專利名稱：無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于 一 種無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路(wireless sensor and actuator network) 的智能 型 (intelligent) 交通控帝ij (traffic control) 系 統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)定時(shí)性的交通號(hào)志控制系統(tǒng)，并不會(huì)隨著實(shí) 際的交通流量來(lái)自動(dòng)調(diào)整其紅綠燈的周期時(shí)間(cycle t ime )。常發(fā)生的現(xiàn)象是駕駛者必需等待 一 段長(zhǎng)時(shí)間的 紅燈，即使另 一 方向的車流量很小(或甚至于沒(méi)有來(lái) 車)?；蚴窃诮煌嵎迤冢栌薪煌ň靵?lái)指揮車行方 向或是手動(dòng)控制交通號(hào)志。近來(lái)，新式的計(jì)算機(jī)化號(hào)志控制系統(tǒng)會(huì)在重要路 口裝設(shè)感應(yīng)器，將交通流量等信息回傳至中央交通管理中心(control center),由其決定各路口的控制計(jì) 劃(即各車流方向紅綠燈時(shí)間的配置)，此為集中式的 控制架構(gòu)。 一 般集中式的控制架構(gòu)會(huì)在各感應(yīng)器、交 通號(hào)志、及號(hào)志控制器之間，乃至中央交通管理中心 的通訊聯(lián)機(jī)，采用實(shí)體纜線的施工布建方式。其成本 效益、或是城市美觀上遭遇的困難較多。計(jì)算機(jī)化號(hào) 志控制系統(tǒng)是由中央交通管理中心進(jìn)行決策，當(dāng)實(shí)際 路口交通狀況多且復(fù)雜時(shí)，中央交通管理中心需要較 長(zhǎng)的運(yùn)算時(shí)間。美國(guó)專利6，7 1 0,7 2 2號(hào)的文獻(xiàn)里，揭露了 一種交通燈號(hào)控制及信息傳送裝置(Traffic Light Control and Information Transmission Device)。 如圖1所示，其主要包括 一 種裝設(shè)在各交叉路口 (cross road)的微處理器l 0 1。此微處理器l 0 l連接一交通燈控制器(traffic light controller) 1 0 2 、一電子顯示看板(electronic display broad) 1 0 3、 一攝影機(jī) (video camera) 1 0 4、 一壓縮 電路 (compression circuitry) 1 0 5 ， 以及一輸出 入接口 (1/0 interface)1 0 6 。 交通流量感應(yīng)器 (traffic flow detector) 1 0 7連接至輸出入接口 10 6 。輸出入接口 1 0 6通過(guò)數(shù)字用戶回路 (Digital Subscriber Loop, DSL) 1 0 8禾口寬頻網(wǎng)路(broadband network) 10 9， 連接至一中央交通 控制計(jì)算機(jī) (central traffic control computer) 111。各交叉路口的微處理器與中央交通控制計(jì)算機(jī)之 間，通過(guò)數(shù)字用戶回路1 0 8和寬頻網(wǎng)路(broadband network) 1 0 9是以無(wú)線方式傳送信息。此微處理器 1 0 1可控制交通燈并顯示所有信息于電子顯示看板 1 0 3 。交叉路口的交通流量資料可以由交通流量感 應(yīng)器l 0 7和攝影機(jī)1 0 4來(lái)存取，并被傳回至中央 交通控制計(jì)算機(jī)1 1 1 。如此得以免除布線的麻煩， 而可降低施工成本。美國(guó)專禾lj6，6 3 3,2 3 8號(hào)的文獻(xiàn)里，揭露了 —種智能型交通控制及警示系統(tǒng)與方法(Intelligent Traffic Control and Warning System and Method)。 此系統(tǒng)包括 一 控制器，此控制器根據(jù)交通消化參數(shù) (traffic congestion parameters) 來(lái)決定適當(dāng)?shù)脑屏?作(action)。根據(jù)交通信息單元提供的交通信息，使 用模糊邏輯(fuzzy logic)來(lái)決定最佳的交通號(hào)志的 階段切分(phase split)。此系統(tǒng)與方法使用全球定 位系統(tǒng) (Global Positioning System, GPS) 的技術(shù) 來(lái)追蹤移動(dòng)中的車輛(vehicle)和標(biāo)志(sign),以 及進(jìn)行溝通。其它相關(guān)的已知技術(shù)如揭露于美國(guó)專利6 ，317 ， 8 12號(hào)、6，662，099#、6 ，989，766號(hào)等文獻(xiàn)中。大多數(shù)的已知技術(shù)是使用集中式的控制架構(gòu)，利用網(wǎng)路方式進(jìn)行中央控制中心與各路□的交通狀態(tài)或控制計(jì)劃等信息的交換。例如，由公眾父換電話網(wǎng)路(Public Switched Telephone Networ k ，PSTN )、,蜂巢式數(shù)字封包數(shù)據(jù) (Cellular Digi tPacketData,CDPD)、或數(shù)字用戶回路等通訊方式直接進(jìn)行彼此之間的溝通。集中式的控制架構(gòu)在系統(tǒng)容錯(cuò)(error tolerance) 上的能力較差。例如，中央交通管理中心的故障可能 導(dǎo)致整個(gè)聯(lián)機(jī)的交通號(hào)志控制器停擺或是不正常運(yùn)作而利用上述的通訊方式溝通每個(gè)交通號(hào)志控制器需有長(zhǎng)距離的通訊接口，其耗損功率較大。發(fā)明內(nèi)谷本發(fā)明的范例中可提供一種無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制系統(tǒng)與方法。本發(fā)明通過(guò)無(wú)線通訊方式來(lái)進(jìn)行交通信息的交換，可實(shí)時(shí)控與感測(cè)父通狀態(tài)本系統(tǒng)應(yīng)用分布式的決策運(yùn)算恕 木構(gòu)，依實(shí)際交通狀況白動(dòng)調(diào)整各流通口的控制計(jì)劃，可達(dá)成有效率的交通號(hào)志控制。此智能型交通控制系統(tǒng)包含 一 中央控制中心(control center ) 、 M 個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器 (regional gateways)、 禾口 N 個(gè)感領(lǐng)!j與馬區(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn) (sensor and actuator nodes), 此N個(gè)感觀U與馬區(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)與L個(gè)叢集 頭(cluster head, CH)形成 L個(gè)叢集。每一個(gè)叢集 包括 一 個(gè)叢集頭和至少 一 個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)，此至少 一個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)皆與此叢集頭相互連接。每 一 個(gè) 叢集頭與其鄰近的叢集頭可相互通訊(inter-clustercommunication), 并進(jìn)《亍叢集間 (inter — cluster) 的 合作式運(yùn)算 (cooperative computing)。 每一個(gè)區(qū)域 網(wǎng)關(guān)器與此中央控制中心連接。每一個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與 其鄰近的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器可相互通訊 (inter-region communication), 并進(jìn)行區(qū)域間 (inter—region) 的 合作式運(yùn)算。