一种车联网区域化管理调度方法和系统与流程

本发明涉及交通运输和信息技术领域，尤其涉及一种车联网区域化管理调度方法和系统。

背景技术：

随着智能网联汽车技术的发展与进步，自动驾驶、智能交通、车辆智能化、动态信息服务正在逐步实现。车联网汽车是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与x(人、车、路、云等)智能信息交换和共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。

目前车联网的管理与调度是通过各个整车厂或后装模块厂取得特定公司生产车辆的各个独立的信息来进行的，对于一个车队或用户在其服务范围内提供如加油、救助维修等此类服务为目的。不同厂家的车辆管理则无以覆盖，导致其各个厂家割裂分立，对一区域内的管理能力非常弱化，当车辆在受控区域行驶或通过时，只能从其它部门获得交通信息，由各驾驶人员自行判断规划道路。但因横向信息孤立，服务于自身的因素较多，尚不能显示出显著的社会价值。

而以智慧城市为主导的车联网系统则以提供信息为主，若要实现区域化管理调度功能，需要建设大量的辅助性设施，投入成本大，仅在城市内实现，也不能实现酸覆盖农村和偏远地区的车辆管理。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种车联网区域化管理调度方法和系统，能够减少建立车联网环境的设备成本，实现局部区域道路网络的有效调度管理，提高道路利用率，有效进行拥堵预警和引导。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种车联网区域化管理调度方法，具体包括以下步骤：

s1.车辆进入受控区域内的道路元后，发出注册请求；所述受控区域包括一个以上道路元，所述道路元为一条不包括分叉或者并入的单向道路；

s2.接收注册请求，筛选出处于同一道路元内的车辆，组建局域车联网；

s3.对注册请求进行分析，得到调度信息，并把调度信息下发到车辆；

s4.车辆根据调度信息行驶，直至行程结束；或者，车辆根据调度信息行驶，进入下一道路元，重新返回s1，直至行程结束。

采用上述技术方案的有益效果是：利用覆盖范围广的蜂窝通讯基站进行车联网区域化管理调度，根据受控区域内各道路的实时路面情况，全程监控车辆的行驶路径，在不大力增加硬件设施的情况下，通过蜂窝通讯基站对所覆盖的受控区域的车辆进行管理。当覆盖至全国各路网后，小至提高出行效率避开拥堵道路，大至省市级交通管制策略，甚至完成全国范围内的交通优化调度管理。

进一步地，所述注册请求包括车辆的当前位置；

所述s2具体包括：

根据车辆的当前位置和方向得到车辆所处的道路网络号；

筛选出同一道路网络号的所有车辆；

对同一道路网络号的所有车辆分配ip，组建局域车联网。

进一步地，所述注册请求还包括电子标签和目的地；

所述s3具体包括：

根据电子标签内关联的优先级信息确认优先级；

根据各车辆的当前位置进行排序，得到流水号；

根据车辆的当前位置和目的地得到下一路口驶离行为；

把包括道路网络号、优先级、流水号、下一路口驶离行为的调度信息下发到车辆。

进一步地，所述s4中，车辆根据调度信息行驶具体包括：

车辆根据流水号在道路元上依次通行；

根据优先级进行超车，优先级分为普通级和紧急级，紧急级的车辆可以超越普通级的车辆；

根据下一路口驶离行为进行左转、右转、掉头和直行；

车辆驶入新的道路元后，重新发出注册请求、获取调度信息、根据调度信息行驶，直至行程结束。

进一步地，一种车联网区域化管理调度方法,还包括根据预设的区域调度规则对该受控区域内的车辆进行调度，具体步骤包括：

获取车辆的当前位置和目的地；

分析当前位置和目的地之间的所有路径；

比较每个路径的路程和时间；

根据区域调度规则对车辆进行调度；

其中，所述区域调度规则适用于交通畅通时对该受控区域进行调度，所述区域调度规则包括最小路径规则和最短时间规则。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种车联网区域化管理调度系统，包括：

