專利名稱：一種智能交通系統(tǒng)及其導(dǎo)航方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能交通系統(tǒng)及其導(dǎo)航方法，尤其涉及一種利用云計(jì)算技術(shù)和無(wú)線通訊技術(shù)優(yōu)化單個(gè)交通工具行車路線的智能交通系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)代化大城市的交通系統(tǒng)是基于中央視頻監(jiān)控的人工調(diào)度系統(tǒng)，固定在交通要點(diǎn)的信息采集系統(tǒng)獲取交通動(dòng)態(tài)信息，這種交通動(dòng)態(tài)信息也可以是基于電話反饋的交通路況。電臺(tái)廣播系統(tǒng)能夠把人工編輯后的交通動(dòng)態(tài)信息發(fā)布出去，交通警察采用人海戰(zhàn)術(shù)在交通要道指揮交通。今天很多性能卓越的交通工具安裝了導(dǎo)航系統(tǒng)，這種GPS(Global Positioning System全球定位系統(tǒng))車載終端基于自身配置的GIS地圖(GIS Geographic Information System地理信息系統(tǒng))和GPS模塊獲取的衛(wèi)星定位信息在日新月異的交通網(wǎng)路中摸索前行?，F(xiàn)有技術(shù)中的種種交通系統(tǒng)和導(dǎo)航方法，無(wú)論是通過(guò)RFID(Radio Frequency Identification射頻識(shí)別)數(shù)據(jù)采集或者基于視頻信息，還是通過(guò)人工電話反饋基于語(yǔ)音信息，其數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的數(shù)量和實(shí)時(shí)性都是不連續(xù)和不完整的，因而行駛中的交通工具不能實(shí)時(shí)獲取前方路況，得不到準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)和恰當(dāng)?shù)男熊嚱ㄗh。因?yàn)轳{駛員缺乏對(duì)交通狀況及道路信息的實(shí)時(shí)把握，進(jìn)一步導(dǎo)致公路交通系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況不能實(shí)時(shí)優(yōu)化，更不能動(dòng)態(tài)優(yōu)化；所以交通事故或交通意外疏通周期長(zhǎng)，道路交通系統(tǒng)的車輛通行效率得不到保證； 常常是到達(dá)目的地的耗時(shí)難以預(yù)測(cè)，不僅增加了車輛的單位里程的能耗，而且往往因?yàn)榻?jīng)常性堵塞影響工作，增加了社會(huì)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于公開(kāi)一種智能交通系統(tǒng)及其導(dǎo)航方法，為單個(gè)交通工具優(yōu)化行車路線，提高公共交通道路系統(tǒng)的利用率，并在客觀上起到調(diào)度車輛行駛路線的作用。本發(fā)明公開(kāi)了一種智能交通系統(tǒng)，包括智能交通服務(wù)中心，和N個(gè)移動(dòng)終端，N是大于等于1的整數(shù)；所述智能交通服務(wù)中心包括分布式服務(wù)器集群，以及地理信息系統(tǒng)、原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)；所述原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)中包含不斷新增的道路行駛信息； 所述預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中包含未來(lái)各時(shí)段的路況數(shù)據(jù)；所述原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史的和實(shí)時(shí)的道路通行信息、結(jié)合地理信息系統(tǒng)的路網(wǎng)信息進(jìn)行預(yù)測(cè)運(yùn)算而得出所述預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的未來(lái)路段通行信息；所述移動(dòng)終端接收來(lái)自所述智能交通服務(wù)中心的導(dǎo)航指令，并在行車過(guò)程中采集路況數(shù)據(jù)發(fā)送到智能交通服務(wù)中心的原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)。本發(fā)明公開(kāi)的智能交通系統(tǒng)，還包括如下從屬技術(shù)特征所述原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)中包含與地理信息系統(tǒng)(GIS)對(duì)應(yīng)的路網(wǎng)信息，并把路網(wǎng)中的每一條道路都適當(dāng)?shù)胤殖啥鄠€(gè)具有起始點(diǎn)的路段；所述智能交通服務(wù)中心發(fā)出的導(dǎo)航指令至少包含一個(gè)優(yōu)化后的路段組合。所述預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息包括每一個(gè)路段在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的車流量和平均車速的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。
