一種基于車輛gps數(shù)據(jù)的路況檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種路況檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，城市規(guī)模日益擴(kuò)大，城鎮(zhèn)居民的出行需求也進(jìn)一步增加， 使得困擾各大城市的交通擁堵問(wèn)題變得更加嚴(yán)峻。交通擁堵不僅使道路通行能力降低、行 車速度下降、交通延誤增大，還造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此如何及時(shí)準(zhǔn)確地獲取和發(fā)布道路 交通狀態(tài)對(duì)于交通管理者和出行者都顯得非常重要。
[0003]目前，依照檢測(cè)方式的不同，在實(shí)際中投入使用的路況檢測(cè)系統(tǒng)有很多，但主要存 在以下問(wèn)題：
[0004] 1.成本高。為了實(shí)現(xiàn)城市主要道路網(wǎng)的覆蓋，需要安裝大量的檢測(cè)器，高昂的成本 在一定程度制約了其在城市中的推廣；
[0005] 2.覆蓋盲點(diǎn)多。為了節(jié)約成本并減小對(duì)路面的破壞，大多數(shù)檢測(cè)器都只能實(shí)現(xiàn)在 斷面上的檢測(cè)，造成整個(gè)路網(wǎng)中存在較多的盲點(diǎn)；
[0006] 3.故障多，不夠穩(wěn)定。由于前端的檢測(cè)器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站及后臺(tái)數(shù)據(jù)中心之間存在長(zhǎng) 距離的傳輸，難以預(yù)知的外界因素往往造成網(wǎng)絡(luò)故障，從而影響后臺(tái)數(shù)據(jù)的及時(shí)發(fā)布，且排 查故障耗時(shí)耗力。
[0007] 4.精度較低。受安裝方式的影響，由單一的安裝在斷面上的檢測(cè)器數(shù)據(jù)所獲得的 道路狀態(tài)存在較多的偶然性，難以反映整個(gè)路網(wǎng)的平均狀態(tài)。
[0008] 因此，針對(duì)城市路網(wǎng)復(fù)雜，檢測(cè)器安裝成本高、易故障、覆蓋盲點(diǎn)多及檢測(cè)效果不 穩(wěn)定等問(wèn)題，亟需實(shí)現(xiàn)一種成本低、易推廣、穩(wěn)定可靠的路況檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對(duì)現(xiàn)有路況檢測(cè)系統(tǒng)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于車輛GPS數(shù)據(jù)的路 況檢測(cè)系統(tǒng)，充分利用大數(shù)據(jù)思維，具有成本低、易推廣、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢(shì)。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0011] 基于車輛GPS數(shù)據(jù)的路況檢測(cè)系統(tǒng)，包括
[0012] 計(jì)時(shí)器，用于設(shè)定統(tǒng)計(jì)的間隔時(shí)間；
[0013] GPS數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集行駛在路網(wǎng)中的各個(gè)浮動(dòng)車輛的GPS坐標(biāo)以及 標(biāo)記的時(shí)間戳；
[0014] 地圖匹配模塊，用于將所述GPS坐標(biāo)與地圖中設(shè)定的路段坐標(biāo)進(jìn)行匹配；
[0015] 車輛單元的速度計(jì)算模塊，用于根據(jù)浮動(dòng)車輛的GPS坐標(biāo)以及標(biāo)記的時(shí)間戳計(jì)算 車輛在路段上行駛的時(shí)間差和距離差，進(jìn)而得出浮動(dòng)車輛在原匹配路段的平均行駛速度；
[0016] 綜合統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)在所述間隔時(shí)間內(nèi)途經(jīng)所述原匹配路段的各個(gè)浮動(dòng)車輛 的平均行駛速度，并進(jìn)一步計(jì)算出在該路段上所有浮動(dòng)車輛的平均行駛速度，并依據(jù)該速 度確定該路段的道路狀況。
[0017] 在以上方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還進(jìn)一步做如下重要的優(yōu)化：
[0018] 該路況檢測(cè)系統(tǒng)還包括車輛單元的運(yùn)行狀態(tài)判定模塊，用于根據(jù)匹配結(jié)果判定各 個(gè)浮動(dòng)車輛的運(yùn)行狀態(tài)；
[0019] 上述運(yùn)行狀態(tài)最終主要?jiǎng)澐譃閮煞N情況：浮動(dòng)車輛進(jìn)入新路段，或者在統(tǒng)計(jì)的間 隔時(shí)間內(nèi)浮動(dòng)車輛仍位于原匹配路段；所述車輛單元的速度計(jì)算模塊對(duì)應(yīng)這兩種情況有不 同的具體計(jì)算方式：
