专利名称：一种实时交通信息生成方法
技术领域：
本发明涉及智能交通领域，特别是一种实时交通信息生成方法。
背景技术：
在智能交通领域，实时动态交通信息服务能够为公众出行、交通运输等提供高效 可行的交通诱导和出行规划信息，从而达到节省时间、降低成本和低碳环保等目的。浮动车 (Floating Car Data，简称F⑶)技术是智能交通系统中获取道路实时交通信息的技术手段 之一。它利用定位技术、无线通信技术和信息处理技术，实现对道路上行驶车辆的GPS位置 信息、瞬时行驶速度和方向等交通参数的采集，结合城市道路路网数据，对采集的交通参数 进行地图匹配、路径推测和路况信息融合等计算，形成反映实时道路拥堵情况的交通信息， 为交通管理部门和公众提供动态的交通控制和诱导服务。基于浮动车技术提供的城市内交 通信息服务已经日益深入并影响着人们的出行生活，公众对实时交通信息的准确性、时效 性等服务品质也提出了越来越高的要求。
一直以来，对于车载导航应用而言，实时交通信息是通过FM调频副载波广播下发 的，信道带宽的限制使得实时交通信息的排队下发需要一个相对可观的时长。以北京和上 海等大城市为例，实时交通信息计算需要I分钟左右，路况通过广播信道发送完成需要广2 分钟，为了保证数据正常接收一般需广播2 3次，因此，实时交通信息的生成和发布总共耗 时约5分钟左右。此外，依据浮动车技术原理，需要针对5分钟的车辆缓冲GPS数据才能有 效地进行路径推测和选择。综上，一般而言，浮动车系统会将实时交通信息计算的周期设定 为5分钟，以保证实时交通信息的正常计算和应用。
如图1所示，是目前广泛采用的一种基于FCD技术获取实时交通信息的数据处理 架构，该架构是一种线性的处理方式。GPS接收系统首先缓冲GPS数据源提供商传输过来的 数据流，5分钟的缓冲GPS数据经格式转换后生成一个GPS文本；FCD处理系统读取GPS文 本，经过地图匹配、路径推测和路况计算等过程后，生成路况信息文本；发布系统读取路况 信息文本并向车载终端发布。
忽略各系统间通过文本交换数据的时延，考察从GPS缓冲到路况信息生成这一段 过程中系统的时间片分配，如图2所示，第i个计算周期从(1-1) *5整点开始，到i*5整点 结束，总共5分钟。为了保证在第i*5整点生成路况信息，设F⑶处理过程耗时I分钟(其 中地图匹配和路径推测耗时40秒，路况计算耗时20秒)，则在第i*5-l分钟必须生成GPS文 本，为了缓冲5分钟的GPS数据，则在第(1-1) *5-1分钟就开始缓冲第i周期的GPS数据， 从而形成了一个图2所示的循环。
GPS数据接收和FCD处理是两个不同的进程。对于同一个计算周期而言，GPS数据 接收周期早于计算周期I分钟开始。在计算周期结束前I分钟，GPS数据接收周期结束，缓 冲并生成当前计算周期的GPS文本，并开始下一个GPS接收周期的数据缓冲；同时，FCD处 理进程启动，读取GPS文本，并耗时I分钟生成路况信息文本，此时正是计算周期结束的时 刻，从而保证了在计算周期结束时整点生成路况信息。
然而，在上述数据处理架构中，存在这样的问题第一，由于是5分钟缓冲生成一个GPS文本，所以决定了计算周期也只能大于等于5分 钟，不可能小于5分钟并且动态调整。这样的话在第i+Ι全周期中就只能使用第i周期生 成的交通信息，信息的时延最大有11分钟，即在第(i+1) *5分钟使用第i周期某条路段的 的交通信息，而这条路段的交通信息是使用第(1-1) *5-1分钟的GPS数据生成的。这是一 种极端情况，指的是对于第i周期的一条路段，只有在第(1-1)*5-1分钟这一时间点有车辆 经过并上传了 GPS点，后来就一直没有车辆经过，但是这个路况信息计算出来后一致被沿 用到第(i+l)*5分钟，那么最大时延是(i+l)*5-((1-l)*5-l)=2*5+l=ll分钟。这样就导致 了实时交通信息发布的延时较大，降低了实时交通信息的实效性。