從中央控制中心、M個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，至N 個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)，形成 一 個(gè)多階層結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)從N個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)、L個(gè)叢集頭、M個(gè) 區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，至該中央控制中心，形成一個(gè)多階層結(jié) 構(gòu)。每一叢集內(nèi)的叢集頭可由此叢集的其中一個(gè)感測(cè) 與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)來(lái)?yè)?dān)任。每 一 叢集內(nèi)的每 一 感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié) 點(diǎn)可與叢集頭進(jìn)行叢集內(nèi)控制，并且每 一 感測(cè)與驅(qū)動(dòng) 節(jié)點(diǎn)與此叢集頭皆可具有 一 自主性的運(yùn)算(autonomic computing)功能。每 一 叢集內(nèi)的每 一 感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)與此叢集頭之間可用短距離通訊來(lái)傳遞信息^每叢集內(nèi)的叢集頭與每一區(qū)域網(wǎng)關(guān)器之間以多跳型muiti -hop )的短距離通訊來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)距離的信息傳遞每區(qū)域網(wǎng)關(guān)器之間、以及每 一 區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與中央控制中心之間，可用長(zhǎng)距離通訊來(lái)傳遞信息在每區(qū)域網(wǎng)關(guān)器內(nèi)的叢集頭之間與所屬區(qū)域的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器間皆可具有一自主性運(yùn)算功能。如此，本系統(tǒng)中各階層中可應(yīng)用集中式的白主性運(yùn)算，與分布式的合作式運(yùn)算的能力。因此，即使部份節(jié)點(diǎn)、或是區(qū)域網(wǎng)關(guān)器、或是中央控制中心的父通控制失效，正常運(yùn)作的節(jié)點(diǎn)或是區(qū)域網(wǎng)關(guān)器仍可與它的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)或是區(qū)域網(wǎng)關(guān)器來(lái)進(jìn)行協(xié)商got iion)的合作運(yùn)算，研制出鄰近流通路□的控制計(jì)劃，來(lái)完成可容錯(cuò)的交通控制決策。根據(jù)本發(fā)明，此智能型交通控制系統(tǒng)可應(yīng)用多點(diǎn)跳躍式multi-hop)的無(wú)線通訊，來(lái)進(jìn)行區(qū)域性各流通□之間的信息交換，因此多數(shù)的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)、需要具有低功率的短距離通訊接口 ，而長(zhǎng)距尚的通訊接□口 z 、需安裝在某些區(qū)域網(wǎng)關(guān)器上。除了可提升通訊的可罪度外，平均單 一 感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)所耗的功率也較低本發(fā)明的系統(tǒng)可利用每個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)、間的周期通訊來(lái)偵測(cè)某個(gè)感與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)或是叢集頭是否正常運(yùn)作，并利用白我網(wǎng)路形成來(lái)回復(fù)現(xiàn)存感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)的通訊功能此白我回復(fù)機(jī)制可讓本系統(tǒng)白動(dòng)回報(bào)故障的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)或是叢集頭，并可請(qǐng)求維修。本發(fā)明有多種應(yīng)用，例如處理車載流量的平衡控 制、事故區(qū)域的隔離控制等。或是在緊急車輛6 me r g e n tv e hicle ， EV )中裝設(shè)- 車用感泖J與驅(qū)動(dòng)裝置，并加入于鄰近的叢集頭(即本發(fā)明的智能型 l 父通控制系統(tǒng)中)，實(shí)時(shí)導(dǎo)引緊急車輛的行駛，可縮短車輛旅行時(shí)間，加速救護(hù)行動(dòng)的進(jìn)行c


以下配合附圖、實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明及甲請(qǐng)專利范圍，將上述及本發(fā)明的其它巨的與優(yōu)點(diǎn)詳述于后，中圖1是一種已知的交通燈號(hào)控制及信息傳送裝置的一個(gè)不息圖。圖2是本發(fā)明的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型_ i 一 父通控制系統(tǒng)的一個(gè)概要示意3說(shuō)明本發(fā)明的智能型—、 父通控制系統(tǒng)中，各階層節(jié)點(diǎn)的父通控制決策的信息順序4為本發(fā)明的智能型交通控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)的 一 個(gè)范例的示意圖。圖5說(shuō)明本發(fā)明的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型 交通控制系統(tǒng)中，一 個(gè)叢集的結(jié)構(gòu)與運(yùn)作的 一 個(gè)范例。圖6說(shuō)明本發(fā)明的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型 交通控制系統(tǒng)中，一 個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器運(yùn)作的 一 個(gè)范例。圖7說(shuō)明叢集頭多跳型通訊至所屬的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器時(shí)，為了提高通訊可靠度，每個(gè)傳訊限制于至多K個(gè)多跳數(shù)。圖8是緊急車輛的行車導(dǎo)引系統(tǒng)中，車用的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置的 一 個(gè)范例，說(shuō)明搭配本發(fā)明的應(yīng)用。圖9進(jìn) 一 步說(shuō)明本發(fā)明的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制方法的步驟。圖1 0 A說(shuō)明當(dāng)叢集頭故障時(shí)，本發(fā)明如何偵測(cè)及 決定執(zhí)行自我修復(fù)。圖1 Q B進(jìn) 一 步說(shuō)明當(dāng)叢集頭故障失效時(shí)，本發(fā)明 如何執(zhí)行此自我修復(fù)。圖1 1說(shuō)明當(dāng)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，本發(fā)明如 何偵測(cè)及請(qǐng)求維修。圖1 2為應(yīng)用本發(fā)明來(lái)處理車載流量的平衡控制 的 一 個(gè)范例。16圖1 3為應(yīng)用本發(fā)明來(lái)處理事故區(qū)域的隔離控制 的 一 個(gè)范例。圖l 4與圖1 5為應(yīng)用本發(fā)明來(lái)處理緊急車輛的實(shí)時(shí)導(dǎo)引的 一 個(gè)范例。
具體實(shí)施方式
