仅供增进对本发明背景的理解，不能作为此信息形成了本领域技术人员已经熟知的现有技术的确认或任 何形式的暗示。
发明内容
因此，本发明己经在现有技术条件下将上述问题纳入考虑，本发 明的一个目的是提供一种收集交通信息的终端和一种产生交通信息的 方法，其能够减少由终端向远程交通信息中心传送的数据量。
本发明的再一个目的是提供一种收集交通信息的终端和一种产生
交通信息的方法，其即使是在无法接收GPS信号或者GPS信号微弱的 地区也能得到车辆的精确运动轨迹，并基于该运动轨迹产生交通信息。 本发明的另一目的是提供一种产生交通信息的方法，该方法中考 虑了道路交通情况的细节，如车辆的行进方向，等候车辆的排队情况
为达成上述目的，本发明的一个方面提出一种收集交通信息的终 端，该终端包括全球定位系统(GPS)单元，航迹推算(DR)单元， 信息生成单元和发送单元。GPS单元从至少一颗卫星接收GPS信号， 以获得GPS绝对坐标，并根据该GPS绝对坐标生成GPS相对坐标。 DR单元从方向传感器和速度传感器接收信号，计基于DR计算相对坐 标。信息生成单元利用从GPS接收单元和DR单元接收的数据生成数 据集，该数据集包括测量起始点信息和从起始点开始在预定周期内周 期性测量的运动轨迹信息。起始点的信息包括车辆ID，起始点处的绝 对坐标和绝对时间。运动轨迹信息包括每个测量位置相对于前一测量 位置的相对坐标。发送单元周期性地将信息生成单元产生的数据集通 过无线通信网络发送给远程交通信息中心。
优选地，信息生成单元包含DOP (精度衰减因子)修正模块，该 模块通过不同地应用GPS相对坐标和DR相对坐标的参考比率得到第 一相对坐标，并根据第一相对坐标计算出第一绝对坐标。
优选地，信息生成单元可以进一步包含地图存储模块，用以存 储电子地图；地图匹配模块，用以通过地图匹配根据第一绝对坐标获 得第二绝对坐标，并根据第二绝对坐标获得第二相对坐标；数据存储 模块，用以存储至少由地图匹配模块产生的数据。相应地，可以用第二绝对坐标实现起始点的绝对坐标，可以用第二相对坐标实现运动轨 迹的相对坐标。
优选地，打包在数据集中的运动轨迹信息可以包括相对时间或顺序。
本发明的另一方面提出一种产生交通信息的方法，由远程交通信 息中心利用从上述终端通过无线通信网络收集到的车辆运动轨迹信息 产生交通信息。
优选地，该方法包括周期性地接收数据集，该数据集包含测量 起始点的信息和从起始点开始在预定周期内周期性测量的运动轨迹信 息，其中起始点的信息包括车辆ID，起始点处的绝对坐标和绝对时间， 运动轨迹信息包括每个测量位置相对于前次测量位置的相对坐标；通 过处理从终端接收的数据集为每个连接产生交通流信息；为每个连接 增加道路事故信息，从而产生交通信息。
优选地，运动轨迹的相对坐标通过如下过程产生通过不同地应 用GPS相对坐标和DR相对坐标的参考比率获得第一相对坐标；根据 第一相对坐标获得第一绝对坐标；通过地图匹配从第一绝对坐标得到 第二绝对坐标；利用第二绝对坐标计算出关于前一测量位置的第二相 对坐标。
优选地，起始点的绝对坐标是校正的绝对坐标，该坐标通过将从 GPS接收单元接收的绝对坐标进行地图匹配后获得，运动轨迹的相对 坐标是第二相对坐标。
优选地，执行为每个连接产生交通流信息，使得当进入需要产生 交通信息的目标连接的车辆是左转或右转车辆时，在该目标连接的速 度中考虑试图从目标连接之前的连接进入目标连接的处于一段等待队 列中的车辆的速度。
优选地，执行为每个连接产生交通流信息，使得当离开需要产生 交通信息的目标连接的车辆是左转或右转车辆时，在该目标连接的速 度中不考虑试图从目标连接进入该目标连接之后连接的处于一段等待 队列中的车辆的速度。
优选地，为每个连接产生的交通流信息中可以进一步包括利用从 终端获得的车辆轨迹信息计算连接或节点上车辆等待队列的长度。优选地，可以用第二绝对坐标实现起始点的绝对坐标，可以用第 二相对坐标实现运动轨迹的相对坐标。此外，打包在数据集中的运动 轨迹信息可以包括相对时间或顺序。