第二，GPS接收系统和F⑶处理系统之间通过GPS文本交换数据，由于GPS文本的 生成判断和数据读取具有一定时延，导致数据交换效率不高。
第三，在图2中，从第(1-1)*5分钟到第i*5_l分钟F⑶处理进程都处于等待GPS 文本生成的状态，系统计算资源利用率不高，计算效率不高。
目前有一种改进的方法是通过降低GPS文本缓冲的时间间隔来实现，例如I分钟 生成一个GPS文本，这样可以在一定程度上缓解当前系统发布间隔不可调和不可降低的问 题。如果想获得更小的计算周期，则GPS文本缓冲的时间需进一步降低。这一做法做有如 下的缺点首先，通过文本交换数据效率低下；如果想获取较短的计算周期，则会生成很多的GPS 文本，文本生成判断的时延会很大；其次，计算周期的调整需要GPS接收系统和FCD处理系统联动，不够灵活；最后，FCD处理系统总有一段时间在等待GPS数据，计算效率低下。
而近年来，随着数字广播技术的普及以及3G时代的到来，实时交通信息发布到车 载终端的带宽瓶颈已经不复存在，故可以将路况信息生成和发布的周期缩短，以应对公众 对交通信息实时性的更高要求。路况发布的周期越短，车载终端用户就可以越早地获知前 行道路的路况变化情况，以提高反应速度，提升出行体验。因此，目前急需一种发布周期更 短且动态可调的实时交通信息生成方法，以提升交通信息发布的实效性。发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生成周期可调的实时交通信息生成方法， 用于提高实时交通信息的实效性，提升GPS接收系统和FCD处理系统之间的数据交换效率， 并提高FCD处理系统计算资源利用率。
本发明提供了一种生成周期可调的实时交通信息生成方法，包括在GPS接收系统和浮动车F⑶处理系统之间建立套接字Socket连接，并设置GPS数据 缓冲区，GPS接收系统将接收的GPS数据实时插入到所述GPS数据缓冲区中，同时FCD处理 系统从所述GPS数据缓冲区中取出GPS数据进行FCD处理生成实时交通信息。
本发明提出了一种新颖的处理架构，根据生产者/消费者模型建立一个GPS数据 的缓冲区，GPS数据接收缓冲和F⑶处理可以同步运行，有效地利用了计算资源；并通过将 地图匹配和路径推测与GPS数据缓冲同步进行，进一步压缩了 FCD处理所消耗的时间，从而 提高实时交通信息发布的时效性；GPS接收系统和FCD处理系统之间通过套接字Socket通信进行数据交换，不仅提高了系统间数据交换的效率，还解除了由于缓冲生成GPS文本对 计算周期的限制。
此外，本发明通过在F⑶处理系统中缓冲最新的地图匹配和路径推测结果，在缓 冲5分钟GPS数据的前提下实现了实时交通信息计算和发布周期的动态可调。
图1为现有技术中一种基于GPS文本交换获取实时交通信息的数据处理架构原理 图；图2为现有技术中基于图1所示架构的时间片分配示意图；图3为本发明实施例提供的实时交通信息的数据处理架构原理图；图4为本发明实施例提供的实时交通信息生成方法流程图；图5为本发明实施例中基于图3所示架构的时间片分配示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步 的详细描述。
本发明实施例通过在GPS接收系统和F⑶处理系统之间利用Socket通信进行数 据交换，不仅提高了数据交换的效率，还解除了由于缓冲生成GPS文本对计算周期的限制； 根据生产者/消费者模型建立了一个GPS数据的缓冲区，GPS接收系统将接收的GPS数据 实时插入到数据缓冲区中，而FCD处理系统从缓冲区中取出GPS数据进行地图匹配和路径 推测操作，GPS数据接收缓冲和F⑶处理进程可以同步运行，有效地利用了计算资源，进一 步压缩了 FCD处理所消耗的时间，从而提高交通信息的时效性。