圖2是本發(fā)明的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制系統(tǒng)的 一 個(gè)概要示意圖。參考圖2 ，此智能型交通控制系統(tǒng)2 0 0包含 一 中央控制中心2 0 1 、 M個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器2 0 3 1 - 2 0 3 M 、禾n N個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)2 0 7 1 - 2 0 7 N ， 此N個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)2 0 7 1-2 0 7N與L個(gè)叢集頭2 0 9 1-2 0 9L形成L個(gè)叢集2 0 5 1-2 0 5L，其中M、 N與L皆為正整數(shù)。每個(gè)叢集包括個(gè)叢集頭和至少-個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)占 / 、"，此至少個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)皆與此叢集頭相互連接每個(gè)叢集頭與鄰近的叢集頭可相互通訊，并進(jìn)行叢集間的合作式運(yùn)算每個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與此中央控制中心201連接每個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與其鄰近的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器可相互通訊，并進(jìn)行區(qū)域間的合作式運(yùn)算。通過(guò)分布式的決策運(yùn)算架構(gòu)，此系統(tǒng)200依照實(shí)際《通狀況白動(dòng)調(diào)整各流通□的控制計(jì)劃，并進(jìn)由下而上來(lái)看，從N個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)2071 -2 0 7N、 L個(gè)叢集頭2 0 9 1-2 0 9L、 M個(gè)區(qū)域網(wǎng) 關(guān)器2 0 3 1 - 2 0 3 M ， 至中央控制中心2 0 1 ， 形 成 一 個(gè)多階層結(jié)構(gòu)。例如，以實(shí)際范圍的交通控制來(lái) 看，由下而上，為最基礎(chǔ)的交叉路口 (其內(nèi)布有N個(gè) 感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn))、街區(qū)道路(內(nèi)含L個(gè)叢集頭)，鄉(xiāng) 鎮(zhèn)區(qū)域(內(nèi)含M個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器)，及縣市(為一中央控 制中心)，形成 一 個(gè)多階層結(jié)構(gòu)。一個(gè)交叉路口，即為一個(gè)叢集，其內(nèi)布有N個(gè)感 測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)，并有 一 個(gè)叢集頭，可由此叢集中的一感與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)來(lái)?yè)?dān)任，由其負(fù)責(zé)此交叉路口的控制控制，并與鄰近交叉路口的叢集頭通訊(single-ho p )，進(jìn)行合作式運(yùn)算，或是可以多跳型(multi-hop通訊至與所屬的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，由其進(jìn)行區(qū)域性的決策運(yùn)算。換句話說(shuō)，在街區(qū)道路上布建多個(gè)叢集(內(nèi)有多個(gè)叢集頭)，且多個(gè)叢集內(nèi)的叢集頭之間也可以相互連結(jié)傳送信息。而區(qū)域網(wǎng)關(guān)器布建在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域上。中央控制中心布建在縣市中心，可監(jiān)視與控制整個(gè)城市的交通控制系統(tǒng)。路人也可通過(guò)網(wǎng)際網(wǎng)路連結(jié)至中央控制中心，或是直接連結(jié)至各區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，取得目—、/ -目U最新的■,、通狀態(tài)。中央控制中心與區(qū)域網(wǎng)關(guān)器可以用有線通訊或是無(wú)線通訊來(lái)進(jìn)行各個(gè)路口交通號(hào)志-與狀況的信息—、， 父換而叢集頭是以無(wú)線通訊與區(qū)域網(wǎng)關(guān)器進(jìn)行聯(lián)機(jī)因此，多數(shù)交通號(hào)志控制器只需具有低功率的短距離通訊接□，而長(zhǎng)距離的通訊接口只安裝某些在區(qū)域性的網(wǎng)關(guān)器上。如此， 可減少以實(shí)體纜線布建的方式而造成市容的破壞與施工的不便。如上所述，此智能型交通控制系統(tǒng)200形成個(gè)多階層結(jié)構(gòu)，并通過(guò) 一 分布式的決策運(yùn)算架構(gòu)，依照、實(shí)際路況來(lái)調(diào)整各路口的控制計(jì)劃因此每個(gè)叢集單位內(nèi)的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)除了具有集中式的白主性運(yùn)算cton om iccomputing) 的能力外，也員有合作式運(yùn)算的能力。即使部份交通號(hào)志控制器故障，或是中央控制中心失效正常運(yùn)作的交通號(hào)志的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)仍可與其它叢集單位或是其它區(qū)域網(wǎng)關(guān)器進(jìn)行協(xié)商cgot i a ti on)的合作運(yùn)算，推衍出鄰近各父叉流通□的控制計(jì)劃，達(dá)成容錯(cuò)的交通控制決策，以確保父通號(hào)志系統(tǒng)的正常運(yùn)作。圖3說(shuō)明本發(fā)明的智能型交通控制系統(tǒng)中各階層節(jié)點(diǎn)的交通控制決策的信息順序圖參考圖3，各階層的點(diǎn)，可進(jìn)行獨(dú)立的自主性運(yùn)算，也可以與同層的它鄰近節(jié)點(diǎn)、，進(jìn)行分布式的協(xié)調(diào)合作運(yùn)算，以決策出各交叉流通口合適的控制計(jì)劃。因此，在——■個(gè)叢集中，感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)可與此叢集的叢集頭進(jìn)行叢集內(nèi)控制cluster control), 針對(duì)其區(qū)域或交叉流通□的交通狀態(tài)進(jìn)行獨(dú)立的自主性運(yùn)算，并計(jì)算出此父叉流通□的控制計(jì)劃。叢集頭也可以與其它鄰近的叢集頭，將街區(qū)道路間交通的交叉狀態(tài)進(jìn)行分布式的協(xié)調(diào)合作運(yùn)算，以決策出街區(qū)道路間各交叉流通P合適的控制計(jì)劃。同樣地，叢集頭與其它鄰近的叢集頭可與區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，進(jìn)行獨(dú)立的自主性運(yùn)算，并決策區(qū)域網(wǎng)關(guān)器鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)各交叉流通口合適的控制計(jì)劃。而區(qū)域網(wǎng)關(guān)器也可以與其它鄰近的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器進(jìn)行分布式的協(xié)調(diào)合作運(yùn) 卡ll算，并決策鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域間各交叉流通口合適的控制計(jì)選擇白主性運(yùn)算或合作性運(yùn)算的運(yùn)算主要是依可取得的交通區(qū)域的狀態(tài)值、所需運(yùn)算時(shí)間、及通訊的可罪性來(lái)決定。若需實(shí)時(shí)反應(yīng)交通狀況(如車禍?zhǔn)鹿?，或是無(wú)法取得較多的交通狀態(tài)，且與上一階層的通訊不穩(wěn)定，則可以選擇合作式的運(yùn)算，其決策結(jié)果也較適合短時(shí)期的號(hào)志控制計(jì)劃。