专利名称：提供动态交通信息服务的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能交通领域，特别涉及一种车路协同的提供动态交通信息服务的方法及系统。
背景技术：
在智能交通领域，实时动态交通信息服务能够为公众出行、交通运输等提供高效可行的交通诱导和出行规划信息，从而达到节省时间、降低成本和低碳环保等目的。浮动车(F⑶，Floating Car Data)技术是智能交通系统中获取道路实时交通信息的技术手段之一。它利用定位技术、无线通信技术和信息处理技术，实现对道路上行驶车辆的GPS位置信息、瞬时行驶速度和方向等交通参数的采集，结合城市道路路网数据，对采集的交通参数进行地图匹配、路径推测和路况信息融合等计算，形成反映实时道路拥堵情况的交通信息，为交通管理部门和公众提供动态的交通控制和诱导服务。因为调度和安保的需要，大城市的出租车普遍装备了 GPS定位设备，所以目前城市内浮动车应用系统基本采用的是出租车的GPS数据。相比于日益增加的私家车保有量而言，出租车数量相对有限，以北京市为例，机动车保有量接近500万辆，而能够获取的商用GPS数据源所包含的出租车辆数只有2万辆左右。剔除无效数据(需要排除趴活、低速待客等无效数据)，以及考虑出租车分布的不均匀性(出租车在主干道路上的分布较密集，其他道路上分布较少，且出租车一般会绕行常规拥堵路段)，根据出租车GPS数据生成的路况信息的空间覆盖率是较低的，在高峰时段的空间覆盖率也只有35%左右。基于出租车GPS数据进行交通信息计算实质是一种批处理的方式，具体为:出租车的GPS数据通过无线通信定时上传给出租车指挥调度中心，调度中心再将收到的车辆定位信息实时传送给浮动车计算处理中心；FCD处理系统缓冲一段时间的GPS数据后，批处理生成路况信息；路况信息通过FM或3G通道批量下发给车载导航终端使用。图1所示是浮动车的技术原理示意图。采用这种批处理的方式，处理流程和技术架构比较清晰，是目前被广泛采用的浮动车技术实现方式。但是，这种方式将交通信息的生产和提供割裂开来，在交通信息服务的质量和效率方面存在不足。通过批处理方式计算和发布实时交通信息，系统计算耗时分布情况如图2所示(这里不考虑系统子�？橹涫萁换坏氖毖�)。系统首先在AB段缓冲GPS数据；经过BC段的批处理计算，于C时刻生成实时交通信息；交通信息的更新是有一定的周期的，故CE段期间请求的交通信息和获取的交通信息是一致的；而交通信息的请求和发布也有一定的时延，故在C时刻请求交通信息，用户最短可在D时刻获得交通信息，同理，E时刻请求将在F时刻获得交通信息。因此，在批处理的情况下，用户获取到的交通信息的时延最小是|bd|，最大是|af|。这里讨论时延最大的情况，设一条路段在当前周期只在A点时有出租车经过并上传了 GPS点，且后来一直没有车辆再经过，根据A点计算出的动态交通信息一直沿用到E点。在E点恰巧有终端请求交通信息，并在F点获取到了交通信息。此时，终端应用的交通信息的时延为|AF|。由此可见，批处理情况下的交通信息的时效性并不高。如果交通信息是通过FM广播方式下发的，则在广播模式下全部交通信息排队下发造成的信息时延更大。此外，在目前，交通信息的发布通常采用FM广播的方式或按格网(格网是按照一定的经差和纬差形成的矩形单元，用于将地图进行划分。)请求的方式。基于FM广播方式下发交通信息，全城的交通信息都会发送给车载导航终端；基于格网请求交通信息时，车载导航终端首先根据其GPS位置计算车辆所在格网，并将格网号上传给发布系统，发布系统将全城的交通信息按照格网进行筛选后下发给车载导航终端。对于车载导航终端而言，交通信息服务应当与车辆位置相关。例如，车辆当前在北四环行驶，而南三环的交通信息对于该车辆而言是不关心的。但是，无论是基于FM广播方式，还是基于格网请求的方式(格网的范围一般也比较大，而且需处理跨格网的问题。)，都不能满足用户对交通信息的位置相关服务，造成了信息流量的浪费。此外，大数据量下发的时延也会很大，造成用户体验不好。随着物联网和车联网技术的兴起，装备GPS设备的车载导航终端(也称车载终端)日渐成为车辆的标准配置。利用先进的传感技术、网络技术和计算技术，采集和利用车载导航终端的定位信息，可以在时间和空间上实现对道路和交通的全面感知，对每一条道路进行交通全时空的监测，提供交通效率和交通安全为主的交通信息服务。因此，在浮动车技术的基础上，将车联网理念引入到实时动态交通信息服务，是目前的一个发展趋势。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提供动态交通信息服务的方法及系统，用于解决采用出租车GPS数据批处理方式生成和发布交通信息所存在的数据源采集、服务质量和时效性差，以及缺乏位置相关服务的问题。本发明提供了一种提供动态交通信息服务的系统，包括:
无线网关，用于在接收到车载终端上传的GPS信息后，将所述GPS信息转发给GPS接收�？椋约敖凳苯煌ㄐ畔⑾路⒏翟刂斩耍�
实时交通信息数据库，用于存储实时交通信息；
GPS接收模块，用于将所述GPS信息转发给FCD处理�？楹徒煌ㄐ畔⒎⒉寄？椋�
F⑶处理�？椋糜诙运鯣PS信息进行F⑶运算处理；
交通信息局部更新�？椋糜诟菟鯢CD处理的结果，对车辆在相关时段内途经的道路进行局部路况的实时交通信息更新，并保存到所述实时交通信息数据库中；
交通信息发布�？椋糜诟菟鯣PS信息中的经纬度坐标和即时方向信息筛选出一个半圆形区域范围内的路段，作为该车辆的相关路段集，提交给交通信息查询�？椋灰约岸越煌ㄐ畔⒉檠？榉祷氐南喙芈范渭氖凳苯煌ㄐ畔⒔斜嗦氩⑼ü鑫尴咄叵路⒏翟刂斩耍�
交通信息查询模块，用于根据所述相关路段集查询实时交通信息数据库，生成所述相关路段集的实时交通信息，并返回给所述交通信息发布�？�。本发明还提供了提供动态交通信息服务的方法，包括:
接收车载终端上传的GPS信息，完成实时交通信息的更新，并根据所述GPS信息，将车辆的相关路段集的实时交通信息下发给所述车载终端。
本发明在浮动车信息处理技术的基础之上，搭建信息处理和交换平台，有效实现车联网概念中的“车一路通信”，在以下几个方面带来了有益的效果:
本发明基于车载终端上传的GPS信息进行交通信息的更新和发布，由于车载终端的数量和覆盖的范围要远远大于出租车，因此交通信息的空间覆盖率变得更高；
车载终端在获取信息服务的同时，也能够局部更新动态交通信息，获取信息越频繁，交通信息的时效性也越好，从而在信息计算和信息服务之间形成一个良性的循环；
车载终端在请求交通信息时上传GPS信息，服务器端可以根据车辆位置筛选相关的交通信息进行下发，占用的流量少，服务的相关性强，客户体验更好；
通过采集车载终端的GPS信息来生成实时交通信息，能有效降低交通信息服务提供商的GPS采集成本，摊薄交通信息服务的费用，更有利于动态交通信息服务可持续地发展，造福于民。
图1为现有技术中浮动车的技术原理示意 图2为现有技术中通过批处理方式计算和发布实时交通信息的耗时分布情况示意图； 图3为本发明实施例提供的动态交通信息服务的系统结构 图4为本发明实施例中筛选半圆形区域的示意 图5为本发明实施例提供的动态交通信息服务的方法流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。如图3所示，车路协同的动态交通信息服务系统建立起了车载终端(“车”)和交通信息(“路”)之间数据交换的渠道，车辆的GPS信息可以用于实时更新交通信息，交通信息可以服务于在路上行驶的车辆，从而形成“车”和“路”之间的良好互动。车载终端通过无线网关与系统进行双向交互。其中，当车载终端需要获取交通信息时，首先上传自身的GPS信息，无线网关接收到GPS信息后，一方面将GPS信息转发给交通信息发布�？椋媚？楦軬PS信息中的经纬度坐标和即时方向信息筛选出一个半圆形区域范围内的路段，作为该车辆的相关路段集，提交给交通信息查询�？椋煌ㄐ畔⒉檠？椴檠凳苯煌ㄐ畔⑹菘猓喙芈范渭穆房錾刹⒂山煌ㄐ畔⒎⒉寄？楸嗦牒螅ü尴咄叵路⒏翟刂斩�。图4所示是筛选半圆形区域的示意图，如图所示，以车辆的经纬度坐标为圆心，5千米为半径，与车辆的即时方向角方向同向，且直径与方向角向量垂直的半圆范围内的路段即为与车辆位置相关的路段集。当然，半径的选取也可以根据用户的需要设定。另一方面，无线网关将GPS信息通过GPS接收�？樘峤桓鳩⑶处理�？椋現⑶处理模块完成F⑶运算处理过程后，交通信息局部更新�？楦軫⑶处理的结果，对车辆在相关时段内途经的道路进行局部路况的实时交通信息更新，并保存到实时交通信息数据库中供查询。与采用出租车GPS信息的批处理方式相比，该系统所述的车路协同的交通信息服务模式能够利用大范围车载终端的GPS信息，信息覆盖的范围比出租车更广；在获取信息服务的同时，也可以局部更新动态交通信息，获取信息越频繁，交通信息的时效性也越好，从而实现了一个良性循环；此外，交通信息服务更具针对性，提升了用户体验。图5为本发明实施例提供的一种提供动态交通信息服务的方法流程图，包括以下步骤:
步骤501、接收GPS信息。GPS信息中包含车辆实时上传的GPS记录，每条GPS记录(GPS点)的内容包括GPS所属的车辆ID、GPS采样时刻(年月日时分秒)、车辆当前时刻的GPS经纬度坐标、GPS的速度、以及即时方向等信息。车辆在行驶过程中循环上传自身的GPS记录。接收GPS信息的方法具体包括:
步骤5011、初始化，启动GPS信息的接收。步骤5012、GPS接收�？榻⒂胛尴咄氐腟ocket连接。步骤5013、GPS接收�？槌中嗵齋ocket，如果接收到GPS信息，则将接收到的GPS信息转发，执行步骤502。步骤502、交通信息更新。根据GPS接收�？樽⒌腉PS信息，将车辆途经的路段路况进行局部更新。具体包括以下步骤:
步骤5021、初始化，启动交通信息更新。步骤5022、F⑶处理�？槌中嗵齋ocket，如果收到GPS信息，则将接收到的GPS信息进行解析，解析出GPS记录所属的车辆ID，查询出该车辆最近上传的GPS信息，进行F⑶处理运算。车辆一定时间内的GPS信息、以及地图匹配、路径推测的结果会通过哈希表的形式缓存在FCD处理�？榈哪诖嬷校渲校１淼募浅盗綢D。步骤5023、根据F⑶处理的结果对该车辆在两个GPS信息点之间途经的道路进行局部路况的实时交通信息更新。局部更新的方法是:一条路段上的车速是由一段时间内经过这条路段的各车辆的平均车速融合而成的(每辆车的平均车速称为一个样本，所有样本的集合称为样本集)。局部更新时，将计算结果作为一个样本补充入样本集，而且将超时(离当前时刻超过一定的时间阈值)的样本从样本集中去掉，重新融合生成路况。步骤503、交通信息发布。具体包括以下步骤:
步骤5031、初始化，启动交通信息发布。步骤5032、交通信息发布�？槌中嗵齋ocket，如果接收到GPS信息，则将接收到的GPS信息进行解析，根据车辆的GPS经纬度坐标和即时方向计算交通信息覆盖的半圆区域，确定该车辆的相关路段集。步骤5033、从实时交通信息数据库中根据相关路段集查询出该半圆区域内所含路段的最新的交通信息，并进行编码。为了提高传输的效率，实时信息发布之前都要按照一定的发布协议进行二进制编码，到终端再进行解码。步骤5034、通过无线网关将生成的交通信息发布给车载终端。其中，步骤502和503没有执行的先后顺序，而是在接收到GPS信息后同步进行处理。针对利用出租车GPS数据批处理的方式生成和发布交通信息所存在的数据源采集、服务质量和时效性差，以及缺乏服务的位置相关性等问题，本发明实施例在浮动车信息处理技术的基础之上，搭建信息处理和交换平台，有效实现车联网概念中的“车一路通信”。(车是车载终端，路是交通信息)，在以下几个方面带来了有益的效果:
车载终端的数量和覆盖的范围要远远大于出租车，因此，交通信息的空间覆盖率变得更闻;
车载终端在获取信息服务的同时，也可以局部更新动态交通信息，获取信息越频繁，交通信息的时效性也越好，从而在信息计算和信息服务之间形成一个良性的循环；
车载终端在请求交通信息时上传GPS信息，服务器端可以根据车辆位置筛选相关的交通信息进行下发，占用的流量少，服务的相关性强，客户体验更好；
