一種移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)及其方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于移動(dòng)式地理圍欄的位置信息推送系統(tǒng)及其方法，通過(guò)所述方法構(gòu)建車(chē)聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)，能夠使駕駛者獲取移動(dòng)目標(biāo)的安全信息，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全服務(wù)。所述方法以移動(dòng)目標(biāo)地理位置為參考建立動(dòng)態(tài)圍欄；向圍欄中的關(guān)聯(lián)對(duì)象進(jìn)行信息推送；同時(shí)跟蹤系統(tǒng)中多個(gè)移動(dòng)目標(biāo)。本發(fā)明還公開(kāi)了一種并行管理多個(gè)動(dòng)態(tài)圍欄的方法。實(shí)施本發(fā)明的位置信息推送方法及管理動(dòng)態(tài)圍欄的方法，能夠精準(zhǔn)地、及時(shí)地向周?chē)P(guān)聯(lián)對(duì)象推送安全行駛信息，避免造成交通事故。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能交通（Intelligent Transportation System)和物聯(lián)網(wǎng) (Internet of Things)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)及其方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 車(chē)聯(lián)網(wǎng)（Internet of Vehicles, I0V)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向，構(gòu)建主 動(dòng)安全服務(wù)是當(dāng)前車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的重要目標(biāo)之一。根據(jù)事故發(fā)生狀態(tài)和響應(yīng)需求不同， 主動(dòng)安全技術(shù)一般集中針對(duì)于兩個(gè)階段：即事故發(fā)生瞬間的緊急規(guī)避階段和車(chē)輛在常態(tài)行 駛下的隱患控制階段。前者主要依靠"車(chē)-車(chē)-路"之間的專(zhuān)用短程通信技術(shù)（Dedicated Short Range Communications, DSRC)和車(chē)輛主動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)事故規(guī)避（Accident Avoidance);后者主要依靠廣域車(chē)聯(lián)網(wǎng)位置服務(wù)主動(dòng)協(xié)同各類(lèi)交通對(duì)象，通過(guò)對(duì)司乘人員 的提前預(yù)警實(shí)現(xiàn)隱患控制（risk control)?，F(xiàn)有交通數(shù)據(jù)表明，隱患控制能夠有效降低八 成以上的交通安全事故發(fā)生的概率。
[0003] 針對(duì)移動(dòng)對(duì)象的主動(dòng)協(xié)同和主動(dòng)信息推送是車(chē)聯(lián)網(wǎng)隱患控制領(lǐng)域的一個(gè)難題。當(dāng) 前使用的地理圍欄（Geo-fence)相關(guān)技術(shù)，均為靜態(tài)地理圍欄，這一方法能將事故多發(fā)地 段等靜態(tài)隱患信息主動(dòng)推送給關(guān)聯(lián)車(chē)輛，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足隱患控制的要求。數(shù)據(jù)表明，超 過(guò)60%的交通事故是與校車(chē)等客運(yùn)車(chē)輛、重型貨運(yùn)車(chē)輛、?；坟涍\(yùn)車(chē)輛密切相關(guān)的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種能夠在車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境 下，將這些移動(dòng)對(duì)象的行駛狀態(tài)快速準(zhǔn)確地推送給各自周邊關(guān)聯(lián)目標(biāo)，進(jìn)而提升駕駛?cè)藛T 對(duì)前方（未來(lái)）動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)的一種移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)及其方法。
[0005] 本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：