[0020] 對(duì)于前者，計(jì)算該浮動(dòng)車輛在原路段的首次匹配確認(rèn)點(diǎn)與在新路段的首次匹配確 認(rèn)點(diǎn)之間的時(shí)間差和距離差，進(jìn)而計(jì)算出該浮動(dòng)車輛在原路段的平均行駛速度；
[0021] 對(duì)于后者，計(jì)算該浮動(dòng)車輛在該路段的首次匹配確認(rèn)點(diǎn)與當(dāng)前位置之間的時(shí)間差 和距離差，進(jìn)而計(jì)算出該浮動(dòng)車輛在該路段的平均行駛速度。
[0022] 上述匹配確認(rèn)點(diǎn)均經(jīng)過(guò)了二次匹配確認(rèn)。
[0023] 上述地圖匹配模塊的運(yùn)行過(guò)程如下：
[0024] 1)停車點(diǎn)判斷
[0025] 接收到一個(gè)新的浮動(dòng)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，首先計(jì)算當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn)位置與該浮動(dòng)車輛前一次浮 動(dòng)點(diǎn)位置的距離，如果該距離小于設(shè)定的代表移動(dòng)狀態(tài)的閾值，則認(rèn)為當(dāng)前車輛停止，匹配 結(jié)果與前一次匹配結(jié)果一致，并更新坐標(biāo)，該浮動(dòng)點(diǎn)處理完畢；
[0026] 2)網(wǎng)格粗定位
[0027] 網(wǎng)格粗定位之前已經(jīng)按坐標(biāo)將路段信息與地圖網(wǎng)格進(jìn)行了關(guān)聯(lián)和存儲(chǔ)；如果當(dāng)前 浮動(dòng)點(diǎn)位置與該浮動(dòng)車輛前一次位置的距離大于設(shè)定的閾值，則表示車輛正在行駛，數(shù)據(jù) 進(jìn)入網(wǎng)格粗定位模塊；
[0028]2. 1)首先，根據(jù)劃分網(wǎng)格時(shí)的起點(diǎn)坐標(biāo)和當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)，計(jì)算出當(dāng)前浮 動(dòng)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格編號(hào)，如果網(wǎng)格編號(hào)存在，則認(rèn)為粗定位正確；否則判定當(dāng)前點(diǎn)為無(wú)效 點(diǎn)，丟棄該數(shù)據(jù)；
[0029]2. 2)其次，查詢與當(dāng)前網(wǎng)格所對(duì)應(yīng)的路段的基本信息，將其放入緩沖區(qū)，為后面計(jì) 算匹配度做準(zhǔn)備；
[0030] 3)匹配度計(jì)算
[0031] 匹配度由計(jì)算得到的距離分量和方向分量加權(quán)得到，每一條候選路段均需要計(jì)算 一次匹配度；
[0032]4)匹配度排名
[0033] 對(duì)所有的候選路段的匹配度R進(jìn)行排名，將匹配度最高的路段作為最佳匹配路 段，并記錄其與浮動(dòng)點(diǎn)之間的距離；
[0034] 5)無(wú)效點(diǎn)再過(guò)濾
[0035] 如果最佳匹配路段的匹配度低于設(shè)定的匹配下限值或者浮動(dòng)點(diǎn)與最佳匹配路段 的距離大于設(shè)定的上限距離，則認(rèn)為該浮動(dòng)點(diǎn)無(wú)效，丟棄該數(shù)據(jù)；
[0036] 以上流程從數(shù)據(jù)上確認(rèn)了浮動(dòng)點(diǎn)與路段之間的匹配；
[0037] 如果當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn)的最佳匹配路段與該浮動(dòng)點(diǎn)前一次的最佳匹配路段不一致，則認(rèn) 為該車輛首次進(jìn)入新路段，但需要確認(rèn)，即進(jìn)行所述二次匹配確認(rèn)；如果浮動(dòng)連續(xù)第二次匹 配到該路段，則判定車輛已經(jīng)駛離上一路段，進(jìn)入新路段。
[0038] 上述3)匹配度計(jì)算的具體計(jì)算過(guò)程如下：
[0039] 3. 1)計(jì)算距離分量
[0040] 如果當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn)投影在待匹配路段上時(shí)，則直接計(jì)算浮動(dòng)點(diǎn)與其在待匹配路段上 的投影點(diǎn)之間的距離；如果當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn)投影在待匹配路段的延長(zhǎng)線上，則計(jì)算浮動(dòng)點(diǎn)與待 匹配路段昜忻的端占之間的距離d，并按照公式
