專利名稱：用于為實(shí)時(shí)交通應(yīng)用分組探測車輛的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使用探測車輛來收集交通量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。 更具體地說，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和方法，用于形成一組探測車輛， 聚集并處理(例如，平均)由該組成員所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并且只向諸如交通量管理中心(Traffic Management Center)之類的接4欠中心才艮告 所處理的數(shù)據(jù)，由此減少用于報(bào)告所述數(shù)據(jù)所要求的同時(shí)通信信道的 數(shù)目并且減少必須在接收中心位置實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)量。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已知使用車輛作為探測器來實(shí)時(shí)測量交通情況。各 個(gè)車輛提供了 "流動(dòng)汽車數(shù)據(jù)"，諸如車輛的時(shí)間、速度、位置和方 向，其可以用來估計(jì)路途時(shí)間和交通速度，并且隨后可以凈皮用為道路 網(wǎng)狀態(tài)的在線指示符，用于檢測事故的基礎(chǔ)或作為用于動(dòng)態(tài)路線導(dǎo)航 系統(tǒng)的輸入。參考圖l (現(xiàn)有技術(shù))，示例性的現(xiàn)有技術(shù)探測車輛系統(tǒng)10包括多 個(gè)探測車輛12;用于確定每個(gè)探測車輛的位置的技術(shù)l4，諸如使用軌 道衛(wèi)星的系統(tǒng)，諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)，使用蜂窩式電話的系統(tǒng)或 使用無線電頻率標(biāo)識(RFID)的系統(tǒng)；和用于允許在探測車輛和接收 中心18之間通信的無線通信系統(tǒng)16，所述接收中心18接收并處理由所 述探測車輛12所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。4艮少有使用 一般的方法來確定用于可靠且充分測量不同道路網(wǎng)的 鏈路路途時(shí)間所要求的探測車輛12數(shù)目的系統(tǒng)嘗試。使用交通模擬方 法，不同的研究已經(jīng)提供了所需要探測車輛12的數(shù)目的廣泛改變的估 計(jì)。這些研究表明在高速公路上，所存在車輛的5%到7%必須是用于提 供數(shù)據(jù)的探測車輛12以便在足夠高水平置信度的情況下確定實(shí)時(shí)的交 通情況。在這種方案中，極其大量的探測車輛12可能會(huì)都與接收中心 18頻繁地通信以便提供相對少量的數(shù)據(jù)。可能需要極其大量的通信信 道，4艮定對于每個(gè)探測車輛12來說一個(gè)，來適應(yīng)頻繁的數(shù)據(jù)通信。此 外，在接收中心18可能會(huì)需要相當(dāng)大的數(shù)據(jù)處理能力以便實(shí)時(shí)地處理大量的輸入數(shù)據(jù)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)和方法，用于允許形成一組(cluster)探 測車輛，聚集并處理(例如，平均)由該組成員所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并且 只向諸如交通量管理中心之類的接收中心報(bào)告所處理的數(shù)據(jù)，由此減 少用于向接收中心報(bào)告所述數(shù)據(jù)所要求的同時(shí)通信信道的數(shù)目并且減 少必須在所述接收中心實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)量。大致地，每個(gè)組標(biāo)識所有其它成員向其報(bào)告的一個(gè)成員。所標(biāo)識的成員接收各個(gè)報(bào)告，聚集并 處理數(shù)據(jù)，繼而把它發(fā)送到接收中心以便進(jìn)一步處理。最初，至少兩個(gè)探測車輛使用短距離無線通信來交換信息并且形 成組。該組成員交換預(yù)定義消息以便把一個(gè)成員建立為組頭領(lǐng) (cluster head)。此后，附加纟果測車輛與該組頭4頁交才灸預(yù)定義消息 并且只要尚未到達(dá)最大成員數(shù)目就允許加入該組。如果已經(jīng)到達(dá)最大 成員數(shù)目，那么不允許額外的探測車輛加入該組并且必須找到另一組 以便加入或找到另 一 未加入的探測車輛，其中利用該未加入的探測車 輛來開始新的組。