專(zhuān)利名稱(chēng)：一種車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
隨著大中型城市車(chē)輛保有量的持續(xù)增加，由此引發(fā)了許多交通問(wèn)題，諸如道路擁擠，事故頻發(fā)，環(huán)境惡化，空氣污染日益嚴(yán)重。為了解決這些問(wèn)題，智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation Systems, ITS)因應(yīng)而生。隨著人們對(duì)人、車(chē)、路之間關(guān)系的理解的深入，智能交通系統(tǒng)在人們生活中日益發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。智能交通系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為工具，以信息技術(shù)為手段，以協(xié)調(diào)人、車(chē)、路之間的關(guān)系，通過(guò)多因素的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)高效、安全、節(jié)能的交通運(yùn)輸。對(duì)該領(lǐng)域的研究在世界各國(guó)得到了廣泛的重視，并取得了迅速發(fā)展。在智能交通系統(tǒng)中，對(duì)道路交通流量的檢測(cè)與控制是核心技術(shù)之一。通過(guò)對(duì)車(chē)輛的定位與跟蹤，可以獲取被檢測(cè)路段的車(chē)流量、車(chē)輛運(yùn)行速度等交通信息，交通信號(hào)控制和誘導(dǎo)系統(tǒng)可以根據(jù)檢測(cè)得到的交通信息對(duì)交通信號(hào)進(jìn)行控制或誘導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通的控制。目前基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的車(chē)輛定位與導(dǎo)航技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。利用衛(wèi)星定位技術(shù)可以獲取車(chē)輛的位置、速度信息，但衛(wèi)星定位方法在衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)不能正常接收，如市內(nèi)的橋下道路、兩側(cè)的高樓遮擋、野外隧道等區(qū)段，衛(wèi)星信號(hào)易被遮擋而不能被正常接收，或可視的導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)目小于最少的衛(wèi)星數(shù)，有時(shí)候，因?yàn)槎鄰叫?yīng)造成的GNSS定位精度嚴(yán)重下降等，使得衛(wèi)星定位方法受到一定的限制。車(chē)載里程計(jì)也是一種定位手段，但基于里程計(jì)的定位方法存在積累誤差，隨距離的增加，誤差會(huì)越來(lái)越大；也有提出基于GSM/GPRS的車(chē)輛定位方法，利用移動(dòng)終端接收的不同基站的信號(hào)強(qiáng)弱來(lái)進(jìn)行定位，但由于市內(nèi)建筑物遮擋、反射等原因，精度較差；基于射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)的車(chē)輛定位技術(shù)，通常需要車(chē)輛和路旁的射頻識(shí)別裝置滿(mǎn)足一定的距離要求，而且車(chē)輛的速度不能太快，否則可靠性下降；還有一些將兩種定位方法進(jìn)行融合的車(chē)輛定位技術(shù)，如GPS/INS的融合定位，這種定位，可以獲得較高的效果，但這種組合的成本很高，不易普及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)路側(cè)的安裝，易于實(shí)現(xiàn)大的檢測(cè)覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)交通流量、車(chē)輛速度，乃至交通事件的檢測(cè)。為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)系統(tǒng)，包括多個(gè)路側(cè)設(shè)備、車(chē)載定位單元和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；路側(cè)設(shè)備設(shè)置在道路兩側(cè)，向車(chē)載定位單元發(fā)射包含路側(cè)設(shè)備位置和ID的無(wú)線(xiàn)
信號(hào);車(chē)載定位單元接收并融合衛(wèi)星定位信號(hào)和路側(cè)設(shè)備發(fā)射信號(hào)，計(jì)算車(chē)輛的位置和速度，并發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；
遠(yuǎn)程監(jiān)控中心接收不同車(chē)輛發(fā)送的位置和速度信息并顯示。優(yōu)選地，車(chē)載定位單元進(jìn)一步包括衛(wèi)星定位接收機(jī)、路側(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器、無(wú)線(xiàn)定位模塊、融合定位模塊和遠(yuǎn)程通信收發(fā)器；衛(wèi)星定位接收機(jī)用于接收衛(wèi)星定位信息；路側(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器用于接收路側(cè)設(shè)備發(fā)射的信號(hào)；無(wú)線(xiàn)定位模塊用于根據(jù)路側(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器接收信號(hào)確定位置信息；融合定位模塊用于融合衛(wèi)星定位和路側(cè)設(shè)備定位信息；遠(yuǎn)程通信收發(fā)器用于和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通信。