[0041]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于車輛GPS數(shù)據(jù)的路況檢測(cè)系統(tǒng)，包括 計(jì)時(shí)器，用于設(shè)定統(tǒng)計(jì)的間隔時(shí)間； GPS數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集行駛在路網(wǎng)中的各個(gè)浮動(dòng)車輛的GPS坐標(biāo)以及標(biāo)記 的時(shí)間戳； 地圖匹配模塊，用于將所述GPS坐標(biāo)與地圖中設(shè)定的路段坐標(biāo)進(jìn)行匹配； 車輛單元的速度計(jì)算模塊，用于根據(jù)浮動(dòng)車輛的GPS坐標(biāo)以及標(biāo)記的時(shí)間戳計(jì)算車輛 在路段上行駛的時(shí)間差和距離差，進(jìn)而得出浮動(dòng)車輛在原匹配路段的平均行駛速度； 綜合統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)在所述間隔時(shí)間內(nèi)途經(jīng)所述原匹配路段的各個(gè)浮動(dòng)車輛的平 均行駛速度，并進(jìn)一步計(jì)算出在該路段上所有浮動(dòng)車輛的平均行駛速度，并依據(jù)該速度確 定該路段的道路狀況。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于車輛GPS數(shù)據(jù)的路況檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：該路況檢 測(cè)系統(tǒng)還包括車輛單元的運(yùn)行狀態(tài)判定模塊，用于根據(jù)匹配結(jié)果判定各個(gè)浮動(dòng)車輛的運(yùn)行 狀態(tài)； 所述運(yùn)行狀態(tài)最終主要?jiǎng)澐譃閮煞N情況：浮動(dòng)車輛進(jìn)入新路段，或者在統(tǒng)計(jì)的間隔時(shí) 間內(nèi)浮動(dòng)車輛仍位于原匹配路段；所述車輛單元的速度計(jì)算模塊對(duì)應(yīng)這兩種情況有不同的 具體計(jì)算方式： 對(duì)于前者，計(jì)算該浮動(dòng)車輛在原路段的首次匹配確認(rèn)點(diǎn)與在新路段的首次匹配確認(rèn)點(diǎn) 之間的時(shí)間差和距離差，進(jìn)而計(jì)算出該浮動(dòng)車輛在原路段的平均行駛速度； 對(duì)于后者，計(jì)算該浮動(dòng)車輛在該路段的首次匹配確認(rèn)點(diǎn)與當(dāng)前位置之間的時(shí)間差和距 離差，進(jìn)而計(jì)算出該浮動(dòng)車輛在該路段的平均行駛速度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于車輛GPS數(shù)據(jù)的路況檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述匹配 確認(rèn)點(diǎn)均經(jīng)過(guò)了二次匹配確認(rèn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于車輛GPS數(shù)據(jù)的路況檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述地圖匹 配模塊的運(yùn)行過(guò)程如下： 1) 停車點(diǎn)判斷 接收到一個(gè)新的浮動(dòng)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，首先計(jì)算當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn)位置與該浮動(dòng)車輛前一次浮動(dòng)點(diǎn) 位置的距離，如果該距離小于設(shè)定的代表移動(dòng)狀態(tài)的閾值，則認(rèn)為當(dāng)前車輛停止，匹配結(jié)果 與前一次匹配結(jié)果一致，并更新坐標(biāo)，該浮動(dòng)點(diǎn)處理完畢； 2) 網(wǎng)格粗定位 網(wǎng)格粗定位之前已經(jīng)按坐標(biāo)將路段信息與地圖網(wǎng)格進(jìn)行了關(guān)聯(lián)和存儲(chǔ)；如果當(dāng)前浮動(dòng) 點(diǎn)位置與該浮動(dòng)車輛前一次位置的距離大于設(shè)定的閾值，則表示車輛正在行駛，數(shù)據(jù)進(jìn)入 網(wǎng)格粗定位模塊； 2. 1)首先，根據(jù)劃分網(wǎng)格時(shí)的起點(diǎn)坐標(biāo)和當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)，計(jì)算出當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn) 所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格編號(hào)，如果網(wǎng)格編號(hào)存在，則認(rèn)為粗定位正確；否則判定當(dāng)前點(diǎn)為無(wú)效點(diǎn)，丟 棄該數(shù)據(jù)； 2. 