如果成員移出組頭領(lǐng)的直接通信范圍(在沒有中間 跳或中繼的情況下)，那么來自該成員的通信被另一成員中繼到所述 組頭領(lǐng)。該組頭領(lǐng)執(zhí)行多個(gè)功能，例如包括維護(hù)當(dāng)前組成員的列表； 把該組限制為最大成員數(shù)目；以預(yù)定義間隔從每個(gè)成員接收時(shí)間、速 度、位置、方向及其它數(shù)據(jù)；聚集并處理所接收的數(shù)據(jù)；并且向接收 中心發(fā)送所處理的數(shù)據(jù)。當(dāng)探測車輛離開該組時(shí)，它通知該組頭領(lǐng)并 且所述組頭領(lǐng)更新其成員列表。當(dāng)該組頭領(lǐng)離開該組時(shí)，它向所有其 它成員宣告其離開，并且接下來其余成員交換預(yù)定義消息以便從它們 的成員中選擇新的組頭領(lǐng)。從而應(yīng)當(dāng)理解并明白，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法與現(xiàn)有技術(shù)相比提供 了多個(gè)改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)，例如包括減少用于向接收中心報(bào)告探測車輛數(shù)據(jù) 所要求的同時(shí)通信信道的數(shù)目并且減少必須在接收中心實(shí)時(shí)處理的這 種數(shù)據(jù)量。其它特征。； 々、、工-''.

下面參考附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖l (現(xiàn)有技術(shù))是用于使用探測車輛來收集交通量數(shù)據(jù)的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的繪圖，其中多個(gè)探測車輛中的每個(gè)基本上獨(dú)立地操作并且分別向接收中心報(bào)告其本地交通量數(shù)據(jù)；圖2是用于使用探測車輛來收集數(shù)據(jù)的本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的繪圖，其中探測車輛形成組，每個(gè)組成員向組頭領(lǐng)報(bào)告其本地交通量數(shù)據(jù)，并且所述組頭領(lǐng)向接收中心報(bào)告所聚集并處理的本地交通量數(shù)據(jù)；圖3是形成在圖2中所示出系統(tǒng)一部分的兩個(gè)組成員的繪圖，其中一個(gè)組成員是組頭領(lǐng)；圖4是在實(shí)施本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例中所涉及步驟的流程圖；和 圖5是本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的繪圖，其中已經(jīng)形成多個(gè)組，每個(gè)這種組的組頭領(lǐng)向接收中心報(bào)告其聚集并處理的本地交通量數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施方式
參考圖2-5 ，依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例這里描述或公開了 一種系統(tǒng)和 方法。大致地，所迷系統(tǒng)和方法允許形成一組探測車輛，聚集并處理 (例如，平均)由該組成員所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并且只向諸如交通量管理 中心之類的接收中心報(bào)告所處理的數(shù)據(jù)，由此減少用于報(bào)告所述數(shù)據(jù) 所要求的同時(shí)通信信道的數(shù)目并且減少必須在接收中心位置實(shí)時(shí)處理 的數(shù)據(jù)量。大致地，每個(gè)組標(biāo)識所有其它成員向其報(bào)告的一個(gè)成員。 所標(biāo)識的成員接收各個(gè)報(bào)告，聚集并處理數(shù)據(jù)，繼而把它發(fā)送到接收 中心以-使進(jìn)一步處理。更具體地說，參照圖2和3，本發(fā)明的系統(tǒng)20包4舌形成組21的多個(gè) 探測車輛22，其中每個(gè)探測車輛22包括交通量數(shù)據(jù)確定設(shè)備，包括使 用用于確定探測車輛位置的技術(shù)24的設(shè)備23,諸如使用軌道衛(wèi)星的系 統(tǒng)，諸如全球定位系統(tǒng)(GPS),使用蜂窩式電話的系統(tǒng)或使用無線電 頻率標(biāo)識(RFID)的系統(tǒng)。每個(gè)探測車輛22進(jìn)一步包括無線通信器25, 諸如專用短距離通信(DSRC)設(shè)備，其適于并可操作來至少允許與其 它探測車輛22進(jìn)行短距離無線通信。