分布式自組織公共交通信息系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種新型公共交通信息系統(tǒng)，尤其涉及一種以車載設(shè)備為基礎(chǔ)，通過短距離無(wú)線通信集成的分布式、自組織交通信息系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]幾乎無(wú)時(shí)無(wú)刻我們不得不經(jīng)歷著交通擁堵。隨著經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)各方面制約的不斷增加，通過新建更多道路從而提高交通系統(tǒng)的通行能力去解決擁堵問題越來(lái)越不可持續(xù)和不堪承受。更為可行的思路是:通過更好的利用現(xiàn)有交通網(wǎng)絡(luò)的通行能力而緩解擁堵。例如，當(dāng)部分路段由于過高通行需求或通行能力暫時(shí)降低而變得擁堵時(shí)，部分道路使用者可以改變其行駛路徑，使交通網(wǎng)絡(luò)的利用更為均衡，從而達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)。還可以暫時(shí)提高高需求路段的通行能力，例如，當(dāng)預(yù)計(jì)有的較高的需求時(shí)，通過分配更多的綠燈時(shí)段給特定的路段和方向。但這些決策的根據(jù)何來(lái)？無(wú)論哪一種情況，都必須準(zhǔn)確掌握實(shí)時(shí)交通狀況并預(yù)測(cè)未來(lái)交通狀況。
[0003]傳統(tǒng)的交通檢測(cè)系統(tǒng)都是點(diǎn)測(cè)量，即點(diǎn)傳感器只能提供點(diǎn)變量，如點(diǎn)截面交通流量、點(diǎn)截面速度等等。但以ATIS (高級(jí)交通信息系統(tǒng))、ATMS (高級(jí)交通管理系統(tǒng))、RGS (行車導(dǎo)航系統(tǒng))為代表的更高級(jí)的交通應(yīng)用，需要以行駛車輛/駕駛?cè)藶橹行牡淖兞繛橹巍鹘y(tǒng)上，這些變量通常可以通過點(diǎn)變量估計(jì)得來(lái)，但很難保證高質(zhì)量。如果以行駛車輛/駕駛?cè)藶橹行牡淖兞靠梢灾苯訙y(cè)量得到，這些變量的可信度會(huì)大大提高，進(jìn)而整個(gè)系統(tǒng)的性能也得以提升。傳統(tǒng)交通信息系統(tǒng)，雖然傳感器(路側(cè)或車載)是分布于交通網(wǎng)絡(luò)各處，但對(duì)信息的處理和發(fā)送是集中的。要使其正常運(yùn)行并提供最基本的服務(wù)，必須一次性投資建設(shè)信息處理中心和數(shù)量巨大傳感器。這對(duì)初始啟動(dòng)投資要求很高，在用戶較少的初期階段資金回收慢，在市場(chǎng)條件下很難得到推廣。
[0004]分布式交通信息采集處理系統(tǒng)是一種很有前途的可以直接測(cè)量得到以行駛車輛/駕駛?cè)藶橹行牡淖兞康南到y(tǒng)。它的目標(biāo)是收集和存儲(chǔ)系統(tǒng)中每一個(gè)行駛車輛/駕駛?cè)送暾穆窂奖?，進(jìn)而道路網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)交通狀況可以被直接測(cè)量，未來(lái)交通狀況可以被準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。每一個(gè)帶有相應(yīng)車載設(shè)備的車輛即是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)傳感器測(cè)量當(dāng)前路網(wǎng)交通狀況，車輛間通過短距離的無(wú)線通信相互傳遞交換交通信息，同時(shí)每一車輛自行處理和優(yōu)化接受到的交通信息，從而這些車輛不依靠任何路側(cè)通信設(shè)施和集中的信息處理中心便可以自行組織形成交通信息系統(tǒng)為其服務(wù)。相比于傳統(tǒng)系統(tǒng)，分布式、自組織的交通信息系統(tǒng)理論上可以不需要任何公共基礎(chǔ)設(shè)施的先期投入便可支持系統(tǒng)生成相關(guān)信息為客戶服務(wù)。在市場(chǎng)條件下，伴隨著用戶的逐漸增加，系統(tǒng)可以從小到大逐步演變，對(duì)投資者而言風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。