[0006] 一種移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)，其特征在于：（1)所述移動(dòng)式地理圍欄以 移動(dòng)對(duì)象為參考，參考點(diǎn)的地理坐標(biāo)是連續(xù)動(dòng)態(tài)變化的；（2)所述移動(dòng)式地理圍欄的覆蓋 區(qū)域是動(dòng)態(tài)可變的，其覆蓋區(qū)域由路網(wǎng)特征、移動(dòng)對(duì)象的位置、屬性特征以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)共同 決定；（3)系統(tǒng)協(xié)同管理多個(gè)移動(dòng)式地理圍欄，且數(shù)量可變，系統(tǒng)同時(shí)查詢(xún)多個(gè)移動(dòng)地理圍 欄中的關(guān)聯(lián)目標(biāo)，并進(jìn)行帶優(yōu)先級(jí)的信息推送。
[0007] 首先定義以下參數(shù)：
[0008] 道路網(wǎng)邊單元格：對(duì)道路網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，當(dāng)某個(gè)網(wǎng)格[x，y]中包含道路邊e時(shí)， 該網(wǎng)格稱(chēng)為邊e的一個(gè)邊單元格，如圖2中左圖所示。用五元組（x，y，e，n s，r〇來(lái)表示。其 中X，y表示單元格網(wǎng)格坐標(biāo)，e表示位于其中的一條邊，ns, ne表示該邊與單元格的交點(diǎn)；
[0009] 瞬時(shí)圍欄區(qū)域：在某一時(shí)刻T，以移動(dòng)對(duì)象為參考構(gòu)建的瞬時(shí)地理圍欄所覆蓋的 區(qū)域。這一區(qū)域根據(jù)T時(shí)刻移動(dòng)對(duì)象的位置和狀態(tài)而計(jì)算得到，且只在T時(shí)刻有效，其位置 和形態(tài)不隨時(shí)間變化。
[0010] 瞬時(shí)圍欄索弓丨：瞬時(shí)圍欄區(qū)域與邊單兀格之間的映射關(guān)系，用以查詢(xún)瞬時(shí)圍欄區(qū) 域?qū)?yīng)的邊單元格集合。使用B+樹(shù)構(gòu)建單元格索引：如圖2中右圖所示，所有的邊單元格 信息存放在葉子節(jié)點(diǎn)，非葉子節(jié)點(diǎn)中包含對(duì)應(yīng)道路邊編號(hào)，用來(lái)查詢(xún)每條邊對(duì)應(yīng)的邊單元 格；
[0011] 連續(xù)圍欄區(qū)域：在某一段時(shí)間[V At]內(nèi)，以移動(dòng)對(duì)象的活動(dòng)區(qū)間為參考構(gòu)建 的移動(dòng)式地理圍欄所覆蓋的區(qū)域。這一區(qū)域的位置和形態(tài)都不固定，在時(shí)段[VtfAt] 內(nèi)，隨移動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)而連續(xù)變化。
[0012] 該移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)包括：
[0013] 一道路網(wǎng)預(yù)處理模塊：將來(lái)自交通管理系統(tǒng)的道路網(wǎng)數(shù)據(jù)以格網(wǎng)形式進(jìn)行劃分， 采用定義中所示的五元組（x，y，e，n s，r〇來(lái)表示邊單元格，并計(jì)算每一條道路邊所對(duì)應(yīng)的 邊單元格集合eCelllist。
[0014] 一信息更新模塊：根據(jù)來(lái)自交通管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息，以及經(jīng)過(guò)道路網(wǎng)預(yù)處理模 塊預(yù)處理后的道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)更新系統(tǒng)中所有目標(biāo)的位置狀態(tài)信息。將移動(dòng)對(duì)象的地理 位置轉(zhuǎn)換為所在的邊單元格，并計(jì)算移動(dòng)對(duì)象在每一時(shí)刻的瞬時(shí)圍欄區(qū)域，并建立其在該 時(shí)刻的瞬時(shí)圍欄索引；
[0015] 一移動(dòng)式圍欄查詢(xún)與管理模塊：根據(jù)來(lái)自信息更新模塊的實(shí)時(shí)道路網(wǎng)信息，對(duì)系 統(tǒng)中的多個(gè)移動(dòng)式圍欄進(jìn)行協(xié)同管理。利用各個(gè)移動(dòng)對(duì)象在一段時(shí)間內(nèi)生成的瞬時(shí)圍欄 區(qū)域集合，分別計(jì)算其在不同時(shí)段對(duì)應(yīng)的連續(xù)圍欄區(qū)域。篩選出位于連續(xù)圍欄區(qū)域內(nèi)的周 邊關(guān)聯(lián)目標(biāo)，并像這些關(guān)聯(lián)目標(biāo)進(jìn)行信息推送。多個(gè)移動(dòng)式圍欄的查詢(xún)與管理模塊采用 Map-Reduce的并行計(jì)算框架；定義QQp q2, q^"qn)為多個(gè)移動(dòng)對(duì)象的集合，每一個(gè)對(duì)象對(duì) 應(yīng)一個(gè)移動(dòng)式圍欄；該框架分為Map和Reduce兩個(gè)階段：