其中，可以利用两个位置间的距离来计算用于计算车辆在连接中 的速度所需的车辆的节点通过时间，其中通过分别在车辆通过节点之 前和之后瞬间测量的两个位置的坐标信息来获得两个位置间的距离。 在此情况下，该连接可以是关于任意一个方向分割街道或者高速公路 而获得的部分，而节点通常表示两个或多个连接的交叉位置。
现在将参照附图所示的某示意性实施例详细描述本发明的上述和 其它特征，附图是以示意的方式给出，因此不作为对本发明的限制， 其中 其中
图1是本发明实施例的用于实施生成交通信息的方法的系统的概 念视图2是图1中交通信息收集终端的结构框图； 图3是本发明实施例的数据发送单元(数据集)的示意图； 图4是本发明实施例的数据集结构的示意图； 图5是本发明实施例的数据集产生过程的示意图； 图6是本发明实施例的计算节点通过时间的方法的示意图； 图7是本发明实施例的计算连接速度的方法的示意图； 图8和图9是本发明实施例的为每个连接产生交通信息的方法的 示意图。
应当理解，以上附图没有必要按比例绘制，其显示了代表本发明 基本原理的各种优选特征的某种程度的简化表述。在此披露的例如包 括特定维数、方位、位置和形状的本发明特定设计特征将部分地根据 特殊目的应用和使用环境来确定。
以上附图中，相同的附图标记表示附图的几幅图中的本发明的相 同或等效部分。
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具体实施例方式
下面将详细参照本发明的优选实施例，其一个示例显示在附图中 并在下面被描述。虽然本发明将结合一个示意性实施例进行描述，但 应理解此描述不倾向于将本发明限制于此示意性实施例。相反，本发 明将不仅含盖此示意性实施例，而且还应包括各种可选择性，修改， 等价和其它实施例，这些都应该包括在如后附权利要求限定的本发明 的精神和范围内。
参见图1和图2所示，描述了安装在在车辆中的终端200。
如图1所示，终端200利用从卫星100接收到的GPS信号和从航 迹推算(DR)单元得到的航迹推算数据，产生车辆的位置信息，并通过 无线通信网络将位置信息周期性地提供给远程交通信息中心300。
如图2所示，终端200包括GPS接收单元210， DR单元220，信 息生成单元230，和发送单元240。
GPS接收单元210通过天线从卫星接收车辆的位置信息，将收到 的信息转换为数字格式，跟踪卫星，并更新车辆的位置信息。GPS接 收单元210接收以绝对取值方式提供的有关车辆的当前坐标和当前时 间的信息。
DR单元220是一种利用惯性导航原理或者航位推算原理的基于传 感器的装置，例如用于从方向传感器和速度传感器接收信号，并计算 出相对坐标。使用陀螺仪传感器作为方向传感器，例如可以使用车轮 传感器，速度传感器或者加速度传感器作为速度传感器。
从卫星100接收到的GPS信号精度受到GPS接收单元210附近其 它卫星101， 102和103的几何位置关系的影响。因此，必须对GPS 信号进行修正以便提高其精度。可以由信息生成单元230利用相对DR 坐标和地图匹配技术完成这样的修正。
信息生成单元230包括DOP修正模块231，地图存储模块232， 地图匹配模块233，和数据存储模块234。
DOP修正模块231基于GPS的DOP通过不同地应用根据GPS绝 对坐标获得的GPS相对坐标以及DR相对坐标的参考比率来获得修正 的相对坐标(第一相对坐标)，并根据第一相对坐标计算出修正的绝对 坐标(第一绝对坐标)。DOP (精度衰减因子)是用以表示卫星配置的几何强度关于GPS
定位精确的系数，DOP取值越小则定位精度就越高。在DOP低的区 域以增加GPS坐标的参考比率的方式，在DOP高的区域以增加DR坐 标的参考比率的方式执行车辆位置信息的生成。能够基于DOP设置的 GPS坐标和DR坐标的参考比率如下表1所示
表l
DOPGPS参考比率DR参考比率
~21.00.0
2 30.90.1
3 40.70.3
4 50.30.7
5 60,10.9
6 不可能接收01.0
此外，车辆的当前位置可以用下列公式[l]计算其相对坐标:
相对坐标=GPS相对坐标x GPS参考比率
+ /^相对坐标><1^参考比率*" "1
DOP修正模块231主要采用这种方式修正位置信息，优选地，采 用地图匹配技术做进一步修正。