2)其次，查詢與當(dāng)前網(wǎng)格所對(duì)應(yīng)的路段的基本信息，將其放入緩沖區(qū)，為后面計(jì)算匹 配度做準(zhǔn)備； 3) 匹配度計(jì)算 匹配度由計(jì)算得到的距離分量和方向分量加權(quán)得到，每一條候選路段均需要計(jì)算一次 匹配度； 4) 匹配度排名 對(duì)所有的候選路段的匹配度R進(jìn)行排名，將匹配度最高的路段作為最佳匹配路段，并 記錄其與浮動(dòng)點(diǎn)之間的距離； 5) 無(wú)效點(diǎn)再過(guò)濾 如果最佳匹配路段的匹配度低于設(shè)定的匹配下限值或者浮動(dòng)點(diǎn)與最佳匹配路段的距 離大于設(shè)定的上限距離，則認(rèn)為該浮動(dòng)點(diǎn)無(wú)效，丟棄該數(shù)據(jù)； 以上流程從數(shù)據(jù)上確認(rèn)了浮動(dòng)點(diǎn)與路段之間的匹配； 如果當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn)的最佳匹配路段與該浮動(dòng)點(diǎn)前一次的最佳匹配路段不一致，則認(rèn)為該 車輛首次進(jìn)入新路段，但需要確認(rèn)，即進(jìn)行所述二次匹配確認(rèn)；如果浮動(dòng)連續(xù)第二次匹配到 該路段，則判定車輛已經(jīng)駛離上一路段，進(jìn)入新路段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于車輛GPS數(shù)據(jù)的路況檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述3)匹 配度計(jì)算的具體計(jì)算過(guò)程如下： 3. 1)計(jì)算距尚分量 如果當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn)投影在待匹配路段上時(shí)，則直接計(jì)算浮動(dòng)點(diǎn)與其在待匹配路段上的投 影點(diǎn)之間的距離；如果當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn)投影在待匹配路段的延長(zhǎng)線上，則計(jì)算浮動(dòng)點(diǎn)與待匹配 路段最近的端點(diǎn)之間的距離d，并按照公式
計(jì)算距離分量A d，其中10是GPS定位的平均誤差； 3. 2)計(jì)算方向分量 方向分量由當(dāng)前浮動(dòng)點(diǎn)與其前一時(shí)刻浮動(dòng)點(diǎn)的連線方向與路段方向共同確定； 首先計(jì)算該浮動(dòng)車輛前一時(shí)刻位置到當(dāng)前位置在平面中的連線方向，其指向即為浮動(dòng) 車的行駛方向； 其次計(jì)算待匹配路段在投影點(diǎn)附近的道路方向；如果浮動(dòng)點(diǎn)投影在待匹配路段上，則 計(jì)算投影點(diǎn)與其最近的路段坐標(biāo)點(diǎn)的連線方向；如果浮動(dòng)點(diǎn)投影在待匹配路段的延長(zhǎng)線 上，則計(jì)算距離投影點(diǎn)最近的路段端點(diǎn)與其相鄰坐標(biāo)點(diǎn)的連線方向；分別獲得浮動(dòng)點(diǎn)方向 和路段方向后，計(jì)算出二者夾角的cos 0值，并最終按照公式
計(jì)算方向分量△ 9 ; 3. 3)計(jì)算匹配度 對(duì)距離分量和方向分量分別按照〇. 4和0. 6的權(quán)重計(jì)算最終的匹配度： R = 0. 4* A d+0. 6* A 0。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于車輛GPS數(shù)據(jù)的路況檢測(cè)系統(tǒng)，充分利用大數(shù)據(jù)思維，具有成本低、易推廣、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢(shì)。該基于車輛GPS數(shù)據(jù)的路況檢測(cè)系統(tǒng)，包括計(jì)時(shí)器、GPS數(shù)據(jù)采集模塊、地圖匹配模塊、車輛單元的速度計(jì)算模塊以及綜合統(tǒng)計(jì)模塊，通過(guò)實(shí)時(shí)采集行駛在路網(wǎng)中的各個(gè)浮動(dòng)車輛的GPS坐標(biāo)以及標(biāo)記的時(shí)間戳，將所述GPS坐標(biāo)與地圖中設(shè)定的路段坐標(biāo)進(jìn)行匹配，再根據(jù)浮動(dòng)車輛的GPS坐標(biāo)以及標(biāo)記的時(shí)間戳計(jì)算車輛在路段上行駛的時(shí)間差和距離差，進(jìn)而得出浮動(dòng)車輛在原匹配路段的平均行駛速度，最后統(tǒng)計(jì)得出該路段上所有浮動(dòng)車輛的平均行駛速度，從而確定該路段的道路狀況。
【IPC分類】G08G1-01
【公開(kāi)號(hào)】CN104821081
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510193895
【發(fā)明人】王龍, 陳耀武, 劉海榮
【申請(qǐng)人】西安翔迅科技有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日