交通状况监视系统、方法和存储介质的制作方法
【专利摘要】在安装在道路侧的基站中提供的、用于基于从道路上行驶的多个车辆中的移动终端发送的通信信号来监视交通状况的交通状况监视系统包括：接收机部分，用于接收从相应车辆的移动终端发送的通信信号，以输出接收信号；速度／方向估计部分，用于基于接收信号估计相应车辆的行驶速度和行驶方向；以及交通状况分析部分，用于确定在各个行驶方向上相应车辆的有效行驶速度，计算各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度，以及基于各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度来分析各个行驶方向上的交通状况。
【专利说明】交通状况监视系统、方法和存储介质
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于监视交通状况的系统、方法和存储介质。
【背景技术】
[0002]常规的交通状况监视系统从车辆检测器、交通监视摄像机(CCTV:闭路电视)等收集与道路状况有关的数据，并向信息处理设备发送该数据，信息处理设备基于收集到的数据来确定交通拥堵或计算过渡时间。
[0003]然而，在交通状况监视系统中，需要在道路上安装车辆检测器、CCTV以及用于发送从这些设备收集到的数据的设备。因此，常规的交通状况监视系统遇到了费用增加和规模扩大的问题。
[0004]同时，已经提出使用诸如现有蜂窝电话之类的通信基础设施来监视交通状况。
[0005]例如，专利文献I公开了 “交通信息收集系统”，该交通信息收集系统被配置为从移动台向基站无线地发送信息，包括移动台的ID、车辆类型、当前位置、当前时间以及车辆速度，并被配置为经由电话网络从基站向固定站发送该信息，固定站基于这种信息来获得交通信息，例如移动台所在的道路上的交通量或交通拥堵。
[0006]在专利文献I中，移动台具有汽车导航设备和经由通信适配器连接到汽车导航设备的蜂窝电话，以使得在移动台移动的同时可以使用蜂窝电话无线地向基站发送汽车导航设备获得的信息。汽车导航设备包括用于回放在诸如CD-ROM之类的设备中存储的地图数据的驾驶员控制部分、用于经由天线从人造卫星接收位置信息的GPS接收机、以及处理单元，处理单元基于来自驾驶员控制部分的地图数据、来自GPS接收机的位置数据、来自用于自主导航的车辆速度传感器的车辆速度数据、以及来自方位角传感器的方位角数据，使用显示屏来显示移动台在地图上的当前位置和行驶状况。蜂窝电话可以建立与基站的拨号连接，并经由通信适配器无线地向基站发送数据，例如从汽车导航设备的处理单元接收的位置、车辆速度以及道路图像。此外，在蜂窝电话具有与基站的拨号连接时，蜂窝电话可以使用拨号号码发送向移动台指派的ID、车辆的类型以及当前时间。在各个移动台中，蜂窝电话以每个特定时间段或每个特定距离连接到基站，并向基站无线地发送信息，包括诸如ID、车辆类型、当前时间、位置、车辆速度以及道路图像的数据。专利文献I还描述了:可以使用能够测量移动台位置的各种类型的位置测量设备来作为位置测量部分。
[0007]专利文档2公开了 “用于探测业务信息的数据处理设备”，该数据处理设备根据蜂窝电话和基站之间的连接状态来估计蜂窝电话的位置，使用位置信息作为探测数据，并通过将探测数据与道路地图数据相匹配来产生交通拥堵信息。在该专利文献2中，通过检测蜂窝电话首先连接以开始呼叫的基站与蜂窝电话断开以结束呼叫的基站之间的主要位置，测量蜂窝电话的总行驶距离和时间。根据这些行驶距离和行驶时间来计算车辆的速度(每小时速度)。
[0008]专利文献3公开了使用从车辆在道路上行驶开始的蜂窝电话通信记录来收集和分发交通信息的“交通信息处理系统”。在专利文献3中，具有GPS功能的蜂窝电话具有通过与人造卫星进行无线通信来获取位置信息(例如，其位置的经度和纬度)的装置。该具有GPS功能的蜂窝电话具有用于请求中心设备分发交通信息的交通信息分发请求装置以及用于向中心设备发送已经由GPS功能获取的其位置信息的位置信息发送装置。中心设备具有用于基于具有GPS功能的蜂窝电话的位置和通信时间来创建车辆的行驶数据并创建和更新车辆信息数据的车辆信息收集装置。当操作具有GPS功能的蜂窝电话以开始使用交通信息分发服务时，蜂窝电话的交通信息分发请求装置经由基站向中心设备发送交通信息分发请求。同时，蜂窝电话的位置信息发送装置使用人造卫星来确定蜂窝电话的位置，并向中心设备发送位置信息。
[0009]同时，在用于蜂窝电话等的通信系统中，可以估计与基站接收到通信信号的发送频率之间的频率偏移。例如，非专利文献I已经提出通过观察插入到通信信号中的导频符号的相位旋转来估计频率偏移的方法。
[0010]此外，专利文献4公开了自适应地控制阵列天线的方向以使得可以持续地跟踪各个移动终端的“自适应控制设备”。专利文献4中公开的该自适应控制设备具有用于基于合并之前或之后的接收信号来设置计算加权因子所需的参数的设置部分。该设置部分包括傅里叶变换部分和速度计算部分，傅里叶变换部分对在合并之前已经由一个或多个天线单元接收到的信号执行傅里叶变换，以计算频谱，速度计算部分基于该频谱计算多普勒频率并计算移动终端的相对速度。
[0011]此外，专利文献5公开了 “移动台的行驶速度检测设备”，其中，基站通过计算从移动台接收到的信号的最大多普勒频率来检测移动台的行驶速度。专利文献5中公开的行驶速度检测设备具有包络计算装置、交叉计数计算装置、最大值检测装置以及行驶速度计算装置，包络计算装置对从移动台接收到的无线电波的包络进行计算，交叉计数计算装置计算一段时间上在由包络计算装置计算的包络与多个预定接收功率电平中的每个电平之间的交叉的数目，最大值检测装置从交叉计数计算装置已经计算出的相应预定电平的交叉计数中检测最大值，行驶速度计算装置使用已经由最大值检测装置已经检测到的交叉计数的最大值来计算移动台的行驶速度。
[0012]现有技术引用
[0013]专利文献
[0014]专利文献I JP-A10-307993
[0015]专利文献2:JP-A2006_285567
[0016]专利文献3 JP-A2008-134957
[0017]专利文献4:W02004 / 066523
[0018]专利文献5 JP-A06-242225
[0019]非专利文献
[0020]非专利文献l:Kato and Sasaoka, “Frequency Offset Compensation Methodfor QAM in Land Mobile Radio Communications,，，Journal of the Institute ofElectronics, Information and Communication of Engineers ofJapan, Volume J74—B2,pp.493-496.