调度中心，用于对注册请求进行分析，得到调度信息，并把调度信息通过蜂窝通讯基站下发到车辆；

蜂窝通讯基站，用于接收并向调度中心发送注册请求，筛选出处于同一道路元内的车辆，组建局域车联网；

车辆，内置车载终端，所述车辆进入受控区域内的道路元后，通过车载终端发出注册请求和接受调度中心的调度信息，并根据调度信息行驶，直至行程结束；或者，根据调度信息行驶，进入下一道路元，重新进行注册请求、获取调度信息、根据调度信息行驶，直至行程结束；

道路元，所述蜂窝通讯基站所覆盖的受控区域包括一个以上道路元，所述道路元为一条不包括分叉或者并入的单向道路。

进一步地，所述注册请求包括当前位置；

蜂窝通讯基站根据车辆的当前位置和方向得到车辆所处的道路网络号；

蜂窝通讯基站筛选出同一道路网络号的所有车辆；

蜂窝通讯基站对同一道路网络号的所有车辆分配ip，组建局域车联网。

进一步地，所述注册请求还包括电子标签和目的地；

蜂窝通讯基站根据电子标签内关联的优先级信息确认优先级；

蜂窝通讯基站根据各车辆的当前位置进行排序，得到流水号；

调度中心根据车辆的当前位置和目的地得到下一路口驶离行为；

调度中心通过蜂窝通讯基站把包括道路网络号、优先级、流水号、下一路口驶离行为的调度信息下发到车辆。

进一步地，车辆根据调度信息行驶具体包括：

车辆根据流水号在道路元上依次通行；

车辆根据优先级进行超车，优先级分为普通级和紧急级，紧急级的车辆可以超越普通级的车辆；

根据下一路口驶离行为进行左转、右转、掉头和直行；

车辆驶入新的道路元后，重新发出注册请求、获取调度信息、根据调度信息行驶，直至行程结束。

进一步地，所述蜂窝通讯基站根据预设的区域调度规则对受控区域内的车辆进行调度，具体包括：

蜂窝通讯基站获取车辆的当前位置和目的地；

蜂窝通讯基站分析当前位置和目的地之间的所有路径；

蜂窝通讯基站计算每个路径的路程和时间；

蜂窝通讯基站根据区域调度规则对车辆进行调度；

其中，所述区域调度规则适用于交通畅通时对该受控区域进行调度，所述区域调度规则包括最小路径规则和最短时间规则。

附图说明

图1为本发明一种车联网区域化管理调度方法的流程图；

图2为本发明一种车联网区域化管理调度系统的示意图；

图3为本发明调度中心、蜂窝通讯基站和车载终端相连的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，图1为本发明一种车联网区域化管理调度方法的流程图。

一种车联网区域化管理调度方法，具体包括以下步骤：

s1.车辆进入受控区域内的道路元后，发出注册请求；所述受控区域包括一个以上道路元，所述道路元为一条不包括分叉或者并入的单向道路；

s2.接收注册请求，筛选出处于同一道路元内的车辆，组建局域车联网；

s3.对注册请求进行分析，得到调度信息，并把调度信息下发到车辆；

s4.车辆根据调度信息行驶，直至行程结束；或者，车辆根据调度信息行驶，进入下一道路元，重新返回s1，直至行程结束。

如图2和图3所示，图2为本发明一种车联网区域化管理调度系统的示意图，包括蜂窝通讯基站2覆盖范围内的各种道路元信息，图3为本发明调度中心1、蜂窝通讯基站2和车载终端3相连的示意图。

对应地，一种车联网区域化管理调度系统，包括：

调度中心1，用于对注册请求进行分析，得到调度信息，并把调度信息通过蜂窝通讯基站2下发到车辆；

蜂窝通讯基站2，用于接收并向调度中心1发送注册请求，筛选出处于同一道路元内的车辆，组建局域车联网；

车辆，内置车载终端3，所述车辆进入受控区域内的道路元后，通过车载终端3发出注册请求和接受调度中心1的调度信息，并根据调度信息行驶，直至行程结束；或者，根据调度信息行驶，进入下一道路元，重新进行注册请求、获取调度信息、根据调度信息行驶，直至行程结束；