若是長(zhǎng)時(shí)期的控制計(jì)劃，則較適合由高階層的中央控制中心取得全面的交通狀態(tài)，使用白主性運(yùn)算來(lái)計(jì)算出全面的控1釗計(jì)劃t所以，叢集單位內(nèi)的感湖'J與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)與叢集頭是短距離通訊，并且通過(guò)無(wú)線通訊聯(lián)機(jī)各叢集頭之間的信息傳遞也是短距離通訊而叢集頭與所屬的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器之間是以多跳型的短距離通訊方式，至所屬的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，進(jìn)行區(qū)域性的決策運(yùn)算如此，叢集頭與區(qū)域網(wǎng)關(guān)器之間的信息傳遞可達(dá)到長(zhǎng)距離通訊各區(qū)域網(wǎng)關(guān)器之間以及區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與中央控制中心之間的信息傳遞為長(zhǎng)距離通訊，可通過(guò)有線通訊或是無(wú)線通訊進(jìn)行各個(gè)流通□交通號(hào)士 心與狀;況1的'(言,I交換。區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與叢集單位內(nèi)的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)、可以有幾種實(shí)現(xiàn)的例子圖4為本發(fā)明的智能型父通控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)占 八、、的個(gè)范例的不思圖以應(yīng)用在路面上的交通萬(wàn)志控制環(huán)境為例，感測(cè)與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)可布建在交叉路口的—、 父通號(hào)志桿上，多數(shù)的交通號(hào)志控制器也僅需員有低功率的短距離的無(wú)線通訊接□。參考圖4，此感測(cè)與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)、包含微處理器microprocesso r40 1、交通狀態(tài)傳感器403、交通號(hào)志驅(qū)動(dòng)元件405、一電子顯示板驅(qū)動(dòng)元件40 7、~ 短距離的無(wú)線收發(fā)器與天線409、以及電源供應(yīng)411。微處理器401根據(jù)交通狀態(tài)傳感器40提供的交通流量、平均車數(shù)等參數(shù)值，去控制交通號(hào)志驅(qū)動(dòng)元件4 0 5與電子顯示板驅(qū)動(dòng)元件4 0 7 。此微處 理器4 0 1并通過(guò)短距離的無(wú)線收發(fā)器與天線4 0 9 與其它的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與運(yùn)算。 短距離的無(wú)線收發(fā)器與天線4 0 9可應(yīng)用 ZigBee、藍(lán)牙(Bluetooth)、超寬頻(ultra-wideband, UWB)無(wú)線通訊技術(shù)、或是Wi-Fi等通訊協(xié)議來(lái)作為傳 輸接口。而電源供應(yīng)4 1 l可以來(lái)自主電源干線或是 電池。
區(qū)域網(wǎng)關(guān)器需要長(zhǎng)距離的網(wǎng)路通訊接口，所以其 功能與感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)相近。因此只需要在圖4中加 入 一 長(zhǎng)距離的網(wǎng)路通訊接口 ，即可實(shí)現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器。 此長(zhǎng)距離的網(wǎng)路通訊接口可用GSM/GPRS/ 3 G/WiMAX等 無(wú)線通訊協(xié)議，或是Ethernet/DSL等有線通訊。
圖5說(shuō)明本發(fā)明的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型 交通控制系統(tǒng)中， 一 個(gè)叢集的結(jié)構(gòu)與運(yùn)作的 一 個(gè)范例。 圖5的范例中， 一個(gè)交叉路口，即為某一個(gè)叢集2 0 5 j ，此叢集2 0 5 j中包括4個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)2 0 7 1 - 2 0 7 4 ，其中有 一 個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)，例如2 0 7 1，作為叢集2 0 5j的叢集頭，并由此叢集頭2 0 7 1負(fù)責(zé)此交叉路口的交通狀況的控制控制。
此叢集頭2 0 7 l與叢集2 0 5j內(nèi)的其它3個(gè) 感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)2 0 7 2 - 2 0 7 4之間以短距離的無(wú)線通訊接口連結(jié)與溝通。此叢集頭2 0 7 1與鄰近 其它路口的叢集頭之間也可通過(guò)單跳型通訊
(single-hop),并進(jìn)行合作式運(yùn)算。此叢集頭2 0 7 1更可通過(guò)多跳型通訊至所屬的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，進(jìn)行區(qū) 域性的決策運(yùn)算。
圖6說(shuō)明本發(fā)明的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型
父通控制系鄉(xiāng)充中， 一個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器運(yùn)作的一個(gè)范例。
圖6的范例中，中央是某一個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器2 0 3j，此區(qū)域網(wǎng)關(guān)器203 j負(fù)責(zé)鄰近交叉路口的八個(gè)叢集頭
071:。'8 ，并通過(guò)短距離通訊，以網(wǎng)狀網(wǎng)路csh的方式提高通訊穩(wěn)定度。區(qū)域網(wǎng)關(guān)器2 0 3 j更通過(guò)長(zhǎng)距離通訊，與鄰近的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器2 0 3i傳收
資料來(lái)進(jìn)行合作式運(yùn)算，或是回傳資料至中央控制中
心201由中央控制中心2 0 1進(jìn)行全面性的決策
運(yùn)算區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與鄰近的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器或中央控制中
心201通訊時(shí)，可以使用有線或無(wú)線通訊。
如圖7的范例中所示，當(dāng)叢集頭2 0 9 1 -2 0 9
3多跳型通訊至所屬的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器時(shí)，為了提高通訊
可罪度，除了使用網(wǎng)狀方式連結(jié)外，每個(gè)傳訊限制于
至多K個(gè)多跳數(shù)(例如K為5 )。此K值可決定區(qū)域網(wǎng)
關(guān)器的布建范圍與數(shù)量。進(jìn)一步說(shuō)明的是，為了降低
無(wú)線通訊頻率的干擾，各階層的通訊可使用不同的頻帶，例如在各個(gè)路口內(nèi)(即 一 個(gè)叢集)的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)
節(jié)點(diǎn)可使用8 6 8 / 9 1 6 MHz的頻帶溝通，而交叉路 口之間(即叢集之間)可以使用2 . 4 GHz的頻帶溝通， 以確保通訊品質(zhì)。
圖8是緊急車輛的行車導(dǎo)引系統(tǒng)中，車用的感測(cè) 與驅(qū)動(dòng)裝置的 一 個(gè)范例，說(shuō)明搭配本發(fā)明的無(wú)線感測(cè) 與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制系統(tǒng)的應(yīng)用。此感測(cè)與 驅(qū)動(dòng)裝置可裝設(shè)在車內(nèi)。如圖8所示，此車用的感測(cè) 與驅(qū)動(dòng)裝置8 0 0的微處理器8 0 l可通過(guò)全球衛(wèi)星 定位系統(tǒng)接收器S 0 3與地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)8 0
5，定位出巨刖車子的經(jīng)緯度與所在位置地圖。再通
過(guò)短距離的無(wú)線收發(fā)器與天線4 1 1與本發(fā)明的無(wú)線
