本發(fā)明涉及公路運輸領(lǐng)域，特別是一種基于車輛位置估計的可變情報板信息路由方法。

背景技術(shù)：

目前，高速公路可變情報板顯示的信息內(nèi)容大多數(shù)為提示性內(nèi)容，如惡劣天氣、危險路段等，主要針對高速公路上的所有經(jīng)過車輛，具有普遍性，這樣容易引起駕駛員的視覺疲勞。

車輛位置估計存在以下問題：(1)采用gps等定位設(shè)備獲取車輛位置，完全依賴車輛上的定位設(shè)備對車輛進行定位；由于gps等定位設(shè)備的信號在隧道、地下停車場等地方很微弱，甚至可以忽略不計，導(dǎo)致車輛在這些沒有g(shù)ps信號或gps信號微弱的地方不能對車輛進行定位。(2)采用gps等定位設(shè)備和采集車輛本身的行駛的參數(shù)相結(jié)合的方法，即慣性導(dǎo)航對車輛進行定位。在gps等定位設(shè)備信號較好的地方采用gps等定位設(shè)備對車輛進行定位；在沒有g(shù)ps信號或gps信號微弱的地方采用慣性導(dǎo)航對車輛進行定位。(3)如果車輛既沒有安裝gps等定位設(shè)備或者不能獲取車輛的定位信息，也沒有車輛行駛參數(shù)，那么這種情況下就不能對車輛進行定位。

高速公路上可變情報板顯示信息存在以下問題：(1)顯示信息多為提示類信息，且針對高速公路上的所有車輛，并不是針對經(jīng)過可變情報板的車輛，不具有定向性。(2)即使可變情報板的顯示信息具有定向性，但大多數(shù)的顯示信息是人工手動操作顯示的，實時性較差。

當前高速公路交通違法行為取證難、執(zhí)法難，特別是執(zhí)法實時性差、執(zhí)法效果不理想，難以滿足路面交通安全監(jiān)管需求。因此，迫切的需要可變情報板顯示的信息具有定向性、實時性、可視性，例如顯示經(jīng)過車輛的交通違法信息，這樣能夠突破交通行為實時評估、典型交通違法行為高精準取證等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由于目前高速公路上車輛交通違法行為取證困難、取證時間長，以及實時獲取行駛車輛位置困難，導(dǎo)致車輛違法信息告知不具有定向性、實時性。為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于車輛位置估計的可變情報板信息路由方法，該方法綜合考慮車輛違法地點、車輛違法時的行駛參數(shù)，以及當前時間與車輛違法時間之間的時間差等因素，使得告知的違法信息具有定向性、實時性、可視性。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于車輛位置估計的可變情報板信息路由方法，包括以下步驟：

(1)獲取車輛的交通違法信息；

(2)構(gòu)建交通違法地所在區(qū)域的局部高速路網(wǎng)模型，預(yù)估車輛的行駛路徑，每條行駛路徑具有至少一個可變情報板；

(3)計算車輛在每條行駛路徑上到達第一個可變情報板的概率；

(4)估計車輛到達概率最大的可變情報板的時間t1，并在t1時刻由該可變情報板發(fā)布交通違法信息。

本發(fā)明中，采用gps等定位設(shè)備獲取車輛的交通違法地點、交通違法時間、交通違法時的車速、交通違法時的行駛方向，組成交通違法信息。

步驟(2)中，先預(yù)估車輛當前行駛位置，然后根據(jù)當前行駛位置預(yù)估車輛的行駛路徑。計算車輛違法地點所在高速公路路段的最高限速與最低限速的平均值，并選擇該平均值與車輛違法時的車速兩者的最大值作為車速v，計算當前時刻t與車輛違法時間t0之差δt，并根據(jù)公式s＝v×δt得到車輛從違法時刻到當前行駛的距離，且根據(jù)該距離預(yù)估當前車輛的行駛路徑。

步驟(3)的具體步驟為：

(3-1)根據(jù)節(jié)點前方路段擁擠度、節(jié)點出口記錄與斷面交通量、車牌號碼以及車輛歷史記錄，計算車輛在局部高速路網(wǎng)模型中的第i個節(jié)點ni處駛向第j個方向的概率pi,j,其中，i＝1,2,3,…,i；j＝1,2，i為局部高速路網(wǎng)模型中節(jié)點的總個數(shù)；