【发明内容】
[0021]本发明要解决的问题
[0022]然而，专利文献I至5以及非专利文献I遇到以下问题。
[0023]在专利文献I中，蜂窝电话经由通信适配器连接到汽车导航设备上。经由蜂窝电话向基站发送汽车导航设备中提供的GPS接收机接收到的位置信息以及由车辆速度传感器检测到的车辆速度数据。因此，根据专利文献1，不能针对没有汽车导航设备的移动台(车辆)收集交通信息。此外，专利文献I描述了可以使用各种位置测量设备来测量移动台的位置。然而，各个移动台需要具有车辆速度传感器，以测量移动台的车辆速度。此外，专利文献I没有考虑移动台的行驶方向。
[0024]专利文献2根据接收蜂窝电话发送的通信信息的基站以及根据该基站的接收扇区的覆盖区域来确定交通信息。因此，专利文献2仅可以使用粗略的位置信息或粗略的车辆速度，降低了交通信息的精确度。此外，专利文献2没有考虑车辆的行驶方向。
[0025]在专利文献3中，具有GPS功能的蜂窝电话仅在使用交通信息分发服务期间才向中心设备发送其位置信息。此外，专利文献3没有计算车辆的行驶速度或考虑车辆的行驶方向。因此，根据专利文献3，仅可以获得蜂窝电话(车辆)的位置来作为交通信息。
[0026]非专利文献I仅提出估计频率偏移的方法。
[0027]专利文献4仅公开了使用多普勒频率来计算移动终端的相对速度。专利文献4没有公开或建议所计算的移动终端的相对速度与交通状况(例如，交通拥堵)之间的任何关联。此外，专利文献4没有考虑移动终端的行驶方向。
[0028]专利文献5仅公开了根据多普勒频率来计算移动台的行驶速度的方法的示例。专利文献5也没有公开或建议所计算的移动台的行驶速度与交通状况(例如，交通拥堵)之间的任何关联。此外，专利文献5没有考虑移动台的行驶方向。
[0029]在这种交通信息监视系统中，为了更精确地评估交通状况，重要的是不仅知道各个车辆的行驶速度，还知道各个车辆的行驶方向。
[0030]因此，本发明的目的是提供规模小、成本低的交通状况监视系统以及用于这种交通状况监视系统的方法和存储介质，该交通状况监视系统可以利用蜂窝电话基础设施来更精确地评估交通状况。
[0031]解决问题的方式
[0032]在安装在道路侧的基站中提供了根据本发明的交通状况监视系统，该交通状况监视系统用于基于从道路上行驶的多个车辆中的移动终端发送的通信信号来监视交通状况。该系统具有:接收机部分，所述接收机部分用于接收从相应车辆的移动终端发送的通信信号，以输出接收信号；速度/方向估计部分，所述速度/方向估计部分用于基于所述接收信号估计相应车辆的行驶速度和行驶方向；以及交通状况分析部分，所述交通状况分析部分用于确定在各个行驶方向上相应车辆的有效行驶速度，计算各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度，以及基于各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度来分析各个行驶方向上的交通状况。
[0033]在安装在道路侧的基站中提供的交通状况监视系统中使用根据本发明的交通状况监视方法，该交通状况监视方法基于从道路上行驶的多个车辆中的移动终端发送的通信信号来监视交通状况。该方法包括:速度/方向估计步骤，所述速度/方向估计步骤基于已经接收到从车辆中的移动终端发送的通信信号的接收机部分的接收信号估计相应车辆的行驶速度和行驶方向；以及交通状况分析步骤，所述交通状况分析步骤确定在各个行驶方向上相应车辆的有效行驶速度，计算各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度，以及基于所述各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度来分析各个行驶方向上的交通状况。
[0034]根据本发明的计算机可读存储介质是其上记录了程序的计算机可读存储介质，该程序允许在安装在道路侧的基站中提供的交通状况监视系统的计算机基于从道路上行驶的多个车辆中的移动终端发送的通信信号来监视交通状况。该程序使计算机实现:速度/方向估计功能，所述速度/方向估计功能基于已经接收到从车辆中的移动终端发送的通信信号的接收机部分的接收信号估计相应车辆的行驶速度和行驶方向；以及交通状况分析功能，所述交通状况分析功能确定在各个行驶方向上相应车辆的有效行驶速度，计算各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度，以及基于所述各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度来分析各个行驶方向上的交通状况。
[0035]本发明的有利效果
[0036]根据本发明的交通状况监视系统可以通过使用蜂窝电话基础设施来更精确地评估交通状况。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是示出根据本发明第一示例的交通状况监视系统的配置的方框图；
[0038]图2是示出在道路侧安装的基站的天线的扇区布置示例的平面示意图；
[0039]图3是示出连接车辆和基站的线与车辆的行驶方向之间的角度以及扇区的中心方向与道路之间的角度的平面示意图；
[0040]图4是在图1中示意的交通状况监视系统中使用的交通状况确定部分的操作的说明性流程图；
[0041]图5是示出根据本发明第二示例的交通状况监视系统的配置的方框图；
[0042]图6是在图5中示意的交通状况监视系统中使用的到达角确定部分的操作的说明性流程图，图6示出了在道路上行驶的车辆与基站的阵列天线的定向波束之间的关系。
[0043]图7是示出根据本发明第三示例的交通状况监视系统的配置的方框图；
[0044]图8是示出根据本发明第四示例的交通状况监视系统的配置的方框图；以及
[0045]图9示出了使用在图8中示意的交通状况监视系统中使用的行驶距离/行驶方向计算部分来计算行驶距离的操作的说明性平面示意图，图9示出了在道路上行驶的车辆与基站之间的关系。
【具体实施方式】
[0046]下面将描述本发明的示例性实施例。
[0047]将会描述本发明的示例性实施例的某型特征。
[0048]本发明的特定实施例利用蜂窝电话基础设施(例如基站)计算从各个车辆的移动终端发送的通信信号的频率偏移，估计各个车辆的行驶速度和行驶方向，并因此提供规模小、成本低的交通状况监视系统。
[0049]交通状况监视系统利用现有的通信基础设施(例如蜂窝电话)，并使用从道路上行驶的车辆上安装的移动终端或从车辆的乘客手持的移动终端发送的通信信号来收集交通状况。基站可以估计移动终端的频率偏移。从基站收集并分析频率偏移的估计结果，以使得可以测量车辆的行驶速度和行驶方向。因此，仅通过向已经安装在道路侧的用于蜂窝电话的现有基站等添加用于基于频率偏移的估计结果来计算和分析各个车辆的行驶速度和行驶方向的设备，可以提供规模小、成本低的交通状况监视系统。
[0050]接下来，将描述本发明的特定示例性实施例的原理。
[0051]已经知道，从向基站径直逼近或径直移动离开基站的移动终端发送的通信信号的频率由于多普勒效应而发生偏移。如果将从移动终端发送的发送信号(通信信号)的发送频率定义为fo，将在其上安装了移动终端的车辆或其中的乘客具有移动终端的车辆的行驶速度定义为V，以及将光束定义为C时，则基站处的接收信号的接收频率从发送频率偏移Δ f,通过下面的公式I来计算Af。
