专利名称：一种车辆定位及交通流量检测系统与方法
技术领域：
本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种车辆定位及交通流量检测系统与方法。
背景技术：
随着大中型城市车辆保有量的持续增加，由此引发了许多交通问题，诸如道路拥挤，事故频发，环境恶化，空气污染日益严重。为了解决这些问题，智能交通系统(Intelligent Transportation Systems, ITS)因应而生。随着人们对人、车、路之间关系的理解的深入，智能交通系统在人们生活中日益发挥着越来越重要的作用。智能交通系统以计算机为工具，以信息技术为手段，以协调人、车、路之间的关系，通过多因素的协同，实现高效、安全、节能的交通运输。对该领域的研究在世界各国得到了广泛的重视，并取得了迅速发展。在智能交通系统中，对道路交通流量的检测与控制是核心技术之一。通过对车辆的定位与跟踪，可以获取被检测路段的车流量、车辆运行速度等交通信息，交通信号控制和诱导系统可以根据检测得到的交通信息对交通信号进行控制或诱导，实现对交通的控制。目前基于卫星导航系统的车辆定位与导航技术得到广泛应用。利用卫星定位技术可以获取车辆的位置、速度信息，但卫星定位方法在卫星导航信号不能正常接收，如市内的桥下道路、两侧的高楼遮挡、野外隧道等区段，卫星信号易被遮挡而不能被正常接收，或可视的导航卫星数目小于最少的卫星数，有时候，因为多径效应造成的GNSS定位精度严重下降等，使得卫星定位方法受到一定的限制。车载里程计也是一种定位手段，但基于里程计的定位方法存在积累误差，随距离的增加，误差会越来越大；也有提出基于GSM/GPRS的车辆定位方法，利用移动终端接收的不同基站的信号强弱来进行定位，但由于市内建筑物遮挡、反射等原因，精度较差；基于射频识别技术(RFID)的车辆定位技术，通常需要车辆和路旁的射频识别装置满足一定的距离要求，而且车辆的速度不能太快，否则可靠性下降；还有一些将两种定位方法进行融合的车辆定位技术，如GPS/INS的融合定位，这种定位，可以获得较高的效果，但这种组合的成本很高，不易普及。
发明内容
本发明解决的技术问题是通过路侧的安装，易于实现大的检测覆盖范围，实现交通流量、车辆速度，乃至交通事件的检测。为了解决以上技术问题，本发明实施例公开了一种车辆定位及交通流量检测系统，包括多个路侧设备、车载定位单元和远程监控中心；路侧设备设置在道路两侧，向车载定位单元发射包含路侧设备位置和ID的无线
信号;车载定位单元接收并融合卫星定位信号和路侧设备发射信号，计算车辆的位置和速度，并发送至远程监控中心；
远程监控中心接收不同车辆发送的位置和速度信息并显示。优选地，车载定位单元进一步包括卫星定位接收机、路侧无线信号接收器、无线定位模块、融合定位模块和远程通信收发器；卫星定位接收机用于接收卫星定位信息；路侧无线信号接收器用于接收路侧设备发射的信号；无线定位模块用于根据路侧无线信号接收器接收信号确定位置信息；融合定位模块用于融合卫星定位和路侧设备定位信息；远程通信收发器用于和远程监控中心通信。优选地，车载定位单元进一步包括信息显示模块，用于信息显示。优选地，远程监控中心包括无线收发装置、监控信息处理中心；无线收发装置用于和车载定位单元通信；监控信息处理中心用于处理和显示交通信息。优选地，卫星定位为GPS或GNSS或北斗2BD2。本发明实施例还公开了一种车辆定位及交通流量检测方法，包括以下步骤车载定位单元首先接收至少两个路侧设备发射的无线信号，根据接收到的路侧信号中的ID数据，确认该路侧设备的位置；利用路侧无线信号接收器获取该路侧设备的信号强度；根据已知的多个路侧设备的位置和其信号强度，估算得到车辆的位置和速度；将该估算得到车辆的位置和速度和卫星接收机得到的位置和速度进行融合，提高定位结果的可靠性和精度；在监控信息处理中心，通过采集覆盖区域内所有车辆的位置和速度信息，结合电子地图，根据车辆的位置将车辆标记到地图的某一路段；通过所有车辆的信息统计，得到覆盖区域内各个路段的车辆总数和平均速度。本发明通过路侧的安装，易于实现大的检测覆盖范围，实现交通流量、车辆速度，乃至交通事件的检测。可用于智能交通系统的交通流量检测，是智能交通系统的核心设备。