图3是本发明实施例提供的实时交通信息的数据处理架构，在该架构中，根据生 产者/消费者模型建立了一个GPS数据的缓冲区，并在GPS接收系统和FCD处理系统之间 利用Socket通信进行数据交换。
基于该架构，本发明实施例提供的实时交通信息生成方法如图4所示，该方法由 两个独立的例程实现，其中，数据读取例程包括步骤4101、建立与GPS接收系统的Socket连接；GPS接收系统与数据源和缓冲池之间 都采用Socket连接；步骤4102、启动Socket监听，如果收到GPS数据，则添加入GPS缓冲池中，并执行步骤 4103 ;否则，直接执行步骤4103 ；步骤4103、继续监听Socket接口。
数据处理例程包括步骤4201、建立缓冲池与F⑶处理系统之间的Socket连接，F⑶处理系统初始化和计 算时间分配。计算时间分配是指根据计算周期t的设置，分配进行路况计算和地图匹配及 路径推测计算的时间点。
步骤4202、如果到了地图匹配和路径推测时间，从GPS缓冲池中获取GPS数据，进 行地图匹配、路径推测后，将计算结果存储到地图匹配与路径推测结果缓冲池中，执行步骤 4204。所述地图匹配和路径推测结果缓冲池和GPS缓冲池没有关系，所述结果缓冲池是在FCD处理系统内开辟的一个独立的存储空间，主要目的是缓冲地图匹配和路径推测的结果， 这是路况计算的输入。结果缓冲池与GPS缓冲池的作用是类似的，地图匹配和路径推测线程往结果缓冲池中写，路况计算线程从结果缓冲池中读。当一个周期的路况计算结束后，从结果缓冲池中将过时的地图匹配和路径推测结果删除，然后补充入下一周期的地图匹配和路径推测结果，仍旧在结果缓冲池中维持5分钟的计算结果。
步骤4203、如果到了路况计算时间，从地图匹配与路径推测结果缓冲池中提取出地图匹配和路径推测的结果进行路况信息计算，计算完成后输出路况结果，并清空过期的地图匹配和路径推测结果，执行步骤4204 ；步骤4204、等待计算时间分配，重复执行步骤4202。
以图5为例，GPS数据缓冲时间仍为5分钟，计算周期设为t。第i个计算周期从分钟整点开始，到i*t分钟整点结束。为了在第i*t分钟整点生成路况信息，由于采用生产者/消费者模型，地图匹配和路径推测与GPS缓冲是同步进行的，所以只需要在分钟(1/3分钟是图2中的20秒路况计算的耗时)开始路况计算即可，GPS数据缓冲时间片为i*t-5-l/3分钟至分钟。当第i个计算周期结束后，清空地图匹配和路径推测结果中5-t分钟前的结果，而后补充第i+Ι周期t分钟的GPS数据(即分钟到(i+l)*t-l/3分钟的GPS数据)，总共5分钟的GPS数据，计算第i+Ι周期的路况信息。
与图2所示情况相比，本发明实施例的路况信息计算间隔最低可调整为路况计算耗时+计算周期内的GPS地图匹配和路径推测时间，约为半分钟，计算方法为设计算间隔为t(单位是秒)，那么t包含两个部分的时间，一个是缓冲的5分钟路况计算的时间，这个是20秒不变，另外一个是缓冲的t秒的GPS数据的处理时间(GPS接收和处理是同步的，处理比接收耗时，因此这里取处理的时间)，5分钟的处理时间是40秒，则t秒的处理时间是 t/300*40，这两个时间合起来必须小于t秒的周期，即20+t/300*40 ^ t,t ^ 300/13，所以说最短的周期设置约为半分钟。该最小t的设置已在真实环境实现。因此，系统将切实提升交通信息的时效性，提高用户的出行体验。