感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制系統(tǒng)中的感測(cè)與驅(qū)
動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，了解巨前各路口的交通狀況。使用
者輸入接07可以為鍵盤(pán)、觸控屏幕、或是鼠標(biāo)
等輸入工輸出單元80 9可以為液晶屏幕顯示器
LCD )。電源單元8 11可來(lái)自車用電源或是電池￡
在實(shí)際的系統(tǒng)中，感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)、車用感測(cè)與
驅(qū)動(dòng)裝置以及區(qū)域網(wǎng)關(guān)器都是獨(dú)立運(yùn)作的個(gè)體，并配
有智能型代理i n' t e 1 1i gent agent) 程序，因此有
實(shí)時(shí)感測(cè)、通訊、協(xié)調(diào)合作，與決策運(yùn)算的功能
接下來(lái)以圖9進(jìn)步說(shuō)明本發(fā)明的無(wú)線感觀lj與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制方法的步驟。
首先，如步驟90 1所示，從N個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)
點(diǎn)2 0 7 1-2 0 7N、 L個(gè)叢集頭2 0 9 1-2 0 9L、
M個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器2 0 3 1 - 2 0 3 M ，至中央控制中心2
01，形成一個(gè)多階層結(jié)構(gòu)，并且將該N個(gè)感測(cè)與驅(qū)
動(dòng)節(jié)點(diǎn)207 1-2 0 7N與L個(gè)叢集頭2 0 9 1-2 0
9L形成L個(gè)叢集。
然后以一叢集為一單位，在每一叢集里，將至
少個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)收集的信息，傳送至其相對(duì)應(yīng)
的叢集頭去進(jìn)行自主性運(yùn)算后，回傳給此至少 一 個(gè)該
感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行交通控制，如步驟9 Q 2所示d
每叢集頭與其鄰近的叢集頭之間通訊，并進(jìn)行叢集
間的合作式運(yùn)算與分布式的交通控制，如步驟9 0 3
所不此個(gè)叢集頭通過(guò)多跳型通訊至其相對(duì)應(yīng)的區(qū)
域網(wǎng)關(guān)器，由其相對(duì)應(yīng)的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器進(jìn)行自主式運(yùn)算
后，由此個(gè)叢集頭進(jìn)行集中式交通控制，如步驟9
04所示
每區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與其鄰近的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器通訊，并
進(jìn)行區(qū)域間的合作式運(yùn)算與分布式的交通控制，如步
驟905所示。每 一 區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與中央控制中心通訊，
并由此中央控制中心進(jìn)行自主式運(yùn)算后，由每 一 區(qū)域
網(wǎng)關(guān)器回傳信息給L個(gè)叢集頭的每一叢集頭，來(lái)進(jìn)行
25集中式交通控制，如步驟9Q6所示。
以 一 個(gè)交叉路口為 一 叢集單位為例來(lái)說(shuō)明，步驟
9 0 2中，在每 一 叢集里，感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)偵測(cè)路口
的交通狀態(tài)，并實(shí)時(shí)傳送至叢集頭進(jìn)行自主性運(yùn)算。 叢集頭計(jì)算出各方向交通號(hào)志的周期時(shí)間后，回傳給 感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行路口的交通控制。
步驟903中，各叢集內(nèi)的叢集頭與其鄰近路口
的叢集頭通訊，互相交換各路口的交通狀態(tài)后，進(jìn)行
合作式運(yùn)算，決定出各路口與各方向交通號(hào)志的周期
時(shí)間后，回傳夕a各路口的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行分布
式的交通控制
步驟904中，各叢集頭通過(guò)多跳型通訊，傳送
路□信息給區(qū)域網(wǎng)生祖 天益，并由網(wǎng)關(guān)器收集各路口的交
通狀態(tài)后，進(jìn)行白主式運(yùn)算，計(jì)算出各路口與各方向
交通號(hào)志的周期時(shí)間后，回傳給各路口的叢集頭，進(jìn)
行集中式交通控制
步驟905中，各區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與其鄰近的區(qū)域網(wǎng)
關(guān)器通訊，互相父換各區(qū)域的交通狀態(tài)后，進(jìn)行合作
式運(yùn)算，決定出各路口與各方向交通號(hào)志的周期時(shí)間
后'回傳么厶各路口的叢集頭，進(jìn)行分布式的交通控審J 。
步驟906中，各區(qū)域網(wǎng)關(guān)器傳送區(qū)域的交通信
息么厶 5口中央控制中心，由中央控制中心收集各路口的交通狀態(tài)后，進(jìn)行自主式運(yùn)算，計(jì) 交通號(hào)志的周期時(shí)間后，由區(qū)域 的叢集頭，進(jìn)行集中式交通控制
本發(fā)明的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)
系統(tǒng)具有自我修復(fù)(self-recovery)通訊的功能，不 論是叢集頭或是某 一 感測(cè)驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)故障(down )時(shí)， 現(xiàn)存節(jié)點(diǎn)對(duì)外對(duì)內(nèi)仍可通訊。此功能是利用每個(gè)感測(cè) 與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的周期通訊，來(lái)偵測(cè)某 一 個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng) 節(jié)點(diǎn)是否正常運(yùn)作，并利用自我網(wǎng)路形成來(lái)修復(fù)現(xiàn)存 感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)的通訊功能。
圖1 0 A說(shuō)明當(dāng)叢集頭故障時(shí)，本發(fā)明如何偵測(cè)及 決定執(zhí)行自我修復(fù)。參考圖l 0A，在此叢集中，每個(gè) 感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)會(huì)定時(shí)傳送實(shí)時(shí)交通狀態(tài)給其此叢集 的叢集頭。如果感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有收到此叢集頭回 傳的確認(rèn)信息ACK ，其會(huì)將交通狀態(tài)重復(fù)傳送n次(例 如n為1 0 )信息。若感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)仍無(wú)收到叢集 頭的ACK確認(rèn)信息，此感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)會(huì)推論本身己 脫離叢集頭，而送出重新加入?yún)布^的信息，此時(shí)如 果仍沒(méi)有收到叢集頭的ACK確認(rèn)信息，則此感測(cè)與驅(qū) 動(dòng)節(jié)點(diǎn)會(huì)推論叢集頭已經(jīng)故障，接著執(zhí)行自我修復(fù)。 圖1 Q B進(jìn) 一 步說(shuō)明本發(fā)明如何執(zhí)行此自我修復(fù)。
首先，此感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)掃描頻道，如步驟1 0
算出各路口與各方向 網(wǎng)關(guān)器回傳給各路口
路的智能型交通控制01所示然后，檢查其所屬的叢集中是否有可用的