所述的智能交通系統(tǒng)，還包括M個(gè)信息終端，M是大于1的整數(shù)；所述信息終端輸出所述預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。所述信息終端交互式信息終端，或者是固定的站臺(tái)式信息終端；所述交互式信息終端是能夠進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)查詢、搜索操作的各種個(gè)人電腦、智能手機(jī)、上網(wǎng)本等終端信息設(shè)備， 以通過(guò)交互的方式向智能交通服務(wù)中心查詢所述原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)；所述站臺(tái)式信息終端持續(xù)接收并顯示來(lái)自智能交通服務(wù)中心的信息顯示設(shè)備。所述移動(dòng)終端包括控制模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、GPS模塊和人機(jī)界面模塊；所述控制模塊中包括CPU、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和電源，是用于控制所述移動(dòng)終端的協(xié)調(diào)運(yùn)行的硬件和軟件的組合；所述GPS模塊通過(guò)導(dǎo)航衛(wèi)星獲取當(dāng)前位置、行駛方向和速度數(shù)據(jù)，并送給所述控制模塊；所述無(wú)線收發(fā)模塊在所述控制模塊的控制下完成與智能交通服務(wù)中心的通訊，上行下達(dá)各種數(shù)據(jù)和信息；所述人機(jī)界面模塊用于顯示和\或語(yǔ)音和\或文字輸出輸入，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。所述交互式信息終端包括控制模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、人機(jī)界面模塊和功能軟件模塊；所述控制模塊中包括CPU、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和電源，是用于控制所述交互式信息終端的協(xié)調(diào)運(yùn)行的硬件和軟件的組合；所述無(wú)線收發(fā)模塊在所述控制模塊的控制下完成與智能交通服務(wù)中心的通訊，上行下達(dá)各種數(shù)據(jù)和信息；所述人機(jī)界面模塊用于顯示和\或語(yǔ)音輸出以及文字或者語(yǔ)言輸入；所述功能軟件模塊用于支持在智能交通服務(wù)中心的所述原始數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索并下載所需要的信息。本發(fā)明還公開(kāi)了一種智能交通系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，使用前述的智能交通系統(tǒng)，包括如下步驟第一步，所述智能交通服務(wù)中心接受并建立一個(gè)導(dǎo)航任務(wù)后，獲取該導(dǎo)航任務(wù)的當(dāng)前點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，并且在所述移動(dòng)終端移動(dòng)的過(guò)程中周期性地獲取變化的當(dāng)前點(diǎn)；第二步，所述智能交通服務(wù)中心在所述地理信息系統(tǒng)中搜索出從當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的多個(gè)導(dǎo)航路段組合，根據(jù)地理信息系統(tǒng)中上述導(dǎo)航路段組合中的每個(gè)路段的限速和路程的長(zhǎng)度情況，按照移動(dòng)終端的要求優(yōu)化導(dǎo)航路段組合；第三步，所述智能交通服務(wù)中心發(fā)送優(yōu)化的導(dǎo)航路段組合給所述移動(dòng)終端。本發(fā)明公開(kāi)的導(dǎo)航方法，還包括如下從屬技術(shù)特征在所述第二步中，所述智能交通服務(wù)中心還根據(jù)所述預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息選擇實(shí)時(shí)路況較優(yōu)的路段優(yōu)化導(dǎo)航路段組合。