[0005]分布式、自組織的交通信息系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是明顯的，但在其發(fā)展起步階段卻可能面臨著技術(shù)和市場(chǎng)的各種困難，在私人轎車市場(chǎng)開拓困難較多。在起始階段，由于尚未達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模，相應(yīng)車載通訊、處理設(shè)備的生產(chǎn)、安裝、維護(hù)的成本有可能較高，特別在一般家庭轎車中的市場(chǎng)推廣可能阻力較大。同樣，在系統(tǒng)初建期間由于相應(yīng)車載通訊設(shè)備市場(chǎng)穿透率可能較低，交通信息系統(tǒng)對(duì)路網(wǎng)的覆蓋面可能會(huì)較低，信息的實(shí)時(shí)性可能會(huì)較差。還很重要的是，在系統(tǒng)還不完善成熟的階段，帶有車載設(shè)備的私人車輛作為網(wǎng)絡(luò)中的傳感器產(chǎn)生信息，通過車輛間的短距無(wú)線通信交換信息，可能造成個(gè)人信息和隱私的泄露。
[0006]在廣義的公共交通體系(包括固定線路的公交車輛、出租車、其它帶有運(yùn)營(yíng)性質(zhì)的車輛)中建設(shè)分布式、自組織的交通信息系統(tǒng)則可以有效的避免和解決上述在起步階段可能面臨的困難和問題。由于廣義的公交車輛通常價(jià)格較高，使得其對(duì)車載設(shè)備的價(jià)格相對(duì)不敏感，并且此類車輛多歸屬于企業(yè)，較易達(dá)到規(guī)模效益，推廣成本較低。公交車輛和其它運(yùn)營(yíng)車輛的出行率和行速距離會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般私人車輛，這使得建立在其上的分布式、自組織的交通信息系統(tǒng)對(duì)路網(wǎng)的覆蓋范圍大幅度擴(kuò)大，信息的實(shí)時(shí)性大大加強(qiáng)，系統(tǒng)對(duì)客戶的服務(wù)質(zhì)量得以提高。對(duì)于公交性質(zhì)的車輛，也不會(huì)造成個(gè)人信息和隱私的泄露。因此，建設(shè)基于廣義的公共交通體系上的分布式、自組織的公共交通信息系統(tǒng)不但是可行的，而且系統(tǒng)的建成還會(huì)大大提升公共交通系統(tǒng)的可預(yù)測(cè)性和服務(wù)水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]要解決的使技術(shù)問題:
[0008]本發(fā)明的核心內(nèi)容是:通過分布式的車載數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)公共交通網(wǎng)絡(luò)中的每一行駛公交車輛完整的路徑信息，并以此為基礎(chǔ)通過公交車輛之間的短距離無(wú)線通信交換各自已經(jīng)過處理和優(yōu)化的交通信息，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路網(wǎng)交通信息在公共交通體系內(nèi)的實(shí)時(shí)傳播，形成有別于傳統(tǒng)交通信息系統(tǒng)的無(wú)須集中處理、發(fā)送中心的便可自行組織為一體的公共交通信息系統(tǒng)體系。在此系統(tǒng)中，每一在公共交通網(wǎng)絡(luò)中(帶有相應(yīng)設(shè)備的)行駛車輛存貯其途經(jīng)的路徑和相關(guān)的交通信息。當(dāng)車輛進(jìn)入到可以與鄰近的(帶有相應(yīng)設(shè)備的)公交車輛進(jìn)行短距離無(wú)線通信的范圍時(shí)，之間建立通信聯(lián)絡(luò)，并交換彼此數(shù)據(jù)庫(kù)中的最新交通信息。