信息生成单元230的地图存储模块232中包含电子地图，地图匹 配模块233通过将第一绝对坐标与电子地图匹配，获得第二修正的绝 对坐标(第二绝对坐标)，并根据第二绝对坐标计算出相对坐标(第二 相对坐标)。
信息生成单元230的数据存储模块234存储由信息生成单元230 产生的数据，特别是地图匹配模块233产生的数据。
发送单元240将数据存储模块234中存储的数据发送给远程交通 信息中心300。远程交通信息中心300利用根据终端200获得的车辆位 置信息以及其他类型的道路信息产生交通信息。
其中本发明中使用的术语"模块"是指用以完成特定功能的软件 或者硬件部件。然而，模块并不仅限于软件或硬件。例如，模块可以 包括软件部件，处理器，功能，属性，过程，子程序，程序代码段， 驱动器，固件，微码，电路，数据，数据库，数据结构，表，队列和
10变量等。由部件或模块提供的功能可以组合进一小部分的部件或模块 中，还可以进一步分解到附加的部件或模块。
参照图3到图8，描述了利用上述终端200产生交通信息的方法。 以下对终端200的各部件提供的功能做详细描述。
如图3所示，由终端产生的车辆位置信息被打包放入数据集中， 并周期性地发送给远程交通信息中心。单个数据集包括测量起始点的 信息和在预定周期内从起始点周期性测量的运动轨迹的信息。例如， 数据集可以配置为包括针对发送数据集的一对测量起始点的绝对坐 标，以及在一分钟内每间隔IO秒测量的六对相对坐标。
如图4所示，数据集的起始点信息包括车辆ID，起始点的绝对坐 标(经度和纬度的绝对坐标)以及绝对时间，运动轨迹信息包括每个 测量位置关于前一测量位置的相对坐标(经度和纬度的相对坐标)以 及相对时间。当数据基于绝对坐标和绝对时间进行传送时，绝对坐标 和绝对时间分别需要4个字节，而基于相对坐标传送时，绝对坐标仅 需2个字节，绝对时间仅需l个字节。因此，如图4所示，当对终端 发送给远端交通信息中心的单位数据集进行配置后，可以减小数据的 大小。
参考图5以及上述各图，描述了终端200产生数据集的过程。 终端200的GPS接收单元210从卫星100接收GPS信号，获取 GPS绝对坐标，并根据该GPS绝对坐标产生GPS相对坐标。为产生 GPS相对坐标，需要使用保存在数据存储模块234中的前一测量位置 的第二绝对坐标。当然，也可以选择地采用前一测量位置的GPS绝对 坐标。
DR单元220利用从安装在车辆上的方向传感器和速度传感器接收 到的信号计算车辆关于前一测量位置的相对位置。DR单元220计算出 的相对坐标中可能含有随车辆行使距离增加而产生的累积误差，因此 必须在计算完每对相对坐标之后，或周期性地初始化DR数据。
信息生成单元230的DOP修正模块321通过将车辆当前位置的 GPS相对坐标，DR相对坐标和GPS DOP应用到公式[l]来产生第一相 对坐标。然后基于存储在数据存储模块234中的前一测量位置的第二 绝对坐标，将第一相对坐标转换为当前位置的第一绝对坐标。地图匹配模块233通过地图匹配将DOP修正模块231产生的第一 绝对坐标修正为第二相对坐标。经地图匹配将第一绝对坐标修正为第 二绝对坐标，再将第二绝对坐标转换为第二相对坐标。存储在数据存 储模块234中的前一测量位置的第二绝对坐标，被用来产生第一和第 二绝对坐标以及第二相对坐标。
如上所述，信息生成单元230所产生的数据，特别是考虑了车辆 运动轨迹的第二相对坐标，被保存在数据存储模块234中，并被打包 进数据集。该数据集的起始点信息包括绝对坐标，特别是第二绝对坐 标。当然，由GPS接收单元210接收的绝对坐标通过地图匹配得到的 校正的绝对坐标，可以作为由终端200初始化产生的数据集的起始点 信息中所用的绝对坐标。
当采用这种方式产生数据集时，可以精确计算车辆通过道路上节 点的时间。参考图6描述计算时间的方法。
车辆通过节点N的时间t可以利用分别在车辆通过节点N之前和 之后位置A和B处瞬间测量得到的坐标和时间(xl, yl， tl)和(x2， y2， t2)信息，以及节点N处的坐标(x， y)信息计算出来。例如， 假设以IO秒间隔产生车辆的运动轨迹点，则以1分钟间隔产生车辆运