[0052]Δ/ =上/,…公式I
6*
[0053]在移动终端逼近基站时，Af将是正数。在移动终端移动离开基站时，Af将是负数。
[0054]实际上，如图3中示出的，将基站200安装在一定程度上远离道路210的位置处。因此，当将连接车辆和基站的线与道路延伸方向之间的角度(夹角)定义为Θ时，则通过下面的公式2来表达Af。
[0055]4/' = - ,/n COS沒…公式 2
C
[0056]利用这种关系来估计从移动终端发送的通信信号的频率偏移。从而，可以估计车辆的行驶速度和行驶方向。
[0057]具体地，通过估计从车辆上安装的移动终端或车辆中的乘客手持的移动终端发送的通信信号的频率偏移，可以计算多个车辆的行驶速度和行驶方向。从而，可以确定交通状况。
[0058]此外，本发明的另一示例性实施例利用现有的蜂窝电话基础设施，根据包括位置信息的通信信号来计算车辆的行驶速度和行驶方向，并分析交通状况，该位置信息是从道路上行驶的车辆的移动终端周期性发送的。从而，提供了成本低、规模小的交通状况监视系统。
[0059]示例 I
[0060]参考图1，将描述根据本发明第一示例的交通状况监视系统。所示意的交通状况监视系统在道路210 (参见图2)侧安装的基站200 (参见图2)中提供。该交通状况监视系统基于从道路210上行驶的多个车辆的移动终端发送的通信信号来监视交通状况。
[0061]所示意的交通状况监视系统具有接收机部分1000、速度/方向估计部分2000、以及交通状况分析部分3000。接收机部分1000用于接收从车辆的移动终端发送的通信信号，以输出接收信号。速度/方向估计部分2000用于基于接收信号估计相应车辆的行驶速度和行驶方向。交通状况分析部分3000用于确定在各个行驶方向上相应车辆的有效行驶速度，计算各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度，以及基于各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度来分析各个行驶方向上的交通状况。
[0062]接收机部分1000包括第一到第N个扇区天线100-1至100_N(其中，N是不小于、2的整数)以及第一到第N个无线电接收机部分102-1至102-N，第一到第N个扇区天线100-1至IOO-N用于从相应车辆(移动台)上安装的移动终端(未示出)或乘坐相应车辆(移动台)的乘客的移动终端(未示出)接收通信信号(无线电信号)，以输出第一到第N个无线电信号101-1至101-N，第一到第N个无线电接收机部分102-1至102-N用于将接收到的第一到第N个无线电信号101-1至101-N转换为第一到第N个基带电信号103-1至103-N。将该第一到第N个基带电信号103-1至103-N输出，作为接收信号
[0063]速度/方向估计部分2000包括扇区选择部分104、频率偏移估计部分107、频率偏移存储设备109、频率偏移平均部分111、行驶方向确定部分113、行驶速度计算部分115以及行驶速度校正部分117。
[0064]扇区选择部分105用于从第一到第N个基带电信号103-1至103-N中选择接收信号(基带信号)其中具有最佳接收质量的扇区，以输出所选扇区的接收信号106和所选扇区号105。频率偏移估计部分107用于估计来自所选扇区的接收信号(基带信号)的频率偏移，以输出指示所估计的频率偏移的频率偏移信号108。频率偏移存储设备109用于持续地存储指示所估计的频率偏移的频率偏移信号。频率偏移平均部分111用于针对每个平均时间段从频率偏移存储设备109读取所存储的频率偏移信号110，计算平均频率偏移，以输出指示平均频率偏移的平均频率偏移信号112。行驶方向确定部分113用于根据所选扇区号105和平均频率偏移(由平均频率偏移信号112表示)确定车辆的行驶方向，以输出指示车辆的行驶方向的行驶方向信号114。行驶速度计算部分115用于根据平均频率偏移(由平均频率偏移信号112表示)来计算车辆相对于基站200 (图2)的相对行驶速度，以输出指示车辆的相对行驶速度的相对行驶速度信号116。行驶速度校正部分117用于基于所选扇区号105来校正车辆的相对行驶速度(由相对行驶速度信号116表示)，从而计算车辆的行驶速度，以输出指示车辆的行驶速度的行驶速度信号118。
[0065]频率偏移估计部分107、频率偏移存储设备109以及频率偏移平均部分111的组合担当频率偏移计算部分，频率偏移计算部分用于根据所选扇区的接收信号106来估计相应车辆的频率偏移，并通过对频率偏移求平均来计算平均频率偏移。
[0066]交通状况分析部分3000包括行驶速度变化计算部分119、行驶速度偏差计算部分121、有效行驶速度确定部分123、行驶速度存储设备125、车辆组平均行驶速度计算部分127以及交通状况确定部分129。
[0067]行驶速度变化计算部分119用于计算当前行驶速度与最近的行驶速度的变化。行驶速度偏差计算部分121用于计算行驶速度的偏差。有效行驶速度确定部分123用于在行驶速度以及其变化和偏差不大于预定阈值时确定行驶速度数据是有效的。行驶速度存储设备125用于针对各个行驶方向上的相应车辆存储有效行驶速度信号124。车辆组平均行驶速度计算部分127用于从行驶速度存储设备125读取各个行驶方向上的所有车辆的有效行驶速度信号，计算所有车辆的有效行驶速度的平均以计算各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度，以及输出各个行驶方向上的指示各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度的车辆组平均行驶速度信号128。交通状况确定部分129基于各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度(由各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128表示)，确定各个行驶方向上的交通状况。
[0068]具体地，行驶速度变化计算部分119从行驶速度存储设备125读取上次计算的车辆的有效行驶速度信号来作为指示最近行驶速度的最近行驶速度信号126，并计算车辆的当前行驶速度与最近行驶速度的变化120。行驶速度偏差计算部分121计算在各个行驶方向上，车辆的当前行驶速度相对于车辆组的平均行驶速度(由各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128来表示)的偏差122。有效行驶速度确定部分123基于变化120和偏差122来确定车辆的当前行驶速度(由行驶速度信号118表示)是否是有效的，并在确定车辆的当前行驶速度有效时输出有效行驶速度信号124。
[0069]因此，行驶速度变化计算部分119、行驶速度偏差计算部分121以及有效行驶速度确定部分123的组合担当了有效速度确定部分，有效速度确定部分用于在行驶速度存储设备125的协作下针对各个车辆确定车辆的当前行驶速度(由行驶速度信号118表示)是否是有效的，以输出指示有效行驶速度的有效行驶速度信号124。
[0070]例如，使用图2中示出的扇区布置来将基站200安装在道路210侧，基站200具有用于N个扇区的第一至第N个扇区天线100-1至100-N，其中，N是不小于2的整数。
