一种实时动态路况采集及服务的系统及其方法

文档序号:6735491阅读:332来源:国知局
一种实时动态路况采集及服务的系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种实时动态路况采集及服务的系统,包括物理层、数据层、服务层和应用层,所述物理层包括数据采集模块和数据预处理模块,所述数据层为用于对物理层的数据进行汇总、计算并存储的数据处理器,所述服务层为网络服务器,所述应用层为设置于汽车上的APP终端。同时,本发明还公开了一种实时动态路况采集及服务方法包括,数据采集步骤:设置数据采集模块、累加瞬时速度、统计车辆次数、得到平均速度;数据处理及存储步骤:计算路段的平均速度、存储路况等级和路段路况数串;数据请求及展示步骤:获取实时位置、发出数据请求、获取路况信息、展示路况信息。本发明提供实时路况,节约用户时间,减少行车油耗,缓解拥堵路段的交通压力。
【专利说明】一种实时动态路况采集及服务的系统及其方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种路况采集及服务的系统及其方法,具体涉及一种实时动态路况采 集及服务的系统及其方法,属于智能交通【技术领域】。

【背景技术】
[0002] 随着科学技术的进步和工业的发展,城市中交通量激增,原始的交通方式已不能 满足要求;同时,由于工业发展为城市交通提供的各种交通工具越来越多,从而加速了城市 交通事业的发展。
[0003] 但是,随着城市的扩大和人们生活水平的提高,汽车拥有量越来越大,路面拥堵情 况越来越严重,尤其在上下班的早高峰和晚高峰时段或者出现交通事故的路段,经常出现 交通拥堵,而汽车一旦进入交通拥堵路段,掉头或者更换道路很难实现,只能等待疏通,浪 费时间,增加汽车油耗。因此,对实时路况进行监控并提醒用户,成为急需解决的问题。
[0004] 目前,现有技术中,常采用道口的显示大屏进行路况的显示,显示的数据由交通控 制指挥中心的值人员人为进行状态设置,该方法简单有效,但时效性不强。另外,现有技术 中,还有一个方法,是通过车载终端提供路况信息,再将路况信息进行汇总分析后发送给用 户,此方法减少了数据采集器的安装,降低了成本,提高了监控的实时性,但是,需要有大量 的车载用户才能实现,如果某个路段没有车载终端通过,则失去此路段的路况监控数据,出 现大量的误报。


【发明内容】

[0005] 发明目的:本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种实时性能高、路况数 据准确且成本低易普及的实时动态路况采集及服务系统。
[0006] 同时,本发明还提供一种实时动态路况采集及服务方法。
[0007] 技术方案:本发明所述的一种实时动态路况采集及服务的系统,包括四层架构,所 述四层架构分别为彼此相互通信的物理层、数据层、服务层和应用层,
[0008] 所述物理层包括数据采集模块和数据预处理模块,所述数据采集模块设置于路段 的关键节点处,包括用于采集车辆经过此关键节点的瞬时速度的雷达传感器和用于采集经 过此关键节点的车辆数量的线圈传感器;所述数据预处理模块,用于对接收到的数据采集 模块采集的数据进行预处理,得到此关键节点车辆通行的平均速度;
[0009] 所述数据层为用于对物理层的数据进行汇总、计算并存储的数据处理器,所述数 据处理器包括路段数据管理模块和全网数据管理模块,所述路段数据管理模块用于维护 单一路段的实时路况数据,所述全网数据管理模块用于管理某一区域内所有路段的路况数 据;
[0010] 所述服务层为网络服务器用于与数据处理器通信,读取数据处理器中的数据,同 时接收所述应用层的请求并发送读取的数据处理器中的数据至所述应用层;
[0011] 所述应用层为设置于汽车上的APP终端,用于对汽车进行实时定位,发送与实时 位置相关的请求并将接收到的服务层的回复进行展示。
