分布式路况检测系统及路况检测方法与流程

本发明涉及智能交通领域，具体而言，涉及一种分布式路况检测系统及路况检测方法。

背景技术：

随着时代的发展，城市规模的不断扩大，汽车数量也日益增加，交通问题已经成为困扰城市的一个大问题。其中，各路段、各交通道口的车流量信息，成为了道路建设、道路改建、信号灯配时等道路优化工程的基础。

当前，通常利用在每个车道内没设采用地磁线圈、磁敏传感器或加速度传感器的单一车辆检测器，实现对各个车道的交通基础数据进行采集的目的。

交通基础数据作为制定交通信号灯控制方案、道路优化改建方案等重要依据，需要确保其数据的准确性。

但是，在现有技术当中，在每个车道布设采用单一车辆检测器，通常会由于环境因素的影响或车辆的差异性，导致检测到的数据误差大、采集不准确，而一旦这些交通基础数据出现了偏差，最终可能会影响到交通信号灯控制方案、道路优化改建方案的实施效果，违背了最初布设车辆检测器的初衷。

针对上述利用单个车辆检测器对交通道路状况进行检测，导致的误差大、识别准确率低的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种分布式路况检测系统及路况检测方法，以至少解决利用单个车辆检测器对交通道路状况进行检测，导致的误差大、识别准确率低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，还提供了一种分布式路况检测系统，包括：至少两个车辆检测器、接入设备和数据处理设备，其中，车辆检测器，以第一预设间距埋设于同一车道内，车辆检测器利用内置的加速度传感器生成带有时间戳的车辆检测信息；接入设备，分别与车辆检测器无线连接，接收车辆检测器生成的车辆检测信息；数据处理设备，与接入设备电连接，用于对获取到的车辆检测信息进行处理，生成路 况信息。

进一步的，车辆检测器还包括至少两轴的磁阻传感器。

进一步的，分布式路况检测系统包括三个车辆检测器，其中，第一车辆检测器埋设于交通路口的停车位置，第二车辆检测器与第一车辆检测器以第一预设间距埋设与同一车道内，第三车辆检测器与第一车辆检测器以第二预设间距埋设于交通路口上游。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种应用于分布式路况检测系统的路况检测方法，分布式路况检测系统至少包括两个带有加速度传感器的车辆检测器和一个接入设备，其中，第一车辆检测器与第二车辆检测器以第一预设间距沿车辆行驶方向埋设于同一车道内，车辆检测器利用加速度传感器生成带有时间戳的车辆检测信息，方法包括：获取第一车辆检测器生成的第一车辆检测信息；获取在第一车辆检测信息对应的第一时间戳记载的时间后第二车辆检测器生成的第二车辆检测信息；根据第一车辆检测信息和第二车辆检测信息，生成路况信息。

进一步的，车辆检测信息至少包括振动强度信息，根据第一车辆检测信息和第二车辆检测信息，生成路况信息，包括：将第一车辆检测信息中的第一振动强度信息和第二车辆检测信息中的第二振动强度信息，分别与预先设置的阈值进行比对；根据比对结果对通过车道的车辆进行计数，生成用于记录交通流量的路况信息。

进一步的，根据比对结果对通过车道的车辆进行计数，生成用于记录交通流量的路况信息，包括：若第一振动强度信息和/或第二振动强度信息大于或等于阈值时，生成车辆通过信号和车辆通过时间；根据车辆通过信号和车辆通过时间，确定在预定时段内的交通流量信息。

进一步的，分布式路况检测系统还包括第三车辆检测器，其中，第一车辆检测器和第二车辆检测器埋设于交通路口的停车位置，第三车辆检测器与第一车辆检测器以第二预设间距埋设于交通路口上游，在根据第一车辆检测信息和第二车辆检测信息，生成路况信息之后，方法还包括：获取第三车辆检测器生成的第三车辆检测信息；根据第三车辆检测，确定车辆计数信息；根据车辆计数信息和路况信息，计算车辆排队长度。

