用有外部传感器的探测车辆修正交通数据的系统和方法

专利名称：用有外部传感器的探测车辆修正交通数据的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用探测车辆来收集 数据的系统和方法，更特别地涉及一种 成用具有车载外部传感器的探测 来收集 信息的交通信息系统。
背景技术：
交通信息和管理系统得到了发展，其中糊被用做探测器来实时观懂糊 状况。在这些隨中，单个糊提供"流动的^^数据"，例如，斜例子，可
以被用来估计行驶时间或^MM的探测车辆的当前时间、驗、位置和朝向。 这些数据典型地被用作道路网络状态的在线指示符，用作检测事件的基础，或 用作动态路线导航系统的输入。
这些系统通常包括交通信息中心(TIC);多个探测车；用于确定每一个车 辆位置的技术，例如，斜例子，锁定位系统(GPS)， {柳蜂窝电话的系统，
或4顿射频识别(RFID)的系统；和允许在探测车辆与TIC之间双向通信的无 线通信装置。TIC (或接收中心)接收并处理探测车辆产生的数据，以确定期望 的后果或状况，并将结果返回给多个接收车辆，这些车辆可能还包括部分地实
施非探测卿。
然而，传统的探测车系统表现出由于^^的 和中心的交互所导致的各 种可量测性关注点。通常，非常大数目的探测车为了提供相对小量的有用 而冗^i也与接收中心通信。例如，在多个探测车位于顿堵塞的地方，每一个 车可能独立地与中心通信来冗余地向系统报警CT堵塞的存在。类似地，独立 的交互可能导致不涉及探测车辆的车辆状况的遗漏；这样盼瞎况例如，在探测 与^31堵塞相隔并且不能向中心传达其存在的情况。
另一个可量测性关注点由非常大数目的通信Sit而表现出来， 一个通舰
应每个独立操作的探测 ，该通道需要适应频繁的数据传送。最后，必须实 时处理的大量输入 需要在中心有充实和持续增加的容量。
此外，这些关注点导致需要一个更有效运行的顿信息系统，它减小通信量并皿而减小系统需要的容量。

发明内容
响应这些和其他传统探测车辆系统出现的关注点，本发明涉及一种改进的 CT信息系统，该系统利用至少一个主探测车辆，该主探测车辆被配置成感测 和聚集多^^程目标 的状况值荆专送单个的协作确定的值到 信息中心 的。尤其，该系统有用于M^禾,多个独立的通信探测车辆向接收中心报告同 样信息所需的通信通道的数量。该系统还有用于 >在所述中心必须被实时处 理的数据量。最后，传送状况的聚集值而不是单个探测车辆的值，还带来增加 的私秘性。
本发明的第一方面提供了一种^ffl信息系统，适用于与至少一个远程《亍驶 车辆相隔的探测车辆，还适于更新至少一个 状况并将该 状况传送给至 少一个接收实体。该系统包括被配置赫储^1状况的第一值的交通信息中心， 和通信耦合到中心的至少一个探测设备。该探测设备包括可操作用于检测第一 远程 状况的至少一个外部传感器，并且被配置成确定^ffi状况的探测值。 探测值部分地由检测至啲远程车辆拟诚确定。中心还被配置在接收来自于所 述至少一个撒则设备的探观隨时修改顿状况的第一值，并将修改的第一值传 送给所述至少一个接收辄
本发明的第二方面还包括预先确定的最小的检测车辆阈值，其中探测设备 还被配置成只在检测的远程车辆的数量至少等于该阈值时才将探测值传送给中 心。
从而，可以理解本发明的系统和方法相对于现有技术提供了许多，和优 点，例如包括，减少纟鄉观阵辆数据报告给接收中心所需的同时通信通道的数 目，禾口减少必须在接收中心实时 的所述 的数量。
本发明的这些和其他特征在下面的标题为具体实施例描述的部分会更详细 的讨论。


本发明的较优实施例会在下文参照附图被详细描述，其中