(3-2)根據(jù)概率pi,j,，計算違法車輛在第k條行駛路徑上遇到第一個可變情報板的概率pk，其中，k＝1,2,3,…,k，k為行駛路徑的總個數(shù)。

本發(fā)明中，節(jié)點指的是高速公路上的出口位置，該節(jié)點為換高速公路節(jié)點，每個節(jié)點處會有兩個車輛行駛方向，一個是沿著當前高速公路繼續(xù)前行的方向，另一個是與當前高速公路交互的公路方向，認為是向右行駛方向。

在每個節(jié)點處，影響車輛行駛方向因素為：節(jié)點前方路段擁擠度、節(jié)點出口記錄與斷面交通量、車牌號碼以及車輛歷史記錄。

設(shè)：節(jié)點前方路段擁擠度影響車輛向前行駛的概率為pi,f1，向右行駛的概率為pi,r1，若前方路段擁擠度較高，則pi,f1小于pi,r1，反之，pi,f1大于pi,r1，具體數(shù)值可根據(jù)前方路段擁擠度等級自行設(shè)定。例如，概率分配可按照表1進行分配。

表1

車牌號碼可以得到車輛所在地影響車輛向前行駛的概率為pi,f2，向右行駛的概率為pi,r2；若車牌號碼所在地在右行方向上，則pi,f2小于pi,r2；若車牌號碼所在地在前行方向上，pi,f2大于pi,r2；若車牌號碼所在地既不在前行方向上又不在右行方向上，則這組概率可忽略不計。例如，概率分配可按照表2進行分配。

表2

歷史記錄可以得到以前車輛向前和向右行駛的比例，進而得到影響車輛向前行駛的概率為pi,f3，向右行駛的概率為pi,r3；根據(jù)歷史記錄，車輛經(jīng)過節(jié)點ni前向行駛次數(shù)nf3和右向行駛次數(shù)nr3，計算得到前向行駛的概率為pi,f3＝nf3/(nf3+nr3)和向右行駛的概率為pi,r3＝nr3/(nf3+nr3)。若nf3＝nr3＝0，則這組概率可忽略不計。

節(jié)點出口記錄與斷面交通量可以得到截止目前此節(jié)點處所有車輛向前和向另一個行駛的比例，進而得到影響車輛向前行駛的概率為pi,f4，向右行駛的概率為pi,r4；單位時間內(nèi)節(jié)點ni出口記錄次數(shù)nr4與斷面交通量n4，計算得到前向行駛概率為pi,f4＝1-nr4/n4和右向行駛概率為pi,r4＝nr4/n4。

根據(jù)以上四個影響車輛行駛方向因素計算在第i個節(jié)點ni處，車輛向前行駛概率pi,1、車輛向右行駛概率pi,2，具體為：

pi,1＝pi,f1×pi,f2×pi,f3×pi,f4

pi,2＝pi,r1+pi,f1×pi,r2+pi,f1×pi,f2×pi,r3+pi,f1×pi,f2×pi,f3×pi,r4

上述四個影響車輛行駛方向因素中，若沒有或不能獲取第s個因素數(shù)據(jù)，則對應(yīng)概率為pi,fs＝1，pi,rs＝0，s＝1,2,3,4。

例如：在節(jié)點ni處，不能獲取節(jié)點ni前方路段擁擠度這一影響車輛行駛方向因素，則pi,f1＝1，pi,r1＝0，此時，車輛向前行駛概率pi,1、車輛向右行駛概率pi,2具體為：

pi,1＝pi,f2×pi,f3×pi,f4

pi,2＝pi,r2+pi,f2×pi,r3+pi,f2×pi,f3×pi,r4

在獲得概率pi,j與可能行駛路徑后，獲取車輛在第k條行駛路徑上到達第一個可變情報板的概率pk的具體步驟為：

首先，獲取車輛從交通違法地點經(jīng)第k條行駛路徑到達該條行駛路徑上車輛當前可能位置行駛方向前方第一個可變情報板所經(jīng)過的m個節(jié)點，組成節(jié)點集合ck＝{n1,n2,…,nm}；

然后，調(diào)取節(jié)點集合ck中每個節(jié)點處車輛沿著所在行駛路徑向前行駛的概率pi,j；此處，假設(shè)在節(jié)點n1處，車輛向右轉(zhuǎn)進入下一條高速公路，則將此節(jié)點n1處的車輛向右行駛概率p1,2作為車輛沿著所在行駛路徑向前行駛的概率pi,j；