[0012] 本技术方案的进一步限定为,所述物理层的数据采集模块还包括用于采集通过此 关键节点的车牌视频数据的视频传感器,所述数据预处理模块还包括对视频传感器采集的 视频数据进行处理并取得车牌号码的号码预处理单元;所述数据层还包括数据修正单元, 用于修正因长期多次计算平均速度而导致的结果偏移的路况数据。
[0013] 本发明提供的另一技术方案为:一种实时动态路况采集及服务的方法,包括数据 采集步骤、数据处理及存储步骤、数据请求及展示步骤,
[0014] 所述数据采集步骤具体为:
[0015] Cl、在城市交通网络中,每一个交叉路口均为一个关键节点,两个交叉路口之间为 一个采集路段,每一个采集路段中,根据需要设置不同数量的关键节点,在每个关键节点处 设置一个数据采集模块;
[0016] C2、数据采集模块的雷达传感器采集车辆经过关键节点的瞬时速度Vs,将瞬时速 度Vs输入至数据预处理模块,数据预处理模块将瞬时速度Vs进行累加,得到一个预设时间 段t内的累加结果Σ Vs ;
[0017] C3、数据采集模块的线圈传感器采集经过此关键节点的车辆触发信号,并将触发 信号传送至数据预处理模块,数据预处理模块将触发信号进行累加,得到预设时间段t内 的次数η ;
[0018] C4、数据预处理模块将数据进行预处理得到此节点的平均速度V均=Σ Vs/(n*t);
[0019] 所述数据处理及存储步骤具体为:
[0020] Sl、数据处理器接收路段上所述关键节点的平均速度V均,根据平均速度V均构造 此路段路况数串,并累加当前时间点上此路段所有关键节点的平均速度Σ V均,计算此路 段的平均速度VL均=Σ V均/m,其中,m为此路段上关键节点的个数;
[0021] S2、路段数据管理模块将平均速度VL均转换为路况等级,并将路况等级和路段路 况数串进行存储;
[0022] S3、全网数据管理模块将某一区域内所有路段的路况数据进行汇总并存储;
[0023] 所述数据请求及展示步骤具体为:
[0024] QUAPP终端通过自身携带的地图Π 模块对车辆进行定位并得到车辆与交叉路口 的距离及此交叉路口的位置;
[0025] Q2、当汽车与交叉路口 A的距离为设定距离时,APP终端向网络服务端发起查询请 求,并等待答复;查询请求信息携带的内容包括用户ID和当前的路段位置信息;
[0026] Q3、网络服务器接收到APP终端的请求后,向数据层提交查询指令,并将获取的查 询结果返回至终端APP应用;
[0027] Q4、APP终端接收到服务端返回的信息之后,对返回的内容进行逐条解析,解析完 毕后,取出第一个条信息进行展示,第一条信息处理完成之后,再解析第二条信息,直至所 有信息被处理完成。
[0028] 本技术方案的进一步限定为,还包括数据修正步骤,具体为:
[0029] XI、数据采集模块的视频采集器采集通过关键节点的车牌视频数据,数据预处理 模块对车牌视频数据进行分析,提取车牌号码信息并连同拍摄时间一同传送至数据层的数 据修正单元,数据修正单元将每个关键节点的车牌号码及拍摄时间进行存储;
[0030] X2、数据修正单元定时启动数据修订流程,提取此路段上各个数据采集器采集的 车牌号码,任取一个车牌号码,此车牌号码必须同时被此路段上的每个数据采集器采集到, 根据此路段两个端点数据采集器对此车牌号码的拍摄时间,计算得到此车牌号码的车辆通 过此路段所用的时间,另外,根据此路段的距离,计算得到修正平均速度VX均,并将此修正 平均速度VX均输出至路段数据管理单元;
[0031] X3、路段数据管理单元对比路段的平均速度VL均对应的路况等级和修正平均速 度VX均对应的路况等级,如果路况等级不同,将平均速度VL均对应的路况等级修正为修正 平均速度VX均对应的路况等级进行存储。
[0032] 进一步地,所述数据修正步骤还包括判断速度为0时路段的状态,具体为:当路段 的平均速度VL均为0时,判断数据修正单元的修正平均速度VX均,如果修正平均速度VX 均不为〇,则此路段严重堵塞,如果修正平均速度VX均为0,则此路段畅通。
