基于网络的单路口交通流量统计分析方法及系统与流程

文档序号：11288886阅读：701来源：国知局

本发明涉及交通流量统计技术领域，特别是涉及一种基于网络的单路口交通流量统计分析方法及系统。

背景技术：

路口的交通流量统计分析是交通网络中的一个重要研究方向，也为很多交通规划以及交通应用提供了数据基础和依据。例如，我们可以通过统计路口的车流量来判断道路是否拥塞，分析不同时段或者每天同一时间段的车流量来画出车流随着时间的变化趋势，或者还可以更进一步分析有多少辆车会经常在同一时间段通过某个路口，从而设计出基于流量分析的app，以进行更好的导航，提高乘车体验。因此，路口的交通流量统计分析是实现智能交通和高效交通决策的基础。

除了传统在路口安装硬件或者根据监控摄像头采用图像识别的方式来计算车流量外，近年来有部分研究采用车路交互的方式来记录路口的车流量。上述方法各有优缺点。利用硬件计算车流往往是通过磁场感应的方式来判断是否有车通过，这种传统的流量统计方式不仅在多车道、高车速时的测量精度并不高，只能实现简单的计数功能，且铺设的硬件造价过高，不太可能在大量路口实现。采用图像识别的方式虽然不需要增加额外的设备，但识别速度慢，且在存在车辆间的遮挡、车速高时的识别准确率也不是很高。除此之外，图像识别记录下来的是车牌信息，如果直接用于科学研究或提供给企业，还存在着车辆的隐私泄露等问题。采用网络的方式是通过安装在车上的rfid标签和路口的阅读器之间的交互，实现交通流量统计。现有的基于网络的单路口车流统计大都仅是静态地统计在某段时间内经过单个路口的车辆数，并没有考虑如何高效地分析出有多少辆车同时经过了多个时间片。

因此，为了解决现有交通流量统计方法的不足，有必要提供一种基于网络的单路口交通流量统计分析方法及系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于网络的单路口交通流量统计分析方法及系统，其在保护车辆隐私的基础上，能够估算出有多少辆车在不同测量周期内多次经过了某个路口。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种基于网络的单路口交通流量统计分析方法，所述方法包括：

在线编码，车辆经过路口时，按照一定规则向阅读器发送一个随机数，阅读器收到车辆发送的随机数后，利用哈希函数在自身的bitmapb上进行置位，在测量周期结束后阅读器会得到一个完整的bitmapb；

离线译码，服务器在收到路口在不同测量周期发送过来的bitmapb之后，会进行离线译码工作，计算不少于k个测量周期的车辆数nk为其中，t个测量周期得到的bitmap，分别为b1，b2，...，bt，经过了i个测量周期的车辆数为ni。

作为本发明的进一步改进，所述车辆的在线编码步骤具体为：

s11、当车辆经过路口l时，车辆与阅读器交互，得到路口的编号l；

s12、由哈希函数计算出随机数h为任意一个随机性哈希函数，v是车辆的车牌号码，kv为车辆的私钥，l为所经过路口的阅读器的编号，m为b的位数；

s13、将随机数hv发送给阅读器。

作为本发明的进一步改进，所述阅读器的在线编码步骤具体为：

s21、判断是否有车辆与阅读器交互，若是，执行s22；否则，继续等待，执行s21；

s22、阅读器发送自身的路口编号l给车辆；

s23、判断阅读器是否收到车辆发送的随机数hv，若是，执行s24；若否，继续等待，执行s23；

s24、设置b[hv]＝1；

s25、判断当前测量周期是否结束，若是，执行s26；否则，执行s21。

s26、发送得到的bitmapb给服务器；

s27、将bitmapb中的所有位均置0，开始下一个测量周期。

作为本发明的进一步改进，所述服务器的离线译码步骤具体为：

s31、设置p′0＝p0＝v0，pj表示b中任意一位l等于j的概率，v0表示b中等于0的位数占总位数的比例，p′j表示b[l]＝j且给定的j个b的第l位均为1的概率；

s32、计算在所有测量周期经过该路口的车辆总数n为m为b的位数；

s33、设置j＝1；

s34、计算没有车辆选择除给定的j个b以外的b的第l位置1的概率p”j为

s35、计算p′j为

s36、计算经过了i个测量周期的车辆数ni为：其中，

s37、设置j＝j+1；

s38、判断j>k-1是否成立，若成立，则执行s39；否则，执行s34；

s39、计算不少于k个测量周期的车辆数nk为

本发明另一实施例提供的技术方案如下：

一种基于网络的单路口交通流量统计分析系统，所述系统包括：

车辆，用于在线编码，当车辆经过路口时，按照一定规则向阅读器发送一个随机数；

阅读器，设于进行流量统计的路口，阅读器发送自身的路口编号l给车辆，用于在线编码，阅读器收到车辆发送的随机数后，利用哈希函数在自身的bitmapb上进行置位，在测量周期结束后阅读器会得到一个完整的bitmapb；

