專利名稱：車輛及人員的識別定位方法與交通信息采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能交通信息采集系統(tǒng)，特別是一種對陸上交通中的各類車輛及人員識別定位的信息采集網(wǎng)絡(luò)。
應(yīng)用背景及現(xiàn)有技術(shù)存在的問題智能交通系統(tǒng)是我國十五期間的重要建設(shè)項(xiàng)目之一，為此我國有十個(gè)城市被列為智能交通示范工程及試點(diǎn)城市，對有關(guān)項(xiàng)目和技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃及試點(diǎn)應(yīng)用。
交通信息采集是交通管理智能化的重要一環(huán)，目前，主要的采集技術(shù)包括感應(yīng)式地埋線圈以及GPS衛(wèi)星定位等等。然而這兩種方式都有著一些明顯的缺點(diǎn)感應(yīng)式地埋線圈最主要的缺點(diǎn)在于只能采集交通流量信息而不能對具體車輛進(jìn)行識別跟蹤，因此應(yīng)用范圍有限。而GPS雖然可以識別車輛，各地也進(jìn)行了一些試點(diǎn)運(yùn)行，但在大范圍推廣方面頗有難度，主要是因?yàn)镚PS車載設(shè)備價(jià)格較貴，穩(wěn)定性差。
另外，目前的采集技術(shù)主要針對機(jī)動(dòng)車輛。對于有關(guān)非機(jī)動(dòng)車輛或人員的交通信息而言，尚沒有現(xiàn)實(shí)可行的監(jiān)測方法。GPS方式因?yàn)橘M(fèi)用高昂，在人員及非機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域更難普及應(yīng)用。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的，是通過建立覆蓋區(qū)域交通道路的信息采集網(wǎng)絡(luò)，提供一種實(shí)用有效且成本相對低廉的車輛及人員的定位系統(tǒng)。與GPS技術(shù)相比，系統(tǒng)建設(shè)的投資較少。而且系統(tǒng)建成后，車輛入網(wǎng)所需的車載設(shè)備(車輛標(biāo)識裝置)費(fèi)用相對于GPS設(shè)備大大減少，因此易于推廣。在人員及非機(jī)動(dòng)車監(jiān)測管理方面的應(yīng)用也有相當(dāng)?shù)目尚行浴?br> 識別技術(shù)本發(fā)明所述的智能交通信息采集網(wǎng)絡(luò)，可以利用RFID或其他遠(yuǎn)距離非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。其原理是由安裝在已知地點(diǎn)的識別裝置通過無線識別的方式對經(jīng)過該地點(diǎn)的車輛或人員所配置的標(biāo)識裝置進(jìn)行識別，由分布在不同地點(diǎn)的識別裝置構(gòu)成數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，通過計(jì)算機(jī)的分析處理，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動(dòng)中的車輛及人員的識別定位。為方便起見，本說明的實(shí)例將主要介紹以RFID技術(shù)構(gòu)成的信息采集網(wǎng)絡(luò)，但不排除對利用其他非接觸識別技術(shù)構(gòu)成的類似交通信息采集網(wǎng)絡(luò)的權(quán)利要求。
RFID技術(shù)簡介RFID技術(shù)，英文全稱為Radio Frequency Identification(簡稱為RFID)，是指相關(guān)的無線電技術(shù)在自動(dòng)設(shè)備識別(AEI)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用。該技術(shù)利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸式的單向或雙向通信，以達(dá)到識別目的并交換數(shù)據(jù)。
RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽(Transponder或Tag)和射頻信號識別器(Reader)以及后臺應(yīng)用系統(tǒng)所構(gòu)成。
RFID系統(tǒng)的識別功能通過識別器與電子標(biāo)簽之間的無線信息傳遞來實(shí)現(xiàn)，識別器獲取的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。
電子標(biāo)簽由半導(dǎo)體芯片及印刷天線組成。它可以存儲需要識別傳輸?shù)男畔ⅲ鶕?jù)最終使用環(huán)境的要求，可以做成薄如紙張的標(biāo)簽方式，亦可以“卡”、籌碼等多種形式出現(xiàn)。
射頻識別技術(shù)依其采用的頻率不同可分為低頻、中頻及高頻系統(tǒng)。高頻系統(tǒng)應(yīng)用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，象火車監(jiān)控，高速公路收費(fèi)等。但到目前為止，尚未有將RFID技術(shù)用于城市綜合交通數(shù)據(jù)采集的先例。
根據(jù)電子標(biāo)簽獲取電能的方式，又可將其分為有源系統(tǒng)和無源系統(tǒng)兩大類有源式電子標(biāo)簽通過標(biāo)簽自帶的內(nèi)部電池進(jìn)行供電。無源式標(biāo)簽的內(nèi)部不帶電池，需靠天線接收到特定的電磁波，由線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，提供標(biāo)簽所需能量。
