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专利号: 2017101172691
申请人: 长安大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于VANET的道路交通拥堵检测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,设行驶在道路上的车辆为n+1辆,依次选取一车辆作为当前车辆,其余n辆车为该当前车辆的邻居车辆;

设当前车辆的ID为i,i为大于等于0的正整数,则当前车辆i以周期T1发送该当前车辆i的状态信息,同时当前车辆i以周期T1接收任一邻居车辆的状态信息,设任一邻居车辆的ID为j,j为大于等于0的正整数,i=1,2,…,n+1;j=1,2,…,n+1且i≠j;

所述状态信息包括车辆ID、地理位置坐标、行驶速度、行驶方向、时间戳;

t t

步骤2,当前车辆i在tw时间内的平均行驶速度为E(Vi),若E(Vi)小于阈值Th(v1),则将当前车辆i的交通拥堵估计值S1赋值为拥堵,否则将S1赋值为不拥堵;

其中,通过式(1)得到平均行驶速度E(Vit):

式(1)中,Vit表示在时间戳t时当前车辆i的速度;

当前车辆i与所有邻居车辆的平均相对速度为ΔVit,若ΔVit小于阈值Th(v2),则将当前车辆i的相对交通拥堵估计值S2赋值为拥堵,否则将S2赋值为不拥堵;

t

其中,通过式(2)得到平均相对速度为ΔVi:

式(2)中, 为在时间戳t时当前车辆i与邻居车辆j的相对速度,为时间戳t时当前车辆i自身与邻居车辆j的相对距离,

Xi,Yi,Zi为当前车辆i的地理位置坐标,Xj,Yj,Zj为邻居车辆j的地理位置坐标;

所述车辆地理位置坐标的X轴表示车辆所在位置的经度,Y轴表示车辆所在位置的纬度,Z轴表示车辆所在位置的海拔;

步骤3,通过式(3)得到S1和S2的加权平均数K:

K=k1·S1+k2·S2 (3)

其中,k1,k2,为加权系数,k1+k2=1,且k1≠k2,0≤k1≤1,0≤k2≤1;

若K大于阈值Th(K),则将当前车辆i的交通拥堵判决值赋值为拥堵,否则将当前车辆i的交通拥堵判决值赋值为不拥堵;

步骤4,重复步骤1~步骤3,直至得到道路上的所有车辆的交通拥堵判决值,执行步骤

5;

步骤5,任选行驶在道路上的n+1辆车辆中的一车辆作为查询车辆,其余n辆车为该查询车辆的查询邻居车辆,所述查询邻居车辆包括:上游查询邻居车辆和下游查询邻居车辆;

查询车辆发送拥堵判决查询消息,任一查询邻居车辆收到该查询车辆发送的拥堵判决查询消息后,查询邻居车辆发送拥堵判决回复消息;

所述拥堵判决查询消息包括查询车辆的ID、查询车辆的地理位置坐标、时间戳、交通拥堵判决值、消息到期时间、查询车辆的速度矢量;

所述拥堵判决回复消息包括查询邻居车辆的ID、查询邻居车辆的位置坐标、时间戳、交通拥堵判决值、消息到期时间、查询邻居车辆的速度矢量;

查询车辆基于拥堵判决回复消息得到所有查询邻居车辆的ID和交通拥堵判决值,进一步得到查询邻居车辆的交通拥堵判决值为拥堵的车辆数量;

步骤6,设查询车辆的上游邻居查询车辆的交通拥堵判决值为拥堵的车辆数量占总的查询邻居车辆数量的比例为Pb,下游查询邻居车辆的交通拥堵判决值为拥堵的车辆数量占总的查询邻居车辆数量的比例为Pf;

若Pb和Pf的任一个值大于阈值Pj,则查询车辆的最终拥堵判决结果为拥堵,否则为不拥堵。

2.如权利要求1所述的道路交通拥堵检测方法,其特征在于,还包括:步骤7,若Pb和Pf间的差值大于阈值Pm1,则判定查询车辆处于拥堵队列的头部;如果Pb和Pf的差值小于阈值Pm2,则判定查询车辆处于拥堵队列的尾部;否则判定查询车辆处于拥堵队列的中间位置。

3.如权利要求1所述的道路交通拥堵检测方法,其特征在于,若当前车辆i与邻居车辆j的运动方向的夹角α大于阈值Th1,则丢弃该邻居车辆j的状态信息;

其中,通过式(4)得到α:

其中, 表示当前车辆i的速度矢量, 表示邻居车辆j的速度矢量, 表示当前车辆i速度的大小, 表示邻居车辆j速度的大小, 表示 和 的矢量积。

4.如权利要求1所述的道路交通拥堵检测方法,其特征在于,设查询车辆的ID为c,任一查询邻居车辆的ID为d;其中,c=1,2,…,n+1;d1,2,…,n+1;c≠d;

若查询车辆c与查询邻居车辆d的运动方向的夹角θ大于阈值Th1,则丢弃该查询邻居车辆d的信息,所述信息包括:拥堵判决查询信息,拥堵判决回复信息;

其中,通过式(5)得到θ:

其中, 表示查询车辆c的速度矢量, 表示查询邻居车辆d的速度矢量, 表示查询车辆c速度的大小, 表示查询邻居车辆d速度的大小, 表示 和 的矢量积。

5.如权利要求1所述的道路交通拥堵检测方法,其特征在于,若当前车辆收到的邻居车辆的信息的时间戳t与收到信息当前时间的差值大于阈值Th2,则丢弃该条邻居车辆的状态信息;

若查询车辆收到的查询邻居车辆的信息的时间戳t与收到信息当前时间的差值大于阈值Th2,则丢弃该条查询邻居车辆的信息,所述信息包括拥堵判决查询信息和拥堵判决回复信息。

6.如权利要求1所述的道路交通拥堵检测方法,其特征在于,车辆的行驶方向指的是车辆行驶方向相对于真北方向的角度差。

7.如权利要求1所述的道路交通拥堵检测方法,其特征在于,通过式(6)得到查询车辆c的速度矢量与查询车辆c到查询邻居车辆d的位置矢量间的夹角β:其中, 表示查询车辆c与查询邻居车辆d之间的位置矢量, 表示查询车辆c的速度矢量, 表示查询车辆c速度的大小, 表示 的大小, 表示 和 的矢量积;

若β小于阈值Th(β1),判定查询邻居车辆d处于查询车辆c的下游;否则,则判定查询邻居车辆d处于查询车辆c的上游。