另外，至少一個(gè)探測車輛"CH(以 下被稱為"組頭領(lǐng)，，)包括無線通信器26,諸如蜂窩式設(shè)備，適于并可操作來至少允許與接收中心28進(jìn)行中到遠(yuǎn)距離通信。在一個(gè)預(yù)計(jì)的 實(shí)現(xiàn)方式中，可以把任何探測車輛選擇為組頭領(lǐng)，在這種情況下優(yōu)選 在單個(gè)無線通信器中提供短距離無線通信能力和中到遠(yuǎn)距離無線通信 能力，不過可能的話，單個(gè)無線通信器的中到遠(yuǎn)距離通信能力只有當(dāng) #:測車輛#_標(biāo)識為組頭領(lǐng)時(shí)才#皮啟用，并且在所有其它時(shí)間;故禁止。 在另一預(yù)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式中，只可以把特定的探測車輛選擇為組頭領(lǐng)， 在這種情況下只向那些特定的探測車輛提供上述單個(gè)組合的無線通信 器。在又一預(yù)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式中，要被選擇為組頭領(lǐng)的那些探測車輛可 以改變，在這種情況下當(dāng)上述中到遠(yuǎn)距離無線通信器基本上可以在某 些探測車輛中可拆除地安裝時(shí)，基本上在每個(gè)探測車輛中永久地安裝 上述短距離無線通信器，使得例如當(dāng)那些特定的探測車輛暫時(shí)停止服 務(wù)以便維護(hù)時(shí)，遠(yuǎn)距離無線通信器可以被移除并安裝到其它探測車輛 中。附加實(shí)現(xiàn)方式也是可以的。每個(gè)^M則車輛22進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)處理器32和通信處理器34。數(shù)據(jù) 處理器32適于并可操作來從交通量數(shù)據(jù)確定設(shè)備采集或獲得交通量數(shù) 據(jù)，例如探測車輛22的時(shí)間、速度、位置(例如，經(jīng)煒度)和方向數(shù) 據(jù)，以便隨后向組頭領(lǐng)22CH傳送。在組頭領(lǐng)22CH中，數(shù)據(jù)處理器32還 可操作來聚集并處理例如平均從各個(gè)組成員22所接收的交通量數(shù)據(jù)。諸如當(dāng)建立組頭領(lǐng)22CH時(shí)以及當(dāng)與組頭領(lǐng)22CH通信時(shí)。在組頭領(lǐng)22CH 中，通信處理器34還可操作來使與接收中心28相交互便于進(jìn)行。向通 信處理器34提供預(yù)定義的消息協(xié)議以便實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明操作相關(guān)的這些 及其它功能。例如，消息協(xié)議允許并使各個(gè)探測車輛22加入組21以及 離開組21便于進(jìn)行。消息協(xié)議還允許并使選擇或標(biāo)識組頭領(lǐng)22CH便于 進(jìn)行以便接收其它成員數(shù)據(jù)來聚集并處理。當(dāng)其它成員22LR不在短距 離無線通信器25所允許的直接通信范圍內(nèi)時(shí)，消息協(xié)議還允許并使聚 類成員22借助哪些其它聚類成員22LR把通信中繼到組頭領(lǐng)22CH便于進(jìn) 行。數(shù)據(jù)處理器32和通信處理器34并且特別是消息協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方式大 體上可以涉及常規(guī)技術(shù)，并且因此在不要求過度實(shí)驗(yàn)的情況下在本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。在示例性且非限制性的使用和操作中，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明以便如下 起作用。參照圖4，至少兩個(gè)探測車輛22使用短距離無線通信來交換信息并且形成組21，如框100所表明。組成員22交換預(yù)定義消息以便把一 個(gè)成員建立為組頭領(lǐng)22CH,如框102所表明。此后，附加探測車輛22與 組頭領(lǐng)22CH交換預(yù)定義消息并且只要尚未到達(dá)預(yù)先建立的最大成員數(shù) 目(例如六個(gè))就允許加入組21，如框104所表明。如果已經(jīng)到達(dá)最大 成員數(shù)目，那么不允許額外的探測車輛加入組21并且必須找到另一組 以便加入或找到另 一 未加入的探測車輛，其中利用該未加入的探測車 輛來開始新的組，如框106所表明。如果成員22LR移出組頭領(lǐng)22CH的直 接通信范圍(在沒有中間跳或中繼的情況下)，那么來自該成員22LR 的通信凈皮另一成員22中繼到所述組頭領(lǐng)22CH,如框108所表明。