專利名稱：交通區(qū)域動態(tài)地圖監(jiān)控預(yù)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交通流量監(jiān)控領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種交通區(qū)域動態(tài)地圖監(jiān)控預(yù)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國汽車擁有量與日 俱增，路網(wǎng)流量密度不斷加大，車輛擁堵和交通事故已成為困擾當(dāng)今社會的難題。顯然，有效引導(dǎo)車流量的措施有實(shí)時掌控路網(wǎng)流量密度、適時選擇合適路由、平衡路網(wǎng)流量、迅速獲知交通事件、并及時應(yīng)急排障處理、疏導(dǎo)交通等，但這有賴于路網(wǎng)宏觀和微觀的現(xiàn)代化科學(xué)感知手段。目前盡管監(jiān)控攝像、雷達(dá)測速等感知設(shè)備已普遍布設(shè)，不少車輛安裝了 GIS導(dǎo)游裝置，但交通感知有待解決的主要問題有
1)路側(cè)單個監(jiān)控攝像只能提供有效視距的路況視頻，很難反映路段、路網(wǎng)整體的交通狀況，或宏觀交通態(tài)勢，不能實(shí)時提供道路誘導(dǎo)或交通指揮疏導(dǎo)的準(zhǔn)確信息；
2)大量路側(cè)攝像，人工觀看，除耗費(fèi)人工外，往往不能及時了解交通事件；
3)裝有道路GIS裝置，載有靜態(tài)道路數(shù)據(jù)，并不反映實(shí)際運(yùn)行路況，不能從耗時或暢通角度來選擇路由。中國專利號201010290408. 9，
公開日2011年01月26日，公開了一份名稱為基
于GPS的交通流量和道路擁塞檢測系統(tǒng)的專利文件，其包括用以安裝在監(jiān)測車輛上的車載終端和用以接收車載終端的信息并進(jìn)行擁擠計算的服務(wù)器；所述車載終端通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信連接，所述車載終端包括GPS模塊、第一通訊模塊、顯示模塊和信息處理模塊；所述服務(wù)器包括，擁堵狀態(tài)計算模塊，用以根據(jù)不同車載終端回傳的坐標(biāo)信息，通過擁堵函數(shù)獲得實(shí)時交通信息采用擁擠函數(shù)計算各個不同路段的擁擠度，如果擁擠度大于預(yù)設(shè)的擁擠度閾值，判定為擁擠狀態(tài)；否則，判定為通暢狀態(tài)；第二通訊模塊，用以將各個不同路段的交通狀態(tài)發(fā)送到車載終端。該發(fā)明低成本、實(shí)用性強(qiáng)、易于推廣。中國專利申請?zhí)?01110439431. 4，
公開日2012年06月13日，公開了一份名稱為一種道路交通流量采集及預(yù)測方法的專利文件，其包括環(huán)形感應(yīng)線圈、車輛檢測模塊、交通流量采集模塊、交通流量數(shù)據(jù)預(yù)處理和預(yù)測，道路交通流量數(shù)據(jù)預(yù)處理和預(yù)測軟件在上位機(jī)(PC機(jī))上進(jìn)行，并通過網(wǎng)絡(luò)接口讀取采集模塊(SD卡)中的交通流量數(shù)據(jù)。為提高預(yù)測的可靠性，在道路交通流量數(shù)據(jù)預(yù)處理和預(yù)測方法中，首先采用小波分析結(jié)合最小二乘法對交通流量數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲剔除；然后采用改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立交通流量預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)對交通流量的預(yù)測，為優(yōu)化道路交通的控制配時方案和道路交通規(guī)劃提供依據(jù)。該發(fā)明可獲得規(guī)定周期內(nèi)的車流量、平均車速、占有率和交通密度等道路交通參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對道路交通流量的預(yù)測，提高數(shù)據(jù)采集和道路交通流量預(yù)測的準(zhǔn)確性。上述基于GPS的交通流量和道路擁塞檢測系統(tǒng)的專利要求道路上行駛有大量的監(jiān)控車輛，或者要求大量的普通車輛安裝有GPS模塊且向服務(wù)器開放信息接口。前者會增大交通壓力，成本巨大，后者推廣難度大，難以實(shí)施。上述一種道路交通流量采集及預(yù)測方法的專利只是描述了如何對交通狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和預(yù)測，并沒有提到如何將系統(tǒng)統(tǒng)計分析得到的信息更好地表達(dá)出來，而信息的有效反饋形式才是體現(xiàn)交通分析系統(tǒng)價值的最直接方式。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的問題