[0016] 階段一：在Map階段為每一個(gè)對(duì)象q分配一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行查詢(xún)過(guò)程，即圖3中 的Μ步驟；查詢(xún)過(guò)程如下：(a)根據(jù)移動(dòng)對(duì)象的狀態(tài)信息及預(yù)先計(jì)算出的瞬時(shí)圍欄區(qū)域和瞬 時(shí)圍欄索引，計(jì)算得到查詢(xún)時(shí)段內(nèi)的連續(xù)圍欄區(qū)域（b)從移動(dòng)對(duì)象周?chē)繕?biāo)中篩選出在連 續(xù)圍欄區(qū)域之內(nèi)的關(guān)聯(lián)目標(biāo)集合OPush ;
[0017] 階段二：在Reduce階段，系統(tǒng)已經(jīng)得到若干個(gè)（qi，OPushi)的鍵值對(duì)；根據(jù)移動(dòng) 對(duì)象qi的安全等級(jí)對(duì)推送列表進(jìn)行排序，實(shí)現(xiàn)帶優(yōu)先級(jí)推送。
[0018] 一種使用移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)的推送方法，其特征在于，包括以下步 驟：
[0019] 步驟1 :道路網(wǎng)預(yù)處理模塊將道路網(wǎng)地圖以網(wǎng)格形式劃分成一系列的邊單元格， 并結(jié)合道路網(wǎng)特征，建立道路邊與邊單元格之間的映射關(guān)系，得到每一條邊對(duì)應(yīng)的邊單元 格集合 eCelllist ;
[0020] 步驟2 :信息更新模塊實(shí)時(shí)更新道路網(wǎng)中所有目標(biāo)的地理位置和狀態(tài)信息，所述 狀態(tài)信息包括目標(biāo)類(lèi)型、移動(dòng)速度、移動(dòng)方向、所處道路、所處車(chē)道等；將移動(dòng)對(duì)象的地理位 置轉(zhuǎn)換為單元格，更新移動(dòng)對(duì)象的瞬時(shí)圍欄區(qū)域，并記錄瞬時(shí)圍欄索引。
[0021] 其中，瞬時(shí)圍欄區(qū)域的計(jì)算方式如下：1)由移動(dòng)對(duì)象的瞬時(shí)位置確定其所在的 道路邊e，以及所處的道路網(wǎng)邊單元格eCell ; (2)找出道路邊e對(duì)應(yīng)的所有邊單元格 eCellList，計(jì)算這些單元格與移動(dòng)對(duì)象之間的距離，若距離小于設(shè)定的安全距離，則將這 一單元格加入瞬時(shí)圍欄區(qū)域R ; (3)安全距離的確定與移動(dòng)對(duì)象的安全等級(jí)相關(guān)，如圖2中 右圖所示，安全等級(jí)分為low, medium和high三個(gè)等級(jí)，等級(jí)越高，圍欄覆蓋區(qū)域越大；
[0022] 步驟3:移動(dòng)式圍欄的查詢(xún)與管理模塊對(duì)系統(tǒng)中的多個(gè)移動(dòng)式圍欄進(jìn)行管理，并 進(jìn)行帶優(yōu)先級(jí)的信息推送：
[0023] 步驟3. 1 :實(shí)時(shí)計(jì)算連續(xù)圍欄區(qū)域，計(jì)算方法如下：（1)根據(jù)移動(dòng)對(duì)象的位置和速 度信息，計(jì)算和預(yù)測(cè)移動(dòng)對(duì)像的運(yùn)動(dòng)軌跡，確定其在[Utf At]時(shí)間段內(nèi)可能通過(guò)的活動(dòng) 范圍；（2)將活動(dòng)范圍轉(zhuǎn)換為道路邊集合E，結(jié)合步驟（1)中記錄的瞬時(shí)圍欄索引，查詢(xún)各時(shí) 刻瞬時(shí)圍欄區(qū)域R對(duì)應(yīng)的邊單元格集合；（3)將查詢(xún)到的所有邊單元格取并集，并去除與活 動(dòng)范圍E無(wú)交集的部分，即得到連續(xù)圍欄區(qū)域dR。
[0024] 步驟3. 2 :將路網(wǎng)距離的計(jì)算轉(zhuǎn)換為邊單元格距離的計(jì)算，根據(jù)移動(dòng)對(duì)象及其周 圍目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷其相遇可能性，計(jì)算關(guān)聯(lián)距離，并根據(jù)設(shè)定的安全距離查詢(xún)位于移 動(dòng)式地理圍欄中的關(guān)聯(lián)目標(biāo)。
[0025] 步驟3.3 :由后臺(tái)系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求以及移動(dòng)對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)，向關(guān)聯(lián)目標(biāo)進(jìn)行 信息推送。
[0026] 在上述的一種使用移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)的推送方法，多動(dòng)態(tài)圍欄的查 詢(xún)與管理模塊采用Map-Reduce的并行計(jì)算框架實(shí)現(xiàn)查詢(xún)和管理，所述Map-Reduce用于對(duì) 系統(tǒng)中多個(gè)移動(dòng)式地理圍欄的并行處理，同時(shí)計(jì)算每一個(gè)圍欄中包含的關(guān)聯(lián)目標(biāo)，并向其 中的目標(biāo)推送信息，具體分為兩個(gè)階段 ：