在所述第二步中，所述智能交通服務(wù)中心周期性地根據(jù)實(shí)時(shí)的當(dāng)前點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)重新搜索優(yōu)化新的導(dǎo)航路段組合；或者，當(dāng)所述移動(dòng)終端請(qǐng)求時(shí)，或者當(dāng)所述智能交通服務(wù)中心發(fā)現(xiàn)所述移動(dòng)終端采用的導(dǎo)航路段組合的前方路況發(fā)生重大變化時(shí)，所述智能交通中心根據(jù)實(shí)時(shí)的當(dāng)前點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)重新搜索優(yōu)化新的導(dǎo)航路段組合。在所述第三步中，所述智能交通服務(wù)中心還根據(jù)所述移動(dòng)終端的需求動(dòng)態(tài)地報(bào)告到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)所需要的行車時(shí)間和里程。本發(fā)明的導(dǎo)航方法，還包括第四步，所述移動(dòng)終端實(shí)時(shí)發(fā)送所在交通工具的行駛信息給智能交通服務(wù)中心，包括停、走的狀態(tài)，行駛的速度和方向；也可以發(fā)送所在交通工具的運(yùn)載負(fù)荷狀態(tài)和車況狀態(tài)。本發(fā)明的智能交通系統(tǒng)通過(guò)云計(jì)算技術(shù)和瘦客戶端技術(shù)利用無(wú)線通訊技術(shù)為交通工具駕駛?cè)颂峁﹦?dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的導(dǎo)航信息，在優(yōu)化單個(gè)交通工具行車路線的同時(shí)，優(yōu)化交通道路系統(tǒng)的利用率，提高行車效率。提高了駕駛員的架乘體驗(yàn)，降低車輛能耗。車載導(dǎo)航儀不要求帶有地理信息系統(tǒng)(GIS)，也無(wú)需周期性升級(jí)或更新其中的地圖信息。優(yōu)化的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確率可大幅度提高，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。


圖1是本發(fā)明的智能交通系統(tǒng)的原理框圖。圖2是本發(fā)明的智能交通服務(wù)中心完成導(dǎo)航任務(wù)的實(shí)施例的工作流程圖。圖3是本發(fā)明的移動(dòng)終端的一個(gè)實(shí)施例的原理框圖。圖4是本發(fā)明的互動(dòng)式信息終端的一個(gè)實(shí)施例的原理框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的智能交通系統(tǒng)及其導(dǎo)航方法，在智能交通服務(wù)中心采用云計(jì)算技術(shù)，在移動(dòng)終端上采用瘦客戶端技術(shù)?？蛻舳送ǔ９潭ㄔ诮煌üぞ呱?，在與車輛同步移動(dòng)的狀態(tài)下，通過(guò)無(wú)線數(shù)字通訊技術(shù)與云計(jì)算中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，包括向上傳輸自身采集的行車數(shù)據(jù)，以及下載導(dǎo)航指令。目前投入運(yùn)營(yíng)的無(wú)線數(shù)字通訊技術(shù)包括但不限于GPRS\CDMA\ WCDMA,以及其它3G、4G的移動(dòng)通訊技術(shù)。如圖1所示是本發(fā)明的智能交通系統(tǒng)的原理框圖，智能交通系統(tǒng)包括智能交通服務(wù)中心，和N個(gè)移動(dòng)終端，以及M個(gè)信息終端，這里的N和M是大于1的自然數(shù)。智能交通服務(wù)中心包括分布式服務(wù)器集群，以及原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)和地理信息系統(tǒng) (Geographic Information System，簡(jiǎn)禾爾 GIS)。地理信息系統(tǒng)是一種獲取、存儲(chǔ)、分析和管理地理空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。它是在地理學(xué)、地圖學(xué)、測(cè)量學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功能的信息系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，GIS是一個(gè)基于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)的分析和管理空間對(duì)象的信息系統(tǒng)，以地理空間數(shù)據(jù)為操作對(duì)象是地理信息系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的根本區(qū)別。在GIS系統(tǒng)中，可以進(jìn)行分層編輯和信息疊加。譬如新開(kāi)通了道路，以及長(zhǎng)時(shí)間的交通管制和道路封堵可以由智能交通服務(wù)中心對(duì)GIS中的相關(guān)信息進(jìn)行人工編輯和設(shè)置。