該組頭 領(lǐng)22CH執(zhí)行多個(gè)功能，例如包括維護(hù)當(dāng)前組成員22的列表；把該組21 限制為最大成員數(shù)目；以預(yù)定義間隔從每個(gè)成員22接收時(shí)間、速度、 位置、方向及其它數(shù)據(jù)；聚集并處理所接收的數(shù)據(jù)；并且向接收中心 28傳送所處理的數(shù)據(jù)，如框110所表明。當(dāng)探測車輛22離開組21時(shí)，它 通知組頭領(lǐng)22CH并且所述組頭領(lǐng)22CH更新其成員列表，如框112所表 明。當(dāng)組頭領(lǐng)22CH離開組21時(shí)，它向所有其它成員22宣告其離開，如 框114所表明，并且接下來其余成員22交換預(yù)定義消息以便從它們的成 員中選擇新的組頭領(lǐng)，如框102所表明。參照圖5，可以形成多個(gè)組21，每個(gè)這種組21的組頭領(lǐng)2KH向接收 中心28傳送由所述組21所產(chǎn)生的聚集和處理數(shù)據(jù)。根據(jù)先前的描述，應(yīng)當(dāng)理解并明白，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法與現(xiàn)有 技術(shù)相比提供了多個(gè)改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)，例如包括減少用于向接收中心報(bào)告 探測車輛數(shù)據(jù)所要求的同時(shí)通信信道的數(shù)目并且減少必須在接收中心 實(shí)時(shí)處理的這種數(shù)據(jù)量。盡管已經(jīng)參考在附圖中所圖示的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，不過 應(yīng)當(dāng)注意在不脫離如在權(quán)利要求中所講述的本發(fā)明范圍的情況下這里 可以使用等效物并進(jìn)行替換。從而在已經(jīng)描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的情況下，其所要求的并且希 望通過專利證書保護(hù)的包括以下內(nèi)容
權(quán)利要求
1.一種用于收集交通量數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括步驟(a)形成一組至少兩個(gè)探測車輛，其中每個(gè)探測車輛可操作來收集交通量數(shù)據(jù)；(b)把所述探測車輛之一建立為組頭領(lǐng)；(c)對于該組中的每個(gè)探測車輛來說，收集交通量數(shù)據(jù)并且至少定期地向所述組頭領(lǐng)傳送所述交通量數(shù)據(jù)；(d)在所述組頭領(lǐng)處理所述交通量數(shù)據(jù)；并且(e)從所述組頭領(lǐng)向接收中心傳送所處理的交通量數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中對于每個(gè)探測車輛來說，所述 交通量數(shù)據(jù)至少包括當(dāng)前時(shí)間、當(dāng)前位置、當(dāng)前速度和當(dāng)前方向。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述探測車輛使用短距離通信 與所述組頭領(lǐng)通信。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中在所述組頭領(lǐng)處理所述交通量 數(shù)據(jù)包括聚集并平均所述交通量數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述接收中心是交通量管理中心。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括步驟允許附加探測車 輛力口入所述組。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中只要尚未到達(dá)預(yù)先建立的最大組成員數(shù)目，就允許附加:探測車輛加入該組。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括步驟允許探測車輛離 開所述組。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括步驟對于在該組中而 并不在與所述組頭領(lǐng)通信范圍內(nèi)的任何探測車輛來說，把該探測車輛所收集并傳送的交通量數(shù)據(jù)通過另一探測車輛中繼到所述組頭領(lǐng)。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括步驟如果所述組頭領(lǐng) 表明它正離開該組，那么把其余纟笨測車輛之一建立為新組頭領(lǐng)。