[0027] 在Map階段，執(zhí)行步驟3. 1和3. 2 :為每個(gè)移動(dòng)對(duì)象分配一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，根據(jù)其移 動(dòng)狀態(tài)計(jì)算其動(dòng)態(tài)圍欄的覆蓋區(qū)域，并查找出位于覆蓋區(qū)域內(nèi)的關(guān)聯(lián)目標(biāo)；所述的移動(dòng)對(duì) 象及周?chē)繕?biāo)將所述狀態(tài)信息實(shí)時(shí)發(fā)送給后臺(tái)管理系統(tǒng)；如圖3所示，首先計(jì)算每一個(gè)移 動(dòng)對(duì)象qi的移動(dòng)地理圍欄在一段時(shí)間內(nèi)的連續(xù)圍欄區(qū)域dRy然后從移動(dòng)對(duì)象周?chē)繕?biāo)中 篩選出在移動(dòng)對(duì)象動(dòng)態(tài)圍欄范圍之內(nèi)的關(guān)聯(lián)目標(biāo)集合OPushi ;
[0028] 在Reduce階段，管理系統(tǒng)在確認(rèn)動(dòng)態(tài)圍欄中的關(guān)聯(lián)目標(biāo)情況下，根據(jù)移動(dòng)對(duì)象的 實(shí)時(shí)狀態(tài)對(duì)其優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，按順序?qū)﹃P(guān)聯(lián)目標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的位置信息推送；關(guān)聯(lián)目標(biāo)根 據(jù)收到的位置信息，預(yù)判移動(dòng)對(duì)象可能發(fā)生的事件，進(jìn)而輔助決策。
[0029] 因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、能夠在車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，將這些移動(dòng)對(duì)象的行駛狀態(tài) 快速準(zhǔn)確地推送給各自周邊關(guān)聯(lián)目標(biāo)，進(jìn)而提升駕駛?cè)藛T對(duì)前方（未來(lái)）動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)的 認(rèn)識(shí)。2、用于處理兩個(gè)方面的交通安全場(chǎng)景：當(dāng)前方一定范圍內(nèi)出現(xiàn)高危目標(biāo)時(shí)（如?；?品運(yùn)輸車(chē)），對(duì)駕駛?cè)藛T進(jìn)行預(yù)警。這類(lèi)預(yù)警信息在關(guān)聯(lián)車(chē)輛長(zhǎng)途/夜間行駛或隱患目標(biāo)本 身出現(xiàn)明顯違法狀態(tài)時(shí)，可用來(lái)降低事故風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)前方一定范圍內(nèi)出現(xiàn)高路權(quán)目標(biāo)時(shí)（如 校車(chē)），可降低周邊關(guān)聯(lián)車(chē)輛因路權(quán)沖突帶來(lái)的違法風(fēng)險(xiǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030] 附圖1是采用動(dòng)態(tài)地理圍欄方法的交通管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)示意面。
[0031] 附圖2是圖1所示系統(tǒng)道路網(wǎng)邊單元格的存儲(chǔ)索引示意圖。
[0032] 附圖3是圖1所示系統(tǒng)移動(dòng)式地理圍欄查詢(xún)與管理模塊并行計(jì)算框架圖。
[0033] 附圖4是系統(tǒng)運(yùn)行圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0035] 實(shí)施例：
[0036] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0037] -、首先解釋一下本發(fā)明涉及到的參數(shù)定義：
[0038] 道路網(wǎng)邊單元格：對(duì)道路網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，當(dāng)某個(gè)網(wǎng)格[x，y]中包含道路邊e時(shí)， 該網(wǎng)格稱(chēng)為邊e的一個(gè)邊單元格，如圖2中左圖所示。用五元組（x，y，e，n s，r〇來(lái)表示。其 中X，y表示單元格網(wǎng)格坐標(biāo)，e表示位于其中的一條邊，ns, ne表示該邊與單元格的交點(diǎn)；