道路元，所述蜂窝通讯基站2所覆盖的受控区域包括一个以上道路元，所述道路元为一条不包括分叉或者并入的单向道路。

调度中心1可为区级、市级、省级甚至国家级的调度系统，具有综合管理功能，能够根据实时路况、当前位置和目的地等信息对车辆进行导航；蜂窝通讯基站2为区域化管理调度系统的中心，用于接收调度中心1包括导航信息在内的各种指令，并上传本受控区域内各种道路信息与车辆信息到调度中心1，以供调度中心1综合管理；蜂窝通讯基站2能够实现除了对注册请求进行分析得到调度信息以外的所有管理调试功能，如组建局域车联网等。

蜂窝通讯基站2已遍布全国，通过蜂窝通讯基站2实现区域性或全国性的道路车辆管理调度，能够有效减少硬件资源的投入。使用蜂窝通讯基站2管理交通，根据受控区域内各道路车辆流量和上级调度中心1的调度指令，可以全程监控车辆在受控区域内的行驶路径，在不大规模增加硬件投资的情况下，蜂窝通讯基站2对受控区域内的车辆进行管理。当覆盖至全国各路网后，区域化管理调度就能最大程度发挥作用，小至提高出行效率避开拥堵道路，大至省市级交通管制策略，甚至实现全国范围内的交通优化调度管理。只需要在车辆内设置车载终端3，便可打通各厂家之间的汽车信息孤岛。

利用覆盖范围广的蜂窝通讯基站2进行车联网区域化管理调度，根据受控区域内各道路的实时路面情况，全程监控车辆的行驶路径。在不大力增加硬件设施的情况下，通过蜂窝通讯基站2对所覆盖的受控区域的车辆进行管理。当覆盖至全国各路网后，小至提高出行效率避开拥堵道路，大至省市级交通管制策略，甚至完成全国范围内的交通优化调度管理。

所述注册请求包括电子标签、当前位置和目的地；所述调度信息包括道路网络号、优先级、流水号、下一路口驶离行为，所述下一路口驶离行为包括左转、右转、掉头和直行。

其中，电子标签为蜂窝通讯基站2识别车辆的识别码，电子标签内关联有车辆的车型、排量、优先级等各种信息。当前位置为车辆发送注册请求时所在的位置。目的地为通过车载终端3设定的目的地。道路网络号为预先为各种道路元设置的编号，如图2所示，a01、a02、a03、a04至f01、f02、f03、f04等为道路网络号。优先级则用于判定超车权限，分为普通级和紧急级，在一个道路元内行驶时，紧急级的车辆可以超越普通级的车辆；一般地，军用、火警、救护车等被定义为紧急级，而普通民用车辆则被定义为普通级。流水号为同一道路元内的排列顺序，如1、2、3，1排在道路元的最前面，2、3依次在后，蜂窝通讯基站2根据各车辆的当前位置进行排序便可得到流水号。下一路口驶离行为则为导航信息，由调度中心1分析提供，蜂窝通讯基站2转发到车辆。

所述s2具体包括：

蜂窝通讯基站2根据车辆的当前位置和方向得到车辆所处的道路网络号；

蜂窝通讯基站2筛选出同一道路网络号的所有车辆；

蜂窝通讯基站2对同一道路网络号的所有车辆分配ip，组建局域车联网。

当车辆进入新的道路元后，重新组建局域车联网。组建局域车联网为区域化管理调度的基础，蜂窝通讯基站2把受控区域内的所有车辆按照道路元分析组建不同的局域车联网，再对车辆进行管理调度。另外，所述车辆内还设置有自动驾驶模块，车辆通过蓝牙或其它无线网络向同一局域车联网人内相邻的其他车辆广播本车的流水号、车辆位置和速度，并接收相邻车辆的流水号、车辆位置和速度，得到与前后车距离等信息后发送至自动驾驶模块，自动驾驶模块根据调度信息控制车辆前行及路口转弯的行为，实现自动驾驶。

所述s3具体包括：

蜂窝通讯基站2根据电子标签内关联的优先级信息确认优先级；

蜂窝通讯基站2根据各车辆的当前位置进行排序，得到流水号；

调度中心1根据车辆的当前位置和目的地得到下一路口驶离行为；

调度中心1通过蜂窝通讯基站2把包括道路网络号、优先级、流水号、下一路口驶离行为的调度信息下发到车辆。

优先级与电子标签相关联，蜂窝通讯基站2通过电子标签便可识别出特定车辆的优先级。根据各车辆的当前位置可以确定各车辆在道路元中的位置，进一步对各车辆进行排序，得到流水号；下一路口驶离行为由调度中心1控制，蜂窝通讯基站2只负责转发。各种车辆根据调度信息行驶，便可实现区域化管理调度。