臨時(shí)性的道路擁堵可以由系統(tǒng)根據(jù)智能計(jì)算在GIS中進(jìn)行相關(guān)路段標(biāo)記，使之在特定的時(shí)間段內(nèi)設(shè)置為通行速度為0，這樣新建立的導(dǎo)航進(jìn)程在該時(shí)段會(huì)自動(dòng)排除這一段道路進(jìn)入路網(wǎng)組合。N個(gè)移動(dòng)終端可以是很多個(gè)車載式導(dǎo)航儀，這種移動(dòng)終端能夠在行車過(guò)程中采集路況數(shù)據(jù)并發(fā)送到智能交通服務(wù)中心，如果是公共交通工具還可以把自身的信息例如滿載情況上報(bào)智能交通服務(wù)中心；移動(dòng)終端與智能交通服務(wù)中心保持雙向通訊，還能夠接收來(lái)自智能交通服務(wù)中心的導(dǎo)航指令，并通過(guò)圖像顯示出來(lái)和/或語(yǔ)音提示出來(lái)。M個(gè)信息終端，可以是交互式信息終端，也可以是固定的站臺(tái)式信息終端。交互式信息終端是安裝了功能軟件的各種個(gè)人電腦、智能手機(jī)，通過(guò)交互的方式向智能交通服務(wù)中心查詢自己的位置、各種不同地區(qū)的交通實(shí)施、以及實(shí)時(shí)的交通狀況，等等。站臺(tái)式信息終端可以定時(shí)接收來(lái)自智能交通服務(wù)中心的信息，例如公交車、或者火車的到站車次，到站時(shí)間，是否延誤，等等。
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分布式服務(wù)器集群是協(xié)調(diào)工作的多個(gè)服務(wù)器的組合，從終端看，就仿佛是一個(gè)服務(wù)器。在本發(fā)明的地理信息系統(tǒng)GIS中包含對(duì)交通道路網(wǎng)的詳細(xì)設(shè)定，如地理位置、路名、道路行車方向(單向還是雙向)、車道數(shù)量、限速值、路口轉(zhuǎn)彎方向等。一條道路往往被分割成多個(gè)路段。分割原則包括存在道路交叉口、車道變化、限速值變化、橋梁、隧道，以及路名變化等節(jié)點(diǎn)的存在。每一個(gè)路段都會(huì)有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)號(hào)碼進(jìn)行對(duì)應(yīng)。同一個(gè)路段具有某些相同的信息，例如高速公路，在不同的各個(gè)出口之間被分為一個(gè)、一個(gè)的路段組合， 一號(hào)出口和二號(hào)出口之間是路段1，二號(hào)出口和三號(hào)出口之間是路段2，等等。在該GIS系統(tǒng)中，每一個(gè)路段在每一個(gè)特定時(shí)刻只有一個(gè)平均行車速度。每一個(gè)路段的長(zhǎng)度都是已知的。原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)中包含了不斷更新的由移動(dòng)終端記錄并傳入的行車數(shù)據(jù)信息。智能交通服務(wù)中心按照行車數(shù)據(jù)信息采集點(diǎn)的地理位置和行車方向，將其與來(lái)自地理信息系統(tǒng)中的特定路段掛鉤。預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，包括大量的對(duì)采集到的各個(gè)路段的歷史行駛信息、和實(shí)時(shí)信息的優(yōu)化整合后的路況數(shù)據(jù)，對(duì)每一個(gè)路段都能給出未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)車流量和平均車速。如圖2所示是本發(fā)明的智能交通服務(wù)中心完成導(dǎo)航任務(wù)的實(shí)施例的工作流程圖。 智能交通服務(wù)中心在接受并建立一個(gè)導(dǎo)航任務(wù)后，首先會(huì)周期性地獲取導(dǎo)航任務(wù)的當(dāng)前點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)(例如不同的經(jīng)緯度，或者其他在路網(wǎng)中標(biāo)注出來(lái)的坐標(biāo)值)；然后在根據(jù)地理信息系統(tǒng)中劃分的路網(wǎng)路段搜索出從當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的多個(gè)路段組合，有道是條條大路通羅馬，從當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路段組合常常不止一個(gè)；然后再根據(jù)每個(gè)路段的限速和實(shí)時(shí)的通行情況，根據(jù)客戶移動(dòng)終端的要求選擇優(yōu)化路段組合，優(yōu)選行車時(shí)間最短的路段組合，或者行車?yán)锍套疃痰穆范谓M合；然后把優(yōu)化的路段組合發(fā)送給移動(dòng)終端，還可以根據(jù)移動(dòng)終端的需求動(dòng)態(tài)地報(bào)告到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)所需要的行車時(shí)間和里程。