針對現(xiàn)有交通分析系統(tǒng)對基礎(chǔ)設(shè)施要求高，信息表現(xiàn)方式單調(diào)、內(nèi)容單一，缺乏從宏觀到微觀多層次信息反饋的問題，本發(fā)明提供一種交通區(qū)域動態(tài)地圖監(jiān)控預(yù)測系統(tǒng)，可以讓司機(jī)迅速了解路網(wǎng)態(tài)勢，選擇適當(dāng)路由，節(jié)省運(yùn)行時間，節(jié)碳環(huán)保；交通管理人員可實(shí)時把握路網(wǎng)狀況，通過窗口獲知具體交通參數(shù)和路況視頻，采取必要應(yīng)對措施，及時疏導(dǎo)交通。技術(shù)方案
為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種交通區(qū)域動態(tài)地圖監(jiān)控預(yù)測系統(tǒng)，包括感知模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、地圖生成模塊、地圖展出模塊、車輛模擬模塊、認(rèn)證配置模塊和交通流參數(shù)預(yù)測模塊；
所述的感知模塊負(fù)責(zé)采集信號，用于檢測各個路段單元入口處車輛的信息，經(jīng)由數(shù)據(jù)管理模塊分析，輸入交通流參數(shù)預(yù)測模塊進(jìn)行處理，通過地圖生成模塊、地圖展出模塊和車輛模擬模塊構(gòu)成動態(tài)地圖，反映路網(wǎng)宏觀到微觀多層次狀況；
所述的感知模塊的測量信號主要來源于公路上的監(jiān)控攝像頭，本系統(tǒng)以每兩個監(jiān)控攝像頭中間的路段為基本單元，檢測每個基本單元入口處車輛的基本信息，利用交通流參數(shù)預(yù)測模塊預(yù)測車輛在單元內(nèi)部的行駛方式并進(jìn)行三維模擬顯示，構(gòu)成虛擬區(qū)域動態(tài)地圖；所述的地圖生成模塊進(jìn)行動態(tài)地圖平臺維護(hù)，主要進(jìn)行三維模擬、投影轉(zhuǎn)換、地圖配準(zhǔn)、擁堵表征等處理，可以從宏觀到微觀多層次表現(xiàn)路網(wǎng)運(yùn)行狀況；
所述的地圖展出模塊自動在道路旁標(biāo)注有一條彩色帶表征對應(yīng)路段的擁堵程度；所述的車輛模擬模塊進(jìn)行車輛行駛的虛擬顯示，進(jìn)行車輛的三維建模、車速調(diào)節(jié)、車色配準(zhǔn)、車型分類等處理，所述的車速調(diào)節(jié)的規(guī)則依據(jù)特定的交通流模型，以較少的檢測數(shù)據(jù)表現(xiàn)路網(wǎng)運(yùn)行狀況，并保證單元路段交界處模型車輛的平滑行駛，所述的車型通過監(jiān)控視頻檢測得到，可分為中小客車、大客車、小型貨車、中型貨車、大型貨車、特大型貨車、集裝箱車七種車型，對應(yīng)七種三維模型；
所述的認(rèn)證配置模塊，主要是通過認(rèn)證配置模塊獲取權(quán)限，可以調(diào)看當(dāng)?shù)氐穆穫?cè)固定監(jiān)控攝像頭拍攝的視頻畫面，也可指揮道路巡檢車等移動視頻源在指定路段移動拍攝，觀看固定監(jiān)控難以捕捉的現(xiàn)場細(xì)節(jié)或道路盲區(qū)。進(jìn)一步地，所述的交通流參數(shù)預(yù)測模塊采用元胞自動機(jī)模型與RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)短期交通流預(yù)測模型相結(jié)合的方式；
所述的元胞自動機(jī)模型對每一輛車的行駛規(guī)則都做細(xì)致的計算，是系統(tǒng)對路段單元中每一輛車做三維模擬顯示的理論基礎(chǔ)；在元胞自動機(jī)的交通流模型中，車道上車輛行駛的時間、空間和速度被離散化，在f — +1過程中，模型按以下四個規(guī)則并行演化
I)加速規(guī)則當(dāng)前方較遠(yuǎn)的距離內(nèi)沒有車，K,對應(yīng)于現(xiàn)實(shí)中司機(jī)期
望以最大速度行駛的特性；2)減速規(guī)則當(dāng)前方較近的距離內(nèi)有車，
權(quán)利要求
1.一種交通區(qū)域動態(tài)地圖監(jiān)控預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于包括感知模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、地圖生成模塊、地圖展出模塊、車輛模擬模塊、認(rèn)證配置模塊和交通流參數(shù)預(yù)測模塊； 所述的感知模塊負(fù)責(zé)采集信號，用于檢測各個路段單元入口處車輛的信息，經(jīng)由數(shù)據(jù)管理模塊分析，輸入交通流參數(shù)預(yù)測模塊進(jìn)行處理，通過地圖生成模塊、地圖展出模塊和車輛模擬模塊構(gòu)成動態(tài)地圖，反映路網(wǎng)宏觀到微觀多層次狀況； 所述的感知模塊的測量信號來源于公路上的監(jiān)控攝像頭，本系統(tǒng)以每兩個監(jiān)控攝像頭中間的路段為基本單元，檢測每個基本單元入口處車輛的基本信息，利用交通流參數(shù)預(yù)測模塊預(yù)測車輛在單元內(nèi)部的行駛方式并進(jìn)行三維模擬顯示，構(gòu)成虛擬區(qū)域動態(tài)地圖； 