服务器，用于离线译码，服务器在收到路口在不同测量周期发送过来的bitmapb之后，会进行离线译码工作，计算不少于k个测量周期的车辆数nk为其中，t个测量周期得到的bitmap，分别为b1，b2，...，bt，经过了i个测量周期的车辆数为ni。

作为本发明的进一步改进，所述车辆上安装有用于和阅读器进行交互的rfid标签。

本发明的有益效果是：

本发明在保护车辆隐私的基础上，能够估算出有多少车辆在不同测量周期内多次经过了某个路口，其硬件成本低、识别率较高且速度快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于网络的单路口交通流量统计分析方法的流程图；

图2为本发明基于网络的单路口交通流量统计分析系统的模块示意图；

图3为本发明一具体实施方式中车辆的在线编码流程图；

图4为本发明一具体实施方式中阅读器的在线编码流程图；

图5为本发明一具体实施方式中服务器的离线译码流程图。

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中的技术方案，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。

参图1所示，本发明公开了一种基于网络的单路口交通流量统计分析方法，该方法包括在线编码和离线译码两部分，具体为：

对应地，参图2所示，本发明还公开了一种基于网络的单路口交通流量统计分析系统，该系统包括：

车辆10，车辆上安装有用于和阅读器进行交互的rfid标签，当车辆经过路口时，按照一定规则向阅读器发送一个随机数；

阅读器20，设于进行流量统计的路口，阅读器发送自身的路口编号l给车辆，用于在线编码，阅读器收到车辆发送的随机数后，利用哈希函数在自身的bitmapb上进行置位，在测量周期结束后阅读器会得到一个完整的bitmapb；

服务器30，用于离线译码，服务器在收到路口在不同测量周期发送过来的bitmapb之后，会进行离线译码工作，计算不少于k个测量周期的车辆数nk为其中，t个测量周期得到的bitmap，分别为b1，b2，...，bt，经过了i个测量周期的车辆数为ni。

在线编码通过车辆和路口阅读器之间的交互，实现在线的实时编码。在线编码部分需要在每个要进行流量统计的路口安装阅读器，并在每辆车上安装一个rfid标签。当车辆经过路口时，会按照一定规则向阅读器发送一个随机数。阅读器收到车辆发送的随机数后，会利用哈希函数在自身的bitmap上进行置位。最终，在测量周期结束后阅读器会得到一个完整的bitmap，将其发送给服务器，以便接下来进行离线译码。具体的实现方式如下：

(1)在每个测量周期开始，路口l的阅读器首先设置自身的bitmap的所有位均为0。假设bitmap用b表示，且b有m位。当车辆经过路口l时，会向阅读器发送一个随机数hv。该随机数由哈希函数计算得到，具体计算公式为：

其中，h可以是任意一个随机性很好的哈希函数，v是车辆的车牌号码，kv是这辆车的私钥，l是所经过路口的阅读器的编号。由于kv只有车辆自身知道，所以阅读器无法根据车辆发送的随机数hv相关联，从而起到保护车辆位置隐私的效果。在计算出hv后，车辆会将其发送给阅读器。

(2)阅读器在收到车辆发送的hv后，会在b的相应位置置1，即设置b[hv]＝1。

(3)在一个测量周期结束后，阅读器会将本测量周期得到的bitmapb发送给服务器，用于做离线译码。

服务器在收到路口在不同测量周期发送过来的bitmap之后，会进行离线译码工作。假设有t个测量周期得到的bitmap，分别为b1，b2，...，bt，流量统计需要估算出经过了其中不少于k个测量周期的车辆数nk。假设恰好经过了i个测量周期的车辆数为ni，具体的实现方法如下：

(1)将所有的bitmap按位求和，得到数组b。即，设置数组b的每一位

(2)用pj表示b中任意一位l等于j的概率，即b[l]＝j的概率。用p′j表示b[l]＝j且给定的j个bitmap的第l位均为1的概率。换句话说，也就是除了给定的j个bitmap，剩下的t-j个bitmap的第l位应该均等于0。用v0表示b中等于0的位数占总位数的比例。例如，b的总长度m＝1000，等于0的位数等于200，那么v0＝200/1000＝0.2。首先设置p′0＝p0＝v0。

(3)用公式(2)计算在所有测量周期经过该路口的车辆总数n。

(4)从j＝1开始，依次估算n1，n2，...，nk-1。当估算nj时，具体实现方法如下：

首先，用公式(3)计算p”j，其中p”j表示没有车辆选择除给定的j个bitmap以外的bitmap的第l位置1的概率。

然后，通过公式(4)计算得到p′j。

最后，通过公式(5)计算得到nj。

其中，

(5)通过公式(6)计算得到通过了不少于k个测量周期的车辆数量nk。

以下对车辆、阅读器及服务器的工作过程进行详细说明。

参图3所示，车辆的在线编码步骤具体为：