[0009]此信息系統(tǒng)是分布的，因?yàn)槊恳?帶有相應(yīng)設(shè)備的)行駛的公交車輛將會(huì)有自己的車載計(jì)算和存儲(chǔ)功能。其自身的可追蹤的行駛路徑將會(huì)被存儲(chǔ)于其自身的車載數(shù)據(jù)庫(kù)中，此信息并可以提供給可進(jìn)行短距離車輛間無(wú)線通信的相鄰公交車輛，使其不僅存儲(chǔ)其自身的信息更有從其它車輛轉(zhuǎn)發(fā)的其還未行駛過的路段信息，進(jìn)而掌握整個(gè)路網(wǎng)的實(shí)時(shí)交通信息。在接受到這些信息后，每一(帶有相應(yīng)設(shè)備的)行駛的公交車輛將會(huì)對(duì)比其數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的交通信息，并進(jìn)行相應(yīng)的更新從而掌握最新的實(shí)時(shí)交通信息，這些更新后的實(shí)時(shí)交通信息將會(huì)在其下一次與相鄰公交車輛的短距離車輛間的無(wú)線通信中被發(fā)送個(gè)其它公交車輛。
[0010]此信息系統(tǒng)是自組織的，因?yàn)槊恳?帶有相應(yīng)設(shè)備的)行駛車輛將會(huì)有自己的車載計(jì)算和存儲(chǔ)功能，而不依賴于傳統(tǒng)交通信息系統(tǒng)中的信息處理中心與任何路側(cè)通信設(shè)施便可以自組織形成交通信息系統(tǒng)為其服務(wù)。隨著帶有相應(yīng)設(shè)備的車輛的進(jìn)入和離開，系統(tǒng)中的傳感器和用戶數(shù)量也在動(dòng)態(tài)的增加和減少，但還在網(wǎng)絡(luò)中的車輛依然可以產(chǎn)生、交換、處理路網(wǎng)交通信息，并自組成網(wǎng)。
[0011]基于廣義的公共交通運(yùn)輸體系的分布式、自組織的公共交通信息系統(tǒng)特別需要解決如下幾個(gè)問題。作為公共交通信息系統(tǒng)最基本組成單元的傳感器(帶有相應(yīng)設(shè)備的行駛公交車輛)如何產(chǎn)生最基本的路況信息，即在何時(shí)何地以何種方式生成何種形式的交通信息，以達(dá)到準(zhǔn)確及時(shí)全面地感應(yīng)相應(yīng)的路況信息但同時(shí)不生成過多冗余無(wú)用的內(nèi)容。為了利用有限的通信帶寬交換盡可能多的信息反映實(shí)時(shí)相關(guān)的路況信息，行駛公交車輛之間通過短距離無(wú)線通信交換什信息時(shí)，應(yīng)該采用何種方式。車輛應(yīng)該如何處理自身產(chǎn)生和收到相鄰車輛傳來(lái)的信息，才能在不降低交通信息覆蓋面、精度、時(shí)效的前提下簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。
[0012]技術(shù)方案:
[0013]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明對(duì)分布式、自組織車載公共交通信息系統(tǒng)中的核心問題:交通信息的產(chǎn)生、交通信息的交換、交通信息的處理，都設(shè)計(jì)了全面的解決方案。
[0014]交通信息的產(chǎn)生:帶有車載設(shè)備的車輛將根據(jù)自身的實(shí)際行駛時(shí)間和狀況自動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)包反應(yīng)其已經(jīng)駛過路段的交通信息。每一個(gè)數(shù)據(jù)包主要涵蓋該車輛在該路段的旅行時(shí)間以及此數(shù)據(jù)包生成的時(shí)間和地點(diǎn)。針對(duì)本發(fā)明的車載分布式、自組織公交通信息系統(tǒng)，我們?cè)O(shè)計(jì)融合了路段行駛結(jié)束產(chǎn)生法和時(shí)間門檻產(chǎn)生法的混合路段數(shù)據(jù)包產(chǎn)生法，用以綜合平衡時(shí)間和距離兩個(gè)因素。即在車輛行駛完每一路段時(shí)必產(chǎn)生針對(duì)該路段的數(shù)據(jù)包，且在距離上一次產(chǎn)生數(shù)據(jù)包超過一定時(shí)間門檻時(shí)再次產(chǎn)生數(shù)據(jù)包。