进一步的，车辆检测信息包括振动频率信息，其中，根据第一车辆检测信息和第二车辆检测信息，生成路况信息，包括：将第一车辆检测信息中的第一振动频率信息和第二车辆检测信息中的第二振动频率信息进行匹配，判断是否为同一车辆；当确定是同一车辆时，获取第一车辆检测信息对应的第一时间戳和第二车辆检测信息对应的第二时间戳；根据第一时间戳和第二时间戳之间的时间差，与第一预设间距计算行驶 速度信息；根据行驶速度信息，生成用于记录平均车辆速度的路况信息。

进一步的，在根据第一车辆检测信息和第二车辆检测信息，生成路况信息中，还包括：提取第一车辆检测信息和第二车辆检测信息中具有相同频率特征的第一振动频率信息和第二振动频率信息；将第一振动频率信息和第二振动频率信息带入多普勒计算模型，生成用于记录车辆速度的路况信息。

进一步的，路况信息还至少包括：车辆变道信息、延误信息中的一种或多种。

在本发明实施例中，通过至少两个带有加速度传感器的车辆检测器和一个接入设备，其中，第一车辆检测器与第二车辆检测器以第一预设间距沿车辆行驶方向埋设于同一车道内，车辆检测器利用加速度传感器生成带有时间戳的车辆检测信息，采用获取第一车辆检测器生成的第一车辆检测信息；获取在第一车辆检测信息对应的第一时间戳记载的时间后第二车辆检测器生成的第二车辆检测信息；根据第一车辆检测信息和第二车辆检测信息，生成路况信息方式，达到了提高车辆检测准确性的技术效果，进而解决了利用单个车辆检测器对交通道路状况进行检测，导致的误差大、识别准确率低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种可选的分布式路况检测系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的分布式路况检测系统的车辆检测器的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的应用于分布式路况检测系统的路况检测方法的流程图；以及

图4是根据本发明实施例的一种可选的应用于分布式路况检测系统的路况检测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领 域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种分布式路况检测系统的实施例，图1是根据本发明实施例的一种可选的分布式路况检测系统的示意图，如图1所示，分布式路况检测系统包括：至少两个车辆检测器10、接入设备20和数据处理设备30。

车辆检测器10，以第一预设间距埋设于同一车道内，车辆检测器利用内置的加速度传感器12生成带有时间戳的车辆检测信息。

接入设备20，分别与车辆检测器10无线连接，接收车辆检测器生成的车辆检测信息。

数据处理设备30，与接入设备20电连接，用于对获取到的车辆检测信息进行处理，生成路况信息。

作为一种可选的实施方式，在实际应用当中，可以将车辆检测器10以第一预设间距布设在道路的每条车道上，利用车辆检测器10对道路的交通情况进行监控，可以通过车辆检测器10可以实时获取到车道上通过的车流量、车速等信息。

作为一种可选的实施方式，还可以将车辆检测器10以第一预设间距布设于交通路口处，用于监控路口的通行能力。例如，交通路口各个时段对应的最大通行能力，交通路口各个时段所对应的平均车速等信息。

通常，在设置在道路上的用于监控交通情况的车辆检测器10，其第一预设间距为2米至6米，优选的，可以根据车辆的平均轴距，将第一预设间距设置为2.5米或3米。

在实际应用中，为了简化施工，降低埋设车辆检测器10时对于道路的占用时间，通常利用无线的方式实现车辆检测器10与接入设备20的连接。具体的，各个车辆检 测器10分别通过无线的形式接入到接入设备20当中。接入设备20再将数据上传至数据处理设备30，实现车辆检测信息的汇总、处理，最终，生成实时的路况信息。

