專利名稱：一種基于動態(tài)路網(wǎng)的交通誘導(dǎo)新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動態(tài)路網(wǎng)的實時交通誘導(dǎo)。
背景技術(shù)：
隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，汽車擁有量迅猛增加，交通擁擠已成為日常生活中的普遍問題，隨著智能運輸系統(tǒng)的發(fā)展，借助日益完善的城市道路與通信系統(tǒng)，根據(jù)實時的路況信息為出行的車輛進行行車路線上的誘導(dǎo)，對車流進行空間上的分流，實現(xiàn)交通流量的最優(yōu)分布，從而有效解決城市交通擁擠、堵塞等問題?，F(xiàn)在，交通流量的建模主要數(shù)據(jù)來源是浮動車輛的GPS數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)信息量少，只包含車輛的位置信息，而且有很高的延時，大約平均5分鐘左右更新一次，因此基于該數(shù)據(jù)進行交通流建模存在不準確和延時高的缺點。同時現(xiàn)在的交通誘導(dǎo)系統(tǒng)主要采用集中處理的方式，需要高性能的后臺服務(wù)器來處理大量的數(shù)據(jù)。交通誘導(dǎo)系統(tǒng)主要作用是要為車輛進行導(dǎo)航，其中的關(guān)鍵問題是計算最短路徑問題，也就是路徑規(guī)劃問題。Dijkstra算法是經(jīng)典的計算最優(yōu)路徑的算法，目前很多路徑規(guī)劃算法都是在此基礎(chǔ)上進行設(shè)計。以距離，道路質(zhì)量等靜態(tài)信息作為路阻來計算最短距離。對于大規(guī)模的動態(tài)路網(wǎng)，該方法存在一定的缺陷，由于道路的狀態(tài)、通暢度情況時刻在變，在靜態(tài)環(huán)境下計算出的最優(yōu)路徑可能和實際相差甚遠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于路口智能攝像頭的實時交通流建模，并在此基礎(chǔ)上進行實現(xiàn)基于延時路由機制的最短路徑查詢方法，從而實現(xiàn)實時交通誘導(dǎo)。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種基于動態(tài)路網(wǎng)的交通誘導(dǎo)新方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:
(I)對于實時交通流建模，本發(fā)明采用智能攝像機采集各個交通路口的車輛數(shù)、車速等動態(tài)交通參數(shù)信息，結(jié)合攝像頭網(wǎng)絡(luò)中從鄰近路口傳來的建模結(jié)果，對本路口進行實時的交通流建模，把結(jié)果保存在智能攝像頭中。(2)根據(jù)所建的交通流模型，可以計算當(dāng)前路口的擁擠程度并預(yù)測一定時間內(nèi)路口的擁擠程度，從而估算車輛在相鄰兩路口之間通行所需的時間。(3)對于基于延時路由的最短路徑查詢，以智能攝像頭為單位，每個智能攝像頭不斷更新當(dāng)前的路況狀態(tài)，根據(jù)上面的路口實時交通流模型，不斷更新每個智能攝像頭到其鄰居攝像頭的通行時間。(4)當(dāng)有車輛提出路徑查詢請求時，離它最近的攝像頭將收到該請求，然后延時廣播給它臨近的攝像頭，延時的時間與車輛通行兩路口間所需的時間成正比，這樣使得網(wǎng)絡(luò)路由的總距離與車輛實際通行的時間成比例。(5)對于同一條查詢請求， 有一個全局的ID來標記該請求，在智能攝像頭網(wǎng)絡(luò)中進行廣播該請求時，每個智能攝像頭只需要記錄最早收到的該請求和上一跳的智能攝像頭。這樣目的路口的攝像頭就能最早收到從最短路徑而來的查詢請求。(6)當(dāng)目的路口的智能攝像頭收到查詢請求后，他把查詢消息沿著相反的路徑發(fā)送給提出請求的智能攝像頭，同時沿途記錄經(jīng)過的各個路口，最后把最短路徑的各個路口信息返回給用戶車輛，誘導(dǎo)車輛的行駛。


圖1為本發(fā)明路網(wǎng)以及路口設(shè)置的智能攝像頭及其組成的智能攝像頭網(wǎng)絡(luò)示意圖。圖2交通流建模與交通誘導(dǎo)流程。圖3路口實時交通流建模(公式)。圖4是基于延時的最短路徑查詢的一個示例。圖5車輛通行時間與延時 轉(zhuǎn)換。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步說明。原理:本發(fā)明提出基于智能攝像頭的實時路口交通流建模，并在此基礎(chǔ)上將計算機網(wǎng)絡(luò)中的路由思想引入到最短路徑查詢中，并加入延時機制來保證查詢結(jié)果的正確性。如圖1示意圖，在交通監(jiān)控的各個路口都裝有智能攝像頭，能對經(jīng)過的車輛進行計數(shù)和車速的計算。相鄰路口的智能攝像頭通過網(wǎng)絡(luò)相連，能夠相互之間發(fā)送消息。圖2是本發(fā)明的一種實施的流程，包括路口實時建模和路徑規(guī)劃查詢。如圖2所示，智能攝像頭把采集到的車輛數(shù)和車速等信息進行融合，采用基于流體力學(xué)的交通流模型建模，計算出道路的擁擠程度和通行時間等交通參數(shù)，然后利用智能攝像頭之間的網(wǎng)絡(luò)，與鄰近路口通信，獲取對方的路況信息，從而實時更新車輛在兩個路口之間通行需要的時間。如圖2所示，當(dāng)路口智能攝像頭接收到來自路口附近車輛的路徑查詢請求時，它將采用基于延時路由的方法來尋找到達目的路口的最短路徑，然后把結(jié)果返回給提出請求的車輛。路口實時交通流建模采用基于流體力學(xué)方法的改進，公式如圖3，其中:
公式(I)中P和Vf分別表示車輛密度和平均車速，K是比例系數(shù)，m和S是根據(jù)實際路況的待定參數(shù)，PtlS車流密度常數(shù)，取值O到I之間，G(P)表示車流量。公式⑵中F(t)預(yù)測從h開始的T時間內(nèi)當(dāng)前路口的暢通度，F(xiàn)i表示相鄰路口的暢通度。圖4是基于延時的最短路徑查詢的一個示例，車輛在S路口附近需要去往目的路口 T。此時，路口間的攝像頭已經(jīng)通過路口實時交通流建模計算出任意路口間的擁擠程度和通行時間，通過一定的比例將車輛通行時間轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)包的傳播延時，如圖5所示。這樣，最先到達T的消息就會是沿著S-C-F-E-T的路徑傳輸?shù)?，即為獲得的最短路徑查詢結(jié)果，如圖4所示。這也正確反應(yīng)出了當(dāng)前路況下，車輛行駛的最短距離。綜上所述，整個實現(xiàn)流程概括為:I)智能攝像頭實時采集到交通路口的路況信息，包括車速與車輛數(shù)。2)通過改進的基于流體力學(xué)的交通流模型對每個路口進行實時交通流建模。3)根據(jù)路口模型，把車輛通行各路口之間的時間轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)傳播延時。4)基于延時路由的方法進行最短路徑查詢。5)指導(dǎo)車輛最優(yōu)的行車路線。本發(fā)明的創(chuàng)新點體現(xiàn)在:
1)基于智能攝像頭的實時交通流建模?；谘訒r路由的最短路徑查詢。
權(quán)利要求
1.一種基于動態(tài)路網(wǎng)的交通誘導(dǎo)新方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: (1)對于實時交通流建模，本發(fā)明采用智能攝像機采集各個交通路口的車輛數(shù)、車速等動態(tài)交通參數(shù)信息，結(jié)合攝像頭網(wǎng)絡(luò)中從鄰近路口傳來的建模結(jié)果，對本路口進行實時的交通流建模，把結(jié)果保存在智能攝像頭中； (2)根據(jù)所建的交通流模型，計算當(dāng)前路口的擁擠程度并預(yù)測一定時間內(nèi)路口的擁擠程度，從而估算車輛在相鄰兩路口之間通行所需的時間； (3)對于基于延時路由的最短路徑查詢，以智能攝像頭為單位，每個智能攝像頭不斷更新當(dāng)前的路況狀態(tài)，根據(jù)上面的路口實時交通流模型，不斷更新每個智能攝像頭到其鄰居攝像頭的通行時間； (4)當(dāng)有車輛提出路徑查詢請求時，離它最近的攝像頭將收到該請求，然后延時廣播給它臨近的攝像頭，延時的時間與車輛通行兩路口間所需的時間成正比，這樣使得網(wǎng)絡(luò)路由的總距離與車輛實際通行的時間成比例； (5)對于同一條查詢請求，有一個全局的ID來標記該請求，在智能攝像頭網(wǎng)絡(luò)中進行廣播該請求時，每個智能攝像頭只需要記錄最早收到的該請求和上一跳的智能攝像頭，這樣目的路口的攝像頭就能最早收到從最短路徑而來的查詢請求； (6)當(dāng)目的路口的智能攝像頭收到查詢請求后，他把查詢消息沿著相反的路徑發(fā)送給提出請求的智能攝像頭，同時沿途記錄經(jīng)過的各個路口，最后把最短路徑的各個路口信息返回給用戶車輛，誘導(dǎo)車 輛的行駛。
全文摘要
一種基于動態(tài)路網(wǎng)的交通誘導(dǎo)新方法，整個實現(xiàn)流程概括為智能攝像頭實時采集到交通路口的路況信息，包括車速與車輛數(shù)；通過改進的基于流體力學(xué)的交通流模型對每個路口進行實時交通流建模；根據(jù)路口模型，把車輛通行各路口之間的時間轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)傳播延時；基于延時路由的方法進行最短路徑查詢；指導(dǎo)車輛最優(yōu)的行車路線?；诼房谥悄軘z像頭的實時交通流建模，并在此基礎(chǔ)上進行實現(xiàn)基于延時路由機制的最短路徑查詢方法，從而實現(xiàn)實時交通誘導(dǎo)。
文檔編號G08G1/09GK103236170SQ20131012816
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者蔣昌俊, 張亞英, 陳閎中, 閆春鋼, 丁志軍, 章昭輝, 龍其 申請人:同濟大學(xué)