动轨迹的数据集并发送给远程交通信息中心，可导出以下方程 G = Zl + 10(sec) [2]
a"(x-xi)2十o-:vi)2 [3]
"V(x2-x)2+(;;2-力2- [4] 其中x， xl， x2， y， yl， y2， tl和t2是绝对值。 此外，当假设车辆在位置A和B之间以匀速运动时，可导出以下 方程[5]:
f = d + (d) x a /(cr + 6) = f 1 +10 x a /(a + 6) [5] 其中t是绝对时间。
参考图7所示，描述了计算公路上的连接速度的方法。 假设连接的长度是L，通过连接所需要的总时间是tl'+t2'+t3'， t2' 是50秒(即，车辆轨迹点的数量是5个)。tl邻t2，可以用上述的节点 通过时间的计算方法得到。因此连接的速度可以用下列方程[6]计算 v = i/"l'+f2'+。，) [6]如上所述，按照均匀时间间隔(例如10秒)产生车辆的运动轨迹 点，因此远程交通信息中心可以更为精确地探测车辆沿公路的运动。 例如，如图8所示，能够针对车辆的每个运动方向来计算车辆通过需 要产生交通信息的目标连接的速度。也就是说，可以得到左转车辆，
直行车辆，和右转车辆的速度分别为vl， v2和v3，而车辆在连接1 中的速度V可以由这些速度的平均值得到，即(vl ++ v3)/3 。
其中，典型的，通过简单测量经过各节点之间的车辆速度得到连 接的速度。其适用于车辆直行的情况。可是根据实施例，为了产生目 标连接的交通信息，还需要考虑路况细节，例如车辆的运动方向，以
及等候车辆的队列等。也就是说，如图8所示，从连接2(或连接3)左 转(或右转)进入连接l的车辆流在路口附近形成等待队列A(或B)。此 等待队列A或B取决于连接1中的交通流，同时也影响连接1的速度。 因此，在计算连接l的速度时应考虑该段等待队列的速度。
此外，连接1中的车辆左转或右转后进入连接4或连接5的车辆 流在路口附近形成等待队列C或D。在计算连接4或连接5的速度时 应考虑该段等待队列的速度，而在计算连接1的速度时则不应考虑。 上述等待队列的长度可以设为预置值(默认值)，或者也可以是在考虑 到车辆流的情况下以低于某一速度运动的车辆实际的等待队列的长 度。
参考图9，描述等待队列的长度的计算。
等待队列长度的信息是有用的，尤其对于正在通过路口，坡道， 收费站等地的路上用户是特别有用的。需要计算等待队列长度的地点 以节点或连接数据定义。远程交通信息中心根据交通情况决定是否需 要计算等待队列长度，当判断有必要计算等待队列长度时，就计算给 定节点或连接的等待队列长度。
可以基于从终端接收的数据集的车辆轨迹信息计算等待队列长 度。例如，当在路口右转的车辆形成运动车辆的等待队列时，如图9 所示，取一个段L，其中右转车辆轨迹点间的距离ll到ln小于或等于 参考距离，下面计算等待队列的长度。当从终端以10秒的间隔收集轨 迹点时，以低于每小时5公里速度缓慢运动的车辆包含在排队队列中， 参考距离可计算为例如2.7米。因此计算该段的起始点和结束点，其中
13右转车辆的轨迹点之间的距离都小于或等于2.7米，该段内的轨迹点间
的距离和Z/即为等待队列的长度L。
其中，远程交通信息中心通过在由终端获得的每个连接的交通流 信息中加入道路事故信息来产生集成交通信息，并将信息提供给道路 用户。
如上所述，具有上述结构的交通信息收集终端和交通信息产生方 法可以减少从终端向远程交通信息中心传送的数据量，因为多数车辆 位置信息都可以用相对坐标的形式提供。
此外，本发明的优点还在于能利用DR补偿GPS的误差，从而使 得在无法接收GPS信号或者GPS信号微弱的地区也能产生交通信息。
此外，本发明的优点还在于能产生高精度的交通信息，在产生交 通信息时考虑了连接中影响速度的因素，例如，由车辆的运动方向引 起的等待队列。
此外，本发明的优点还在于可以计算并向道路用户提供比周围车 辆运动速度更慢的车辆的等待队列的长度。
尽管已经为说明目的披露了本发明的优选实施例，但本领域技术 人员应意识到，在没有背离后附权利要求所述的本发明范围和精神的 情况下，能够进行各种修改，补充和替换。
权利要求