a ilable)新的叢集頭，如步驟1 0 02所示。例
如，偵測(cè)同路口是否有其它感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)先
進(jìn)行白我修復(fù)，而早 一 步形成此叢集中新的叢集頭。
是的話，加入感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)于此新的叢集頭，如步
驟1003所示。不是的話，此感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)自行
擔(dān)任叢集頭來(lái)形成其所屬的叢集，如步驟10 0 4所
示
之后，向中央控制中心送出維修請(qǐng)求(repair
r 66 St )，如步驟1 0 0 5所示。步驟100 5中，
此感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)(即新的叢集頭)以多跳型通訊方
式至與所屬的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，由此區(qū)域網(wǎng)關(guān)器傳送此維
修請(qǐng)求至中央控制中心，通知原有的叢集頭已經(jīng)故障，請(qǐng)求維修
同樣地，如圖11所示，在每 一 個(gè)叢集中，叢集
頭也會(huì)定時(shí)傳送最新的控制計(jì)劃信息給每 一 個(gè)感測(cè)與
驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，如果此叢集頭沒(méi)有收到某 一 感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)
點(diǎn)回傳的ACK確認(rèn)信白 /E、也會(huì)重復(fù)傳送控制計(jì)劃n7欠
(例如n為1 0 )。若仍無(wú)收到此感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)的ACK 確認(rèn)信息的話，此叢集頭會(huì)推論此感測(cè)與節(jié)點(diǎn)已經(jīng)故 障，并依上述的多跳型通訊至與所屬的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器， 由其向控制中心傳送維修請(qǐng)求。明利用無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控 方法，由感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行周期性地交通
感測(cè)，然后傳送至各叢集頭，或進(jìn) 一 步傳至 集頭、或至區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，或中央控制中心， 運(yùn)算、或是合作式運(yùn)算，來(lái)決策出各流通口 制計(jì)劃后，回傳至各流通口的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié) 點(diǎn)，以達(dá)成有效率的交通控制。
本發(fā)明以下列三個(gè)范例(example)來(lái)進(jìn) 一 步說(shuō)明 本發(fā)明的應(yīng)用。
當(dāng)本發(fā)明的系統(tǒng)偵領(lǐng)IJ至IJ某些路段的交通流較
咼，而鄰近的父通流量較低時(shí)，此系統(tǒng)可利用無(wú)線網(wǎng)
路通知進(jìn)入此路段、丄* 刖的駕駛?cè)舜藢?shí)時(shí)擁堵信息，并
建議合適的替代道路例如圖12所示的車載流量的
平衡控制的范例在圖12中，本發(fā)明的系統(tǒng)監(jiān)控第
12街至第14街與第4道至第6道的、 父通狀態(tài)此
系統(tǒng)偵測(cè)到第13街的車流量較大，而鄰近第12街
與第14街的車流較小，因此可在進(jìn)入第13街擁
堵路段刖的路，利用電子顯示板1203通知駕駛
人"第1 3街擁堵，請(qǐng)使用第1 2街或第1 4街"，以 平衡車流量。同樣地，當(dāng)?shù)?道的車流量大，可在電 子顯示板l 2 0 4上建議使用鄰近的第4道或第6 道，并顯示"第5道擁堵，請(qǐng)使用第4道或第6道"。
本發(fā)
制系統(tǒng)與
狀態(tài)實(shí)時(shí)
鄰近的叢
依白主性
合適的控此車載平衡控制方式，可疏解平衡車流量，減少交通
擁堵的,卜主 l冃形
圖13為應(yīng)用本發(fā)明來(lái)處理事故區(qū)域的隔離控制
的—個(gè)范例在圖13中，本發(fā)明的系統(tǒng)偵測(cè)到某
區(qū)域發(fā)生血 思外事故時(shí)(如車禍或火災(zāi))，可控制.、一 父通號(hào)
志來(lái)隔離此區(qū)域，并且利用無(wú)線網(wǎng)路通知進(jìn)入此區(qū)
域.、/ * 刖的駕駛?cè)舜艘凰纪庑畔?，以避免?dǎo)致?lián)矶滦≈?l目況而
影響事故的處理。如圖1 3所示，此系統(tǒng)偵測(cè)到第1
3街與第5道之間的區(qū)域發(fā)生車禍?zhǔn)鹿?，可在各進(jìn)入
此區(qū)域目IJ的路□，利,闬電子顯示板1 2 0 3 -1205
通知駕駛?cè)舜艘恍畔?，并控制交通?hào)志，在電子顯示
板1203- 12 05上顯示"禁止一般車輛進(jìn)入第1
3街與第5道"，請(qǐng)其改道。如為火災(zāi)事故，此區(qū)域隔
離控制方式，可減少不必要的車輛進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)
而加速救災(zāi)的處理
圖14與圖15為應(yīng)用本發(fā)明來(lái)處理緊急車輛的
實(shí)時(shí)導(dǎo)引的范例的步驟流程。緊急車輛，如救護(hù)車、
消防車或警車等。此時(shí)緊急車輛上可裝設(shè)如圖8的車
用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置80 0 。
在圖14中，當(dāng)緊急車輛
的駕駛?cè)擞就皇鹿尸F(xiàn)場(chǎng)或是醫(yī)院時(shí)，必須先啟用
車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置，并輸入此目的地(文或是圖
選)，如步驟14 01所示。之后，如步驟1402所示，車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置定位出目前緊急車輛的地址， 例如利用GPS/GIS。接著，依實(shí)時(shí)交通狀態(tài)決定前往目 的地的最佳路徑，如步驟1 4 0 3所示。然后，在緊 急車輛行進(jìn)途中，由本發(fā)明的感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)控
制交通號(hào)志，顯示警告其它來(lái)車，如步驟l 4 0 4所
示，以利緊急車輛快速通行。
在步驟1 4 0 3中，依實(shí)時(shí)交通狀態(tài)決定前往目 的地的最佳路徑更進(jìn) 一 步包括下列步驟。車用感測(cè)與
圣，如步
驟1 5 0 1所示。接下來(lái)，車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置加入 于鄰近的叢集頭(即本發(fā)明的智能型交通控制系統(tǒng)
中)，并將可能路徑傳送至叢集頭，如步驟1 5 0 2所示。
叢集頭收到合適可能路徑后，如步驟l503所
不會(huì)取得可能路徑所經(jīng)過(guò)路□的實(shí)時(shí)交通狀態(tài)，并
回傳實(shí)時(shí)交通狀態(tài)至車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置接著，在
步驟1504中，車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置決定出最佳路
徑，例如最短旅行時(shí)間然后，車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置
回傳最佳路徑給叢集頭，并由此叢集頭通知此最佳路
徑至所需經(jīng)過(guò)路□的它叢集頭如步驟l505所
示最后，鄰近的叢集頭將此最佳路徑信必傳送5口相
關(guān)的感領(lǐng)U與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)如步驟工50聽(tīng);
各
匕匕
厶目
適
i則
計(jì)
裝
動(dòng)值得提的是當(dāng)緊急車輛依最佳路徑前往目的