[0071]在图2中示意的示例中，道路210从北向南延伸，以及基站200被布置在道路210的西侧。此外，在所示意的示例中，以60度的相等角度间隔围绕基站200布置多个扇区。扇区的数目N是6。从扇区I到扇区6围绕基站200顺时针地顺序布置扇区I至6，扇区I的中心方向相对于基站200指向北。换言之，扇区的中心方向相对于基站200指向东偏东北。扇区3的中心方向指向东偏东南。扇区4的中心方向相对于基站200指向南。扇区5的中心方向相对于基站200指向西偏西南。扇区6的中心方向相对于基站200指向西偏西北。针对扇区I至6分别提供第一至第六天线100-1至100-6。
[0072]此外，在图2的示例中，车辆A在基站200北方的扇区I内的道路210上，并且在道路210上向南行驶。车辆B在基站200的南方的扇区4内的道路210上，并在道路210上向北行驶。
[0073]在该情况下，如图2中示出的，仅针对扇区I至4的第一至第四扇区天线100-1至100-4可以从道路210上的车辆A和B的移动终端接收通信信号。从而，针对由针对扇区I至4的第一至第四扇区天线100-1至100-4已经接收到并由第一至第四第一至第四无线电接收机部分102-1至102-4输出的基带信号(接收信号)103-1至103-4，扇区选择部分104计算接收功率，例如作为各个移动终端的接收质量的索引，从具有最高接收功率的扇区选择接收信号(基带信号)，以输出该接收信号(基带信号)。
[0074]在图2的不例中，对于扇区I内的车辆A,扇区选择部分104确定第一基带信号103-1(已经从车辆A的移动终端发送，由第一扇区天线100-1接收到，并由第一无线电接收机部分102-1输出)是具有最高接收功率的扇区的接收信号(基带信号)，选择扇区I作为选择的扇区，并输出指示扇区I的所选扇区号105。此外，对于扇区4内的车辆B，扇区选择部分104确定第四基带信号103-4(已经从车辆B的移动终端发送，由第四扇区天线100-4接收到，并由第四无线电接收机部分102-4输出)是具有最高接收功率的扇区的接收信号(基带信号)，选择扇区4作为选择的扇区，并输出指示扇区4的所选扇区号105。
[0075]此外，扇区选择部分104仅在最高接收功率不小于预设阈值时才输出接收信号(基带信号)。从而，丢弃具有低接收质量的基带信号。因此，可以排除从不在道路210附近的远距离移动终端发送的通信信号。
[0076]对于所选扇区的接收信号(基带信号)106，频率偏移估计部分107例如对接收信号中插入的导频符号执行信道估计，以计算符号的相位旋转并估计频率偏移。频率偏移估计部分107在频率偏移存储设备109中存储指示所估计的频率偏移的频率偏移信号108。频率偏移平均部分111针对各个预设的平均时间段从频率偏移存储设备109读取频率偏移信号110，计算频率偏移信号110的平均以向后续阶段输出该平均，然后删除频率偏移存储设备109的内容。从而，在多个接收时间段上对频率偏移求平均。因此， 可以降低对频率偏移的估计误差的影响。
[0077]使用多普勒效应(频率偏移在车辆逼近基站200时变为正数并在车辆移动离开基站200时变为负数)，行驶方向确定部分113基于平均频率偏移的极性来确定车辆的行驶方向。然而，频率偏移的极性与行驶方向之间的关系根据所选扇区并不相同。因此，行驶方向确定部分113应该根据扇区选择部分104输出的所选扇区号105来确定车辆的行驶方向。
[0078]在图2的不例中，扇区I和2相对于基站200指向北。因此，当针对扇区I和2的第一和第二扇区天线100-1和100-2接收到的第一和第二无线电信号101-1和101-2的频率偏移是正数时，车辆向南行驶。当频率偏移是负数时，车辆向北行驶。另一方面，扇区3和4相对于基站200指向南。因此，当针对扇区3和4的第三和第四扇区天线100-3和100-4接收到的第三和第四无线电信号101-3和101-4的频率偏移是正数时，车辆向北行驶。当频率偏移是负数时，车辆向南行驶。
[0079]行驶速度计算部分115使用由平均频率偏移信号112表示的平均频率偏移，根据下面公式3的行驶速度和频率偏移之间的多普勒效应关系来计算相对于基站200的相对行驶速度V’。其中，将在移动终端处设置的发送频率定义为fo，光速定义为C，以及平均频率偏移定义为Λ f’。所有其他值在基站200处是已知的。
,CM'
[0080]V = ^-…公式 3
/o
[0081]以上公式3中的术语Λ f’表示基站200观察到的平均频率偏移。仅当车辆径直向基站200移动或径直移动离开基站200时，相对行驶速度V’才变得等于测量的行驶速度。实际上，如图3中示出的，基站200被安装在一定程度上远离道路210的位置处。从而，车辆C以相对于基站200的角度Θ移动。因此，行驶速度校正部分117需要使用下面的公式4来校正测量C的行驶速度。
V'
[0082]V = —-- …公式 4
cose*
[0083]其中，如图3中示出的，Θ是连接车辆C和基站200的线与车辆C的行驶方向之间的角度(夹角)。然而，扇区天线不能获得确切的角度Θ。因此，行驶速度校正部分117使用扇区选择部分104选择的扇区(图3的示例中是扇区3)的中心方向与道路210的纵向方向之间的角度(夹角)Θ ’来利用下面的公式5校正行驶速度。
V1
[0084]V = ^-…公式 5
COS^
[0085]行驶速度变化计算部分119从行驶速度存储设备125读取上次计算的车辆的行驶速度信号来作为指示最近行驶速度的最近行驶速度信号126，并计算车辆的当前行驶速度(由行驶速度信号118表示)与最近行驶速度的变化120。行驶速度偏差计算部分121计算在各个行驶方向上，车辆的当前行驶速度(由行驶速度信号118表示)相对于车辆组平均行驶速度(表示各个行驶方向上的所有车辆的平均行驶速度)的偏差122。[0086]为了增强行驶速度数据的可靠性，仅在车辆的当前行驶速度(由行驶速度信号118表示)以及行驶速度的变化120和偏差122都不大于预设阈值时，有效行驶速度确定部分123才确定由行驶速度信号118表示的当前行驶速度是有效的。针对各个行驶方向上的各个车辆，有效行驶速度确定部分123在行驶速度存储设备125中存储表示有效行驶速度的有效行驶速度信号124。
[0087]其中，针对由行驶速度信号118表示的车辆的行驶速度、变化120和偏差122中的每一项单独设置阈值。例如，因为通常的车辆不太可能以高于200km / h的速度行驶，将针对行驶速度的阈值设置为200km / h，以使得可以丢弃高于200km / h的行驶速度。此夕卜，行驶速度的变化不太可能非常大。例如，与最近行驶速度相比的通常速度变化不太可能大于IOkm / ho因此,针对变化的阈值被设置为IOkm / h，以使得可以丢弃速度变化大于IOkm / h的行驶速度。此外，例如，当车辆组平均行驶速度128是40km / h时，以80km /h的速度行驶的车辆很可能是异常的车辆，例如交通拥堵期间在路肩上行驶的车辆。此外，以5km / h的速度行进的移动终端很可能是行人的移动终端，而不是车辆的移动终端。因此，丢弃与车辆组平均行驶速度128的偏差大于30km / h的行驶速度。