這里，智能交通服務(wù)中心不僅能按照不同的到達(dá)目的地的路線的長(zhǎng)短來(lái)優(yōu)化導(dǎo)航路段組合，還可以按照各條道路的限速對(duì)到達(dá)目的地所需要的時(shí)間長(zhǎng)短的影響來(lái)優(yōu)化導(dǎo)航路段組合；而且還可以按照移動(dòng)終端所選擇的導(dǎo)航路段組合中的前方的路況，來(lái)更新更優(yōu)化的導(dǎo)航路段組合。也就是說(shuō)，在移動(dòng)終端的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，智能交通服務(wù)中心周期性地接受移動(dòng)終端上報(bào)的當(dāng)前點(diǎn)(即移動(dòng)終端當(dāng)前的所在位置)，并且周期性地反復(fù)搜索到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的路段組合，并且根據(jù)原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)、預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)優(yōu)化更新導(dǎo)航路段組合。智能交通服務(wù)中心還可以根據(jù)移動(dòng)終端的要求，即時(shí)搜索、優(yōu)化導(dǎo)航路段組合。如圖3所示是本發(fā)明的移動(dòng)終端的一個(gè)實(shí)施例的原理框圖。包括控制模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、GPS模塊和顯示和\或語(yǔ)音輸出模塊；控制模塊中包括CPU、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和電源等等硬件和軟件，用于控制移動(dòng)終端的協(xié)調(diào)運(yùn)行；GPS模塊通過(guò)導(dǎo)航衛(wèi)星獲取當(dāng)前位置、行駛方向和速度等等數(shù)據(jù)；無(wú)線收發(fā)模塊完成與智能交通服務(wù)中心的通訊，上行下達(dá)各種數(shù)據(jù)和信息；顯示和\或語(yǔ)音輸出模塊是人機(jī)界面，輸出行車的指令等等信息，也可以接收輸入fe息。圖4是本發(fā)明的互動(dòng)式信息終端的一個(gè)實(shí)施例的原理框圖。與移動(dòng)終端不同之處在于它還有功能軟件模塊，互動(dòng)式信息終端可以包括或者不包括GPS模塊。功能軟件模塊支持互動(dòng)式信息終端在智能交通服務(wù)中心的預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索并下載所需要的信息。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)航任務(wù)是這樣完成的1、公交車的駕駛員或司乘人員預(yù)先提交行車目的地的信息(包括但不限于地名、 經(jīng)度緯度數(shù)值)；2、與車輛同步移動(dòng)的客戶端即時(shí)采集自身地理位置信息、行車方位信息和速度信息，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將上述信息迅速傳送到智能交通的云計(jì)算中心；3、云計(jì)算中心經(jīng)過(guò)綜合運(yùn)算，在GIS中搜索并優(yōu)化路段組合，將導(dǎo)航指令(優(yōu)化的路段組合)快速發(fā)回到客戶端；4、客戶端將導(dǎo)航指令轉(zhuǎn)換成文字、語(yǔ)音和圖像提示，將以行車指令傳遞給駕駛員；或者4. 1、客戶端連接自動(dòng)駕駛系統(tǒng)直接進(jìn)行車輛駕駛；5、車輛除了能和云計(jì)算中心進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊和數(shù)據(jù)交換以外，還能和鄰近的車輛進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，以防范和避免撞車等交通事故的發(fā)生。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)終端獲取路段組合的流程中，具體交通工具根據(jù)實(shí)時(shí)路況獲取智能導(dǎo)航服務(wù)的流程包括1、駕駛員或司乘人員初始化安裝于車輛的智能交通系統(tǒng)客戶端，并提交行車目的地的信息(包括但不限于地名、經(jīng)度緯度數(shù)值)；2、客戶端即時(shí)采集自身地理位置信息、行車方位信息和速度信息，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將上述信息迅速傳送到智能交通服務(wù)中心的云計(jì)算中心；3、云計(jì)算中心經(jīng)過(guò)綜合運(yùn)算(詳述原理)，將行車指令快速發(fā)回到客戶端；4、客戶端將數(shù)字化的指令轉(zhuǎn)換成文字、語(yǔ)音和圖像提示，實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)航；或者4. 