最后，根據(jù)公式計算得到車輛在第k條行駛路徑上到達車輛當前可能位置行駛方向前方第一個可變情報板的概率pk。

在獲得概率pk后，選取最大概率pk所對應(yīng)的可變情報板m發(fā)布車輛交通違法信息的。在確定可變情報板m以及行駛路徑后，計算車輛沿著該行駛路徑到達可變情報板m的時間t1，具體為：

首先，根據(jù)當前時刻t車輛所在的行駛路徑上的位置、可變情報板m的位置，確定兩位置之間的距離δs；

然后，計算可變情報板m所在高速公路路段的最高限速與最低限速的平均值，并選擇該平均值與車輛違法時的車速兩者的最大值作為車速v；

最后，根據(jù)公式t1＝t+δs/v計算得到時間t1。

值得注意的是本發(fā)明中所述的到達可變情報板m的時間t1指的是司機能夠看清可變情報板m中顯示內(nèi)容的時間。

進一步地，本發(fā)明方法還包括估計車輛駛離可變情報板m的時間t2，并在t2時去除車輛的交通違法信息。

所述的車輛駛離可變情報板m的時間t2＝t1+te，其中，te一般為固定值，取值為20～30s。

進一步地，本發(fā)明方法還包括實時更新車輛駛過每個節(jié)點的記錄，作為該車輛歷史記錄用于估計下一次車輛在節(jié)點處的概率pi,j。

本發(fā)明具有的有益效果為：

(1)綜合考慮車輛違法地點、車輛違法時的行駛參數(shù)，以及當前時間與車輛違法時間之間的時間差等因素估計車輛位置，選擇合適可變情報板顯示違法信息，以解決違法信息告知的定向性、實時性、可視性等問題。

(2)綜合考慮節(jié)點前方路段擁擠度、車牌號碼、歷史記錄、節(jié)點出口記錄與斷面交通量等四個因素作為判據(jù)，得到車輛在出口節(jié)點兩個行駛方向上的概率，以至于概率更接近實際情況。

(3)各個節(jié)點在兩個行駛方向上的概率更接近實際情況，計算出車輛到達各個可能行駛路徑上的可變情報板的總概率也更接近實際情況，以至于可變情報板選擇的準確性更高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于車輛位置估計的可變情報板信息路由方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明方法中構(gòu)建的局部高速路網(wǎng)模型中的局部路網(wǎng)示意圖。

具體實施方式

為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。

參見圖1，本發(fā)明基于車輛位置估計的可變情報板信息路由方法包括以下步驟：

s01，獲取車輛的交通違法信息。

本步驟中，采用gps等定位設(shè)備獲取車輛的交通違法地點、交通違法時間、交通違法時的車速、交通違法時的行駛方向，組成交通違法信息。

s02，構(gòu)建交通違法地所在區(qū)域的局部高速路網(wǎng)模型，預(yù)估車輛的行駛路徑，每條行駛路徑具有至少一個可變情報板。

車輛的行駛路徑通過以下方法獲得：計算車輛違法地點所在高速公路路段的最高限速與最低限速的平均值，并選擇該平均值與車輛違法時的車速兩者的最大值作為車速v，計算當前時刻t與車輛違法時間t0之差δt，并根據(jù)公式s＝v×δt得到車輛從違法時刻到當前行駛的距離，且根據(jù)該距離預(yù)估當前車輛的行駛路徑。

s03，根據(jù)節(jié)點前方路段擁擠度、節(jié)點出口記錄與斷面交通量、車牌號碼以及車輛歷史記錄，計算車輛在局部高速路網(wǎng)模型中的第i個節(jié)點ni處駛向第j個方向的概率pi,j,其中，i＝1,2,3,…,i；j＝1,2，i為局部高速路網(wǎng)模型中節(jié)點的總個數(shù)。

此處，節(jié)點指的是高速公路上的出口位置，該節(jié)點為換高速公路節(jié)點，每個節(jié)點處會有兩個車輛行駛方向，一個是沿著當前高速公路繼續(xù)前行的方向，另一個是與當前高速公路交互的公路方向，認為是向右行駛方向。