[0039] 瞬時(shí)圍欄區(qū)域：在某一時(shí)刻T，以移動(dòng)對(duì)象為參考構(gòu)建的瞬時(shí)地理圍欄所覆蓋的 區(qū)域。這一區(qū)域根據(jù)T時(shí)刻移動(dòng)對(duì)象的位置和狀態(tài)而計(jì)算得到，且只在T時(shí)刻有效，其位置 和形態(tài)不隨時(shí)間變化。
[0040] 瞬時(shí)圍欄索弓丨：瞬時(shí)圍欄區(qū)域與邊單元格之間的映射關(guān)系，用以查詢(xún)瞬時(shí)圍欄區(qū) 域?qū)?yīng)的邊單元格集合。使用B+樹(shù)構(gòu)建單元格索引：如圖2中右圖所示，所有的邊單元格 信息存放在葉子節(jié)點(diǎn)，非葉子節(jié)點(diǎn)中包含對(duì)應(yīng)路段編號(hào)，用來(lái)索引每條邊對(duì)應(yīng)的所有單元 格；
[0041] 連續(xù)圍欄區(qū)域：在某一段時(shí)間[V At]內(nèi)，以移動(dòng)對(duì)象的活動(dòng)區(qū)間為參考構(gòu)建 的移動(dòng)式地理圍欄所覆蓋的區(qū)域。這一區(qū)域的位置和形態(tài)都不固定，在時(shí)段[VtfAt] 內(nèi)，隨移動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)而連續(xù)變化。
[0042] 二、本發(fā)明專(zhuān)利的基于移動(dòng)式地理圍欄的位置信息推送方法以交通管理系統(tǒng)為平 臺(tái)，在此平臺(tái)上組建交通物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)交通信息采集、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與決策。 [0043] 如圖1所示，是本發(fā)明專(zhuān)利提供的一種基于動(dòng)態(tài)圍欄的交通管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu) 示意圖。圖1中，系統(tǒng)包含三個(gè)功能模塊：道路網(wǎng)預(yù)處理模塊、信息更新模塊和移動(dòng)式地理 圍欄查詢(xún)與管理模塊。
[0044] 圖1中，道路網(wǎng)預(yù)處理模塊所需的道路網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)自所述交通管理系統(tǒng)，通過(guò)劃分 道路網(wǎng)為單元格、建立道路邊和邊單元格索引等一系列過(guò)程實(shí)現(xiàn)對(duì)道路網(wǎng)的預(yù)處理。預(yù)處 理模塊的主要功能是為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)圍欄的高效查詢(xún)。該劃分單元格的方法是：如圖2中所 示，采用垂直格網(wǎng)的方式對(duì)道路網(wǎng)進(jìn)行劃分，每一個(gè)單元格采用一個(gè)五元組（X，y，e，n s，r〇 來(lái)表示，其中x, y表示單元格網(wǎng)格坐標(biāo)，e表示位于其中的一條邊，ns, ne表示該邊與單元格 的交點(diǎn)。
[0045] 圖1中，信息更新模塊所需的移動(dòng)對(duì)象及關(guān)聯(lián)目標(biāo)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息來(lái)自所述交通 管理系統(tǒng)，所需的預(yù)處理后的道路網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)自道路網(wǎng)預(yù)處理模塊、通過(guò)轉(zhuǎn)換地理位置為單 元格、更新移動(dòng)對(duì)象狀態(tài)、計(jì)算移動(dòng)對(duì)象的瞬時(shí)圍欄區(qū)域，并記錄瞬時(shí)圍欄索引（如圖2所 示）。實(shí)現(xiàn)移動(dòng)對(duì)象及關(guān)聯(lián)目標(biāo)狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)更新。
[0046] 圖1中，移動(dòng)式地理圍欄查詢(xún)與管理模塊所需的實(shí)時(shí)道路網(wǎng)信息來(lái)自信息更新 模塊，包括計(jì)算連續(xù)圍欄區(qū)域、篩選周邊關(guān)聯(lián)目標(biāo)和推送信息。如圖3所示，是移動(dòng)式地 理圍欄查詢(xún)與管理模塊并行計(jì)算框架圖，多目標(biāo)的查詢(xún)與管理模塊如圖3所示，其采用 Map-Reduce的并行計(jì)算框架。圖中WqDquqfqJ即為多個(gè)移動(dòng)對(duì)象的集合，每一個(gè)對(duì) 象對(duì)應(yīng)一個(gè)動(dòng)態(tài)圍欄，采用Map-Reduce框架對(duì)所有的動(dòng)態(tài)圍欄進(jìn)行協(xié)同管理。該框架分為 Map和Reduce兩個(gè)階段：
