CN101777257B - 获取路况信息的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获取路况信息的方法及***，涉及智能交通领域，为得到准确性高的路况信息而设计。所述获取路况信息的方法包括，采集路径源数据，路径源数据包括位置点及位置点对应的信息；对路径源数据进行地图匹配，确定各位置点对应的地图位置的候选路段；对经过地图匹配的各位置点进行路径推测，从各候选路段中确定匹配路段；遍历各匹配路段上的位置点，获取匹配路段的路况状态信息。本发明还公开了一种应用此方法获取路况信息的***。本发明用于获取路况信息。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种获取路况信息的方法及***。
背景技术
智能交通***(Intelligent Transport System)的主要思想是将传统的交通***看成是人、车、路的统一体，运用计算机、通信、人工智能、传感器等领域的先进成果来彻底改变目前被动式的交通局面，使人在驾驶过程中可以随时通过GPS/GIS、广播、信息发布板等手段了解目前的交通状况，而交通管理部门则可通过道路上的车辆传感器、视频摄像机等设备随时了解各个路段的交通情况，并随时对各个交通路口的交通信号进行调整以及对外界进行信息发布，使整个交通***的通行能力达到最大。
在传统的获得路况信息方法中，路况信息可以通过人工目测的方法获得，但是采用此方法存在着人力成本高，目测范围有限的缺点，而且目测人员的主观性强，不能客观反应路况。
获取路况信息的方法还可以通过图像采集设备获得，但是图像采集设备的成本高，数据采集的范围有限。
近年来国际智能交通***(ITS)中采用的获取路况信息的方法之一是浮动车技术，其基本原理是：根据装备车载全球定位***(GPS)的浮动车在车辆行驶过程中定期记录的车辆位置，方向和速度信息，应用包括路径推测和道路交通拥堵信息计算等相关的计算模型和算法进行处理，从而使浮动车位置数据和城市道路在时间和空间上关联起来，最终得到浮动车所经过道路的车辆行驶速度以及道路的行车旅行时间等交通拥堵信息。
但是现有浮动车技术存在着信息准确性差的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种获取路况信息的方法，能够准确性高的路况信息。
为达到上述技术目的，本发明获取路况信息的方法，采用的技术方案为：
一种获取路况信息的方法，包括：
采集路径源数据，路径源数据包括位置点及位置点对应的信息；对路径源数据进行地图匹配，确定各位置点对应的地图位置的候选路段；对经过地图匹配的各位置点进行路径推测，从各候选路段中确定匹配路段；遍历各匹配路段上的位置点，获取匹配路段的路况状态信息。
由上述方案描述的本发明的获取路况信息的方法，在地图匹配和路径推测过程中由于先确定候选路段再进行路径推测，提高了路径推测的准确度，降低了路径推测的难度，从而可以得到准确性高的路况状态信息。因为采用本发明方案获取的路况信息准确性高，可以作为其他方式采集的路况信息的评价标准。
本发明还提供了一种获取路况信息的***，能够得到准确性高的路况信息。
为达到上述技术目的，本发明获取路况信息的***，采用的技术方案为：
一种获取路况信息的***，包括：采集设备，用于采集规划路线上的路径源数据，路径源数据包括位置点及位置点对应的信息；地图信息单元，用于提供地图上各路段的位置信息；信息处理单元，用于将采集的路径源数据与地图上各路段的位置信息关联，确定路况状态信息。
由上述方案描述的本发明的获取路况信息的***，在地图匹配单元能够选定候选路段，提高了路径推测的准确度，降低了路径推测单元进行路径推测的难度，从而可以得到准确性高的路况状态信。采用本发明方案中的获取路况信息的***获取的路况状态信息准确性高，可以作为其他方式采集的路况信息的评价标准。
附图说明
图1为本发明实施例获取路况信息的方法流程图；
图2为本发明实施例对路径源数据进行地图匹配流程图；
图3为本发明实施例候选路段计算示意图；
图4为本发明实施例各位置点进行路径推测流程图；
图5本发明实施例各位置点进行时间分段内路径推测流程图；
图6本发明实施例获取路况信息的***框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例获取路况信息的方法进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例获取路况信息的方法包括：
S1、采集路径源数据，路径源数据包括位置点及位置点对应的信息；
S2、对路径源数据进行地图匹配，确定各位置点对应的地图位置的候选路段；
S3、对经过地图匹配的各位置点进行路径推测，从各候选路段中确定匹配路段；
S4、遍历各匹配路段上的位置点，获取匹配路段的路况状态信息。