基于RFID技術(shù)的交通信息采集系統(tǒng)(參見

圖1)本發(fā)明所述的智能交通信息采集系統(tǒng)，利用RFID技術(shù)的無線識別功能，可以采集道路交通中車輛或人員的位置信息，也可有效的獲取交通流量等其他交通數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)由信息采集網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識裝置(電子標(biāo)簽卡)以及指揮中心組成。
信息采集網(wǎng)絡(luò)，是由策略性分布在陸地交通系統(tǒng)中重要交通監(jiān)測部位的信息采集點(diǎn)構(gòu)成的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)信息采集點(diǎn)安裝一個(gè)射頻信號識別器及通訊單元。這些識別器及通訊單元安裝在現(xiàn)有的交通附屬設(shè)施上(比如紅綠燈、路燈、車站、路牌、交通標(biāo)志及指示牌等等)以減少施工成本。各采集點(diǎn)通過有線或無線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)與指揮中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。其中的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)，可以是有線通訊網(wǎng)，無線專用網(wǎng)，也可以利用移動(dòng)通信的GSM網(wǎng)或GPRS互聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現(xiàn)。
電子標(biāo)簽卡作為標(biāo)識裝置安裝在入網(wǎng)車輛上或由使用人員隨身佩戴。每個(gè)電子標(biāo)簽卡具有唯一性的電子識別特征(識別碼)，以滿足識別的要求。
車輛或人員的位置信息采集，是通過識別器以非接觸方式讀取車載或人員攜帶的電子標(biāo)簽卡的識別碼實(shí)現(xiàn)的。RFID技術(shù)可以支持從幾厘米到上百米的無線識別距離。在交通車輛及人員的識別方面，識別距離通常應(yīng)設(shè)置在20米左右比較合適。距離太大，會影響定位的精度。距離太小，則不適合于寬闊的道路。
當(dāng)采集點(diǎn)的分布達(dá)到一定密度時(shí)，采集網(wǎng)絡(luò)可以有效的覆蓋一定區(qū)域內(nèi)的的交通道路。通過對持卡人員或車輛在不同時(shí)刻通過不同采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)的分析，就可以掌握人員或車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度和最近位置。
信息采集點(diǎn)的密度，要根據(jù)具體情況決定。網(wǎng)絡(luò)越細(xì)密，則對交通信息的采集越準(zhǔn)確及時(shí)，但產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也越大，給通訊系統(tǒng)帶來的負(fù)擔(dān)越大，同時(shí)，增加監(jiān)測點(diǎn)也意味著更多的投資。所以，網(wǎng)絡(luò)的疏密度，要根據(jù)實(shí)際情況決定，以取得最佳性價(jià)比。
指揮中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接受信息采集網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理。同時(shí)也管理有關(guān)的數(shù)據(jù)庫并運(yùn)行應(yīng)用軟件，擔(dān)負(fù)相應(yīng)的指揮、通訊的任務(wù)。其中主要的數(shù)據(jù)庫有兩個(gè)1.電子標(biāo)簽卡數(shù)據(jù)庫。管理電子標(biāo)簽卡識別碼與入網(wǎng)車輛或人員的對應(yīng)關(guān)系。比如，識別碼為123的電子標(biāo)簽卡裝在A車上，則在數(shù)據(jù)庫中建立起123碼與A車的對應(yīng)關(guān)系。這樣當(dāng)某采集點(diǎn)接收到123碼的電子標(biāo)簽卡數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)就可以判斷出是A車經(jīng)過了該采集點(diǎn)。
2. 地理數(shù)據(jù)庫。管理每個(gè)采集點(diǎn)的GPRS通訊模塊的IP地址與采集點(diǎn)地理坐標(biāo)(地理坐標(biāo)的格式根據(jù)實(shí)際應(yīng)用決定?？梢允墙?jīng)緯度，也可以是具體地標(biāo)名稱等其他格式)的對應(yīng)關(guān)系。比如，IP地址為11.22.33.44的GPRS通訊模塊安裝在B路口，則在數(shù)據(jù)庫中建立起11.22.33.44地址與B路口的對應(yīng)關(guān)系。這樣，當(dāng)IP地址為11.22.33.44的采集點(diǎn)向指揮中心發(fā)送識別到A車的信號時(shí)，系統(tǒng)就可以判斷出該數(shù)據(jù)由B路口的采集點(diǎn)采集，因此知道是A車經(jīng)過了B路口。