優(yōu)選地，車(chē)載定位單元進(jìn)一步包括信息顯示模塊，用于信息顯示。優(yōu)選地，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心包括無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置、監(jiān)控信息處理中心；無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置用于和車(chē)載定位單元通信；監(jiān)控信息處理中心用于處理和顯示交通信息。優(yōu)選地，衛(wèi)星定位為GPS或GNSS或北斗2BD2。本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)了一種車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)方法，包括以下步驟車(chē)載定位單元首先接收至少兩個(gè)路側(cè)設(shè)備發(fā)射的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，根據(jù)接收到的路側(cè)信號(hào)中的ID數(shù)據(jù)，確認(rèn)該路側(cè)設(shè)備的位置；利用路側(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器獲取該路側(cè)設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度；根據(jù)已知的多個(gè)路側(cè)設(shè)備的位置和其信號(hào)強(qiáng)度，估算得到車(chē)輛的位置和速度；將該估算得到車(chē)輛的位置和速度和衛(wèi)星接收機(jī)得到的位置和速度進(jìn)行融合，提高定位結(jié)果的可靠性和精度；在監(jiān)控信息處理中心，通過(guò)采集覆蓋區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛的位置和速度信息，結(jié)合電子地圖，根據(jù)車(chē)輛的位置將車(chē)輛標(biāo)記到地圖的某一路段；通過(guò)所有車(chē)輛的信息統(tǒng)計(jì)，得到覆蓋區(qū)域內(nèi)各個(gè)路段的車(chē)輛總數(shù)和平均速度。本發(fā)明通過(guò)路側(cè)的安裝，易于實(shí)現(xiàn)大的檢測(cè)覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)交通流量、車(chē)輛速度，乃至交通事件的檢測(cè)?？捎糜谥悄芙煌ㄏ到y(tǒng)的交通流量檢測(cè)，是智能交通系統(tǒng)的核心設(shè)備。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中圖I是車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)系統(tǒng)示意圖。圖2是車(chē)載定位單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是車(chē)載定位單元的數(shù)據(jù)處理流程圖。圖4是監(jiān)控信息處理中心的數(shù)據(jù)處理流程圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)DI至圖4對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。為使上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。如圖I所示，一種車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)系統(tǒng)，包括多個(gè)路側(cè)設(shè)備I、車(chē)載定位單元2和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3 ；路側(cè)設(shè)備I設(shè)置在道路兩側(cè)，向車(chē)載定位單元2發(fā)射包含路側(cè)設(shè)備I位置和ID的無(wú)線(xiàn)信號(hào)；車(chē)載定位單元2接收并融合衛(wèi)星定位信號(hào)和路側(cè)設(shè)備發(fā)射信號(hào)，計(jì)算車(chē)輛的位置和速度，并發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3 ；遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3接收不同車(chē)輛發(fā)送的位置和速度信息并顯示。實(shí)施例I :路側(cè)設(shè)備I的無(wú)線(xiàn)發(fā)射，采用專(zhuān)用短程無(wú)線(xiàn)通信(DSRC)模塊，數(shù)據(jù)報(bào)中包括路側(cè)設(shè)備I的經(jīng)緯度。如圖2所示，車(chē)載定位單元2的路側(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收5采用DSRC模塊，該模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)定位模塊7接收路側(cè)設(shè)備的經(jīng)緯度等數(shù)據(jù)時(shí)，還可以檢測(cè)接收信號(hào)的強(qiáng)度；衛(wèi)星定位接收機(jī)4采用GPS定位接收機(jī)；遠(yuǎn)程通信收發(fā)器6采用3G模塊；GPS定位輸出與無(wú)線(xiàn)信號(hào)定位的輸出，通過(guò)融合定位模塊7采用卡爾曼(Kalman)濾波實(shí)現(xiàn)定位信息的融合。并通過(guò)信息顯示9模塊進(jìn)行顯示。在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3 —側(cè)，無(wú)線(xiàn)接收裝置10采用3G模塊。