作为一种可选的实施方式，车辆检测器10与接入设备20之间的无线连接，可以利用433MHz频段、2.4GHz频段或40GHz频段自组网实现，也可以利用现有的Zigbee、蓝牙、WIFI等现有标准协议实现，此处不做具体限制。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，车辆检测器10还包括至少两轴的磁阻传感器14。

在实际应用当中，利用加速度传感器12对车辆进行检测的车辆检测器10，经常会受到道路周围环境产生的振动的干扰，导致其对车辆识别的准确率的下降。例如：周围路面施工所产生的振动、地下地铁经过时产生的持续振动等。因此，可以在车辆检测器10中设置两轴或两轴以上的磁阻传感器14，同时对车辆进行识别，从而提高车辆识别的准确率。

作为一种可选的实施方式，可以通过加速度传感器12和磁阻传感器14分别生成两组车辆检测信息，将两组车辆检测信息相互校验，最终确定车辆检测信息。当然，也可以将加速度传感器12和磁阻传感器14设置为主从设备关系，设置为主设备的对经过车辆的各项车辆检测信息进行生成，而设置为从设备的只对是否有车辆经过进行判定，从而降低设备整体功耗。具体实现方式，此处不做具体说明。

作为一种可选的实施方式，分布式路况检测系统包括三个车辆检测器10，其中，第一车辆检测器埋101设于交通路口的停车位置，第二车辆检测器103与第一车辆检测器101以第一预设间距埋设与同一车道内，第三车辆检测器105与第一车辆检测器101以第二预设间距埋设于交通路口上游。

在实际应用当中，排队长度往往是一项重要的数据。因此，在路口设置用于检测路口通行能力的第一车辆检测器101与第二车辆检测器103的同时，还可以在与第一车辆检测器101相距第二预设间距的交通路口上游路段，设置用于检测排队长度的第三车辆检测器105。其中，第二预设间距可根据道路实际情况设置为50米至150米，此处不做具体限定。

作为一种可选的实施方式，为了增加无线信号的传输距离，在分布式路况检测系统中，还可以设置中继器40，设置于车辆检测器和接入设备之间，用于对无线数据进行转发。

实施例2

根据本发明实施例，提供了一种应用于分布式路况检测系统的路况检测方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图3是根据本发明实施例的一种可选的应用于分布式路况检测系统的路况检测方法的流程图，在上述分布式路况检测系统至少包括两个带有加速度传感器的车辆检测器和一个接入设备，其中，第一车辆检测器与第二车辆检测器以第一预设间距埋沿车辆行驶方向设于同一车道内，车辆检测器利用加速度传感器生成带有时间戳的车辆检测信息，该方法包括如下步骤：

步骤S21，获取第一车辆检测器生成的第一车辆检测信息。

步骤S23，获取在第一车辆检测信息对应的第一时间戳记载的时间后第二车辆检测器生成的第二车辆检测信息。

具体的，数据处理设备通过接入设备，获取得到第一车辆检测器生成的第一车辆检测信息，以及在第一车辆检测信息之后第二车辆检测器生成的第二车辆检测信息，其中，第一车辆检测信息和第二车辆检测信息是车辆在通过第一车辆检测器和第二车辆检测器时，根据获取到的轮胎碾压地面时所产生的振动，确定得到的车辆行驶信息，车辆行驶信息可以包括：车辆判断信息、车速信息、车型信息等。

通常情况下，车辆在道路表面上行驶时，轮胎与路面接触所产生的振动频率和振动幅度，会根据其车身重量、行驶速度等因素的不同而发生变化，即车辆处于不同的行驶速度行驶时，会产生特定频率和幅度的振动。因此，可根据特定频率和幅度的振动，即可实现对车身重量、行驶速度等车辆行驶信息进行识别。

在实际应用当中，由于不同类型车辆所对应的车身重量有所不同，因此，可以根据车身重量对车型进行分类。例如，家用轿车的车身重量通常在1.5吨左右，公交车的车身重量在10吨左右，而大货车的车身重量通常在15吨以上。因此，根据为上述三个种类的车辆，设置不同的车身重量区间。当然，对车型进行分类的数量，可以根据检测所需要的精准程度进行设置，此处不做具体限制。