[0033] 进一步地,所述数据处理及存储步骤中,步骤Sl中构造的路段路况数串包括头字 段、内容字段和结尾字段,所述头字段为此路段上关键节点的个数,该值与内容字段的长度 相一致;所述内容字段的个数与关键节点的个数一致,每个内容字段中填写的值为该节点 所对应的路况等级;结尾字段为NULL值。
[0034] 进一步地,所述数据请求及展示步骤中,步骤Q2中,汽车与交叉路口 A的设定距离 至少为2个,当汽车在第一个设定距离处发送请求未接收到答复时,到达下一个预设距离 时,继续发送请求,直至接收到答复为止。
[0035] 进一步地,所述数据请求及展示步骤中,步骤Q2中,APP终端向网络服务端发起查 询请求时查询请求信息携带的内容还包括查询优先级,查询优先级根据预设距离设定,原 则为预设距离越大,查询优先级越低;
[0036] 步骤Q3中,网络服务器接收到APP终端的请求后,根据请求信息中的优先级,将请 求指令分发到不同的处理队列中;网络服务器向数据层提交查询指令时,分别提取不同队 列的请求进行查询,请求提取的方案为先提取高优先队列中的请求指令,高优先队列中请 求指令为空后,按优先级别由高到低依次提取。
[0037] 进一步地,所述数据请求及展示步骤中,步骤Q4中APP终端对返回的内容进行逐 条解析,获得路段名和平均路况;APP终端进行展示时,将路段名和平均路况发送至语音处 理模块,语音处理模块对平均路况参数根据预先的定义翻译为语音进行展示。
[0038] 进一步地,所述数据请求及展示步骤中,步骤Q4中APP终端对返回的内容进行逐 条解析,获得路段名和路段数串;APP终端进行展示时,将路段名与路段数串发送至APP终 端的地图Π 模块,所述地图Π 模块根据路段数串中承载的此路段每个关键节点的路况等 级对地图的对应位置进行路况的标注。
[0039] 有益效果:本发明提供的一种实时动态路况采集及服务的方法,实时采集路况的 信息进行服务,使用户在路口之前及时了解前方路况,合理选择行车路线,避开拥堵路段, 节约用户时间,减少行车油耗,缓解拥堵路段的交通压力;本发明采用数据修正方法,对路 况的信息进行校正,避免路况误差,使服务更加准确;同时,本发明的物理层和数据层可以 利用现有交通网络中的监控设备进行扩展,服务层和应用层独立开发,应用层无需增加汽 车内的硬件,布网简单灵活,实现成本低,易于在中心城市普及,也适用于大型城市的交通 管理。

【专利附图】

【附图说明】
[0040] 图1为本发明提供的实时路况采集及服务的方法的系统架构图;
[0041] 图2为本发明所述的物理层的结构示意图;
[0042] 图3为本发明所述的物理层的工作流程图;
[0043] 图4为本发明所述的数据层的结构示意图;
[0044] 图5为本发明所述的路段数据生成单元的工作流程图;
[0045] 图6为本发明所述的数据层中路段路况数串的结构示意图;
[0046] 图7为本发明所述的服务层和应用层的结构示意图;
[0047] 图8为本发明所述的APP终端获取路况信息的流程图;
[0048] 图9为本发明所述的网络服务器处理数据的流程图;
[0049] 图10为本实施例中具体的路况图。

【具体实施方式】
[0050] 实施例1
[0051] 下面对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施 例。
[0052] 实施例:本发明提供一种实时动态路况采集及服务的方法,系统采用四层架构,系 统架构图如图1所示,分别为彼此相互通信的物理层、数据层、服务层和应用层,其中,物理 层负责实时动态路况的数据采集和预处理;数据层将采集到的动态路况数据进行再次处理 和修正并存储;服务层负责处理应用层的服务请求,根据请求的内容提取数据层的相应数 据,并将数据返回至应用层;应用层负责发起请求并对接收到的应答进行解析和展示。