監(jiān)控信息處理中心11將接收到的各個(gè)車(chē)輛的位置，根據(jù)電子地圖中道路的位置，進(jìn)行匹配，將車(chē)輛的當(dāng)前位置標(biāo)記到某一路段；當(dāng)前時(shí)刻下這個(gè)路段的所有車(chē)輛數(shù)可以統(tǒng)計(jì)得到，將各個(gè)車(chē)輛的位置變化對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，可得到速度值，不同車(chē)輛的速度求平均，得到這個(gè)路段的平均車(chē)速。實(shí)施例2 路側(cè)設(shè)備I的無(wú)線(xiàn)發(fā)射，采用WLAN模塊，數(shù)據(jù)報(bào)中包括路側(cè)設(shè)備的經(jīng)緯度。如圖2所示，車(chē)載定位單元2的路側(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收5采用WLAN模塊，該模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)定位模塊7接收路側(cè)設(shè)備的經(jīng)緯度等數(shù)據(jù)時(shí)，還可以檢測(cè)接收信號(hào)的強(qiáng)度；衛(wèi)星定位接收機(jī)4采用BD2 (北斗2)定位接收機(jī)；遠(yuǎn)程通信收發(fā)器6采用GPRS模塊；BD2定位輸出與無(wú)線(xiàn)信號(hào)定位的輸出，通過(guò)融合定位模塊7采用卡爾曼(Kalman)濾波實(shí)現(xiàn)定位信息的融合。并通過(guò)信息顯示9模塊進(jìn)行顯示。在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3 —側(cè)，無(wú)線(xiàn)接收裝置10采用GPRS模塊。監(jiān)控信息處理中心11將接收到的各個(gè)車(chē)輛的位置，根據(jù)電子地圖中道路的位置，進(jìn)行匹配，將車(chē)輛的當(dāng)前位置標(biāo)記到某一路段；當(dāng)前時(shí)刻下這個(gè)路段的所有車(chē)輛數(shù)可以統(tǒng)計(jì)得到，將各個(gè)車(chē)輛的位置變化對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，可得到速度值，不同車(chē)輛的速度求平均，得到這個(gè)路段的平均車(chē)速。本發(fā)明還公開(kāi)了一種車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)方法，包括以下步驟車(chē)載定位單元首先接收至少兩個(gè)路側(cè)設(shè)備發(fā)射的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，根據(jù)接收到的路側(cè)信號(hào)中的ID數(shù)據(jù)，確認(rèn)該路側(cè)設(shè)備的位置；利用路側(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器獲取該路側(cè)設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度；根據(jù)已知的多個(gè)路側(cè)設(shè)備的位置和其信號(hào)強(qiáng)度，估算得到車(chē)輛的位置和速度；將該估算得到車(chē)輛的位置和速度和衛(wèi)星接收機(jī)得到的位置和速度進(jìn)行融合，提高定位結(jié)果的可靠性和精度；在監(jiān)控信息處理中心，通過(guò)采集覆蓋區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛的位置和速度信息，結(jié)合電子地圖，根據(jù)車(chē)輛的位置將車(chē)輛標(biāo)記到地圖的某一路段；通過(guò)所有車(chē)輛的信息統(tǒng)計(jì)，得到覆蓋區(qū)域內(nèi)各個(gè)路段的車(chē)輛總數(shù)和平均速度。圖3是車(chē)載定位單元的數(shù)據(jù)處理流程圖，一路判斷GNSS信號(hào)是否可用，另一路根據(jù)多路路側(cè)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)輸入，進(jìn)行基于路側(cè)設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度RSSI的定位估計(jì)。將上述數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，最后用于數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)發(fā)送。圖4是監(jiān)控信息處理中心的數(shù)據(jù)處理流程圖，接收車(chē)輛定位數(shù)據(jù)，結(jié)合電子地圖確定車(chē)輛所在路段，對(duì)所在路段的同向車(chē)輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算該路段平均車(chē)速，再進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和歷史數(shù)據(jù)保存。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些具體實(shí)施方式