1、客戶端連接自動(dòng)駕駛系統(tǒng)直接進(jìn)行車輛駕駛；本發(fā)明的車輛客戶端除了能和云計(jì)算中心進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊和數(shù)據(jù)交換以外，還能和鄰近的車輛進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，以防范和避免撞車等交通事故的發(fā)生。如上所述，本發(fā)明的客戶端同時(shí)承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集并且實(shí)時(shí)上傳、數(shù)據(jù)下載以及指令表達(dá)的功能。因此本發(fā)明的每一個(gè)客戶端同時(shí)還是一個(gè)移動(dòng)的交通路況傳感器。本發(fā)明的智能交通服務(wù)中心也是一種云計(jì)算中心，用于完成路網(wǎng)狀態(tài)分析和車流動(dòng)態(tài)分析，并且針對(duì)特定的具體交通工具提供行車路線的優(yōu)化運(yùn)算。本發(fā)明的客戶端的運(yùn)算能力主要用于對(duì)自身及對(duì)自身有著物理連接的設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，它自身可以不必?fù)碛械乩硇畔⑾到y(tǒng)數(shù)據(jù)資源，也可以不必具備路線優(yōu)化等運(yùn)算功能；用于實(shí)時(shí)獲取前方路況所需的動(dòng)態(tài)地圖、交通道路的實(shí)時(shí)擁堵信息及各主干道的行車速度信息全部存放智能交通服務(wù)中心——云計(jì)算中心?？蛻舳?車載終端)不必下載地圖信息， 只需要獲取交通工具與目的地相關(guān)的導(dǎo)航指令。避免了服務(wù)器端與車載終端之間存在地圖版本不一致等問(wèn)題。它在客觀上也解決了車載終端上使用的地圖信息與實(shí)際公路網(wǎng)信息不一致的問(wèn)題。發(fā)明的技術(shù)原理是車載終端與云計(jì)算中心通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換。車載終端間斷性發(fā)送行車狀態(tài)信息(地理位置、行車方向、車速、時(shí)間戳)給云計(jì)算中心。云計(jì)算中心將上述海量數(shù)據(jù)提煉成各路段在各時(shí)段的暢通擁堵?tīng)顟B(tài)(區(qū)間行車速度和車流量)。云計(jì)算中心在接到導(dǎo)航請(qǐng)求后，對(duì)導(dǎo)航進(jìn)程實(shí)時(shí)進(jìn)行模擬運(yùn)算，給出優(yōu)化路線。其技術(shù)要點(diǎn)在于運(yùn)用群體智能算法(如聚類算法、遺傳算法、混沌優(yōu)化算法)和MapReduce模式將所有車輛實(shí)時(shí)采集的各途經(jīng)點(diǎn)的行車狀態(tài)信息分地理片區(qū)轉(zhuǎn)化成路網(wǎng)中的每一個(gè)路段在不同時(shí)間段的平均車速及平均車輛通過(guò)數(shù)量(車流量)。而云計(jì)算系統(tǒng)則依據(jù)這兩個(gè)參數(shù)模擬運(yùn)算并給出每一個(gè)導(dǎo)航進(jìn)程的預(yù)計(jì)行車時(shí)間。本發(fā)明在系統(tǒng)架構(gòu)上車載終端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、無(wú)線通訊和導(dǎo)航指令解析(轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音信息和圖形提示)。而絕大部分計(jì)算以并行線程的方式在云計(jì)算中心完成。云計(jì)算中心負(fù)責(zé)在原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)城市內(nèi)部及城市之間的路網(wǎng)信息的建立和更新、對(duì)路網(wǎng)中所有道路區(qū)間的車流和任意時(shí)段車速信息的實(shí)時(shí)刷新，以及對(duì)導(dǎo)航請(qǐng)求的響應(yīng)和對(duì)應(yīng)導(dǎo)航進(jìn)程的建立。與搜索引擎對(duì)搜索結(jié)果的一次性響應(yīng)不同，對(duì)導(dǎo)航請(qǐng)求響應(yīng)的背后，是對(duì)每個(gè)導(dǎo)航進(jìn)程的建立、調(diào)整、跟蹤、結(jié)束所對(duì)應(yīng)著一個(gè)導(dǎo)航任務(wù)生命周期。