地的途中，在接近相關(guān)的路口前，車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝
置會(huì)加入此相關(guān)路的叢集頭，由其驗(yàn)證此緊急車輛
身份無(wú)誤后，即會(huì)控制父通號(hào)志或電子顯示面板。例
如，控制父通號(hào)志為綠燈(并警告鄰近--般車輛)，以
利緊急車輛直接通行不需停止)。而當(dāng)緊急車輛通過(guò)
此路后，則此叢集頭則恢復(fù)至正常操作。此緊急車
輛 桿導(dǎo)引方式可縮短車輛旅行時(shí)間，加速救護(hù)行動(dòng)的進(jìn)
惟，以上所述的，僅為發(fā)明的最佳實(shí)施例而已，
當(dāng)不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍。即凡是依本發(fā)明
申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)
明專利涵蓋的范圍內(nèi)
權(quán)利要求
1、一種無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包含一中央控制中心；M個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，每一該區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與該中央控制中心連結(jié)；以及N個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)，該N個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)與L個(gè)叢集頭形成L個(gè)叢集，每一該叢集包括一個(gè)叢集頭和連接至該叢集頭的至少一個(gè)該感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)；其中M、N與L皆為正整數(shù)，該系統(tǒng)通過(guò)一分布式的決策運(yùn)算架構(gòu)，自動(dòng)調(diào)整各流通口的控制計(jì)劃，并進(jìn)行交通控制。
2.如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，每該叢集頭與其鄰近的叢集頭通訊并進(jìn)行叢集間的合作式運(yùn)算。
3、如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路 的智能型交通控制系統(tǒng)，其特征在于，其中每 一 該區(qū) 域網(wǎng)關(guān)器與其鄰近的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器通訊并進(jìn)行區(qū)域間的 合作式運(yùn)算。
4 、如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路 的智能型交通控制系統(tǒng)，其特征在于，其中，每 一 該 感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)包括 一 微處理器、一 交通狀態(tài)傳感器、一交通號(hào)志驅(qū)動(dòng)元件、 一 電子顯示板驅(qū)動(dòng)元件、一 短 距離的無(wú)線收發(fā)器與天線，以及 一 電源供應(yīng)。
5、如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智厶匕 目巨型父通控制系統(tǒng)，其特征在于，中，每該區(qū)域網(wǎng)關(guān)器包括微處理器、一父通狀態(tài)傳感器、i一 父通號(hào)志驅(qū)動(dòng)元件、電子顯示板驅(qū)動(dòng)元件、一短距離的無(wú)線收發(fā)奮與天線、一電源供應(yīng)，以及長(zhǎng)距離的網(wǎng)路通訊接□
6、如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型.、一 父通控制系統(tǒng)，其特征在于，中每—該叢集的叢集頭是由該叢集的其中一個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)占 "、、來(lái)?yè)?dān)任
7、如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型父通控制系統(tǒng)其特征在于，中每—該感觀'J與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)是布建在交叉路口
8、如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型父通控制系統(tǒng)，其特征在于，中在每該叢集內(nèi)的每一該感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)與該叢集的叢集頭進(jìn)行叢集內(nèi)控制并且每該感測(cè)與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)、與該叢集頭皆且 z 、有-'白主性的運(yùn)算
9、如權(quán)利要求1項(xiàng)的智能型交通控制系統(tǒng)，集內(nèi)的每該感測(cè)與驅(qū)動(dòng)離通訊來(lái)傳遞信息
10、如權(quán)利要求1路的智能型父通控制系統(tǒng)從該N個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)占域網(wǎng)關(guān)獎(jiǎng) 奮，至該中央控制
11、如權(quán)利要求1網(wǎng)路的智能型交通控制系該叢集內(nèi)的該叢集頭與所以多跳型的短距離通訊來(lái)
12、如權(quán)利要求1網(wǎng)路的智能型交通控制系該區(qū)域網(wǎng)關(guān)器之間、以及控制中心之間，皆以長(zhǎng)距
13、如權(quán)利要求1網(wǎng)路的智能交通控制系該區(qū)域網(wǎng)關(guān)器內(nèi)的該叢域網(wǎng)關(guān)器間皆具有一白主
14、如權(quán)利要求1功能。所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路苴 z 、特征在于，其中每一該叢節(jié)占 y 、、、與該叢集頭之間以短距項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)，苴 z 、特征在于，其中該系統(tǒng)、該L個(gè)叢集頭、該M個(gè)區(qū)中'心，形成--個(gè)多階層結(jié)構(gòu)。0項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)統(tǒng)，其特征在于，其中每屬的每 一 該區(qū)域網(wǎng)關(guān)器之間進(jìn)行長(zhǎng)距離的信息傳遞。0項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)統(tǒng)，其特征在于，其中每一 每一該區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與該中央 離通訊來(lái)傳遞信息。o項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)統(tǒng)，其特征在于，其中在每 集頭之間與所屬區(qū)域的該區(qū) 性運(yùn)算功能。o項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制系統(tǒng)，其特征在于，其中該系統(tǒng)通過(guò) 一 車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)處理緊急車輛的實(shí)時(shí) 導(dǎo)引。