[0088]车辆组平均行驶速度计算部分127从行驶速度存储设备125读取各个行驶方向上的所有车辆的有效行驶速度信号126，并计算所有车辆的有效行驶速度的平均。移动终端的发送频率遭受由内部振荡器各自的差异而造成的误差。通过以上方式对多个车辆的行驶速度求平均，以使得可以消除这种误差的影响。此外，车辆组平均行驶速度计算部分127以预定的时间段来计算所有车辆的计算出的平均行驶速度的时间平均，以使得可以平滑行驶速度。从而，车辆组平均行驶速度计算部分127输出各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128，各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128指示各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度。其中，还可以通过在特定时间段期间不使用行驶速度数据来增强行驶速度数据的可靠性，针对该特定时间段，预期来自不同于安装在车辆上的移动终端的移动终端的接收信号增加。例如，当铁路靠近要监视的道路210延伸时，将在火车通过时间段期间接收到的车辆的行驶速度排除在求平均采样之外。
[0089]交通状况确定部分129将各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128与用于确定交通状况的阈值相比较，并且参考预先输入的事件信息(例如，交通事故)来确定各个行驶方向上的交通状况。例如，如图4的流程图中所示意的，交通状况确定部分129使用拥堵阈值、阻塞阈值和事故发生信息来在“通畅”、“自然拥堵”、“自然阻塞”、“事故造成的拥堵”以及“事故造成的阻塞”之中确定各个行驶方向的交通状况。
[0090]参考图4，将描述交通状况确定部分129的交通状况确定操作。
[0091]首先，交通状况确定部分129将各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128与拥堵阈值相比较(步骤S401)。如果各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128不小于拥堵阈值(步骤S401处是“是”)，则交通状况确定部分129确定交通状况是“通畅”(步骤 S402)。
[0092]如果各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128小于拥堵阈值(步骤S401处是“否”)，则交通状况确定部分129将各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128与阻塞阈值相比较(步骤S403)。如果各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128不小于阻塞阈值(步骤S403处是“是”)，则交通状况确定部分129根据事故发生信息确定是否发生事故(步骤S404)。如果没有发生事故(步骤S404处是“否”)，交通状况确定部分129将交通状况确定为“自然拥堵”(步骤S405)。如果有任何事故发生(步骤S404处是“是”)，交通状况确定部分129将交通状况确定为“事故造成的拥堵”(步骤S406)。
[0093]如果各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128小于阻塞阈值(步骤S403处是“否”)，则交通状况确定部分129根据事故发生信息确定是否发生事故(步骤S407)。如果没有发生事故(步骤S407处是“否”)，交通状况确定部分129将交通状况确定为“自然阻塞”(步骤S408)。另一方面，如果有任何事故发生(步骤S407处是“是”)，交通状况确定部分129将交通状况确定为“事故造成的阻塞”(步骤S409)。
[0094]在图4的示例中，交通状况确定部分129基于拥堵阈值、阻塞阈值和事故发生信息来在“通畅”、“自然拥堵”、“自然阻塞”、“事故造成的拥堵”以及“事故造成的阻塞”之中确定各个行驶方向的交通状况。然而，可以省略事故发生信息。在这种情况下，可以除去图4中的步骤S404和S407。从而，交通状况确定部分129基于拥堵阈值和阻塞阈值来在“通畅”、“拥堵”和“阻塞”之中确定各个行驶方向的交通状况。此外，可以从拥堵阈值、阻塞阈值和事故发生信息中除去拥堵阈值和阻塞阈值之一。
[0095]接下来，下面将描述图1中示意的交通状况监视系统的操作。
[0096]第一至第N个无线电接收机部分102-1至102-N将第一至第N个扇区天线100_1至100-N接收到的第一至第N个无线电信号101-1至101-N分别转换为第一至第N个基带信号103-1至103-N。扇区选择部分104使用第一至第N个基带信号103-1至103-N来计算各个扇区的移动终端接收质量。如果具有最佳接收质量的扇区的接收质量不小于阈值，扇区选择部分104向行驶方向确定部分113和行驶速度校正部分117输出所选扇区的基带信号(接收信号)并输出所选扇区号105。如果所选扇区的接收质量小于阈值，扇区选择部分104丢弃移动终端的基带信号，以使得不执行后续处理。
[0097]频率偏移估计部分107估计相对于所选扇区的基带信号106的频率偏移，并在频率偏移存储设备109中存储指示估计的频率偏移的频率偏移信号108。频率偏移平均部分111从频率偏移存储设备109读取针对每个平均时间段的频率偏移信号110，计算平均频率偏移，以输出指示平均频率偏移的平均频率偏移信号112，并在然后删除频率偏移存储设备109的内容。
[0098]行驶方向确定部分113根据所选扇区号105以及平均频率偏移信号112的极性来确定车辆的行驶方向，以输出指示车辆的行驶方向的行驶方向信号114。行驶速度计算部分115根据平均频率偏移信号112来计算车辆的相对于基站200的相对行驶速度，以输出指示车辆的相对行驶速度的相对行驶速度信号116。行驶速度校正部分117基于所选扇区号105来校正相对行驶速度信号116，以输出指示车辆的已校正行驶速度的行驶速度信号118。
[0099]行驶速度变化计算部分119从行驶速度存储设备125读取上次计算的有效行驶速度信号，作为指示最近行驶速度的最近行驶速度信号126。行驶速度变化计算部分119计算并输出车辆的当前行驶速度相对于最近行驶速度的变化120。行驶速度偏差计算部分121计算并输出在各个行驶方向上，车辆的当前行驶速度相对于车辆组的平均行驶速度(由各个行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128来表示)的偏差122。
[0100]有效行驶速度确定部分123将行驶速度信号118以及行驶速度的变化120和偏差122与阈值相比较。仅在行驶速度信号118、变化120和偏差122都不大于阈值时，有效行驶速度确定部分123才在行驶速度存储设备125中存储针对行驶方向上的各个车辆的有效行驶速度信号124。如果行驶速度、变化和偏差中的任一者大于阈值，有效行驶速度确定部分123都丢弃行驶速度，以使得不执行后续处理。
[0101]车辆组平均行驶速度计算部分127从行驶速度存储设备125读取行驶方向(由行驶方向信号114表示)上的所有车辆的有效行驶速度信号126，并计算所有车辆的有效行驶速度的平均。此外，车辆组平均行驶速度计算部分127计算时间平均，以获得行驶方向上的车辆组的平均行驶速度，由此输出对行驶方向上的车辆组的平均行驶速度进行指示的行驶方向上的车辆组平均行驶速度信号128。