11. 一種用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求l所述的方法的系統(tǒng)。
12. —種用于收集交通量數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括步驟(a)形成一組至少兩個(gè)探測車輛，其中每個(gè)探測車輛可操作來收 集交通量數(shù)據(jù)；(b)把所述探測車輛之一建立為組頭領(lǐng)； (c )允許附加探測車輛加入該組；(d)對于每個(gè)探測車輛來說，收集交通量數(shù)據(jù)并且至少定期地使 用短距離通信向所述組頭領(lǐng)傳送所述交通量數(shù)據(jù)；(e )對于未在與所述組頭領(lǐng)的通信范圍內(nèi)的任何探測車輛來說， 把該探測車輛所收集并傳送的交通量數(shù)據(jù)通過另一探測車輛中繼到所 述組頭領(lǐng)；(f )在所述組頭領(lǐng)聚集并平均所述交通量數(shù)據(jù)； (g )把所聚集并平均的交通量數(shù)據(jù)從所述組頭領(lǐng)傳送到接收中 心；并且(h)如果所述組頭領(lǐng)表明它正離開所述組，那么把其余探測車輛 之一建立為新的組頭領(lǐng)。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中只要尚未到達(dá)預(yù)先建立的最 大組成員數(shù)目，就允許附加探測車輛加入該組。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中對于每個(gè)探測車輛來說，所 述交通量數(shù)據(jù)至少包括當(dāng)前時(shí)間、當(dāng)前位置、當(dāng)前速度和當(dāng)前方向。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述接收中心是交通量管理 中心。
16. 一種用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求12所述的方法的系統(tǒng)。
17. 一種用于收集交通量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個(gè)探測車輛，每個(gè)^:測車輛包括-(a )用于確定交通量數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)交通量數(shù)據(jù)確定設(shè)備，和 (b )用于至少定期地傳送所確定的交通量數(shù)據(jù)的短距離通信器；并且組頭領(lǐng)包括-(a )用于從多個(gè)探測車輛中的每個(gè)接收所傳送的交通量數(shù)據(jù)并且 用于與接收中心通信的通信器，和(b)用于處理所接收的交通量數(shù)據(jù)的處理器， 其中所處理的交通量數(shù)據(jù)被所述組頭領(lǐng)傳送到所述接收中心。
18. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述交通量數(shù)據(jù)確定設(shè)備包括-位置確定設(shè)備，用于確定所述探測車輛的位置；速度確定設(shè)備，用于確定所述探測車輛的速度；和 方向確定設(shè)備，用于確定所述探測器車輛的方向。
19. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述處理器聚集并平均所接 收的交通量數(shù)據(jù)。
20. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述接收中心是交通量管理 中心。
全文摘要
一種系統(tǒng)和方法，用于形成一組探測車輛，聚集并處理(例如，平均)由該組成員所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并且只向諸如交通量管理中心之類的接收中心報(bào)告所處理的數(shù)據(jù)，由此減少用于報(bào)告所述數(shù)據(jù)所要求的同時(shí)通信信道的數(shù)目并且減少必須在所述接收中心實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)量。大致地，每個(gè)組標(biāo)識所有其它成員向其報(bào)告的一個(gè)成員。所標(biāo)識的成員接收各個(gè)報(bào)告，聚集并處理數(shù)據(jù)，繼而把它發(fā)送到接收中心以便進(jìn)一步處理。
文檔編號G06F19/00GK101233520SQ200680027814
公開日2008年7月30日 申請日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者H·克里什南, J·S·帕里克 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司