一种基于车辆gps数据的路况检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种路况检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济和社会的发展，城市规模日益扩大，城镇居民的出行需求也进一步增加， 使得困扰各大城市的交通拥堵问题变得更加严峻。交通拥堵不仅使道路通行能力降低、行 车速度下降、交通延误增大，还造成巨大的经济损失。因此如何及时准确地获取和发布道路 交通状态对于交通管理者和出行者都显得非常重要。
[0003]目前，依照检测方式的不同，在实际中投入使用的路况检测系统有很多，但主要存 在以下问题：
[0004] 1.成本高。为了实现城市主要道路网的覆盖，需要安装大量的检测器，高昂的成本 在一定程度制约了其在城市中的推广；
[0005] 2.覆盖盲点多。为了节约成本并减小对路面的破坏，大多数检测器都只能实现在 断面上的检测，造成整个路网中存在较多的盲点；
[0006] 3.故障多，不够稳定。由于前端的检测器、数据转发站及后台数据中心之间存在长 距离的传输，难以预知的外界因素往往造成网络故障，从而影响后台数据的及时发布，且排 查故障耗时耗力。
[0007] 4.精度较低。受安装方式的影响，由单一的安装在断面上的检测器数据所获得的 道路状态存在较多的偶然性，难以反映整个路网的平均状态。
[0008] 因此，针对城市路网复杂，检测器安装成本高、易故障、覆盖盲点多及检测效果不 稳定等问题，亟需实现一种成本低、易推广、稳定可靠的路况检测方法。
【发明内容】
[0009] 针对现有路况检测系统存在的上述问题，本发明提出一种基于车辆GPS数据的路 况检测系统，充分利用大数据思维，具有成本低、易推广、稳定可靠等优势。
[0010] 本发明的技术方案如下：
[0011] 基于车辆GPS数据的路况检测系统，包括
[0012] 计时器，用于设定统计的间隔时间；
[0013] GPS数据采集模块，用于实时采集行驶在路网中的各个浮动车辆的GPS坐标以及 标记的时间戳；
[0014] 地图匹配模块，用于将所述GPS坐标与地图中设定的路段坐标进行匹配；
[0015] 车辆单元的速度计算模块，用于根据浮动车辆的GPS坐标以及标记的时间戳计算 车辆在路段上行驶的时间差和距离差，进而得出浮动车辆在原匹配路段的平均行驶速度；
[0016] 综合统计模块，用于统计在所述间隔时间内途经所述原匹配路段的各个浮动车辆 的平均行驶速度，并进一步计算出在该路段上所有浮动车辆的平均行驶速度，并依据该速 度确定该路段的道路状况。
[0017] 在以上方案的基础上，本发明还进一步做如下重要的优化：
[0018] 该路况检测系统还包括车辆单元的运行状态判定模块，用于根据匹配结果判定各 个浮动车辆的运行状态；
[0019] 上述运行状态最终主要划分为两种情况：浮动车辆进入新路段，或者在统计的间 隔时间内浮动车辆仍位于原匹配路段；所述车辆单元的速度计算模块对应这两种情况有不 同的具体计算方式：
[0020] 对于前者，计算该浮动车辆在原路段的首次匹配确认点与在新路段的首次匹配确 认点之间的时间差和距离差，进而计算出该浮动车辆在原路段的平均行驶速度；
[0021] 对于后者，计算该浮动车辆在该路段的首次匹配确认点与当前位置之间的时间差 和距离差，进而计算出该浮动车辆在该路段的平均行驶速度。
[0022] 上述匹配确认点均经过了二次匹配确认。
[0023] 上述地图匹配模块的运行过程如下：
[0024] 1)停车点判断
[0025] 接收到一个新的浮动点数据时，首先计算当前浮动点位置与该浮动车辆前一次浮 动点位置的距离，如果该距离小于设定的代表移动状态的阈值，则认为当前车辆停止，匹配 结果与前一次匹配结果一致，并更新坐标，该浮动点处理完毕；