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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，其中图I是车辆定位及交通流量检测系统示意图。图2是车载定位单元的结构示意图。图3是车载定位单元的数据处理流程图。图4是监控信息处理中心的数据处理流程图。
具体实施例方式参照图I至图4对本发明的实施例进行说明。为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。如图I所示，一种车辆定位及交通流量检测系统，包括多个路侧设备I、车载定位单元2和远程监控中心3 ；路侧设备I设置在道路两侧，向车载定位单元2发射包含路侧设备I位置和ID的无线信号；车载定位单元2接收并融合卫星定位信号和路侧设备发射信号，计算车辆的位置和速度，并发送至远程监控中心3 ；远程监控中心3接收不同车辆发送的位置和速度信息并显示。实施例I :路侧设备I的无线发射，采用专用短程无线通信(DSRC)模块，数据报中包括路侧设备I的经纬度。如图2所示，车载定位单元2的路侧无线信号接收5采用DSRC模块，该模块通过无线定位模块7接收路侧设备的经纬度等数据时，还可以检测接收信号的强度；卫星定位接收机4采用GPS定位接收机；远程通信收发器6采用3G模块；GPS定位输出与无线信号定位的输出，通过融合定位模块7采用卡尔曼(Kalman)滤波实现定位信息的融合。并通过信息显示9模块进行显示。在远程监控中心3 —侧，无线接收装置10采用3G模块。监控信息处理中心11将接收到的各个车辆的位置，根据电子地图中道路的位置，进行匹配，将车辆的当前位置标记到某一路段；当前时刻下这个路段的所有车辆数可以统计得到，将各个车辆的位置变化对时间求导，可得到速度值，不同车辆的速度求平均，得到这个路段的平均车速。实施例2 路侧设备I的无线发射，采用WLAN模块，数据报中包括路侧设备的经纬度。如图2所示，车载定位单元2的路侧无线信号接收5采用WLAN模块，该模块通过无线定位模块7接收路侧设备的经纬度等数据时，还可以检测接收信号的强度；卫星定位接收机4采用BD2 (北斗2)定位接收机；远程通信收发器6采用GPRS模块；BD2定位输出与无线信号定位的输出，通过融合定位模块7采用卡尔曼(Kalman)滤波实现定位信息的融合。并通过信息显示9模块进行显示。在远程监控中心3 —侧，无线接收装置10采用GPRS模块。监控信息处理中心11将接收到的各个车辆的位置，根据电子地图中道路的位置，进行匹配，将车辆的当前位置标记到某一路段；当前时刻下这个路段的所有车辆数可以统计得到，将各个车辆的位置变化对时间求导，可得到速度值，不同车辆的速度求平均，得到这个路段的平均车速。本发明还公开了一种车辆定位及交通流量检测方法，包括以下步骤车载定位单元首先接收至少两个路侧设备发射的无线信号，根据接收到的路侧信号中的ID数据，确认该路侧设备的位置；利用路侧无线信号接收器获取该路侧设备的信号强度；根据已知的多个路侧设备的位置和其信号强度，估算得到车辆的位置和速度；将该估算得到车辆的位置和速度和卫星接收机得到的位置和速度进行融合，提高定位结果的可靠性和精度；在监控信息处理中心，通过采集覆盖区域内所有车辆的位置和速度信息，结合电子地图，根据车辆的位置将车辆标记到地图的某一路段；通过所有车辆的信息统计，得到覆盖区域内各个路段的车辆总数和平均速度。