[0047] (1)在Map階段為每一個(gè)對(duì)象q分配一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行查詢(xún)過(guò)程，即圖3中的Μ 步驟。查詢(xún)過(guò)程如下：(a)根據(jù)移動(dòng)對(duì)象的狀態(tài)信息及預(yù)先計(jì)算出的瞬時(shí)圍欄索引，計(jì)算得 到移動(dòng)式地理圍欄的連續(xù)圍欄區(qū)域，；(b)從移動(dòng)對(duì)象周?chē)繕?biāo)中篩選出在連續(xù)圍欄區(qū)域之 內(nèi)的關(guān)聯(lián)目標(biāo)集合OPush。
[0048] (2)在Reduce階段，系統(tǒng)已經(jīng)得到若干個(gè)（qi，OPushi)的鍵值對(duì)。根據(jù)移動(dòng)對(duì)象 1的安全等級(jí)對(duì)推送列表進(jìn)行排序，實(shí)現(xiàn)帶優(yōu)先級(jí)推送。
[0049] 三、采用上述系統(tǒng)的具體實(shí)施步驟如下：
[0050] 步驟1 :道路網(wǎng)預(yù)處理模塊將道路網(wǎng)地圖以網(wǎng)格形式劃分成一系列的邊單元格， 并結(jié)合道路網(wǎng)特征，建立路段與單元格之間的映射關(guān)系；
[0051] 步驟2 :信息更新模塊實(shí)時(shí)更新道路網(wǎng)中所有目標(biāo)的地理位置和狀態(tài)信息，所述 狀態(tài)信息包括目標(biāo)類(lèi)型、移動(dòng)速度、移動(dòng)方向、所處道路、所處車(chē)道等；將移動(dòng)對(duì)象的地理位 置轉(zhuǎn)換為邊單元格，計(jì)算移動(dòng)對(duì)象的瞬時(shí)圍欄區(qū)域，并記錄瞬時(shí)圍欄索引；
[0052] 步驟3 :移動(dòng)式圍欄的查詢(xún)與管理模塊對(duì)系統(tǒng)中的多個(gè)移動(dòng)目標(biāo)的移動(dòng)式圍欄進(jìn) 行管理，實(shí)時(shí)計(jì)算連續(xù)圍欄區(qū)域，并查詢(xún)位于其中的關(guān)聯(lián)目標(biāo)，由后臺(tái)系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求以 及移動(dòng)對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)，向關(guān)聯(lián)目標(biāo)進(jìn)行信息推送。
[0053] 四、如圖4所示，是所述基于動(dòng)態(tài)圍欄的交通管理系統(tǒng)的運(yùn)行圖。利用該方法，在 廣東省中山市交管平臺(tái)副本節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，系統(tǒng)準(zhǔn)確率能夠達(dá)到80 %以上。
[0054] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替 代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)，其特征在于，基于圍欄、靜態(tài)圍欄定義移動(dòng)式 地理圍欄，所述移動(dòng)式地理圍欄以移動(dòng)對(duì)象為參考，參考點(diǎn)的地理坐標(biāo)是連續(xù)動(dòng)態(tài)變化，并 且覆蓋區(qū)域是動(dòng)態(tài)可變的，其覆蓋區(qū)域由路網(wǎng)特征、移動(dòng)對(duì)象的位置、屬性特征以及運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)共同決定；具體涉及以下參數(shù)定義： 道路網(wǎng)邊單元格：對(duì)道路網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，當(dāng)某個(gè)網(wǎng)格[x，y]中包含道路邊e時(shí)，該網(wǎng) 格稱(chēng)為邊e的一個(gè)邊單元格，如圖2中左圖所示；用五元組（X，y, e, ns, r〇來(lái)表示；其中X，y 表示單元格網(wǎng)格坐標(biāo)，e表示位于其中的一條邊，ns, ne表示該邊與單元格的交點(diǎn)； 瞬時(shí)圍欄區(qū)域：在某一時(shí)刻T，以移動(dòng)對(duì)象為參考構(gòu)建的瞬時(shí)地理圍欄所覆蓋的區(qū)域； 這一區(qū)域根據(jù)T時(shí)刻移動(dòng)對(duì)象的位置和狀態(tài)而計(jì)算得到，且只在T時(shí)刻有效，其位置和形態(tài) 不隨時(shí)間變化； 瞬時(shí)圍欄索引：瞬時(shí)圍欄區(qū)域與邊單元格之間的映射關(guān)系，用以查詢(xún)瞬時(shí)圍欄區(qū)域?qū)?