[0026] 2)网格粗定位
[0027] 网格粗定位之前已经按坐标将路段信息与地图网格进行了关联和存储；如果当前 浮动点位置与该浮动车辆前一次位置的距离大于设定的阈值，则表示车辆正在行驶，数据 进入网格粗定位模块；
[0028]2. 1)首先，根据划分网格时的起点坐标和当前浮动点的平面坐标，计算出当前浮 动点所对应的网格编号，如果网格编号存在，则认为粗定位正确；否则判定当前点为无效 点，丢弃该数据；
[0029]2. 2)其次，查询与当前网格所对应的路段的基本信息，将其放入缓冲区，为后面计 算匹配度做准备；
[0030] 3)匹配度计算
[0031] 匹配度由计算得到的距离分量和方向分量加权得到，每一条候选路段均需要计算 一次匹配度；
[0032]4)匹配度排名
[0033] 对所有的候选路段的匹配度R进行排名，将匹配度最高的路段作为最佳匹配路 段，并记录其与浮动点之间的距离；
[0034] 5)无效点再过滤
[0035] 如果最佳匹配路段的匹配度低于设定的匹配下限值或者浮动点与最佳匹配路段 的距离大于设定的上限距离，则认为该浮动点无效，丢弃该数据；
[0036] 以上流程从数据上确认了浮动点与路段之间的匹配；
[0037] 如果当前浮动点的最佳匹配路段与该浮动点前一次的最佳匹配路段不一致，则认 为该车辆首次进入新路段，但需要确认，即进行所述二次匹配确认；如果浮动连续第二次匹 配到该路段，则判定车辆已经驶离上一路段，进入新路段。
[0038] 上述3)匹配度计算的具体计算过程如下：
[0039] 3. 1)计算距离分量
[0040] 如果当前浮动点投影在待匹配路段上时，则直接计算浮动点与其在待匹配路段上 的投影点之间的距离；如果当前浮动点投影在待匹配路段的延长线上，则计算浮动点与待 匹配路段昜忻的端占之间的距离d，并按照公式
[0041]
【主权项】
1. 一种基于车辆GPS数据的路况检测系统，包括 计时器，用于设定统计的间隔时间； GPS数据采集模块，用于实时采集行驶在路网中的各个浮动车辆的GPS坐标以及标记 的时间戳； 地图匹配模块，用于将所述GPS坐标与地图中设定的路段坐标进行匹配； 车辆单元的速度计算模块，用于根据浮动车辆的GPS坐标以及标记的时间戳计算车辆 在路段上行驶的时间差和距离差，进而得出浮动车辆在原匹配路段的平均行驶速度； 综合统计模块，用于统计在所述间隔时间内途经所述原匹配路段的各个浮动车辆的平 均行驶速度，并进一步计算出在该路段上所有浮动车辆的平均行驶速度，并依据该速度确 定该路段的道路状况。
2. 根据权利要求1所述的基于车辆GPS数据的路况检测系统，其特征在于：该路况检 测系统还包括车辆单元的运行状态判定模块，用于根据匹配结果判定各个浮动车辆的运行 状态； 所述运行状态最终主要划分为两种情况：浮动车辆进入新路段，或者在统计的间隔时 间内浮动车辆仍位于原匹配路段；所述车辆单元的速度计算模块对应这两种情况有不同的 具体计算方式： 对于前者，计算该浮动车辆在原路段的首次匹配确认点与在新路段的首次匹配确认点 之间的时间差和距离差，进而计算出该浮动车辆在原路段的平均行驶速度； 对于后者，计算该浮动车辆在该路段的首次匹配确认点与当前位置之间的时间差和距 离差，进而计算出该浮动车辆在该路段的平均行驶速度。
3. 根据权利要求2所述的基于车辆GPS数据的路况检测系统，其特征在于：所述匹配 确认点均经过了二次匹配确认。