[0015]交通信息的交換:帶有車載設(shè)備的車輛在交通網(wǎng)絡(luò)中行駛并與其它公交車輛建立短距無(wú)線通信時(shí)，針對(duì)之間交通信息的交換，我們?cè)O(shè)計(jì)了問答一廣播式混合信息共享法。并通過系統(tǒng)內(nèi)用戶分級(jí)和積分獎(jiǎng)勵(lì)的手段，滿足不同用戶的需求，可使得系統(tǒng)長(zhǎng)期可持續(xù)正常運(yùn)行。
[0016]交通信息的處理:帶有車載設(shè)備的車輛在接收到相鄰的車輛通過車輛間短距無(wú)線通信傳來(lái)的數(shù)據(jù)包后，通過比對(duì)自身的數(shù)據(jù)庫(kù)，并采用我們?cè)O(shè)計(jì)的改進(jìn)時(shí)間門檻動(dòng)態(tài)指數(shù)過濾器對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中已有數(shù)據(jù)包進(jìn)行更新。特別考慮到交通信息系統(tǒng)對(duì)時(shí)間敏感性，通過對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各路段交通信息數(shù)據(jù)包不斷更新，車載分布式、自組織交通信息系統(tǒng)中每一帶有車載設(shè)備的車輛，都會(huì)實(shí)時(shí)更新的動(dòng)態(tài)路網(wǎng)交通信息。
[0017]有益效果:
[0018]本發(fā)明的分布式、自組織車載公共交通信息系統(tǒng)具有許多獨(dú)一無(wú)二的功能特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。當(dāng)此系統(tǒng)與其它交通信息、交通管理、交通控制、交通規(guī)劃系統(tǒng)集成整合后，可以提供給針對(duì)每一個(gè)(帶有相應(yīng)設(shè)備的)行駛車輛/駕駛?cè)藗€(gè)人化的信息，從而整個(gè)系統(tǒng)的表現(xiàn)更優(yōu)。其收益者包括:每一個(gè)獨(dú)立的行駛車輛/駕駛?cè)?、公?交通管理、規(guī)劃、運(yùn)營(yíng))部門、系統(tǒng)服務(wù)提供商。
[0019]對(duì)于每一個(gè)獨(dú)立的行駛車輛/駕駛?cè)?在使用車載分布式、自組織的交通信息系統(tǒng)與系統(tǒng)內(nèi)其它車輛交換信息時(shí)，在短距無(wú)線通信帶寬有限的條件下，基于對(duì)其記錄的以往行駛路徑和模式之上的分析和預(yù)測(cè)，可以獲得針對(duì)其個(gè)人需求的有限的相關(guān)信息。在傳統(tǒng)的交通信息系統(tǒng)中，類似于廣播方式傳遞的信息，造成過多的不相關(guān)信息，不僅無(wú)用而且信息太多分散駕駛?cè)俗⒁饬?，不利于安全駕駛。在短距無(wú)線通信帶寬允許的條件下，也可傳遞更大范圍交通網(wǎng)絡(luò)的信息為網(wǎng)絡(luò)中的其他用戶服務(wù)。由于通過車載分布式、自組織的交通信息系統(tǒng)可以獲得實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的交通網(wǎng)絡(luò)信息，駕駛?cè)?行駛車輛可以據(jù)此更新最優(yōu)行駛路徑，節(jié)省旅行時(shí)間。當(dāng)與交通控制系統(tǒng)集成后，在足夠多的(帶有相應(yīng)設(shè)備的)行駛車輛/駕駛?cè)艘韵嗤哪Ｊ降竭_(dá)交叉路口時(shí)，相應(yīng)的綠燈時(shí)段可得以延長(zhǎng)，從而降低分布式、自組織交通信息系統(tǒng)使用者的延誤和