图1是依照本发明的一个实施例的车辆信息系统的平面图，特别说明了多个ffi31l!^各、GPS系统、和通信耦合到糊一部分的^M信息中心行驶的探测车 辆和非探测糊。
图la是图1示出的系统的替换平面图，特别说明了附加的至少一个中间探 测站或设备。
图2是根据本发明的 实施例的探测车的平面图。
图3是图2示出的在大路上行驶的车辆的平面图，特别说明了传感重叠。
图4是实施本发明的 方法的流程图。
图4a是实施本发明的第二im方法的流程图，还包括最小的检测目标阈 值；和
图5是被i^宗的^ffi数目与返回的探测值在3m/s的实际平均链路速度内的 概率的比较图表。
具体实施例方式
如在这里形容和说明的，本发明涉及一种改进的交通信息系统IO，它适用 于在道路或f淑各上行驶的机动糊12。然而，将新颖的方面和特征禾,在其他 适当的车辆信息系统中是在本发明的范围内的，其中有用的信息可以从周围的 交通例如航空交通控制或航海导航系统中导出。本发明的新颖方面和功能尤其 适于M微控制器的电子执行，从而，可以在一个或更多计算机禾 代码模块 中实行。
如图1所示，系统10通常包括至少一个主糊12或其他探测设备、顿 信息中心(TIC) 14、允许^M数据在其间双向通信的通信设备16、和至少一 个与主糊12相隔的远程行驶的车辆(g卩目标糊)18。 一旦中心14接收到 来自探测^12的唯一确定的探测数据，它就被配置成修改存储的 数据， 荆每新修改的数据传送到至少一个接收糊(或其他实体)20，接收辆20可 以包括探测器和/或目标车辆12， 18。
更特别地，探测 12被隨成从与糊12外部直接邻近的区域22收 集交通数据。探测车辆12包括至少一个车载环绕感测(即外部)传感器，可操 作用于检测位于区域22内的每一个目标车辆18的至少一个状况。更 地， 多个中、长和矢郎巨离传 1在 12周围被定向和定位，以便协同提供360° 的检测能力和通常限定在车辆12外部的区域22。例如，如图2和3所示，探测糊12可以包括向前的M巨离(例如150m)扫描传麟24、至少一个向前的 中距离(例如15m)传感器26、至少一个向后的中距离传自28、左和右短(例 如6m)或中距离侧视传感器30、以及左和右郷巨离盲点传感器32。更 地， 向前的中距离传麟系统26还包繊路追踪、目标ID和夜视能力。车辆12可 以进一步包括左和右长距离盲点(或侧/后车道改变辅助)传 (未示出)，和 向后的视觉系统(也未示出)来扩展地区22并增加冗余。
关于地面，，可以理解的是，这些传 可以包括电荷耦^^置(CCD) 或互补型金属氧化物半导体(CMOS)视频图i象传感器、长和中距离雷达和'激 光雷达传感器、以及超声波传,。这些传感器可以与主动安全系统相结合提 供双功能性，例如正面碰撞警告、自适应巡航控制、或道路改变并入应用。同 样，j继的系统10进一步适用于具有现有的主动安全系统的糊并舰该糊 实现。
对于本领域普通技术人员来说，可以知道这些传 的特性是互补的，因 为一些特性在估计特定参数中比其它特性更可靠。换句话说，这些传感器具有
不同的操作距离和角度覆盖，并且能够在它们的操作距离内估计不同的参数。 例如，雷达传感器通常可以估计物体的距离、距离变化率和方位角位置，但是 通常在估计被检测物体的范围上不可靠。具有视觉处理器的照相机在估计物形状和方位角位置上更可靠，但是在估计距离和距离变化率上不i;有效。扫描
型激光雷达在估计距离和方位角位置方面有效而且精确，但是不能估计距离变 化率，从而在新物体的获聰识别方面不准确。最后，超^t传感器能够估计距 离但魏常不能估计或计算距离变化率和方位角隨。另外，可以知道每一个
传ii^术的性能会受不同环境^^牛影响。从而，如图3进一步示出的，传感
器24—32 i^被配置^生冗余的传感重叠。