通过采集车载终端的GPS信息来生成实时交通信息，能有效降低交通信息服务提供商的GPS采集成本，摊薄交通信息服务的费用，更有利于动态交通信息服务可持续地发展，造福于民。此外，图3中F⑶处理�？樗瓿傻墓δ芸梢砸频匠翟刂斩酥校庋梢岳贸翟刂斩宋牌礕PS米集的优势，提闻在复杂路网情况下(主辅路、闻架桥等) 目息处理的精度，以及对车辆的行驶模式进行分析，剔除非正常行驶的数据，切实提高交通信息的准确性。此夕卜，将计算集中于终端，服务器端只需进行路况信息的融合，可以有效降低服务端的计算压力。总之， 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种提供动态交通信息服务的系统，其特征在于，包括: 无线网关，用于在接收到车载终端上传的GPS信息后，将所述GPS信息转发给GPS接收�？椋约敖凳苯煌ㄐ畔⑾路⒏翟刂斩耍� 实时交通信息数据库，用于存储实时交通信息； GPS接收模块，用于将所述GPS信息转发给FCD处理�？楹徒煌ㄐ畔⒎⒉寄？椋� F⑶处理�？椋糜诙运鯣PS信息进行F⑶运算处理； 交通信息局部更新�？椋糜诟菟鯢CD处理的结果，对车辆在相关时段内途经的道路进行局部路况的实时交通信息更新，并保存到所述实时交通信息数据库中； 交通信息发布�？椋糜诟菟鯣PS信息中的经纬度坐标和即时方向信息筛选出一个半圆形区域范围内的路段，作为该车辆的相关路段集，提交给交通信息查询�？椋灰约岸越煌ㄐ畔⒉檠？榉祷氐南� 关路段集的实时交通信息进行编码并通过所述无线网关下发给车载终端； 交通信息查询�？椋糜诟菟鱿喙芈范渭檠凳苯煌ㄐ畔⑹菘猓伤鱿喙芈范渭氖凳苯煌ㄐ畔ⅲ⒎祷馗鼋煌ㄐ畔⒎⒉寄？�。
2.根据权利要求1所述的提供动态交通信息服务的系统，其特征在于，所述FCD处理�？樯柚糜诔翟刂斩酥�。
3.一种提供动态交通信息服务的方法，其特征在于，包括: 接收车载终端上传的GPS信息，完成实时交通信息的更新，并根据所述GPS信息，将车辆的相关路段集的实时交通信息下发给所述车载终端。
4.根据权利要求3所述的提供动态交通信息服务的方法，其特征在于，所述GPS信息具体包括车辆实时上传的GPS记录，所述GPS记录的内容包括: 所述GPS记录所属的车辆ID、GPS采样时刻、车辆当前时刻的GPS经纬度坐标、GPS的速度、以及即时方向。
5.根据权利要求3或4所述的提供动态交通信息服务的方法，其特征在于，所述接收GPS信息的步骤具体包括: 建立与无线网关的Socket连接，并持续监听Socket，如果无线网关接收到GPS信息，则将接收到的GPS信息转发。
6.根据权利要求5所述的提供动态交通信息服务的方法，其特征在于，所述实时交通信息的更新的步骤具体包括: 将接收到的GPS信息进行解析，解析出GPS记录所属的车辆ID，查询出该车辆最近上传的GPS信息，进行F⑶处理运算； 根据所述FCD处理的结果对该车辆在两个GPS信息点之间途经的道路进行局部路况的实时交通信息更新，并将更新结果保存。
7.根据权利要求5所述的提供动态交通信息服务的方法，其特征在于，所述实时交通信息的下发的步骤具体包括: 将接收到的GPS信息进行解析，根据GPS记录中车辆当前时刻的GPS经纬度坐标和即时方向确定实时交通信息覆盖的半圆区域，确定该车辆位置相关的路段集； 根据所述相关路段集查询出该半圆区域内所含路段的实时交通信息，并进行编码，发布给车载终端。
8.根据权利要求7所述的提供动态交通信息服务的方法，其特征在于，所述确定该车辆位置相关的路段集的步骤具体包括: 以车辆的经纬度坐标为圆心，以预设距离为半径，与车辆的即时方向角方向同向，且直径与方向角向量垂直的半 圆范围内的路段为与车辆位置相关的路段集。
全文摘要
本发明公开一种提供动态交通信息服务的系统及方法，属于智能交通领域。所述系统包括无线网关、实时交通信息数据库、GPS接收�？�、FCD处理�？�、交通信息局部更新�？�、交通信息发布�？楹徒煌ㄐ畔⒉檠？�。所述方法包括接收车载终端上传的GPS信息，完成实时交通信息的更新，并根据GPS信息，将与车辆位置相关的路段集的实时交通信息下发给车载终端。本发明建立起了车载终端和交通信息之间数据交换的渠道，车辆的GPS信息可以用于实时更新交通信息，交通信息可以服务于在路上行驶的车辆，从而形成“车”和“路”之间的良好互动。
文档编号G01S19/14GK103136953SQ20111039915
公开日2013年6月5日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者郭胜敏, 于晓, 张高峰, 夏曙东 申请人:北京掌城科技有限公司
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