15 、 一種無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控 制方法，其特征在于，該方法包含下列步驟形成 一 多階層結(jié)構(gòu)，包括由多個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn) 與多個(gè)叢集頭形成的多個(gè)叢集、以及多個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器， 每 一 該叢集包括 一 叢集頭和至少 一 個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié) 點(diǎn)；于每該叢集頭進(jìn)行白主式運(yùn)算后由苴 z 、相對(duì)應(yīng)的該至少個(gè)感測(cè)J與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交通控制；每一叢集頭與鄰近的叢集頭之間進(jìn)行合作式運(yùn)算與分布式交通控制每一叢集頭通過(guò)多跳型通訊至其相對(duì)應(yīng)的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，由該相對(duì)應(yīng)的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器進(jìn)行自主式運(yùn)算后，每一該叢集頭進(jìn)行集中式父通控制；每該區(qū)域網(wǎng)關(guān)器與鄰近的區(qū)域網(wǎng)關(guān)器之間進(jìn)行合作式運(yùn)算與分布式交通控制；以及中央控制中心與每區(qū)域網(wǎng)關(guān)器通訊后，進(jìn)行白主式運(yùn)算每叢集里的叢集頭再進(jìn)行集中式父通控制。
16.如權(quán)利要求i5項(xiàng)所述的無(wú)線感與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型父通控制方法，其特征在于， 其中該多階層結(jié)構(gòu)是從該多個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)、該多個(gè)叢集頭、該多個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，至該中央控制中J心。
17、如權(quán)利要求15項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制方法，其特征在于，其中，該方法還包括一白我修復(fù)的功能。
18、如權(quán)利要求15項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型父通控制方法，其特征在于，其中，當(dāng)一叢集頭被感與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)偵測(cè)出故障時(shí)，該白我修復(fù)包括下列步驟該感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置掃描頻道；檢查該感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)所屬的叢集中是否有可用的新的叢集頭；是的話，加入該感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)于該新的叢集頭；不是的話，該感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置自行擔(dān)任該叢集頭 來(lái)形成該所屬的叢集；以及向該中央控制中心送出 一 維修請(qǐng)求。
19 、如權(quán)利要求1 5項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng) 網(wǎng)路的智能型交通控制方法，其特征在于，其中每一 該叢集的該叢集頭偵測(cè)到有 一 感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置故障 后，該相對(duì)應(yīng)的叢集頭依多跳型通訊至所屬的該區(qū)域 網(wǎng)關(guān)器連結(jié)，并由該區(qū)域網(wǎng)關(guān)器向該中央控制中心傳送 一 維修請(qǐng)求。
20 、如權(quán)利要求1 5項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng) 網(wǎng)路的智能型交通控制方法，其特征在于，其中該方 法還包括處理緊急車輛的實(shí)時(shí)導(dǎo)引。
21 、如權(quán)利要求2 0項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng) 網(wǎng)路的智能型交通控制方法，其特征在于，其中該處理緊急車輛的實(shí)時(shí)導(dǎo)引包括下列步驟啟用 一 車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置，并輸入 一 目的地；該車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置定位出目前該緊急車輛的 地址；依實(shí)時(shí)交通狀態(tài)決定前往該l目1的地的->最佳路徑以及在該緊急車輛行進(jìn)途中，由該多個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)的苴 z 、中一感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)控制交通號(hào)志顯示藝告它來(lái)車
22、如權(quán)利要求2 1項(xiàng)所述的無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制系統(tǒng)，其特征在于，苴 z 、中該依實(shí)時(shí)父通狀態(tài)決定前往該目的地的最佳路徑還包括下歹U步驟該車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算出刖往該百的地的合適的可能路徑 該車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置節(jié)點(diǎn)加入鄰近的 一 叢集 頭，并將該合適的可能路徑傳送至鄰近的該叢集頭；該叢集頭收到該合適的可能路徑之后，取得該合 適的可能路徑所經(jīng)過(guò)路口的實(shí)時(shí)交通狀態(tài)，并回傳該 實(shí)時(shí)交通狀態(tài)至該車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置；車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置決定出 一 最佳路徑；該車用感測(cè)與驅(qū)動(dòng)裝置回傳該最佳路徑給鄰近的 該叢集頭，并由鄰近的該叢集頭通知該最佳路徑至所需經(jīng)過(guò)路口的其它叢集頭；以及鄰近的該叢集頭將該最佳路徑信息傳送給相關(guān)的 該感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種無(wú)線感測(cè)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)路的智能型交通控制系統(tǒng)與方法。此系統(tǒng)包含一中央控制中心、M個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器、和N個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)。此N個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)與L個(gè)叢集頭形成L個(gè)叢集。每一叢集包括一叢集頭和至少一個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)。從中央控制中心、M個(gè)區(qū)域網(wǎng)關(guān)器，至N個(gè)感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)多階層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，每一感測(cè)與驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以實(shí)時(shí)感測(cè)交通狀態(tài)，并經(jīng)由具自我錯(cuò)誤回復(fù)能力的無(wú)線通訊方式，與其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交換。本發(fā)明應(yīng)用分布式的決策運(yùn)算架構(gòu)，依實(shí)際交通狀況來(lái)自動(dòng)調(diào)整各流通口的控制計(jì)劃，達(dá)成有效率的交通控制。
文檔編號(hào)G08G1/081GK101295434SQ20071009795
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月23日
發(fā)明者李俊賢 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院