對該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，還可以獲得車輛平均速度、交通流速等其他有關(guān)交通信息，為智能化交通管理提供支持。車輛在兩個(gè)信息采集點(diǎn)之間的平均速度，可以由兩點(diǎn)的距離除以該車到達(dá)這兩個(gè)信息采集點(diǎn)的時(shí)間差來得到。而某路段的交通流速，則可以由在該路段行駛的各個(gè)車輛的平均速度加權(quán)或平均的方法分析得出。
附圖1是以L-TG800電子標(biāo)簽卡、L-RX200識別器和GPRS通訊單元為例的智能交通信息采集系統(tǒng)示意圖。下面結(jié)合附圖1說明該系統(tǒng)的工作原理。
2、4、6是分別安裝在紅綠燈、路燈和交通指示牌上的信息采集點(diǎn)(識別器及通訊單元)。這些信息采集點(diǎn)的位置事先存儲在指揮中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里。當(dāng)帶有電子標(biāo)簽卡的車輛或行人(1、3、5)經(jīng)過信息采集點(diǎn)(2、4、6)附近時(shí)，電子標(biāo)簽卡中的標(biāo)識碼被識別器讀取，并由GPRS通訊單元通過移動(dòng)通信的GPRS平臺7和互聯(lián)網(wǎng)傳送至指揮中心8的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。指揮中心的計(jì)算機(jī)在獲得標(biāo)識碼的同時(shí)也得到了時(shí)間信息以及發(fā)送標(biāo)識碼的GPRS通訊單元IP地址。通過將GPRS通訊模塊的IP地址與地理數(shù)據(jù)庫內(nèi)的IP地址/地理坐標(biāo)對應(yīng)關(guān)系相比較，可以得出有關(guān)該采集點(diǎn)的地理坐標(biāo)等具體信息。同時(shí)，計(jì)算機(jī)將獲得的識別碼與電子標(biāo)簽卡數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的碼/車或碼/人對應(yīng)關(guān)系相比較，又可得到詳細(xì)的車輛或人員的身份信息。通過上述分析，就可以判斷出某車輛或人員正在某采集點(diǎn)附近，從而實(shí)現(xiàn)確定車輛或人員位置的目的。通過對網(wǎng)絡(luò)中不同監(jiān)測點(diǎn)采集的有關(guān)該車輛或人員的數(shù)據(jù)分析，還可以得到該車輛或人員的活動(dòng)路徑和速度。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)不但可以在車輛和人員經(jīng)過采集點(diǎn)時(shí)對其精確定位，分析車速和道路流速，還可以對已知行使路線的車輛在兩采集點(diǎn)之間的位置進(jìn)行估測。比如，A采集點(diǎn)和B采集點(diǎn)之間相距300米，系統(tǒng)通過對某時(shí)間段內(nèi)經(jīng)過該路段的車輛監(jiān)測得知該路段當(dāng)時(shí)的平均流速是10公里/小時(shí)。當(dāng)某車離開A點(diǎn)向B點(diǎn)駛?cè)ヒ环昼姾?，如無特殊情況，該車應(yīng)在距A點(diǎn)167米左右的地方(10公里/小時(shí)即167米/分鐘)距B點(diǎn)133米左右。車輛到達(dá)B點(diǎn)后再次精確定位，修正估測的誤差。這種由精確定位和計(jì)算機(jī)分析定位相結(jié)合的方法可以以較小的誤差對已知行駛路線的車輛實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)測。
附圖2描述的是一個(gè)利用本發(fā)明所建立的信息采集系統(tǒng)對銀行運(yùn)鈔車進(jìn)行定位、調(diào)度的應(yīng)用實(shí)例該圖是一個(gè)局部的街區(qū)圖。如圖所示，某銀行總部9與分理處10坐落在不同的地點(diǎn)。運(yùn)鈔車11定期往返與銀行與分理處之間。在主要的交通路口及重要單位(銀行及分理處)門口都安裝有信息采集點(diǎn)(12-19)運(yùn)鈔車的調(diào)度人員可以根據(jù)交通情況以及信息采集點(diǎn)的分布指定運(yùn)鈔車的行使路線(如圖例)運(yùn)鈔車在經(jīng)過各采集點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)識別、定位，以達(dá)到全程監(jiān)控的目的。一旦有車輛在規(guī)定路線之外的采集點(diǎn)出現(xiàn)，或在兩相鄰采集點(diǎn)之間逗留時(shí)間過長的非正常情況，系統(tǒng)會提醒調(diào)度人員注意并采取相應(yīng)措施。
特點(diǎn)及具體應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車輛方面，本系統(tǒng)建成后可以為絕大多數(shù)機(jī)動(dòng)車輛提供定位監(jiān)測服務(wù)，尤其是對調(diào)度指揮有較高要求的特種行業(yè)車輛，比如公交車、銀行運(yùn)鈔車、危險(xiǎn)品運(yùn)輸車等等。同時(shí)本系統(tǒng)還可以為交通管理部門提供所需的交通數(shù)據(jù)。
與GPS需要昂貴的車載設(shè)備相比，本發(fā)明的特點(diǎn)，是將主要的識別及通訊設(shè)備由車載移至固定的地面數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。因?yàn)椴杉c(diǎn)的數(shù)量遠(yuǎn)少于需要定位服務(wù)的車輛數(shù)量，所以建立本發(fā)明所述的交通信息采集網(wǎng)絡(luò)的投資要遠(yuǎn)小于為眾多車輛安裝GPS設(shè)備的投資。