[0102]如图4中示出的，交通状况确定部分129将行驶方向上车辆组平均行驶速度信号128与交通状况阈值相比较，以确定行驶方向上的交通状况。
[0103]下面将描述本发明第一示例的有利效果。
[0104]根据本发明的第一示例，使用现有的蜂窝电话基础设施，可以根据车辆的移动终端的频率偏移来计算在道路上的移动(行驶)的车辆的行驶速度和行驶方向。从而，可以分析交通状况。因此可以提供了成本低、规模小的交通状况监视系统。
[0105]可以通过计算机实现速度/方向估计部分2000和交通状况分析部分3000。如本领域中已知的，计算机包括中央处理单元(CPU)、用于存储数据的存储设备(RAM)和用于存储程序的程序存储器(ROM)。存储设备(RAM)担当频率偏移存储设备109和行驶速度存储设备125。CPU读取程序存储器(ROM)中存储的程序，并实现速度/方向估计部分2000和交通状况分析部分3000的功能。
[0106]示例2
[0107]参考图5，将描述根据本发明第二示例的交通状况监视系统。根据第二示例的交通状况监视系统计算车辆的行驶速度，并通过形成定向波束和估计频率偏移来确定车辆的行驶方向。在下面的描述中，由相同的附图标记来表示与根据本发明的第一示例在图1中示出的交通状况监视系统中的组件具有相同功能的组件，并且为了简洁在本文中省略对其的说明。从而，下面的描述关注于与根据本发明的第一示例的图1中示出的交通状况监视系统的差异。
[0108]根据第二示例的交通状况监视系统在以下各点与根据第一示例的交通状况监视系统不同。具体地，第一至第N个扇区天线100-1至100-N已被改变为第一至第M个阵列天线500-1至500-M的M个天线单元(其中，M是不小于2的整数)。扇区选择部分104已经被改变为到达角计算部分501、到达角确定部分503以及定向波束形成部分505。行驶方向确定部分113已经被改变为行驶方向确定部分507，行驶方向确定部分507用于基于平均频率偏移(由平均频率偏移信号112表示)以及所确定的到达角(由到达角信号504表示)来确定行驶方向。行驶速度校正部分117已经被改变为行驶速度校正部分508，行驶速度校正部分508用于基于所确定的到达角(由到达角信号504表示)校正相对行驶速度。从而，由附图标记1000A来表示接收机部分，以及由附图标记2000A来表示速度/方向估计部分。
[0109]针对已经由M个通信单元接收到的第一至第M个基带信号103-1至103-M，到达角计算单元501计算接收功率，例如作为各个移动终端的接收质量的索引，估计具有最佳接收质量的到达角，以及向到达角确定部分503输出指示估计的到达角的到达角信号502。然而，如果所估计的到达角的接收质量小于接收质量的预设阈值，则到达角计算部分501丢弃到达角信号502，以使得不执行后续处理。因此，可以排除从不在道路附近的远距离移动终端发送的通信信号。
[0110]到达角确定部分503所估计的到达角(由到达角信号502表示)是否对应于道路的方向。如果到达角确定部分503确定所估计的到达角对应于道路的方向，则其向定向波束形成部分505，向行驶方向确定部分507，并向行驶速度校正部分508输出指示所确定的到达角的到达角信号504。另一方面，如果到达角确定部分503确定所估计的到达角不对应于道路的方向，则其丢弃指示所估计的到达角的到达角信号502，以使得不执行后续处理。
[0111]具体地,到达角计算部分501和到达角确定部分503的组合担当到达角估计/确定部分，到达角估计/确定部分用于估计和确定第一至第M个基带信号103-1至103-M中具有最佳接收质量的接收信号的到达角。
[0112]例如，如图6中示出的，假设基站200A被布置在从北向南延伸的道路210的西侧。车辆A在基站200A的北方的道路210上，并在道路210上向南行驶。车辆B在基站200A的南方的道路210上，并在道路210上向北行驶。在这种情况下，当将北方的方向定义为0°时，到达角确定部分503确定在0°到180°的范围内的到达角与道路的方向相对应，并丢弃其他到达角。
[0113]定向波束形成部分505形成与所确定的到达角(由到达角504表示)相对应的定向波束，并在形成定向波束之后输出基带信号506。与扇区天线的情况不同,定向波束可以持续跟踪车辆。因此，与第一示例相比，可以通过更高的精确度来确定是否已经从道路210上的车辆发送接收信号。
[0114]行驶方向确定部分507基于频率偏移的极性(由频率偏移信号112表示)和所确定的到达角(由到达角信号504 表示)来确定车辆的行驶方向。在图6的示例中，如果到达角与车辆A—样在0°到90°的范围内同时频率偏移是正数，或者如果到达角在90°到180°的范围内同时频率偏移是负数，行驶方向确定部分507确定车辆A正在向南移动(行驶)。另一方面，如果到达角在0°到90°的范围内同时频率偏移是负数，或者如果到达角与车辆B—样在90°到180°的范围内同时频率偏移是正数，行驶方向确定部分507确定车辆B正在向北移动(行驶)。
[0115]行驶速度校正部分508将所确定的到达角(由到达角信号504表示)转换为连接车辆和基站200A的线与道路210的纵向方向之间的角度(夹角)Θ。行驶速度校正部分508针对下面的公式6替换Θ，以校正车辆的相对行驶速度。从而，行驶速度校正部分508计算校正的行驶速度，以示出指示车辆的行驶速度的行驶速度信号118。
V1
[0116]V =——:…公式6
LA)S"
[0117]其中，与第一示例不同，不是必须通过使用夹角Θ’来近似夹角Θ。因此，可以通过更高的精确度来校正车辆的行驶速度。
[0118]因此，在第二示例中，与第一示例相比，可以更精确地确定交通状况。
[0119]可以通过计算机实现速度/方向估计部分2000A和交通状况分析部分3000。如本领域中已知的，计算机包括中央处理单元(CPU)、用于存储数据的存储设备(RAM)和用于存储程序的程序存储器(ROM)。存储设备(RAM)担当频率偏移存储设备109和行驶速度存储设备125。CPU读取程序存储器(ROM)中存储的程序，并实现速度/方向估计部分2000A和交通状况分析部分3000的功能。
[0120]示例3
[0121]参考图7，将描述根据本发明第三实施例的交通状况监视系统。由相同的附图标记来表示与根据本发明第二示例在图5中示出的交通状况监视系统中的组件具有相同功能的组件，并且为了简洁在本文中省略对其的说明。下面的描述关注于与根据本发明的第二示例的图5中示出的交通状况监视系统的差异。
[0122]根据第三示例的交通状况监视系统在以下各点与根据第二示例的交通状况监视系统不同。已经向根据第三示例的交通状况监视系统添加了最近到达角存储设备700，最近到达角存储设备700用于存储指示当前到达角的当前到达角信号504，以输出指示最近到达角的最近到达角信号701。行驶方向确定部分507已被替换为行驶方向确定部分702，行驶方向确定部分702用于基于最近确定的到达角(由最近到达角信号701表示)和当前确定的到达角(由当前到达角信号504表示)确定车辆的行驶方向。从而，由附图标记200B表示速度/方向估计部分。
[0123]行驶方向确定部分702将最近到达角(由从最近到达角存储设备700读取的最近到达角信号701表示)与当前到达角(由当前到达角信号504表示)相比较，以确定车辆的行驶方向。例如，在图6的示例中，当当前到达角大于最近到达角时，行驶方向确定部分702确定车辆在向南行驶。相反，当当前到达角小于最近到达角时，行驶方向确定部分702确定车辆在向北行驶。