所述的地圖生成模塊進(jìn)行動態(tài)地圖平臺維護(hù)，主要進(jìn)行三維模擬、投影轉(zhuǎn)換、地圖配準(zhǔn)、擁堵表征等處理，可以從宏觀到微觀多層次表現(xiàn)路網(wǎng)運(yùn)行狀況； 所述的地圖展出模塊自動在道路旁標(biāo)注有一條彩色帶表征對應(yīng)路段的擁堵程度； 所述的車輛模擬模塊進(jìn)行車輛行駛的虛擬顯示，進(jìn)行車輛的三維建模、車速調(diào)節(jié)、車色配準(zhǔn)、車型分類等處理，所述的車速調(diào)節(jié)的規(guī)則依據(jù)特定的交通流模型，以較少的檢測數(shù)據(jù)表現(xiàn)路網(wǎng)運(yùn)行狀況，并保證單元路段交界處模型車輛的平滑行駛，所述的車型通過監(jiān)控視頻檢測得到，可分為中小客車、大客車、小型貨車、中型貨車、大型貨車、特大型貨車、集裝箱車七種車型，對應(yīng)七種三維模型； 所述的認(rèn)證配置模塊，主要是通過認(rèn)證配置模塊獲取權(quán)限，可以調(diào)看當(dāng)?shù)氐穆穫?cè)固定監(jiān)控攝像頭拍攝的視頻畫面，也可指揮道路巡檢車等移動視頻源在指定路段移動拍攝，觀看固定監(jiān)控難以捕捉的現(xiàn)場細(xì)節(jié)或道路盲區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交通區(qū)域動態(tài)地圖監(jiān)控預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于所述的交通流參數(shù)預(yù)測模塊采用元胞自動機(jī)模型與RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)短期交通流預(yù)測模型相結(jié)合的方式； 所述的元胞自動機(jī)模型對每一輛車的行駛規(guī)則都做細(xì)致的計算，是系統(tǒng)對路段單元中每一輛車做三維模擬顯示的理論基礎(chǔ)；在元胞自動機(jī)的交通流模型中，車道上車輛行駛的時間、空間和速度被離散化，在
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交通區(qū)域動態(tài)地圖監(jiān)控預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于所述的彩色帶由紅、黃、緑、藍(lán)漸變色差組成，取7種，變換臺階，擁堵程度用對應(yīng)路段車輛的平均速度作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交通區(qū)域動態(tài)地圖監(jiān)控預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于所述的M為九百，Y為ー百。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交通區(qū)域動態(tài)地圖監(jiān)控預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于所述的感知模塊的測量信號還來源于地感線圈、雷達(dá)測速等磁頻、波頻、壓電類傳感器，可感知車速、車輛數(shù)，視覺檢測傳感可另外得到車型、車色等信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的交通區(qū)域動態(tài)地圖監(jiān)控預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于還包括預(yù)估誘導(dǎo)模塊，利用預(yù)估誘導(dǎo)模塊，在收集當(dāng)前實(shí)時道路信息的基礎(chǔ)上，進(jìn)行區(qū)域選擇、擁堵判斷、時間預(yù)估等分析，最終得出到達(dá)目的地所需時間最短的路由誘導(dǎo)信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交通區(qū)域動態(tài)地圖監(jiān)控預(yù)測系統(tǒng)，屬于交通流量監(jiān)控領(lǐng)域。它包括感知模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、地圖生成模塊、地圖展出模塊、車輛模擬模塊、認(rèn)證配置模塊和交通流參數(shù)預(yù)測模塊。本發(fā)明采用元胞自動機(jī)模型與RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)短期交通流預(yù)測模型相結(jié)合的方式，能計算出路段的擁堵情況以及未來的擁堵情況，司機(jī)迅速了解路網(wǎng)態(tài)勢，選擇適當(dāng)路由，節(jié)省運(yùn)行時間，節(jié)碳環(huán)保；交通管理人員可實(shí)時把握路網(wǎng)狀況，通過窗口獲知具體交通參數(shù)和路況視頻，采取必要應(yīng)對措施。
文檔編號G08G1/01GK102819954SQ20121030927
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者陳啟美, 肖超, 魏俊秋, 李勃, 陳湘軍, 阮雅端 申請人:南京大學(xué)