在第i個節(jié)點ni處，車輛向前行駛概率pi,1、車輛向右行駛概率pi,2，具體為：

pi,1＝pi,f1×pi,f2×pi,f3×pi,f4

pi,2＝pi,r1+pi,f1×pi,r2+pi,f1×pi,f2×pi,r3+pi,f1×pi,f2×pi,f3×pi,r4

s04，根據(jù)概率pi,j,，計算違法車輛在第k條行駛路徑上遇到第一個可變情報板的概率pk，其中，k＝1,2,3,…,k，k為行駛路徑的總個數(shù)。

本步驟中，首先，獲取車輛從交通違法地點經(jīng)第k條行駛路徑到達該條行駛路徑上車輛當前可能位置行駛方向前方第一個可變情報板所經(jīng)過的m個節(jié)點，組成節(jié)點集合ck＝{n1,n2,…,nm}；

然后，調(diào)取節(jié)點集合ck中每個節(jié)點處車輛沿著所在行駛路徑向前行駛的概率pi,j；

最后，根據(jù)公式計算得到車輛在第k條行駛路徑上到達車輛當前可能位置行駛方向前方第一個可變情報板的概率pk。

s05，估計車輛到達概率最大的可變情報板的時間t1，并在t1時刻由該可變情報板發(fā)布交通違法信息。

本步驟中，時間t1通過以下方法計算得到：

首先，根據(jù)當前時刻t車輛所在的行駛路徑上的位置、可變情報板m的位置，確定兩位置之間的距離δs；

然后，計算可變情報板m所在高速公路路段的最高限速與最低限速的平均值，并選擇該平均值與車輛違法時的車速兩者的最大值作為車速v；

最后，根據(jù)公式t1＝t+δs/v計算得到時間t1。

此處的時間t1指的是司機能夠看清可變情報板m中顯示內(nèi)容的時間。

s06，估計車輛駛離可變情報板m的時間t2，并在t2時去除車輛的交通違法信息。

本步驟中，時間t2＝t1+te，其中，te一般為固定值，取值為20～30s。

s07，實時更新車輛駛過每個節(jié)點的記錄，作為該車輛歷史記錄用于估計下一次車輛在節(jié)點處的概率pi,j。

實施例

本實施例構(gòu)建的局部高速路網(wǎng)模型中的局部路網(wǎng)如圖2所示，該圖中包括：車輛當前可能行駛位置1和5，車輛違法位置2，節(jié)點n1、n2、n3、n4、n5，可變性情報板3和4。圖2中節(jié)點n1為換高速出口節(jié)點，其它節(jié)點為出高速出口節(jié)點，且每個節(jié)點處都會有兩個箭頭代表車輛行駛方向，以節(jié)點n1為例，分別為沿著車輛行駛方向和向右行駛方向，對應(yīng)該節(jié)點處的概率分別為p1,1和p1,2。具體為：

pi,1＝p1,f1×p1,f2×p1,f3×p1,f4

pi,2＝p1,r1+p1,f1×p1,r2+p1,f1×p1,f2×p1,r3+p1,f1×p1,f2×p1,f3×p1,r4

圖2中可能行駛路徑有兩條，分別為：第1條n1→n2→n3和第2條n1→n4→n5。可能行駛路徑l1上車輛當前可能位置1，行駛方向前方第一個可變情報板3；可能行駛路徑l2上車輛當前可能位置5，行駛方向前方第一個可變情報板4。

圖2中第1條可能行駛路徑上，車輛到達可變情報板3的概率為：

p1＝p1,1×p2,1×p3,1

第2條可能行駛路徑上，車輛到達可變情報板4的概率為：

p2＝p1,2×p4,1×p5,1

比較概率p1和p2，較大者對應(yīng)可能行駛路徑上的可變情報板為目標可變情報板m。

車輛到達目標可變情報板m的時間t1為：

t1＝t+δs/v

其中t為當前時間；δs為目標可變情報板m所在車輛可能行駛路徑上的車輛當前可能位置與目標可變情報板m之間的距離；v為目標可變情報板m所在高速公路路段的最高限速與最低限速的平均值，與車輛違法時的車速兩者的最大值。

車輛駛過目標可變情報板m的時間t2，即目標可變情報板m去除該車輛違法信息的時間，具體為：

t2＝t1+te

其中，te一般為固定值，取值為20～30s。

以上所述的具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進行了詳細說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的最優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補充和等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。