在一个雌实施例中，传感器24—32、它们各自的传感Kh理器34 (在 图2中单独示出)以及在传繊、传感器处理器和控制器36之间的互连被协同 配置为从多达15个目标车辆18以10Hz收集数据。传感器24-32、 处理器 34和控制器36被单3魁也或^地配置成收集或确定目标车辆 ，例如举 个例子，时间、鹏、位置(例如纬度和经度)、与探测 12相距的距离、 距离变化率、方位角、方位角变化率或加淑^I率。
雌的控制器36被方爐在主探测糊12内，但是也可以位于远程隨(未示出)。在这点上，控制器36电耦合到传麟处理器34，但也可以舰RF、 LAN、红外线或其它传统无线技术来无线耦合。
目标 和^^测车辆 在报告给中心14之前在控制器36被聚集和 处理。更特别地， 一旦传感数据被收集并且每一个被追踪的目标车辆18的距离、 距离变化率、鹏和方位角(即朝向)被确定，控制器36就概一步配置成基 于探测车辆和目标糊状况值来确定期望状况的探测值。例如，控制器36可以 被配置成确定目标和探测，12， 18的平均速度、随着探测车辆12在链路上 行jffii^这个平均值一段时间，并将平均速度传送给中心14，以便在实质上将 每一个目标车辆18转换成探测车辆。
更 地，控制器36被进一步MSa成将目标:^分类到具有大致^g朝 向的远程 18的道路上，并传送道路细节数据，例如平均道路皿。传统的 三角测量法和其它合适的方法可以被本领域普通技术人员利用来确定远程车辆 的位置和朝向。为此，4腿的探测车辆12还包括定位器设备38，该定位器设备 38被配置成根据三坐标系统来确定至少探测，12的位置。优选的控制器36 还被配置成只在远程 状况超过预定的远程车辆状况阈值时才考虑远程车辆 况。例如，为了避免考虑路边静止的物体，控制器36可以被配置成只在远程车 辆的会MiM超过5mph时才考虑它。
如图l， 2所示，定位器设备38的一个im实施例包括可操作用于锁定 位系统(GPS) 40的接收器。在这个配置中，定位器设备38可以通信耦合到包 括多个地图记录的地图数据库42，其中每一个记录给出多个链路，以便在地图 上查明探测^ffi 12的^g。可替换地，定位器设备38可以包括{顿蜂窝电话 識寸频识别(RFDD)的系统。
卿勺探测糊12还包括可操作用于检测至少一个探测车辆状况的至少 一个糊内传麟44，探测^ffi状况例如是探测车辆的速度、加鹏、横向加 速度、或偏航角速度。朴例子，可以禾,轮转速或发动机每分钟转数的传感 器。
最后，探测 12包括能与中心14通信的通信处理器46。通信处理器 46具有预定义的信息协议，用于达至'娥及本发明的操作的这些和其它功能。数 据M器34和通信处理器46的实现，以及特别是信息协议，可基本上涉及传 统技术，因此是在本领域普通技术人员能力范围内而不需要过分的实验。为这个目的的^g的传送技术包括蜂窝电话传送、FM/XM频率、本地和国家无线网 络，例如因特网。在如图la所示的至少有一个中间放大器或重复设备(或站) 48的地方，可以利用另外的短距离技术。例如，可以使用专门的短距离通信 (DSRC)系统。
从而，如图4所示，展示了传送更新的顿繊至侄少一个接收车辆或实 体20的j，方法，从步骤100开始，其中定位设备38和车内传感器42协同确 定探测车辆12的速度、位置和朝向。在步骤102，探测车辆12识别在它检测区 域内的至少一个远程行驶目标车辆18。在步骤104，目标车辆18被追踪一段时 间，并且在步骤106，相对于探测 12确定每一个目标糊的距离、距离变 化率、和方位角。在步骤108，基于探测车辆的邀叟、位置和朝向确定每一个目 标糊18的纟^t速度、位置和朝向。接下来，在步骤IIO，本地顿的平均速 度，即探测值，被计算并被传送到^ffi信息中心14。最后，中心14在步骤112 利用探测值来产生所期望 状况的修改值，例如在途中的行驶时间，并不断 周期i喊根据请求将这修改的娜中继至嗾收糊20。中心14维持与探测, 12的通信，以便提供擀卖更新的反馈，并返回至陟骤IOO，直至孫统10被去激 活。