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種智能交通系統(tǒng)，包括智能交通服務(wù)中心，和N個(gè)移動(dòng)終端，N是大于等于1的整數(shù)；其特征在于，所述智能交通服務(wù)中心包括分布式服務(wù)器集群，以及地理信息系統(tǒng)、原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)；所述原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)中包含不斷新增的實(shí)時(shí)道路通行信息；所述預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中包含未來(lái)各時(shí)段的路況數(shù)據(jù)；所述原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史的和實(shí)時(shí)的道路行駛信息與地理信息系統(tǒng)中的路網(wǎng)信息結(jié)合進(jìn)行預(yù)測(cè)運(yùn)算得出所述預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的未來(lái)各時(shí)段的路況數(shù)據(jù)；所述移動(dòng)終端接收來(lái)自所述智能交通服務(wù)中心的導(dǎo)航指令，并在行車過(guò)程中采集路況數(shù)據(jù)發(fā)送到智能交通服務(wù)中心的原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)。
2.如權(quán)利要求1所述的智能交通系統(tǒng)，其特征在于，所述地理信息系統(tǒng)包含的路網(wǎng)信息，把路網(wǎng)中的每一條道路都適當(dāng)?shù)胤殖啥鄠€(gè)具有起始點(diǎn)的路段；所述智能交通服務(wù)中心發(fā)出的導(dǎo)航指令是優(yōu)化后的路段組合。
3.如權(quán)利要求2所述的智能交通系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息包括每一個(gè)路段在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的車流量和平均車速的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的智能交通系統(tǒng)，其特征在于，還包括M個(gè)信息終端，M是大于1 的整數(shù)；所述信息終端輸出所述預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。
5.如權(quán)利要求4所述的智能交通系統(tǒng)，其特征在于，所述信息終端是交互式信息終端， 或者是固定的站臺(tái)式信息終端；所述交互式信息終端是能夠進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)查詢、搜索操作的各種個(gè)人電腦、智能手機(jī)、上網(wǎng)本等終端信息設(shè)備，以通過(guò)交互的方式向智能交通服務(wù)中心查詢所述原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)；所述站臺(tái)式信息終端包括持續(xù)接收并顯示來(lái)自智能交通服務(wù)中心的信息的終端顯示設(shè)備。
6.如權(quán)利要求1所述的智能交通系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)終端包括控制模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、GPS模塊和人機(jī)界面模塊；所述控制模塊中包括CPU、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和電源，是用于控制所述移動(dòng)終端的協(xié)調(diào)運(yùn)行的硬件和軟件的組合；所述GPS模塊通過(guò)導(dǎo)航衛(wèi)星獲取當(dāng)前位置、行駛方向和速度數(shù)據(jù)，并送給所述控制模塊；所述無(wú)線收發(fā)模塊在所述控制模塊的控制下完成與智能交通服務(wù)中心的通訊，上行下達(dá)各種數(shù)據(jù)和信息；所述人機(jī)界面模塊用于顯示和\或語(yǔ)音和\或文字輸出輸入，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。
7.如權(quán)利要求5所述的智能交通系統(tǒng)，其特征在于，所述交互式信息終端包括控制模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、人機(jī)界面模塊和功能軟件模塊；所述控制模塊中包括CPU、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和電源，是用于控制所述交互式信息終端的協(xié)調(diào)運(yùn)行的硬件和軟件的組合；所述無(wú)線收發(fā)模塊在所述控制模塊的控制下完成與智能交通服務(wù)中心的通訊，上行下達(dá)各種數(shù)據(jù)和信息；所述人機(jī)界面模塊用于顯示和\或語(yǔ)音輸出以及文字或者語(yǔ)言輸入；所述功能軟件模塊用于支持在智能交通服務(wù)中心的所述原始數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索并下載所需要的信息。