[0053] 在本发明方法的具体实现过程中,物理层采用数据采集器实现,数据层采用数据 处理器实现,服务层采用网络服务器实现,应用层采用APP终端实现,下面详细阐述上述各 层的具体实现方案及工作方法。
[0054] (1)物理层
[0055] 物理层的结构示意图如图2所示,包含数据采集模块和数据预处理模块。数据采 集模块包括雷达传感器、线圈传感器和视频传感器;数据预处理模块包括速度预处理单元、 次数预处理单元、号码预处理单元和终端预处理单元。
[0056] 数据采集模块的部署策略为:
[0057] 数据采集模块需部署多个,其部署原则为:在城市交通网络中,每一个交叉路口均 为一个关键节点,两个交叉路口之间为一个采集路段。每一段采集路段中,根据需要设置不 同数量的关键节点,每一路段中关键节点的设置数量为:N=[L/d]-l,其中,L为此路段的长 度,d为两个数据采集器之间的预设距离,d的取值范围为IOOm?300m,d的取值原则为, 在快速路上d的范围为200?300m,在慢速路上d的取值范围为IOOm?200m ;因此,两个 关键节点之间的实际距离dl=L/N。本发明中,在上述每个关键节点处均部署一个数据采集 模块。值得注意的是,每个数据采集模块只负责一个方向车辆的数据采集,在双向道路中, 如果需要采集双向的车辆信息,数据采集器则需要双向部署,其部署方法相同。
[0058] 数据采集模块部署完成后,数据采集模块中的传感器均与数据预处理模块通信, 完成数据采集,各个传感器的数据采集及预处理过程流程图如图3所示,具体为:
[0059] 雷达传感器:
[0060] 雷达传感器采集车辆经过此关键节点的瞬时速度Vs,将瞬时速度Vs输入至速度 预处理单元,进行速度预处理后得到一个预设时间段t内此节点的平均速度,将平均速度 传输至终端预处理单元,速度预处理的步骤为,读取雷达传感器采集的车辆的瞬时速度Vs, 并将瞬时速度Vs进行累加,当到达一个预设时间段t时,将累加的结果Σ Vs传输至终端预 处理单元。
[0061] 线圈传感器:
[0062] 线圈传感器采集经过此关键节点的车辆数量,传送一个触发信号至次数预处理单 元,次数预处理单元将触发信号进行累加,当到达一个预设时间段t时,将累加的次数η传 输至终端预处理单元。
[0063] 终端预处理单元:
[0064] 终端预处理单元接收一个预设时间段t内的累加瞬时速度Σ Vs和车辆通过的次 数n,将数据进行预处理得到此节点的平均速度,将平均速度传输至数据层。终端预处理单 元计算平均速度的方法为:平均速度V均=Σ Vs/ (n*t)。
[0065] 视频采集器:
[0066] 视频采集器采集通过此关键节点的车牌视频数据,并将车牌视频数据传输至号码 预处理单元,号码预处理单元对车牌视频数据进行分析,提取车牌号码信息并连同拍摄时 间一同传送至数据层。号码预处理单元对视频数据进行分析得到车牌号码的实现方法为现 有实成熟技术,本方案只是引用,不再赘述。
[0067] (2)数据层
[0068] 数据层为数据处理器,负责对物理层的数据进行汇总、计算并存储。数据层包括路 段数据管理模块和全网数据管理模块。
[0069] 路段数据管理模块负责维护单一路段的实时路况,包括路段数据生成单元、路段 数据修正单元和路段数据管理单元。
[0070] 路段数据生成单元接收此路段上各关键节点的平均速度,计算该路段的平均车 速,并构造路段路况数串。
[0071] 路段数据生成单元由定时任务驱动,每隔固定周期(周期可配置)发起一次计算任 务,其工作流程图如图5所示,具体步骤为:
[0072] ①路段数据生成单元启动,接收物理层传输的此路段上关键节点的平均速度V 均,根据平均速度V均构造此路段路况数串,并累加当前时间点上此路段所有关键节点的 平均速度Σ V均。