更im地，为了将探测，之间的目标，接合(engagement)的不^i 所弓胞的错误概率最小化，更4趟地，该方、跑括中间步骤103，其中不接合最 小数目的目标车辆的探测糊不被考虑。更特别地，如图4a所示，^Mi糊 12检测的目标糊的数目n与预定的整数阈值(即2， 5， IO等)相比较。如果 n比阈值小，勧法返回妾陟骤102，并继续监视检测的目标糊的数目。否则， 当n比阈值大时，该方法如前所述执纟涉骤104。皿他，该阈值实现之后是可 调整的以给出特定于用户的系统，因为可以理解的是，接合的目标车辆的数目 根据例如《淑各的皿来改变。
还可以理解的是，n和在确定实际平均^^各速度时的错误概率成反比。在 一个示例采样中，这个关系导致了非线性级数(progression),其中当检观倒3 或3个以上目标车辆时(见图5)，可以达到90%的正确度(3m/s内)。最后， 可进一步理解的是，包括最小的接合目标阈值在开放的^1流量状况期间M^ 探测车辆到中心的不必要的通信，这反过来在纟艮显著地减小了系统10的总成本。
可替换地，或除了最小目标阈值，目标糊检测中的差异可以M:基于n值会饰一个探测值分配权重因T^调节。从而，如图1所示，在一个探测糊
12在其区域22内接合更多目标 的情况下，在确定平均 皿时将给予探 测i鼓多的考虑。例如，控制器36可以进一步被隨舰于给定的探测车辆12 ^^测值乘以n。
上述的本发明的 形式只是被用来解释，不应当被用来在解释本发明的 范围时作为限制。实施例和操作方法的明显变形，如在这里阐明的，可以由本 领域技术人员在不违背本发明精神的情况下很容易作出。因此发明人声明他们 的意图来依靠等同理论来确定和评价本发明的合理公平的范围为属于任何不从 本质上背离但是在以下权利要求中声明的字面上的范围外。
权利要求
1.一种交通信息系统，适用于与至少一个远程行驶车辆相隔的探测设备，并且用于更新至少一个交通状况和将交通状况传送给至少一个接收实体，所述系统包括交通信息中心，被配置成存储交通状况的第一值；和通信耦合到所述中心的至少一个探测设备，包括至少一个外部传感器，该外部传感器可操作用于为所述至少一个远程行驶车辆中的每一个车辆检测第一远程车辆状况，并且所述至少一个探测设备被配置成部分基于检测的远程车辆状况来确定交通状况的探测值，所述中心还被配置成在接收来自于所述至少一个探测设备的探测值时修改交通状况的第一值，并将修改的第一值传送给所述至少一个接收车辆。
2. 如权利要求1所述的系统，其中所述探测设备是探测糊，并5J^述中 心将修改的第一值传送给多个接收车辆，所述接收^IB包括所述至少一个探测 糊。
3. 如权利要求2所述的系统，其中所超少一个探测ffi被隨成确定相 应的探测车辆状况，检测相对于所述相应探测车辆状况的远程车辆状况，并从 中计算相应的绝对远程^lfi状况。
4. 如权利要求1所述的系统，其中多个探测设备中的每一个探测设备确定 状况的单独探测值，荆每该探测值传送到所述中心，并且修改值由所接收的多 个探测值协同确定。
5. 如权利要求1所述的系统，其中探测设备还被隨成只在远程车辆状况 jM预定的远程^^状况阈值时才考虑远程^li状况。
6. 如权利要求1所述的系统，其中远程 状赔少包括所超少一倾 程糊中每一个糊的当前时间、位置、速度和朝向。