[0124]此外，在行驶方向确定部分从最近到达角存储设备700读取最近到达角信号701之后，其在最近到达角存储设备700中存储当前到达角信号504，以用于下次确定。
[0125]根据第三示例，可以替代频率偏移，通过所确定的到达角的改变来确定车辆的行驶方向。
[0126]可以通过计算机实现速度/方向估计部分2，000B和交通状况分析部分3000。如本领域中已知的，计算机包括中央处理单元(CPU)、用于存储数据的存储设备(RAM)和用于存储程序的程序存储器(ROM)。存储设备(RAM)担当频率偏移存储设备109、最近到达角存储设备700和行驶速度存储设备125。CPU读取程序存储器(ROM)中存储的程序，并实现速度/方向估计部分2，000B和交通状况分析部分3000的功能。
[0127]示例 4
[0128]参考图8，将描述根据本发明第四示例的交通状况监视系统。根据第四示例的交通状况监视系统周期性地在基站200B (参见图9)处接收位置信息，以计算车辆的行驶速度和行驶方向，位置信息是使用位置测量功能(例如安装在车辆的移动终端上的GPS (全球定位系统))获得的。由相同的附图标记来表示与根据本发明的第一示例在图1中示出的交通状况监视系统中的组件具有相同功能的组件，并且为了简洁在本文中省略对其的说明。下面的描述关注于与根据本发明的第一示例的图1中示出的交通状况监视系统的差异。
[0129]根据第四示例的交通状况监视系统在以下各点与根据第一示例的交通状况监视系统不同。与扇区的选择以及行驶速度的计算和频率偏移的估计有关的处理部分(速度/方向估计部分)2000已经被改变为使用位置信息的处理部分(速度/方向估计部分)2000C。在根据第四示例的交通状况监视系统中不需要行驶速度校正部分117。此外，与根据第一和第二示例的交通状况监视系统不同，在根据第四示例的交通状况监视系统中，天线100的配置不限于特定的天线配置。
[0130]速度/方向估计部分2000C包括位置信息接收机部分800、位置信息确定部分802、行驶距离/行驶方向计算部分807、最近位置信息存储设备805和行驶速度计算部分809。
[0131]位置信息接收机部分800例如计算接收功率，作为针对各个移动终端的接收质量的索引。如果计算出的接收质量不小于接收质量的预设阈值，则位置信息接收机部分800从针对每个移动终端的基带信号(接收信号)103提取位置终端信息801，以输出位置终端信息801。如果计算出的接收质量小于接收质量的预设阈值，则位置信息接收机部分800丢弃接收信号103，以使得可以不执行后续处理。从而可以增强位置信息数据的可靠性。
[0132]具体地，位置信息接收机部分800计算针对每个移动终端的接收信号(无线电接收机部分102输出的基带信号)103的接收质量，从接收质量高于预设接收质量的接收信号提取指示移动终端的位置的位置终端信息801，以输出位置终端信息。
[0133]位置信息确定部分802将道路210的预设位置信息与移动终端的位置终端信息801相比较。如果移动终端的位置与道路210 (图9)上的任何位置相匹配，则位置信息确定部分802输出当前车辆位置信息804，以及还向行驶速度计算部分809发送位置信息接收周期803。如果移动终端的位置与道路210 (图9)上的任何位置都不相匹配，则位置信息确定部分802丢弃位置终端信息801，以使得可以不执行后续处理。
[0134]换言之，位置信息确定部分802将道路210的预设位置信息与位置终端信息801相比较，以在移动终端的位置 与道路上的任何位置相匹配时输出当前车辆位置信息804和位置信息接收周期803。
[0135]因此,位置信息接收机部分800和位置信息确定部分802的组合担当位置信息识别部分，位置信息识别部分用于从包括位置信息的通信信号识别道路201上的当前车辆位置，以输出指示当前车辆位置的当前车辆位置信息804和位置信息接收周期803。
[0136]最近位置信息存储设备805存储当前车辆位置信息804，以输出指示最近车辆位置的最近车辆位置信息806。
[0137]行驶距离/行驶方向计算部分807从最近位置信息存储设备805读取最近车辆位置信息806，根据最近车辆位置(由最近车辆位置信息806表示)和当前车辆位置(由当前车辆位置信息804表示)计算各个车辆的行驶距离和各个车辆的行驶方向，以输出指示各个车辆的行驶距离的行驶距离信号808和指示各个车辆的行驶方向的行驶方向信号114，并在最近位置信息存储设备805中存储当前车辆位置信息804，以用于下次计算。
[0138]在图9的示例中，基站200B被布置在从北向南延伸的道路210的西侧。位于基站200B的南侧的车辆在道路210上向北行驶，以使得可以逼近基站200B。在本示例中，当车辆从最近车辆位置I (Xl，yi)向当前测量位置2(x2，y2)移动时，可以通过下面的公式7来计算行驶距离D。
[0139]
【权利要求】
1.一种在安装在道路侧的基站中提供的交通状况监视系统，所述交通状况监视系统用于基于从道路上行驶的多个车辆的移动终端发送的通信信号来监视交通状况，所述系统包括: 接收机部分，所述接收机部分用于接收从相应车辆的移动终端发送的通信信号，以输出接收信号； 速度/方向估计部分，所述速度/方向估计部分用于基于所述接收信号估计相应车辆的行驶速度和行驶方向；以及 交通状况分析部分，所述交通状况分析部分用于确定在各个行驶方向上相应车辆的有效行驶速度，计算各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度，以及基于所述各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度来分析各个行驶方向上的交通状况。
2.根据权利要求1所述的交通状况监视系统，其中，所述接收机部分包括: 针对N个扇区部署的第一至第N个扇区天线，其中，N是不小于2的整数；以及 第一至第N个无线电接收机部分，所述第一至第N个无线电接收机部分用于将所述第一至第N个扇区天线接收到的第一至第N个无线电信号转换为第一至第N个基带信号，以输出所述第一至第N个基带信号来作为接收信号， 其中，所述速度/方向估计部分包括: 扇区选择部分，所述扇区选择部分用于从所述第一至第N个基带信号中选择接收信号在其中具有最佳接收质量的扇区，以输出所选扇区的接收信号和所选扇区号； 频率偏移计算部分，所述频率偏移计算部分用于根据所选扇区的接收信号估计频率偏移,并通过对所述频率偏移求平均来计算平均频率偏移； 行驶方向确定部分，所述行驶方向确定部分用于根据所述所选扇区号和所述平均频率偏移来确定所述车辆的行驶方向； 行驶速度计算部分，所述行驶速度计算部分用于根据所述平均频率偏移来计算所述车辆相对于所述基站的相对行驶速度；以及 行驶速度校正部分，所述行驶速度校正部分用于基于所述所选扇区号校正所述车辆的所述相对行驶速度，以计算所述车辆的行驶速度。
