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专利号: 2012101090006
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于物联网技术的道路交通信息云计算和云服务实现系统,其特征在于:包括安装在移动车辆上的车载GPS、GPS基站、中继站和信息中心,所述的信息中心中包括用于接受和存储移动车辆GPS数据的数据存储服务器、用于感知交通状态的云计算服务器、用于提供交通信息云服务的道路交通信息平台服务器和GIS服务器;

所述的车载GPS包括天线单元、接收单元、计算单元和移动通信单元;

所述的数据存储服务器包括数据采集模块和数据加工存储模块;

所述的云计算服务器,用以通过对交通信息云计算数据库中的采集数据进行深度加工,计算获得城市道路上某个点、某条线、某个区域以及整个城市的道路服务水平情况;包括路段平均速度计算模块、路段速度变化量计算模块,路段道路服务水平判定模块和城市内所有道路服务水平输出模块;

所述的道路交通信息平台服务器和GIS服务器,用于提供城市道路交通的各种云服务:路段的交通状态24小时情况发布的云服务模式、具有人机交互功能的路径规划云服务模式、动态路径规划云服务模式、基于GIS的城市的道路服务水平云服务模式;所述的路段道路服务水平判定模块中,输出格式由以下五个参数值构成,分别为14位的时刻参数值、

23位的检测空间位置参数值、1位的行驶方向属性参数值、1位的道路服务水平参数值和2位的车辆平均行驶速度;时刻参数用于表示检测时刻的时间信息,时刻参数Time用14位数据格式表示,为YYYYMMDDHHMMSS,其中1~4位YYYY表示公历的年、5~6位MM表示公历的月份、7~8位DD表示公历的日、9~10位HH表示小时、11~12位MM表示分、13~14位SS表示秒;检测空间位置参数用于表示某路段的中心点空间位置信息,检测空间位置参数SegmentID用23位数据格式表示;车道行驶方向属性参数用于表示车道的行驶方向信息,车道行驶方向属性参数Direction用1位数据格式表示,规定背离道路开始端的行驶方向属性参数值i=0,向着道路开始端的行驶方向属性参数值i=1;道路服务水平参数用于表示道路的拥堵状态,道路服务水平参数ServiceLevel用1为字母格式表示,将道路服务水平等级分为A、B、C、D、E、F6个等级,其中A表示道路服务水平等级最好,F表示道路服务水平等级最差;这样道路路段服务水平检测模块输出的一条记录是由Time+SegmentID+Direction+ServiceLevel+Speed五个参数值构成,每条记录与检测的道路上的路段行驶方向成一一对应关系,一条记录的长度41位。

2.如权利要求1所述的基于物联网技术的道路交通信息云计算和云服务实现系统,其特征在于:所述的路段平均速度计算模块,用于计算SegmentID的车辆平均速度,首先以某条道路上的SegmentID为中心的某一行驶方向上的以±0.4Km为半径确定两个边界点的空间坐标(xj-n,yj-n)、(xj+m,yj+m);然后通过采样时间、空间坐标范围以及车辆运行方向检索在所述的数据存储服务器中符合条件的记录,用公式(4)计算每个路段范围内具有相同移动方向的所有配置有车载GPS设备的车辆的平均速度,式中,vk,g表示在采样间隔内第k条道路的g路段上,即SegmentID的车辆平均移动速度,n为在采样间隔内在第k条道路的g路段上,即SegmentID范围内配置有车载GPS设备的车辆的总数,vi为在采样间隔内在SegmentID范围内第i车辆的平均移动速度。

3.如权利要求2所述的基于物联网技术的道路交通信息云计算和云服务实现系统,其特征在于:所述的路段速度变化量计算模块,用于计算SegmentID范围内的车辆速度变化率,计算方法如公式(5)所示,式中,covk,g表示在采样间隔内第k条道路的g路段上的车辆速度变化率,即在SegmentID范围内的车辆速度变化率;vk,g表示在采样间隔内第k条道路的g路段上的车辆平均移动速度,即在SegmentID范围内的车辆平均移动速度;n为在采样间隔内在第k条道路的g路段上配置有车载GPS设备的车辆的总数,即在SegmentID范围内的配置有车载GPS设备的车辆的总数;vi为在采样间隔内第i车辆的平均移动速度,即在SegmentID范围内的在采样间隔内第i车辆的平均移动速度。

4.如权利要求1所述的基于物联网技术的道路交通信息云计算和云服务实现系统,其特征在于:所述的城市内所有道路服务水平输出模块,用于加工、计算和输出每条道路的每个路段上的道路服务水平,Time值由采样时刻值来设定,数据格式为YYYYMMDDHHMMSS,SegmentID值由每个路段的中心点的空间位置值来设定,Direction值为0表示背离道路开始端的行驶方向,1表示向着道路开始端的行驶方向;Time值、SegmentID±0.4Km值和Direction值检索在所述的数据存储服务器中符合条件的记录,用公式(4)计算平均速度来设定Speed的值,用表1的判断结果来设定ServiceLevel的值;

表1

上表中,Max-S初定为95,Mid-S初定为75,Low-S初定为35,Min-S初定为1,Max-cov初定为99,cov-75初定为75,cov-70初定为70,cov-55初定为55,cov-45初定为45,cov-35初定为35,cov-25初定为25,cov-15初定为15,cov-10初定为10。

5.如权利要求1所述的基于物联网技术的道路交通信息云计算和云服务实现系统,其特征在于:所述的路段的交通状态24小时情况发布的云服务模式,用于调查某路段的交通状态;用户通过人机界面指定时间段来得到该时间段的交通状态变化曲线、指定某路段、某行驶方向和某时间段来得到某路段和某时间段的交通状态变化曲线。