1、一种收集交通信息的终端，包括GPS单元，用以从至少一颗卫星接收GPS信号，以获得GPS绝对坐标，并根据GPS绝对坐标生成GPS相对坐标；DR单元，用以从方向传感器和速度传感器接收信号，并基于DR计算相对坐标；信息生成单元，利用从GPS接收单元和DR单元接收的数据生成数据集，该数据集包括测量起始点的信息和从起始点开始在预定周期内周期性测量的运动轨迹信息，其中起始点的信息包括车辆ID，起始点处的绝对坐标和绝对时间，运动轨迹信息包括每个测量位置相对于前一测量位置的相对坐标；发送单元，用以周期性地将信息生成单元生成的数据集通过无线通信网络传送给远程交通信息中心。
2、 根据权利要求1所述的终端，其中信息生成单元包括精度衰减 因子修正模块，该模块基于GPS单元的精度衰减因子，通过不同地应 用GPS相对坐标和DR相对坐标的参考比率得到第一相对坐标，并根 据第一相对坐标计算出第一绝对坐标。
3、 根据权利要求2所述的终端，其中信息生成单元包括 地图存储模块，用以存储电子地图；地图匹配模块，用以通过地图匹配根据第一绝对坐标得到第二绝 对坐标，并根据第二绝对坐标得到第二相对坐标；数据存储模块，用以存储至少由地图匹配模块产生的数据。
4、 根据权利要求3所述的终端，其中利用第二绝对坐标实现起始 点的绝对坐标，并利用第二相对坐标实现运动轨迹的相对坐标。
5、 根据权利要求l所述的终端，其中打包在数据集中的运动轨迹 信息包括相对时间或顺序。
6、 一种产生交通信息的方法，交通信息是由远程交通信息中心利 用从安装在车辆上的终端通过无线通信网络收集到的车辆运动轨迹信 息产生的，该方法包括周期性地接收数据集，该数据集包括测量起始点的信息和从起始 点开始在预定周期内周期性测量的运动轨迹信息，其中起始点的信息 包括车辆ID，起始点处的绝对坐标和绝对时间，运动轨迹信息包括每 个测量位置相对于前一测量位置的相对坐标；通过处理从终端接收的数据集为每个连接产生交通流信息； 为每个连接的交通流信息增加道路事故信息，从而产生交通信息。
7、 根据权利要求6所述的方法，其中运动轨迹的相对坐标通过如 下过程生成通过不同地应用GPS相对坐标和DR相对坐标的参考比率得到第 一相对坐标；根据第一相对坐标获得第一绝对坐标；通过地图匹配从第一绝对坐标得到第二绝对坐标；利用第二绝对坐标计算出关于前一测量位置的第二相对坐标。
8、 根据权利要求7所述的方法，其中起始点的绝对坐标为修正的 绝对坐标，是将GPS接收单元来的绝对坐标通过地图匹配获得的，运 动轨迹的相对坐标是第二相对坐标。
9、 根据权利要求6所述的方法，其中执行为每个连接产生交通流 信息，使得当进入需要产生交通信息的目标连接中的车辆是左转或右 转车辆时，在该目标连接的速度中考虑试图从目标连接之前的连接进 入目标连接的处于一段等待队列中的车辆的速度。
10、 根据权利要求6所述的方法，其中执行为每个连接产生交通 流信息，使得当离开需要产生交通信息的目标连接的车辆是左转或右 转车辆时，在该目标连接的速度中不考虑试图从目标连接进入该目标连接之后连接的处于一段等待队列中的车辆的速度。
11、根据权利要求6所述的方法，其中为每个连接产生交通流信 息包括利用从终端获得的车辆轨迹信息计算连接或节点上车辆等待队 列的长度。
全文摘要
本发明提供一种收集交通信息的终端和产生交通信息的方法。该终端生成数据集并将该数据集传送给远端交通信息中心。其中数据集包括测量起始点的信息和利用基于DR和GPS信息的DR信息从起始点开始在预定周期内周期性测量的运动轨迹信息。起始点的信息包括车辆ID，起始点处的绝对坐标和绝对时间，运动轨迹信息包括每个测量位置相对于前一测量位置的相对坐标。本发明还提供一种由远程交通信息中心利用从终端收集的信息产生交通信息的方法。从而，本发明能减少终端向远程交通信息中心提供的数据量，并且即使在无法接收GPS信号或者GPS信号微弱的地区也能生成高精度的交通信息。
文档编号G08G1/127GK101447133SQ20081009265
公开日2009年6月3日 申请日期2008年4月22日 优先权日2007年11月28日
发明者赵炯来, 金圣龙, 金泰秀, 金芝惠, 马永彦 申请人:现代自动车株式会社