7. 如权利要求6所述的系统，其中探测设备与多^程行驶糊相隔，并 被配置成确定具有通常适合朝向的远程车辆的平均速度并将其传送给所述中 心。
8. 如权利要求7所述的系统，其中所述探测设备被配置劍每远程行驶辆 分离至顾定义的交鹏路，并为每一个道路确定特定于道路的平均驗。
9. 如禾又利要求i所述的系统，所,少一个传litl利用/Ai要包括雷达、 声纳、激光雷达、视频成像和超声波感领啲组中选择的检测模式。
10. 如丰又利要求9所述的系统，其中所述^^测设备包括多个短、中和"^巨 离外部传艦
11. 如权利要求1所述的系统，其中探测设备和接收^^通过FM或XM 无线电与所述中心通信耦合。
12. 如权利要求1所述的系统，其中探测设备和接收^^ilM因特网与所 述中心通信耦合。
13. 如禾又利要求1所述的系统，其中探测设备和接收车1 1，窝通信与 所述中心通信耦合。
14. 如权利要求1所述的系统，其中修改值的传送是事件触发的。
15. 如权利要求1所述的系统，其中所述状况的探测值和修改值被周期性 地传送。
16. 如权利要求1所述的系统，其中至少一个中间设备被通信耦合至赚测 设备和所述中心，并被配置^l月着所述中心传送探测值。
17. 如权利要求1所述的系统，其中所超少一个外部传離中的每一个都 被通信耦合到M处理器，该数据处理器皮配置成基于第一远程，状况来确 定第二远程辅状况。
18. 如权利要求17所述的系统，其中所述第一远程车辆状况是相对于外部 传麟的ffi距离，并_&^述第二远程辆状况是给定期间的距离变化率。
19. 如权利要求17所述的系统，其中所述第一远程车辆状况是远程^S相 对于测量传感器的方位角，并且所述第二远程车辆状况是部分基于方位角的方 位角变化率。
20. 如权利要求17所述的系统，其中所超少一个探测糊还包括地图数 据库，第一远程车辆状况是远程车辆的速度，并且第二远程车辆状况是行驶到 地图数据库上的点的时间。
21. —种^ffi信息系统，适用于与数量为n的多1^程行驶^l^相隔的探 测车辆，并且用于更新至少一个交通状况和将交通>1^况传送给至少一个接收车 辆，所述系统包括.-^i^言息中心，被Kg^^储^ffi状况的第一值；禾口通信耦合至断述中心的至少一个探测设备，包括至少一个外部传感器，可 操作用于为所述多个远程行驶车中每一个车辆检测第一远程车辆状况，并且所 述至少一个探测设备被配置成确定^1状况的探测值，其中所述探测值由检测 的远程车辆状况协同确定，所述至少一个探测装置还被配置成只在n至少等于预定阈值时才传送探测 值到所述中心，所述中心还被配置成在接收来自于所述至少一个探测设备的探测值时修 改^ffi状况的第一值，并将修改的第一值传送给所述至少一个接收车辆。
22. 如权利要求21所述的系统，其中最小阈值等于5。
23. 如权禾腰求21所述的系统，其中该阈值在执行后是可调节的。
24. 如权利要求21所述的系统，其中该阈值基于最小可接受误差概率被选择。
25. 如权利要求21所述的系统，其中探测值MS于n的丰腫因子而增加。
26. 如权利要求25所述的系统，其中探测值在传粒ffl皮乘以n。
全文摘要
一种探测车辆交通信息系统和方法，利用具有车载外部传感器的主探测车辆来收集交通数据。主探测车辆被配置成从至少一个行驶的目标车辆检测至少一个状况，聚集和处理这些状况数据，并只将处理后的数据报告给交通信息中心，以便使报告来自多个探测车辆的状况数据所需的同时通信通道的数目减小。
文档编号G08G1/123GK101297299SQ200680040108
公开日2008年10月29日 申请日期2006年9月25日 优先权日2005年10月28日
发明者H·克里施南, J·S·帕里克, M·A·弗曼 申请人:通用汽车环球科技运作公司