僅是舉例說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的情況下，可以對(duì)上述方法和系統(tǒng)的細(xì)節(jié)進(jìn)行各種省略、替換和改變。例如，合并上述方法步驟，從而按照實(shí)質(zhì)相同的方法執(zhí)行實(shí)質(zhì)相同的功能以實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)相同的結(jié)果則屬于本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1.一種車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)路側(cè)設(shè)備、車(chē)載定位單元和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心； 路側(cè)設(shè)備設(shè)置在道路兩側(cè)，向車(chē)載定位單元發(fā)射包含路側(cè)設(shè)備位置和ID的無(wú)線(xiàn)信號(hào)；車(chē)載定位單元接收并融合衛(wèi)星定位信號(hào)和路側(cè)設(shè)備發(fā)射信號(hào)，計(jì)算車(chē)輛的位置和速度，并發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心； 遠(yuǎn)程監(jiān)控中心接收不同車(chē)輛發(fā)送的位置和速度信息并顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載定位單元進(jìn)一步包括衛(wèi)星定位接收機(jī)、路側(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器、無(wú)線(xiàn)定位模塊、融合定位模塊和遠(yuǎn)程通信收發(fā)器； 衛(wèi)星定位接收機(jī)用于接收衛(wèi)星定位信息； 路側(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器用于接收路側(cè)設(shè)備發(fā)射的信號(hào)； 無(wú)線(xiàn)定位模塊用于根據(jù)路側(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器接收信號(hào)確定位置信息； 融合定位模塊用于融合衛(wèi)星定位和路側(cè)設(shè)備定位信息； 遠(yuǎn)程通信收發(fā)器用于和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載定位單元進(jìn)一步包括信息顯示模塊，用于信息顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心包括無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置、監(jiān)控信息處理中心； 無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置用于和車(chē)載定位單元通信； 監(jiān)控信息處理中心用于處理和顯示交通信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述衛(wèi)星定位為GPS或GNSS或北斗2BD2。
6.一種車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟 車(chē)載定位單元首先接收至少兩個(gè)路側(cè)設(shè)備發(fā)射的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，根據(jù)接收到的路側(cè)信號(hào)中的ID數(shù)據(jù)，確認(rèn)該路側(cè)設(shè)備的位置； 利用路側(cè)無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器獲取該路側(cè)設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度； 根據(jù)已知的多個(gè)路側(cè)設(shè)備的位置和其信號(hào)強(qiáng)度，估算得到車(chē)輛的位置和速度； 將該估算得到車(chē)輛的位置和速度和衛(wèi)星接收機(jī)得到的位置和速度進(jìn)行融合，提高定位結(jié)果的可靠性和精度； 在監(jiān)控信息處理中心，通過(guò)采集覆蓋區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛的位置和速度信息，結(jié)合電子地圖，根據(jù)車(chē)輛的位置將車(chē)輛標(biāo)記到地圖的某一路段；通過(guò)所有車(chē)輛的信息統(tǒng)計(jì)，得到覆蓋區(qū)域內(nèi)各個(gè)路段的車(chē)輛總數(shù)和平均速度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)包括多個(gè)路側(cè)設(shè)備、車(chē)載定位單元和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；路側(cè)設(shè)備設(shè)置在道路兩側(cè)，向車(chē)載定位單元發(fā)射包含路側(cè)設(shè)備位置和ID的無(wú)線(xiàn)信號(hào)；車(chē)載定位單元接收并融合衛(wèi)星定位信號(hào)和路側(cè)設(shè)備發(fā)射信號(hào)，計(jì)算車(chē)輛的位置和速度，并發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；遠(yuǎn)程監(jiān)控中心接收不同車(chē)輛發(fā)送的位置和速度信息并顯示。本發(fā)明還公開(kāi)了一種車(chē)輛定位及交通流量檢測(cè)方法。該發(fā)明通過(guò)路側(cè)的安裝，易于實(shí)現(xiàn)大的檢測(cè)覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)交通流量、車(chē)輛速度，乃至交通事件的檢測(cè)?？捎糜谥悄芙煌ㄏ到y(tǒng)的交通流量檢測(cè)，是智能交通系統(tǒng)的核心設(shè)備。
文檔編號(hào)G08G1/127GK102930738SQ201210415069
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者王忠立, 蔡伯根, 王劍 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)