應(yīng)的邊單元格集合；使用B+樹(shù)構(gòu)建單元格索引：如圖2中右圖所示，所有的邊單元格信息 存放在葉子節(jié)點(diǎn)，非葉子節(jié)點(diǎn)中包含對(duì)應(yīng)道路邊編號(hào)，用來(lái)查詢(xún)每條邊對(duì)應(yīng)的邊單元格； 連續(xù)圍欄區(qū)域：在某一段時(shí)間[tctf At]內(nèi)，以移動(dòng)對(duì)象的活動(dòng)區(qū)間為參考構(gòu)建的移 動(dòng)式地理圍欄所覆蓋的區(qū)域；這一區(qū)域的位置和形態(tài)都不固定，在時(shí)段[VtfAt]內(nèi)，隨 移動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)而連續(xù)變化； 該移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)包括： 一道路網(wǎng)預(yù)處理模塊：將來(lái)自交通管理系統(tǒng)的道路網(wǎng)數(shù)據(jù)以格網(wǎng)形式進(jìn)行劃分，采用 定義中所示的五元組（x，y，e，ns，r〇來(lái)表示邊單元格,并計(jì)算每一條道路邊所對(duì)應(yīng)的邊單 元格集合eCelllist ; 一信息更新模塊：根據(jù)來(lái)自交通管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息，以及經(jīng)過(guò)道路網(wǎng)預(yù)處理模塊預(yù) 處理后的道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)更新系統(tǒng)中所有目標(biāo)的位置狀態(tài)信息；將移動(dòng)對(duì)象的地理位置 轉(zhuǎn)換為所在的邊單元格，并計(jì)算移動(dòng)對(duì)象在每一時(shí)刻的瞬時(shí)圍欄區(qū)域，并建立其在該時(shí)刻 的瞬時(shí)圍欄索引； 一移動(dòng)式圍欄查詢(xún)與管理模塊：根據(jù)來(lái)自信息更新模塊的實(shí)時(shí)道路網(wǎng)信息，對(duì)系統(tǒng) 中的多個(gè)移動(dòng)式圍欄進(jìn)行協(xié)同管理；利用各個(gè)移動(dòng)對(duì)象在一段時(shí)間內(nèi)生成的瞬時(shí)圍欄區(qū) 域集合，分別計(jì)算其在不同時(shí)段對(duì)應(yīng)的連續(xù)圍欄區(qū)域；篩選出位于連續(xù)圍欄區(qū)域內(nèi)的周 邊關(guān)聯(lián)目標(biāo)，并像這些關(guān)聯(lián)目標(biāo)進(jìn)行信息推送；多個(gè)移動(dòng)式圍欄的查詢(xún)與管理模塊采用 Map-Reduce的并行計(jì)算框架；定義QQp q2, q^"qn)為多個(gè)移動(dòng)對(duì)象的集合，每一個(gè)對(duì)象對(duì) 應(yīng)一個(gè)移動(dòng)式圍欄；該框架分為Map和Reduce兩個(gè)階段： 階段一：在Map階段為每一個(gè)對(duì)象q分配一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行查詢(xún)過(guò)程，具體如下： A、 根據(jù)移動(dòng)對(duì)象的狀態(tài)信息及預(yù)先計(jì)算出的瞬時(shí)圍欄區(qū)域和瞬時(shí)圍欄索引，計(jì)算得到 查詢(xún)時(shí)段內(nèi)的連續(xù)圍欄區(qū)域； B、 從移動(dòng)對(duì)象周?chē)繕?biāo)中篩選出在連續(xù)圍欄區(qū)域之內(nèi)的關(guān)聯(lián)目標(biāo)集合OPush ; 階段二：在Reduce階段，系統(tǒng)已經(jīng)得到若干個(gè)（qi，OPushi)的鍵值對(duì)；根據(jù)移動(dòng)對(duì)象 qi的安全等級(jí)對(duì)推送列表進(jìn)行排序，實(shí)現(xiàn)帶優(yōu)先級(jí)推送。
2. -種使用移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)的推送方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟1 :道路網(wǎng)預(yù)處理模塊將道路網(wǎng)地圖以網(wǎng)格形式劃分成一系列的邊單元格，并結(jié) 合道路網(wǎng)特征，建立道路邊與邊單元格之間的映射關(guān)系，得到每一條邊對(duì)應(yīng)的邊單元格集 合 eCelllist ; 步驟2 :信息更新模塊實(shí)時(shí)更新道路網(wǎng)中所有目標(biāo)的地理位置和狀態(tài)信息，所述狀態(tài) 信息包括目標(biāo)類(lèi)型、移動(dòng)速度、移動(dòng)方向、所處道路、所處車(chē)道等；將移動(dòng)對(duì)象的地理位置轉(zhuǎn) 換為單兀格，更新移動(dòng)對(duì)象的瞬時(shí)圍欄區(qū)域，并記錄瞬時(shí)圍欄索引； 其中，瞬時(shí)圍欄區(qū)域的計(jì)算方式如下： 步驟2. 1、由移動(dòng)對(duì)象的瞬時(shí)位置確定其所在的道路邊e，以及所處的道路網(wǎng)邊單元格 eCell ； 步驟2. 2、找出道路邊e對(duì)應(yīng)的所有邊單元格eCellList，計(jì)算這些單元格與移動(dòng)對(duì)象 之間的距離，若距離小于設(shè)定的安全距離，則將這一單元格加入瞬時(shí)圍欄區(qū)域R ; 步驟2. 