[0073] 构造成路段路况数串的目的是精确描述一个路段的细节,精确范围由数据采集模 块的部署间距决定。本实施例中设计的路段路况数串的结构如图6所示,包括头字段、内容 字段和结尾字段。其中,头字段为此路段上关键节点的个数,该值与内容字段的长度相一 致;内容字段的个数与关键节点的个数一致,每个内容字段中填写的值为该节点所对应的 路况等级;结尾字段为NULL值。本实施例中,路况等级划分为五级,由该节点的平均速度决 定,路况等级与平均速度的对应转换关系如表1所示:
[0074] 表 1 :
[0075]

【权利要求】
1. 一种实时动态路况采集及服务的系统,其特征在于,包括四层架构,所述四层架构分 别为彼此相互通信的物理层、数据层、服务层和应用层, 所述物理层包括数据采集模块和数据预处理模块,所述数据采集模块设置于路段的关 键节点处,包括用于采集车辆经过此关键节点的瞬时速度的雷达传感器和用于采集经过此 关键节点的车辆数量的线圈传感器;所述数据预处理模块,用于对接收到的数据采集模块 采集的数据进行预处理,得到此关键节点车辆通行的平均速度; 所述数据层为用于对物理层的数据进行汇总、计算并存储的数据处理器,所述数据处 理器包括路段数据管理模块和全网数据管理模块,所述路段数据管理模块用于维护单一路 段的实时路况数据,所述全网数据管理模块用于管理某一区域内所有路段的路况数据; 所述服务层为网络服务器用于与数据处理器通信,读取数据处理器中的数据,同时接 收所述应用层的请求并发送读取的数据处理器中的数据至所述应用层; 所述应用层为设置于汽车上的APP终端,用于对汽车进行实时定位,发送与实时位置 相关的请求并将接收到的服务层的回复进行展示。
2. 根据权利要求1所述的一种实时动态路况采集及服务的系统,其特征在于,所述物 理层的数据采集模块还包括用于采集通过此关键节点的车牌视频数据的视频传感器,所述 数据预处理模块还包括对视频传感器采集的视频数据进行处理并取得车牌号码的号码预 处理单元;所述数据层还包括数据修正单元,用于修正因长期多次计算平均速度而导致的 结果偏移的路况数据。
3. -种实时动态路况采集及服务的方法,其特征在于,包括数据采集步骤、数据处理及 存储步骤、数据请求及展示步骤, 所述数据采集步骤具体为: C1、在城市交通网络中,每一个交叉路口均为一个关键节点,两个交叉路口之间为一个 采集路段,每一个采集路段中,根据需要设置不同数量的关键节点,在每个关键节点处设置 一个数据采集模块; C2、数据采集模块的雷达传感器采集车辆经过关键节点的瞬时速度Vs,将瞬时速度Vs 输入至数据预处理模块,数据预处理模块将瞬时速度Vs进行累加,得到一个预设时间段t 内的累加结果E Vs ; C3、数据采集模块的线圈传感器采集经过此关键节点的车辆触发信号,并将触发信号 传送至数据预处理模块,数据预处理模块将触发信号进行累加,得到预设时间段t内的次 数n ; C4、数据预处理模块将数据进行预处理得到此节点的平均速度V均=E Vs/ (n*t); 所述数据处理及存储步骤具体为: 51、 数据处理器接收路段上所述关键节点的平均速度V均,根据平均速度V均构造此路 段路况数串,并累加当前时间点上此路段所有关键节点的平均速度E V均,计算此路段的 平均速度VL均=E V均/m,其中,m为此路段上关键节点的个数; 52、 路段数据管理模块将平均速度VL均转换为路况等级,并将路况等级和路段路况数 串进行存储; 53、 全网数据管理模块将某一区域内所有路段的路况数据进行汇总并存储; 所述数据请求及展示步骤具体为: qi、app终端通过自身携带的地图n模块对车辆进行定位并得到车辆与交叉路口的距 离及此交叉路口的位置; Q2、当汽车与交叉路口 A的距离为设定距离时,APP终端向网络服务端发起查询请求, 并等待答复;查询请求信息携带的内容包括用户ID和当前的路段位置信息; Q3、网络服务器接收到APP终端的请求后,向数据层提交查询指令,并将获取的查询结 果返回至终端APP应用; Q4、APP终端接收到服务端返回的信息之后,对返回的内容进行逐条解析,解析完毕后, 取出第一个条信息进行展示,第一条信息处理完成之后,再解析第二条信息,直至所有信息 被处理完成。