8.一種智能交通系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，使用如權(quán)利要求1至7所述的智能交通系統(tǒng)，其特征在于，包括如下步驟第一步，所述智能交通服務(wù)中心接受并建立一個(gè)導(dǎo)航任務(wù)后，獲取該導(dǎo)航任務(wù)的當(dāng)前點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，并且在所述移動(dòng)終端移動(dòng)的過(guò)程中周期性地獲取變化的當(dāng)前點(diǎn)；第二步，所述智能交通服務(wù)中心在所述地理信息系統(tǒng)中搜索出從當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的多個(gè)導(dǎo)航路段組合，根據(jù)地理信息系統(tǒng)中上述導(dǎo)航路段組合中的每個(gè)路段的限速和路程的長(zhǎng)度情況，按照移動(dòng)終端的要求優(yōu)化導(dǎo)航路段組合；第三步，所述智能交通服務(wù)中心發(fā)送優(yōu)化的導(dǎo)航路段組合給所述移動(dòng)終端。
9.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)航方法，其特征在于，在所述第二步中，所述智能交通服務(wù)中心還根據(jù)所述預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息選擇實(shí)時(shí)路況較優(yōu)的路段優(yōu)化導(dǎo)航路段組合。
10.如權(quán)利要求9所述的導(dǎo)航方法，其特征在于，在所述第二步中，所述智能交通服務(wù)中心周期性地根據(jù)實(shí)時(shí)的當(dāng)前點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)重新搜索優(yōu)化新的導(dǎo)航路段組合；或者，當(dāng)所述移動(dòng)終端請(qǐng)求時(shí)，或者當(dāng)所述智能交通服務(wù)中心發(fā)現(xiàn)所述移動(dòng)終端采用的導(dǎo)航路段組合的前方路況發(fā)生重大變化時(shí)，所述智能交通服務(wù)中心根據(jù)實(shí)時(shí)的當(dāng)前點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)重新搜索優(yōu)化新的導(dǎo)航路段組合。
11.如權(quán)利要求10所述的導(dǎo)航方法，其特征在于在所述第三步中，所述智能交通服務(wù)中心還根據(jù)所述移動(dòng)終端的需求動(dòng)態(tài)地報(bào)告到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)所需要的行車時(shí)間和里程。
12.如權(quán)利要求11所述的導(dǎo)航方法，其特征在于，還包括第四步，所述移動(dòng)終端實(shí)時(shí)發(fā)送自己的行駛信息給所述智能交通服務(wù)中心，包括停、走的狀態(tài)，行駛的速度和方向；也可以發(fā)送所在交通工具的運(yùn)載負(fù)荷狀態(tài)和車況狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能交通系統(tǒng)及其導(dǎo)航方法，包括智能交通服務(wù)中心，和N個(gè)移動(dòng)終端；所述智能交通服務(wù)中心包括分布式服務(wù)器集群，以及地理信息系統(tǒng)(GIS)、原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)；所述原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)中包含不斷新增的道路行駛信息；所述預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中包含未來(lái)各時(shí)段的路況數(shù)據(jù)；所述移動(dòng)終端接收來(lái)自所述智能交通服務(wù)中心的導(dǎo)航指令后自動(dòng)向駕駛員表達(dá)，并在行車過(guò)程中采集路況數(shù)據(jù)發(fā)送到智能交通服務(wù)中心。本發(fā)明為交通工具駕駛?cè)颂峁﹦?dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的導(dǎo)航信息，在優(yōu)化交通工具行車路線的同時(shí)，還優(yōu)化道路利用率、減緩擁堵程度。移動(dòng)終端及車載導(dǎo)航儀不要求帶有地理信息系統(tǒng)(GIS)，也無(wú)需周期性升級(jí)或更新其中的地圖信息。
文檔編號(hào)G01C21/34GK102385804SQ20101027887
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
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