步骤S25，根据第一车辆检测信息和第二车辆检测信息，生成路况信息。

具体的，数据处理设备在获取到各个车辆检测器实时上传的车辆检测信息后，利用每条车道内以第一预设间距埋设的两个车辆检测器所生成的车辆检测信息，通过相互校验得到校验后的车辆检测信息。进一步的，对校验后的车辆检测信息进行汇总并加以统计分析，最终得到各条车道、整条道路的路况信息。从而达到了提高车辆检测 准确性的技术效果，进而解决了利用单个车辆检测器对交通道路状况进行检测，导致的误差大、识别准确率低的技术问题。

作为一种可选的实施方式，每条车道内以第一预设间距埋设的两个车辆检测器所生成的第一车辆检测信息和第二车辆检测信息的利用方式，可以根据所需要生成的路况信息的性质不同而有所变化。例如，在生成用于判断是否有车经过的车辆判断信息时，第一车辆检测器和第二车辆检测器可以相互校验的关系。只有当第一车辆检测器和第二车辆检测器同时判断有车经过时，确定有车辆通过。进一步的，当确定车辆通过时，可以根据两车辆检测器生成车辆判断信息的时间差和第一预设间距，计算得到车速信息。

作为一种可选的实施方式，车辆检测信息至少包括振动强度信息，在步骤S25根据第一车辆检测信息和第二车辆检测信息，生成路况信息中，可以包括：

步骤S251a，将第一车辆检测信息中的第一振动强度信息和第二车辆检测信息中的第二振动强度信息，分别与预先设置的阈值进行比对。

步骤S253a，根据比对结果对通过车道的车辆进行计数，生成用于记录交通流量的路况信息。

交通流量是指在选定时间段内通过道路某一地点、某一断面或某一车道的交通实体数。通常，从车流量的大小可以判定交通的拥挤状况。因此，在实际应用当中，当生成用于记录交通流量的路况信息时，只需对车辆是否通过以及车辆通过的时间进行确定即可计算得到交通流量。

通过步骤S251a至步骤S253a中，分别从获取到的第一车辆检测信息和第二车辆检测信息中提取第一振动强度信息和第二振动强度信息。根据第一振动强度信息和第二振动强度信息中所记录的振动强度值分别与预先设置的阈值进行比对，当振动强度值超过阈值时，即可确定有车辆通过并根据车辆检测信息确定车辆通过的时间。

其中，步骤S251a所对应的运算过程可以由车辆检测器执行，车辆检测器将最终的判断结果直接上报至数据处理设备，由数据处理设备执行步骤S253a所对应的运算过程。当然，步骤S251a至步骤S253a所对应的运算过程都可以由数据处理设备执行，此处不做具体限定。

作为一种可选的实施方式，在步骤S253a根据比对结果对通过车道的车辆进行计数，生成用于记录交通流量的路况信息中，还可以包括：

步骤S2531a，若第一振动强度信息和/或第二振动强度信息大于或等于阈值时， 生成车辆通过信号和车辆通过时间。

步骤S2533a，根据车辆通过信号和车辆通过时间，确定在预定时段内的交通流量信息。

作为一种可选的实施方式，如图4所示，分布式路况检测系统还包括第三车辆检测器，其中，第一车辆检测器和第二车辆检测器埋设于交通路口的停车位置，第三车辆检测器与第一车辆检测器以第二预设间距埋设于交通路口上游，在步骤S25根据第一车辆检测信息和第二车辆检测信息，生成路况信息之后，上述方法还可以包括：