所述s4具体包括：

车辆根据流水号在道路元上依次通行；

根据优先级进行超车，优先级分为普通级和紧急级，紧急级的车辆可以超越普通级的车辆；

根据下一路口驶离行为进行左转、右转、掉头和直行；

车辆驶入新的道路元后，重新发出注册请求、获取调度信息、根据调度信息行驶，直至行程结束。

在同一道路元内的各车辆均会得到流水号，如1、2、3，各车辆根据流水号在道路元上依次通行，如1在2前面、2在3前面；通常，各车辆要根据流水号行驶，不得超车，但当出现紧急情况时如火警时，可根据优先级进行超车，优先级分为普通级和紧急级，紧急级的车辆可以超越普通级的车辆；因道路元为一条不包括分叉或者并入的单向道路，所以车辆在道路元的尽头只能有左转、右转、掉头和直行这几种动作；车辆根据下一路口驶离行为进行左转、右转、掉头和直行，直至行程结束，或者车辆驶入新的道路元后，重新发出注册请求、获取调度信息、根据调度信息行驶，直至行程结束。

优选地，当受控区域交通畅通时，蜂窝通讯基站2可以离线工作，即不需要由调度中心1进行调度信息分析，通过预设区域调度规则即可实现管理调度。

根据区域调度规则对该受控区域进行调度，具体步骤包括：

获取车辆的当前位置和目的地；

分析当前位置和目的地之间的所有路径；

比较每个路径的路程和时间；

根据区域调度规则对车辆进行调度。

结合图2可知，从某一位置去到另一位置，可能存在几种路径，在受控区域交通畅通的情况下，能够分析每种路径的路程和时间。所述区域调度规则包括最小路径规则和最短时间规则，根据需要选择特定的区域调度规则，实现对受控区域进行调度。

车辆向蜂窝通讯基站2进行注册，就是把注册请求包括电子标签、当前位置和目的地等信息发送到蜂窝通讯基站2，蜂窝通讯基站2再把调度信息包括道路网络号、优先级、流水号、下一路口驶离行为通过车载终端3发送给车辆。当车辆驶入新的道路元后，重新进行注册。蜂窝通讯基站2与调度中心1实时通讯，上传本受控区域内各种道路与车辆信息，接收上级调度中心1的指示。发现车辆进入受控区域后，与车辆交互通讯得到注册请求，根据各道路的流量密度及调度中心1的调度信息来规划车辆下一路口行进行为，从而达到调度管理的效果。

所述车辆上设置有车载终端3，每个车辆均分配有固定的电子标签，车载终端3一旦启动，便通过5g或专用cellular-v2x信道与蜂窝通讯基站2建立连接，通过gnss获得当前位置和方向等信息，然后不定时向蜂窝通讯基站2发送注册请求。蜂窝通讯基站2确定后，车辆根据指引进入其控制区域的道路，与同一道路元内的其它车辆局域车联网，再获取调度信息。车辆读取调度信息即可知道本车辆在下一路口需要完成的行为。通过交叉点后，在新的道路元重新组网并继续获得调度信息并按此规则运行，从而实现区域化管理调度。gnss为全球导航卫星系统。

一个蜂窝通讯基站2就是其覆盖地区的调度管理控制台，实现对车辆组建局域车联网、注册、排队、上报控制区域道路流量、接收上级调度信息等功能。配合调度中心1，引导各种不同类型车辆避开或禁入某些路段，从而达到大范围的车辆流量调度管理的目的。

车辆进入受控区域后发出请求注册，与同一道路元中的其它车辆组建局域车联网，发送计划路径至蜂窝通讯基站2，接收调度信息并按照指令行驶，将规划路径在一个个道路元中接力，从而顺利抵达目的地。整个过程就是注册-获取调度信息-行驶-注册-获取调度信息-行驶的过程。车辆在行驶中不停地广播流水号、车辆位置和速度，使同一局域车联网内的其它车辆接收后可知相邻车辆及自己的流水号、车辆位置和速度，服务于自动驾驶功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。