4. 根据权利要求3所述的基于车辆GPS数据的路况检测系统，其特征在于，所述地图匹 配模块的运行过程如下： 1) 停车点判断 接收到一个新的浮动点数据时，首先计算当前浮动点位置与该浮动车辆前一次浮动点 位置的距离，如果该距离小于设定的代表移动状态的阈值，则认为当前车辆停止，匹配结果 与前一次匹配结果一致，并更新坐标，该浮动点处理完毕； 2) 网格粗定位 网格粗定位之前已经按坐标将路段信息与地图网格进行了关联和存储；如果当前浮动 点位置与该浮动车辆前一次位置的距离大于设定的阈值，则表示车辆正在行驶，数据进入 网格粗定位模块； 2. 1)首先，根据划分网格时的起点坐标和当前浮动点的平面坐标，计算出当前浮动点 所对应的网格编号，如果网格编号存在，则认为粗定位正确；否则判定当前点为无效点，丢 弃该数据； 2. 2)其次，查询与当前网格所对应的路段的基本信息，将其放入缓冲区，为后面计算匹 配度做准备； 3) 匹配度计算 匹配度由计算得到的距离分量和方向分量加权得到，每一条候选路段均需要计算一次 匹配度； 4) 匹配度排名 对所有的候选路段的匹配度R进行排名，将匹配度最高的路段作为最佳匹配路段，并 记录其与浮动点之间的距离； 5) 无效点再过滤 如果最佳匹配路段的匹配度低于设定的匹配下限值或者浮动点与最佳匹配路段的距 离大于设定的上限距离，则认为该浮动点无效，丢弃该数据； 以上流程从数据上确认了浮动点与路段之间的匹配； 如果当前浮动点的最佳匹配路段与该浮动点前一次的最佳匹配路段不一致，则认为该 车辆首次进入新路段，但需要确认，即进行所述二次匹配确认；如果浮动连续第二次匹配到 该路段，则判定车辆已经驶离上一路段，进入新路段。
5.根据权利要求4所述的基于车辆GPS数据的路况检测系统，其特征在于，所述3)匹 配度计算的具体计算过程如下： 3. 1)计算距尚分量 如果当前浮动点投影在待匹配路段上时，则直接计算浮动点与其在待匹配路段上的投 影点之间的距离；如果当前浮动点投影在待匹配路段的延长线上，则计算浮动点与待匹配 路段最近的端点之间的距离d，并按照公式
计算距离分量A d，其中10是GPS定位的平均误差； 3. 2)计算方向分量 方向分量由当前浮动点与其前一时刻浮动点的连线方向与路段方向共同确定； 首先计算该浮动车辆前一时刻位置到当前位置在平面中的连线方向，其指向即为浮动 车的行驶方向； 其次计算待匹配路段在投影点附近的道路方向；如果浮动点投影在待匹配路段上，则 计算投影点与其最近的路段坐标点的连线方向；如果浮动点投影在待匹配路段的延长线 上，则计算距离投影点最近的路段端点与其相邻坐标点的连线方向；分别获得浮动点方向 和路段方向后，计算出二者夹角的cos 0值，并最终按照公式
计算方向分量△ 9 ; 3. 3)计算匹配度 对距离分量和方向分量分别按照〇. 4和0. 6的权重计算最终的匹配度： R = 0. 4* A d+0. 6* A 0。
【专利摘要】本发明提出一种基于车辆GPS数据的路况检测系统，充分利用大数据思维，具有成本低、易推广、稳定可靠等优势。该基于车辆GPS数据的路况检测系统，包括计时器、GPS数据采集模块、地图匹配模块、车辆单元的速度计算模块以及综合统计模块，通过实时采集行驶在路网中的各个浮动车辆的GPS坐标以及标记的时间戳，将所述GPS坐标与地图中设定的路段坐标进行匹配，再根据浮动车辆的GPS坐标以及标记的时间戳计算车辆在路段上行驶的时间差和距离差，进而得出浮动车辆在原匹配路段的平均行驶速度，最后统计得出该路段上所有浮动车辆的平均行驶速度，从而确定该路段的道路状况。
【IPC分类】G08G1-01
【公开号】CN104821081
【申请号】CN201510193895
【发明人】王龙, 陈耀武, 刘海荣
【申请人】西安翔迅科技有限责任公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月22日