与现有技术11分钟的最大延时相比，本发明实施例的最大延时是5+t+l/3分钟， 明显缩小了延时。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种实时交通信息生成方法，其特征在于，包括 在GPS接收系统和浮动车F⑶处理系统之间建立套接字Socket连接，并设置GPS数据缓冲区；所述GPS接收系统将接收的GPS数据实时插入到所述GPS数据缓冲区中，同时所述F⑶处理系统从所述GPS数据缓冲区中取出GPS数据进行F⑶处理生成实时交通信息。
2.根据权利要求1所述的实时交通信息生成方法，其特征在于，所述GPS接收系统及F⑶处理系统与GPS数据缓冲区之间采用Socket连接。
3.根据权利要求2所述的实时交通信息生成方法，其特征在于，所述GPS接收系统将接收的GPS数据实时插入到所述GPS数据缓冲区中具体包括 所述GPS接收系统启动Socket监听，如果接收到GPS数据，则将所述GPS数据添加入GPS数据缓冲区中，并持续监听Socket接口 ；否则，所述GPS接收系统持续监听Socket接□。
4.根据权利要求1、2或3所述的实时交通信息生成方法，其特征在于，所述FCD处理系统从所述GPS数据缓冲区中取出GPS数据进行F⑶处理生成实时交通信息具体包括 进行FCD处理系统初始化和计算时间分配；所述计算时间为进行地图匹配和路径推测以及进行路况计算的时间； 检查当前时刻是否为进行地图匹配和路径推测时间，如果是，从所述GPS数据缓冲区中补充相应GPS数据缓冲时间片中未获取的GPS数据，进行地图匹配和路径推测计算，将计算结果保存；否则是路况计算时间，提取出所述地图匹配和路径推测的计算结果进行路况信息计算，输出实时交通信息，并清空过期的地图匹配和路径推测的计算结果； 等待计算时间分配，重新检查时刻状态。
5.根据权利要求4所述的实时交通信息生成方法，其特征在于，所述将计算结果保存的步骤具体为 将计算结果存储到FCD处理系统中的地图匹配与路径推测结果缓冲池中； 相应地，所述提取出所述地图匹配和路径推测的计算结果进行路况信息计算，输出实时交通信息，并清空过期的地图匹配和路径推测的计算结果的步骤具体为从所述地图匹配与路径推测结果缓冲池中提取出所述地图匹配和路径推测的计算结果进行路况信息计算，并从所述地图匹配与路径推测结果缓冲池中将过期的地图匹配和路径推测结果删除。
6.根据权利要求5所述的实时交通信息生成方法，其特征在于，所述计算时间分配具体为 GPS数据缓冲时间设为5分钟，计算周期设为t ;第i个计算周期从(1-1) *t分钟整点开始，到i*t分钟整点结束，在分钟开始路况计算，之前是地图匹配和路径推测时间，GPS数据缓冲时间片为i*t-5-l/3分钟至分钟。
7.根据权利要求6所述的实时交通信息生成方法，其特征在于，所述清空过期的地图匹配和路径推测的计算结果具体包括 清空所述保存的地图匹配和路径推测计算结果中5-t分钟前的计算结果。
8.根据权利要求6所述的实时交通信息生成方法，其特征在于，所述计算周期t最小设置为300/13秒。
全文摘要
本发明公开了一种实时交通信息生成方法，属于智能交通领域。所述方法包括在GPS接收系统和浮动车FCD处理系统之间建立套接字Socket连接，并设置GPS数据缓冲区，GPS接收系统将接收的GPS数据实时插入到所述GPS数据缓冲区中，同时FCD处理系统从所述GPS数据缓冲区中取出GPS数据进行FCD处理生成实时交通信息。本发明提出了一种新颖的处理架构，根据生产者/消费者模型建立一个GPS数据的缓冲区，GPS数据接收缓冲和FCD处理可以同步运行，有效地利用了计算资源，提高实时交通信息发布的时效性。还通过在FCD处理系统中缓冲最新的地图匹配和路径推测结果，实现了实时交通信息计算和发布周期的动态可调。
文档编号G08G1/00GK103000022SQ20111026534
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者郭胜敏, 张高峰 申请人:北京掌城科技有限公司