6.如权利要求1所述的基于物联网技术的道路交通信息云计算和云服务实现系统,其特征在于:所述的具有人机交互功能的路径规划云服务模式,用于能让用户通过人机界面指定出发地和目的地得到最优的路径规划和导航;具体做法是:所述的云计算服务器自动检索从出发地到目的地的路径,在电子地图标记出从起点到终点距离较近的一条或若干条路径作为行车路线,然后根据这些路径计算每条路径所花费的行车时间,用户通过人机接口根据所显示的路径以及行车时间的信息选择某一条行车路线后就完成了路径规划,导航仪进入导航状态;

实现步骤如下,

S1,步骤1:用户通过人机界面指定出发地和目的地,所述的云计算服务器解析出服务内容和起点、终点信息,根据起点、终点信息自动生成一条或若干条备选路径,每生成的一条路径都为若干个SegmentID的集合Route,同时也生成了表示若干个SegmentID连接关系的链表,生成路径的算法采用A*算法;

S2,步骤2:从若干条备选路径中确定选择路径;

S3,步骤3:从选择路径中的链表中读取行驶路径的第一SegmentID;

S4,步骤4:从第一SegmentID信息直接从所述的云计算服务器的记录中获得最新的该SegmentID的车辆平均运行速度;

S5,步骤5:从该SegmentID的车辆平均运行速度估算通过该SegmentID到链表中上一个SegmentID之间距离所需要的时间,由于在每个SegmentID中均包含了该SegmentID的空间位置信息,因此,两个相邻的SegmentID之间距离可以直接计算得到;

S6,步骤6:从链表中读取下一个SegmentID信息;

S7,步骤7:从该SegmentID信息直接从所述的云计算服务器的记录中获得最新的该SegmentID的车辆平均运行速度;

S8,步骤8:从该SegmentID的车辆平均运行速度估算通过该SegmentID到链表中上一个SegmentID之间距离所需要的时间;

S9,步骤9:计算路径从起始点到目前SegmentID的预测累计时间;

S10,步骤10:判断是否已经到了终点,如果是的话转到S11;不满足判断条件的话,继续计算下一个SegmentID的所需时间,转到S6;

S11,步骤11:计算路径从起始点到终点的预测累计时间,并保存该数据用于输出给用户;

S12,步骤12:判断是否已经遍历了所有备选路径,如果是的话输出所有备选路径的预测行驶时间,结束程序;如果不满足判断条件的话,继续计算下一条备选路径的预测行驶时间,转到S3。

7.如权利要求1所述的基于物联网技术的道路交通信息云计算和云服务实现系统,其特征在于:所述的动态路径规划云服务模式,用于根据用户指定的目的地和实时交通的不断变化,规划出最优路径;具体做法是:GPS导航装置自动获取目前车辆的位置和行驶方向,所述的云计算服务器自动检索从现在地到目的地的路径,然后根据这些路径计算每条路径所花费的行车时间,这种服务模式主要考虑到道路状态的动态变化,在发生了交通事故的情况下,需要根据现在的道路交通状态用于动态调整行车路径,车辆现在位置的信息是由GPS导航仪的定位来不断更新的,这种云服务模式是属于一种最小行驶时间动态路径规划,从而帮助出行者根据实时交通的不断变化,规划出最优路径。

8.如权利要求1所述的基于物联网技术的道路交通信息云计算和云服务实现系统,其特征在于:所述的基于GIS的城市的道路服务水平云服务模式,用于纵观浏览城市道路服务水平状态;具体做法是:用户通过GIS系统浏览城市道路上的某个点、某条线、某个区域以及整个城市的道路服务水平情况;首先是根据所选择的区域来确定其相应的SegmentID,然后根据这些SegmentID读取所述的云计算服务器中的最新记录,将对应SegmentID记录中的道路服务状态,即将ServiceLevel值用颜色标示在这些SegmentID所对应的GIS系统的路段上,使得用户从城市道路CIS上一目了然得到城市道路宏观、中观和微观的道路服务水平可视化信息;道路路段的服务水平等级与标示颜色对应表如表2所示,服务水平等级 在GIS上表示的颜色

A 蓝色

B 蓝黄色

C 黄色

D 黄橙色

E 橙色

F 红色

表2。

9.一种如权利要求1所述的基于物联网技术的道路交通信息云计算和云服务实现系统的道路交通云服务实现方法,其特征在于:所述道路交通云服务实现方法的过程如下:用户通过网络计算设备设定起止点,网络计算设备是PC机、手机或者导航仪,所述的云计算服务器端根据用户设定的起止点位置,生成一个URL,并将此URL发送到所述的道路交通信息平台服务器和GIS服务器,然后等待所述的道路交通信息平台服务器和GIS服务器发回的结果;所述的道路交通信息平台服务器和GIS服务器在接收到用户发送来的URL后,对此URL进行解析,取得交通云服务类型,如路径计算、地图简况、定位、信息查询、CMMB服务,云服务类型可通过URL中type的值取得;然后根据服务类型决定进行什么样的操作;

接着根据URL中的{start}和{end}的取值,判定给定的起止节点的SegmentID值;在获得SegmentID后,判定给定的起止SegmentID是否有效,在确定是有效的SegmentID的情况下,服务器计算两个节点间的最短以及若干条次短路径,然后根据路径给出不同路径的行车时间供用户选择,用户选择了某条路径后导航仪就进入导航状态,并根据道路的实时情况修正导航路径。