图3是车载定位单元的数据处理流程图，一路判断GNSS信号是否可用，另一路根据多路路侧无线数据输入，进行基于路侧设备的信号强度RSSI的定位估计。将上述数据进行融合处理，最后用于数据显示、数据存储、数据发送。图4是监控信息处理中心的数据处理流程图，接收车辆定位数据，结合电子地图确定车辆所在路段，对所在路段的同向车辆进行统计，计算该路段平均车速，再进行数据显示和历史数据保存。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式
仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
权利要求
1.一种车辆定位及交通流量检测系统，其特征在于，包括多个路侧设备、车载定位单元和远程监控中心； 路侧设备设置在道路两侧，向车载定位单元发射包含路侧设备位置和ID的无线信号；车载定位单元接收并融合卫星定位信号和路侧设备发射信号，计算车辆的位置和速度，并发送至远程监控中心； 远程监控中心接收不同车辆发送的位置和速度信息并显示。
2.根据权利要求I所述的车辆定位及交通流量检测系统，其特征在于，所述车载定位单元进一步包括卫星定位接收机、路侧无线信号接收器、无线定位模块、融合定位模块和远程通信收发器； 卫星定位接收机用于接收卫星定位信息； 路侧无线信号接收器用于接收路侧设备发射的信号； 无线定位模块用于根据路侧无线信号接收器接收信号确定位置信息； 融合定位模块用于融合卫星定位和路侧设备定位信息； 远程通信收发器用于和远程监控中心通信。
3.根据权利要求2所述的车辆定位及交通流量检测系统，其特征在于，所述车载定位单元进一步包括信息显示模块，用于信息显示。
4.根据权利要求I所述的车辆定位及交通流量检测系统，其特征在于，所述远程监控中心包括无线收发装置、监控信息处理中心； 无线收发装置用于和车载定位单元通信； 监控信息处理中心用于处理和显示交通信息。
5.根据权利要求I所述的车辆定位及交通流量检测系统，其特征在于，所述卫星定位为GPS或GNSS或北斗2BD2。
6.一种车辆定位及交通流量检测方法，其特征在于，包括以下步骤 车载定位单元首先接收至少两个路侧设备发射的无线信号，根据接收到的路侧信号中的ID数据，确认该路侧设备的位置； 利用路侧无线信号接收器获取该路侧设备的信号强度； 根据已知的多个路侧设备的位置和其信号强度，估算得到车辆的位置和速度； 将该估算得到车辆的位置和速度和卫星接收机得到的位置和速度进行融合，提高定位结果的可靠性和精度； 在监控信息处理中心，通过采集覆盖区域内所有车辆的位置和速度信息，结合电子地图，根据车辆的位置将车辆标记到地图的某一路段；通过所有车辆的信息统计，得到覆盖区域内各个路段的车辆总数和平均速度。
全文摘要
本发明公开了一种车辆定位及交通流量检测系统与方法，该系统包括多个路侧设备、车载定位单元和远程监控中心；路侧设备设置在道路两侧，向车载定位单元发射包含路侧设备位置和ID的无线信号；车载定位单元接收并融合卫星定位信号和路侧设备发射信号，计算车辆的位置和速度，并发送至远程监控中心；远程监控中心接收不同车辆发送的位置和速度信息并显示。本发明还公开了一种车辆定位及交通流量检测方法。该发明通过路侧的安装，易于实现大的检测覆盖范围，实现交通流量、车辆速度，乃至交通事件的检测。可用于智能交通系统的交通流量检测，是智能交通系统的核心设备。
文档编号G08G1/127GK102930738SQ201210415069
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者王忠立, 蔡伯根, 王剑 申请人:北京交通大学