4. 根据权利要求3所述的一种实时动态路况采集及服务的方法,其特征在于,还包括 数据修正步骤,具体为: XI、数据采集模块的视频采集器采集通过关键节点的车牌视频数据,数据预处理模块 对车牌视频数据进行分析,提取车牌号码信息并连同拍摄时间一同传送至数据层的数据修 正单元,数据修正单元将每个关键节点的车牌号码及拍摄时间进行存储; X2、数据修正单元定时启动数据修订流程,提取此路段上各个数据采集器采集的车牌 号码,任取一个车牌号码,此车牌号码必须同时被此路段上的每个数据采集器采集到,根据 此路段两个端点数据采集器对此车牌号码的拍摄时间,计算得到此车牌号码的车辆通过此 路段所用的时间,另外,根据此路段的距离,计算得到修正平均速度VX均,并将此修正平均 速度VX均输出至路段数据管理单元; X3、路段数据管理单元对比路段的平均速度VL均对应的路况等级和修正平均速度VX 均对应的路况等级,如果路况等级不同,将平均速度VL均对应的路况等级修正为修正平均 速度VX均对应的路况等级进行存储。
5. 根据权利要求4所述的一种实时动态路况采集及服务的方法,其特征在于,所述数 据修正步骤还包括判断速度为0时路段的状态,具体为:当路段的平均速度VL均为0时,判 断数据修正单元的修正平均速度VX均,如果修正平均速度VX均不为0,则此路段严重堵塞, 如果修正平均速度VX均为0,则此路段畅通。
6. 根据权利要求3所述的一种实时动态路况采集及服务的方法,其特征在于,所述数 据处理及存储步骤中,步骤S1中构造的路段路况数串包括头字段、内容字段和结尾字段, 所述头字段为此路段上关键节点的个数,该值与内容字段的长度相一致;所述内容字段的 个数与关键节点的个数一致,每个内容字段中填写的值为该节点所对应的路况等级;结尾 字段为NULL值。
7. 根据权利要求3所述的一种实时动态路况采集及服务的方法,其特征在于,所述数 据请求及展示步骤中,步骤Q2中,汽车与交叉路口 A的设定距离至少为2个,当汽车在第一 个设定距离处发送请求未接收到答复时,到达下一个预设距离时,继续发送请求,直至接收 到答复为止。
8. 根据权利要求7所述的一种实时动态路况采集及服务的方法,其特征在于,所述数 据请求及展示步骤中,步骤Q2中,APP终端向网络服务端发起查询请求时查询请求信息携 带的内容还包括查询优先级,查询优先级根据预设距离设定,原则为预设距离越大,查询优 先级越低; 步骤Q3中,网络服务器接收到APP终端的请求后,根据请求信息中的优先级,将请求指 令分发到不同的处理队列中;网络服务器向数据层提交查询指令时,分别提取不同队列的 请求进行查询,请求提取的方案为先提取高优先队列中的请求指令,高优先队列中请求指 令为空后,按优先级别由高到低依次提取。
9. 根据权利要求3所述的一种实时动态路况采集及服务的方法,其特征在于,所述数 据请求及展示步骤中,步骤Q4中APP终端对返回的内容进行逐条解析,获得路段名和平均 路况;APP终端进行展示时,将路段名和平均路况发送至语音处理模块,语音处理模块对平 均路况参数根据预先的定义翻译为语音进行展示。
10. 根据权利要求3所述的一种实时动态路况采集及服务的方法,其特征在于,所述数 据请求及展示步骤中,步骤Q4中APP终端对返回的内容进行逐条解析,获得路段名和路段 数串;APP终端进行展示时,将路段名与路段数串发送至APP终端的地图n模块,所述地图 UI模块根据路段数串中承载的此路段每个关键节点的路况等级对地图的对应位置进行路 况的标注。
【文档编号】G08G1/042GK104424799SQ201310399122
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】王勇, 吴汉才 申请人:吴汉才
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