3.根据权利要求1所述的交通状况监视系统，其中，所述接收机部分包括: 包括M个天线单元的第一至第M个阵列天线，其中，M是不小于2的整数；以及 第一至第M个无线电接收机部分，所述第一至第M个无线电接收机部分用于将所述第一至第M个阵列天线接收到的第一至第M个无线电信号转换为第一至第M个基带信号，并输出所述第一至第M个基带信号来作为接收信号， 其中，所述速度/方向估计部分包括: 到达角估计/确定部分，所述到达角估计/确定部分用于从所述第一至第M个基带信号中估计和确定各具有最佳接收质量的接收信号的到达角； 定向波束形成部分，所述定向波束形成部分用于形成与所确定的到达角相对应的定向波束，并输出形成所述定向波束之后的基带信号； 频率偏移计算部分，所述频率偏移计算部分用于根据形成所述定向波束之后的基带信号来估计频率偏移，并通过对所述频率偏移求平均来计算平均频率偏移； 行驶方向确定部分，所述行驶方向确定部分用于根据所述到达角和所述平均频率偏移来确定所述车辆的行驶方向； 行驶速度计算部分，所述行驶速度计算部分用于根据所述平均频率偏移来计算所述车辆相对于所述基站的相对行驶速度；以及 行驶速度校正部分，所述行驶速度校正部分用于基于所述到达角校正所述车辆的所述相对行驶速度，以计算所述车辆的行驶速度。
4.根据权利要求1所述的交通状况监视系统，其中，所述接收机部分包括: 包括M个天线单元的第一至第M个阵列天线，其中，M是不小于2的整数；以及 第一至第M个无线电接收机部分，所述第一至第M个无线电接收机部分用于将所述第一至第M个阵列天线接收到的第一至第M个无线电信号转换为第一至第M个基带信号，以输出所述第一至第M个基带信号来作为接收信号， 其中，所述速度/方向估计部分包括: 到达角估计/确定部分，所述到达角估计/确定部分用于从所述第一至第M个基带信号中估计和确定各具有最佳接收质量的接收信号的当前到达角； 定向波束形成部分，所述定向波束形成部分用于形成与所述当前到达角相对应的定向波束，以输出形成所述定向波束之后的基带信号； 频率偏移计算部分，所述频率偏移计算部分用于根据形成所述定向波束之后的基带信号来估计频率偏移，并通 过对所述频率偏移求平均来计算平均频率偏移； 最近到达角存储设备，所述最近到达角存储设备用于存储指示所述当前到达角的当前到达角信号，以输出指示最近到达角的最近到达角信号； 行驶方向确定部分，所述行驶方向确定部分用于根据所述最近到达角和所述当前到达角来确定所述车辆的行驶方向； 行驶速度计算部分，所述行驶速度计算部分用于根据所述平均频率偏移来计算所述车辆相对于所述基站的相对行驶速度；以及 行驶速度校正部分，所述行驶速度校正部分用于基于所述当前到达角校正所述车辆的所述相对行驶速度，以计算所述车辆的行驶速度。
5.根据权利要求1所述的交通状况监视系统，其中，所述接收机部分周期性地从各个车辆的移动终端接收包括位置信息的信号来作为通信信号，并输出接收信号， 其中，所述速度/方向估计部分包括: 位置信息识别部分，所述位置信息识别部分用于根据所述包括位置信息的信号来识别所述道路上的当前车辆位置，以输出指示所述当前车辆位置的当前车辆位置信息以及位置信息接收周期； 最近位置信息存储设备，所述最近位置信息存储设备用于存储所述当前车辆位置信息，以输出指示最近车辆位置的最近车辆位置信息； 行驶距离/行驶方向计算部分，所述行驶距离/行驶方向计算部分用于根据所述最近车辆位置和所述当前车辆位置来计算各个车辆的行驶距离和各个车辆的行驶方向；以及行驶速度计算部分，所述行驶速度计算部分用于使用所述行驶距离和所述位置信息接收周期来计算各个车辆的行驶速度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的交通状况监视系统，其中，所述交通状况分析部分包括:有效速度确定部分，所述有效速度确定部分用于确定各个车辆的当前行驶速度是否有效，以输出指示所述有效行驶速度的有效行驶速度信号； 行驶速度存储设备，所述行驶速度存储设备用于存储各个行驶方向上的各个车辆的有效行驶速度信号； 车辆组平均行驶速度计算部分，所述车辆组平均行驶速度计算部分用于从所述行驶速度存储设备读取各个行驶方向上的所有车辆的有效行驶速度信号，并计算所有车辆的有效行驶速度的平均，以获得各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度；以及 交通状况确定部分，所述交通状况确定部分用于基于所述各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度来确定各个行驶方向上的交通状况。
7.根据权利要求6所述的交通状况监视系统，其中，所述交通状况确定部分用于基于所述各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度、拥堵阈值、堵塞阈值和事故发生信息，依据通畅状况、自然拥堵状况、自然堵塞状况、事故造成的拥堵状况以及事故造成的阻塞状况来确定各个行驶方向上的交通状况。
8.一种在安装在道路侧的基站中提供的交通状况监视系统中使用的交通状况监视方法，所述交通状况监视方法基于从道路上行驶的多个车辆中的移动终端发送的通信信号监视交通状况，所述方法包括: 速度/方向估计步骤，所述速度/方向估计步骤基于已经接收到从车辆中的移动终端发送的通信信号的接收机部分的接收信号估计相应车辆的行驶速度和行驶方向；以及交通状况分析步骤，所述交通状况分析步骤确定在各个行驶方向上相应车辆的有效行驶速度，计算各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度，以及基于所述各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度来分析各个行驶方向上的交通状况。
9.根据权利要求8所述的交通状况监视方法，其中，所述交通状况分析步骤包括: 有效速度确定步骤，所述有效速度确定步骤确定各个车辆的当前行驶速度是否有效，以输出指示所述有效行驶速度的有效行驶速度信号； 在行驶速度存储设备中存储针对各个行驶方向上的各个车辆的有效行驶速度信号的步骤； 车辆组平均速度计算步骤，所述车辆组平均速度计算步骤从所述行驶速度存储设备读取各个行驶方向上的所有车辆的有效行驶速度信号，并计算所有车辆的有效行驶速度的平均，以获得车辆组的平均行驶速度；以及 交通状况确定步骤，所述交通状况确定步骤基于所述各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度来确定各个行驶方向上的交通状况。
10.一种其上记录了程序的计算机可读存储介质，所述程序允许在安装在道路侧的基站中提供的交通状况监视系统的计算机基于从道路上行驶的多个车辆中的移动终端发送的通信信号来监视交通状况，所述程序使得所述计算机实现: 速度/方向估计功能，所述速度/方向估计功能基于已经接收到从车辆中的移动终端发送的通信信号的接收机部分的接收信号估计相应车辆的行驶速度和行驶方向；以及交通状况分析功能，所述交通状况分析功能确定在各个行驶方向上相应车辆的有效行驶速度，计算各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度，以及基于所述各个行驶方向上的车辆组的平均行驶速度来分析各个行驶方向上的交通状况。
【文档编号】G08G1/00GK103477376SQ201280019300
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年4月6日 优先权日:2011年4月20日
【发明者】大浦聪 申请人:日本电气株式会社