13、安全距離的確定與移動(dòng)對(duì)象的安全等級(jí)相關(guān)，如圖2中右圖所示，安全等級(jí) 分為low, medium和high三個(gè)等級(jí)，等級(jí)越高，圍欄覆蓋區(qū)域越大； 步驟3 :移動(dòng)式圍欄的查詢(xún)與管理模塊對(duì)系統(tǒng)中的多個(gè)移動(dòng)式圍欄進(jìn)行管理，并進(jìn)行 帶優(yōu)先級(jí)的信息推送： 步驟3. 1 :實(shí)時(shí)計(jì)算連續(xù)圍欄區(qū)域，計(jì)算方法如下： 步驟3. 11、根據(jù)移動(dòng)對(duì)象的位置和速度信息，計(jì)算和預(yù)測(cè)移動(dòng)對(duì)像的運(yùn)動(dòng)軌跡，確定其 在[tmVH At]時(shí)間段內(nèi)可能通過(guò)的活動(dòng)范圍； 步驟3. 12、將活動(dòng)范圍轉(zhuǎn)換為道路邊集合E，結(jié)合步驟步驟3. 11中記錄的瞬時(shí)圍欄索 弓丨，查詢(xún)各時(shí)刻瞬時(shí)圍欄區(qū)域R對(duì)應(yīng)的邊單元格集合； 步驟3. 13、將查詢(xún)到的所有邊單元格取并集，并去除與活動(dòng)范圍E無(wú)交集的部分，即得 到連續(xù)圍欄區(qū)域dR ; 步驟3. 2 :將路網(wǎng)距離的計(jì)算轉(zhuǎn)換為邊單元格距離的計(jì)算，根據(jù)移動(dòng)對(duì)象及其周?chē)?標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷其相遇可能性，計(jì)算關(guān)聯(lián)距離，并根據(jù)設(shè)定的安全距離查詢(xún)位于移動(dòng)式 地理圍欄中的關(guān)聯(lián)目標(biāo)； 步驟3. 3:由后臺(tái)系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求以及移動(dòng)對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)，向關(guān)聯(lián)目標(biāo)進(jìn)行信息 推送。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種使用移動(dòng)式地理圍欄的信息推送系統(tǒng)的推送方法，其特 征在于，多動(dòng)態(tài)圍欄的查詢(xún)與管理模塊采用Map-Reduce的并行計(jì)算框架實(shí)現(xiàn)查詢(xún)和管理， 所述Map-Reduce用于對(duì)系統(tǒng)中多個(gè)移動(dòng)式地理圍欄的并行處理，同時(shí)計(jì)算每一個(gè)圍欄中 包含的關(guān)聯(lián)目標(biāo)，并向其中的目標(biāo)推送信息，具體分為兩個(gè)階段： 在Map階段，執(zhí)行步驟3. 1和3. 2 :為每個(gè)移動(dòng)對(duì)象分配一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，根據(jù)其移動(dòng)狀 態(tài)計(jì)算其動(dòng)態(tài)圍欄的覆蓋區(qū)域，并查找出位于覆蓋區(qū)域內(nèi)的關(guān)聯(lián)目標(biāo)；所述的移動(dòng)對(duì)象及 周?chē)繕?biāo)將所述狀態(tài)信息實(shí)時(shí)發(fā)送給后臺(tái)管理系統(tǒng)；如圖3所示，首先計(jì)算每一個(gè)移動(dòng)對(duì) 象1的移動(dòng)地理圍欄在一段時(shí)間內(nèi)的連續(xù)圍欄區(qū)域dRy然后從移動(dòng)對(duì)象周?chē)繕?biāo)中篩選 出在移動(dòng)對(duì)象動(dòng)態(tài)圍欄范圍之內(nèi)的關(guān)聯(lián)目標(biāo)集合OPushi ; 在Reduce階段，管理系統(tǒng)在確認(rèn)動(dòng)態(tài)圍欄中的關(guān)聯(lián)目標(biāo)情況下，根據(jù)移動(dòng)對(duì)象的實(shí)時(shí) 狀態(tài)對(duì)其優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，按順序?qū)﹃P(guān)聯(lián)目標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的位置信息推送；關(guān)聯(lián)目標(biāo)根據(jù)收 到的位置信息，預(yù)判移動(dòng)對(duì)象可能發(fā)生的事件，進(jìn)而輔助決策。
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK104063509SQ201410325077
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】郭遲, 崔競(jìng)松, 董紅波, 方媛 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)