步骤S26，获取第三车辆检测器生成的第三车辆检测信息。

步骤S27，根据第三车辆检测，确定车辆计数信息。

步骤S28，根据车辆计数信息和路况信息，计算车辆排队长度。

在实际应用当中，排队长度往往是一项重要的数据。因此，在路口设置用于检测路口通行能力的第一车辆检测器和第二车辆检测器的同时，还可以在与第一车辆检测器相距第二预设间距的交通路口的上游路段，设置用于检测排队长度的第三车辆检测器。

通过步骤S26至步骤S28，获取第三车辆检测器检测到的上游路段的第三车辆检测信息，并根据第三车辆检测信息确定在道路上游通过的车辆计数信息、车速信息等，利用根据第三车辆检测器确定的车辆计数信息，以及根据第一车辆检测器和第二车辆检测器确定的路况信息，通过排队长度计算模型计算得到车道的车辆排队长度。在现有技术中，存在多种排队长度的计算方法和计算模型，此处不对计算排队长度的具体方法进行限定和赘述。

作为一种可选的实施方式，当车辆检测信息包括振动频率信息时，其中，步骤S25根据第一车辆检测信息和第二车辆检测信息，生成路况信息中，可以包括：

步骤S251b，将第一车辆检测信息中的第一振动频率信息和第二车辆检测信息中的第二振动频率信息进行匹配，判断是否为同一车辆。

步骤S253b，当确定是同一车辆时，获取第一车辆检测信息对应的第一时间戳和第二车辆检测信息对应的第二时间戳。

步骤S255b，根据第一时间戳和第二时间戳之间的时间差，与第一预设间距计算行驶速度信息。

步骤S257b，根据行驶速度信息，生成用于记录平均车辆速度的路况信息。

作为一种可选的实施方式，当同一车道布设两个车辆检测器时，可以利用车辆经过两个车辆检测器的时间差，以提高车辆行驶速度的计算准确率。在实际用用当中，车辆在行驶过程中，碾压地面时产生的振动频率都会具有与车辆对应的频率特征。因此，可以分别获取车辆在通过两个车辆检测器时产生的振动频率信息，并将第一车辆检测器检测到的第一振动频率信息与第二车辆检测器检测到的第二振动频率信息进行匹配，当第一振动频率信息与第二振动频率信息的匹配度超过预先设置的阈值时，即可确定是同一车辆通过了两个车辆检测器。同时，获取第一振动频率信息对应的第一时间戳以及第二振动频率信息对应的第二时间戳，并计算之间的时间差值。利用两车辆检测器之间的第一预设间距即可计算得到车辆的行驶速度，具体计算公式如下：

其中，v为车辆的形式速度，L为第一预设间距；T₁为第一时间戳；T₂为第二时间戳。

作为一种可选的实施方式，在步骤S25根据第一车辆检测信息和第二车辆检测信息，生成路况信息中，还可以包括：

步骤S251c，提取第一车辆检测信息和第二车辆检测信息中具有相同频率特征的第一振动频率信息和第二振动频率信息。

步骤S253c，将第一振动频率信息和第二振动频率信息带入多普勒计算模型，生成用于记录车辆速度的路况信息。

由于每辆汽车的车身重量、悬挂结构、轮胎型号等因素都不相同，因此，车辆在路面上行驶时产生的振动，都具有独特的频率特征。除了可以根据频率特征对车辆进行识别之外，还可以利用多普勒原理对车辆的行驶速度进行识别。

作为一种可选的实施方式，由于车道宽度是固定的，车辆检测器的埋设间距也是固定的。因此，在具有多车道的路段上，若干个车辆检测器可以组成车辆检测器矩阵。在实际情况下，车辆在通过车辆检测器矩阵的时候，由于各个车辆检测器与车辆的位置关系不同，会导致车辆检测器获取到的振动频率的变化也不同，因此，可以借助多普勒原理，利用两个以上车辆检测器获取到的振动频率的变化趋势，确定车辆的车辆行驶速度。

作为一种可选的实施方式，路况信息还可以至少包括：车辆变道信息、延误信息中的一种或多种。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。