另外，無論現(xiàn)有GPS網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模如何，如要推廣使用，總免不了每輛車數(shù)千元的設(shè)備費(fèi)用，這也成了推廣GPS車輛定位的一個(gè)瓶頸。而本發(fā)明所述系統(tǒng)，車載部分只需一塊價(jià)格低廉的電子標(biāo)簽卡。一旦系統(tǒng)建成，推廣使用的入網(wǎng)成本相比GPS低的多，對于車主或駕駛員沒有明顯的經(jīng)濟(jì)壓力。
因?yàn)殡娮訕?biāo)簽卡的低成本，本系統(tǒng)甚至可以用于非機(jī)動(dòng)車或人員的定位。我國有大量的非機(jī)動(dòng)車，卻一直沒有很好的自動(dòng)識別方法。因?yàn)镚PS的設(shè)備費(fèi)用比一輛自行車的價(jià)格還要高，所以從經(jīng)濟(jì)角度來說，將GPS安裝在自行車上進(jìn)行自行車識別定位的方法很不切實(shí)際。本發(fā)明則可以較好的解決這個(gè)問題。
本發(fā)明還可以為大型活動(dòng)提供人員的找尋定位服務(wù)。比如說一些地方的大型燈會常常會發(fā)生兒童走失的事件。如果預(yù)先在活動(dòng)場地及出入路徑上設(shè)置臨時(shí)識別采集點(diǎn)，并為易走失的兒童佩戴電子標(biāo)簽卡，那么一旦孩子走失，系統(tǒng)可以指引家長或管理人員前往正確的方向和位置尋找，幫助及時(shí)找回走失的孩子。
總之，本發(fā)明可以應(yīng)用于各類機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車及人員的識別定位中，并可產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)及社會效益。
權(quán)利要求
1.一種利用無線識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動(dòng)中的車輛及人員的識別定位方法。其特征在于(1)識別對象包括機(jī)動(dòng)車輛、非機(jī)動(dòng)車輛及行人。(2)為每個(gè)需要識別定位的車輛和人員配置一個(gè)標(biāo)識裝置。(3)由固定的信息采集點(diǎn)(包括識別及通訊裝置)通過無線識別的方式對經(jīng)過該地點(diǎn)的車輛或人員所配置的標(biāo)識裝置進(jìn)行識別。識別及通訊裝置安裝于路燈、路牌、站牌等交通附屬設(shè)施上。(4)由分布在不同地點(diǎn)的信息采集點(diǎn)組成信息采集網(wǎng)絡(luò)，通過有線或無線通訊網(wǎng)與指揮中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。(5)通過將精確定位(車輛在信息采集點(diǎn)時(shí))和計(jì)算機(jī)分析定位(車輛在信息采集點(diǎn)間)相結(jié)合的方法對已知行駛路線的車輛實(shí)現(xiàn)全程定位監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的識別定位方法，其特征在于利用RFID射頻識別技術(shù)進(jìn)行識別，以電子標(biāo)簽卡作為標(biāo)識裝置，電子標(biāo)簽具有唯一性的電子識別特征(識別碼)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的識別定位方法，其特征在于由指揮中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理車輛或人員與所配屬的電子標(biāo)簽卡的一一對應(yīng)關(guān)系，并保存詳細(xì)的車輛或人員信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的識別定位方法，其特征在于由指揮中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理與信息采集點(diǎn)對應(yīng)的地理坐標(biāo)信息。以實(shí)現(xiàn)在信息采集點(diǎn)的精確定位。
5.一種智能交通信息采集方法。其特征在于利用權(quán)利要求1、2所述方法采集的車輛到達(dá)不同采集點(diǎn)的時(shí)間及位置信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)分析得到有關(guān)路段的交通流速等交通信息。
全文摘要
一種陸地交通車輛及人員的識別定位方法及城市智能交通信息采集系統(tǒng)。利用無線識別技術(shù)，通過安裝在路燈、站牌、交通指示牌等交通附屬設(shè)施上的信息采集裝置組成的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)對行進(jìn)中的車輛和人員進(jìn)行識別，并通過在采集點(diǎn)的精確定位與計(jì)算機(jī)分析定位相結(jié)合實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)測定位。通過對所采集數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析，還可以獲得交通流速等重要的交通信息。本發(fā)明可行性強(qiáng)，成本低，易于推廣。
文檔編號G08G1/123GK1609907SQ200310107999
公開日2005年4月27日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
發(fā)明者施俊 申請人:施俊