由上述方案描述的本发明的获取路况信息的方法，在地图匹配和路径推测过程中由于先确定候选路段再进行路径推测，提高了路径推测的准确度，降低了路径推测的难度。采用本发明方案获取的路况状态信息准确性高，从而可以作为其他方式采集的路况信息的评价标准。
下面结合具体实施例对本发明获取路况信息的方法进行具体描述：
S1、采集路径源数据，路径源数据包括位置点及位置点对应的信息。
其中，位置点对应的信息包括车辆行驶速度、行驶方向、行驶时间、位置点的经度和位置点的纬度。
需要说明的是，采集路径源数据之前，该方法还包括规划开车实走路线，开车实走路线是至少一条TMC标准路线或至少一条RTIC标准路线。如果采用本发明所述方法获取的路况信息作为其他方式采集的路况信息的评价标准，那么为方便评价，在规划开车实走路线时，应选取路况复杂程度不同的路线，尽可能范围更广泛的选取路线，例如，本发明实施例是以被评价数是以TMC标准为基本单位，则规划路线最大限度选取完整的TMC路线作为路测线路。
进一步地，采集路径源数据为采用GPS设备进行路径源数据的采集，位置点的采集频率为1-2秒，时间单位内采集的位置点越多，路径源数据越准确，本实施例每秒采集一个位置点。
为更贴近实际的反应路况状态，路测时间的选择要包含早7点-10点，下午4-7点的早晚交通高峰时段。
实际路测时，驾驶员驾车行驶，为真实体现交通流状态，不能人为行驶快速或缓慢。采集人员采用GPS设备采集路径源数据，一条TMC标准路线采集完毕后，暂停采集路径源数据，进入下一条规划路线行驶时，再开始采集路径源数据，避免对一条路段重复采集增加地图匹配和路径推测难度。所有路线路径源数据采集结束后，及时导出GPS数据。
S2、如图2所示，所述对路径源数据进行地图匹配，确定各位置点对应的地图位置的候选路段，具体包括：
S201、对路径源数据进行预处理，过滤无效的路径源数据。
其中，无效的路径源数据包括采集时间重复的位置点，与相邻位置点的采集时间间隔大于时间阀值的位置点。
进一步地，时间阀值是S1中所述的采集频率的10倍。
由于GPS硬件设备问题，会发生在同一时间点，出现重复位置点的现象。故过滤掉无效的位置点，能提高后续步骤的效率。
同时，对位置点及其对应的信息进行初始化，为地图匹配和路径推测等步骤做好准备。
进一步地，对路径源数据进行地图匹配包括：
S202、计算位置点与地图各路段的投影距离和位置点到下一位置点的矢量方向与地图各路段的夹角。
具体地，如图3所示，候选路段计算示意图，把待匹配的位置点向地图所有道路的路段做投影，计算各位置点与各路段间的投影距离di，图3为位置点向一条路段的投影和夹角计算示意，即位置点i到路段r的垂线距离，以及车辆行驶方向与道路间的夹角θi。车辆行驶方向与道路间的夹角都以正北方向认为是0度，顺时针为正，即正东方向为90度。βi是位置点i到下一位置点i+1的连线相对于正北方向的夹角，βr表示路段r与正北方向的夹角，则车辆行驶方向与道路间的夹角θi＝|βi-βr|。
S203、投影距离小于距离阀值并且夹角小于角度阀值的路段作为位置点的 候选路段。
其中，距离阀值为40-100米，优选为60米，角度阀值为30-65度，优选45度。
如果投影距离di小于距离阈值和夹角θi小于角度阈值，则该位置点与此路段产生初步匹配结果，认为车辆正在此路段上行驶，投影点作为车辆在路段上的匹配点。
S3、如图4所示，所述对经过地图匹配的各位置点进行路径推测，从各候选路段中确定匹配路段，具体包括：
S301、确定各候选路段的权重值。
选出di，θi值小于给定阈值的所有路段，并根据下式计算各候选路段的权重值λi。
λi＝ωd*di/DistMax+ωθ*θi/AngleMax
其中，DistMax是距离阀值，AngleMax是角度阀值，ωd、ωθ分别是投影线段长度和方向夹角的权重，其中ωd+ωθ＝1，ωd和ωθ选取依照投影距离和夹角在匹配路段计算中对正确性影响的重要性而定，它们为经验值，一般选取ωd为0.6，ωθ为0.4。对所有候选路段按权重值λi大小进行排序，以便后面的路径推测使用，权重值λi越小的路段，为真实行走路段的可能性越大。
S302、按间断时间将路径源数据进行时间分段。
其中，间断时间指一条路线上的路径源数据采集完成到下一条路线上的路径源数据采集开始的时间间隔，时间分段内位置点的匹配路段是连通的。
进一步地，对经过地图匹配的各位置点进行路径推测，从各候选路段中确定匹配路段包括，从至少两个位置点的候选路段中选取共有最多的，权重最小的路段作为匹配路段。
S303、如图5所示，时间分段内进行位置点的路径推测。
下面结合实施例对时间分段内的路径推测具体流程进行说明。
S3031、设置第一个有候选路段的位置点为起始点。
S3032、选取前五个有候选路段的位置点，获得所述前五个位置点的候选路段中共有最多的且权重值最小的路段作为预选路段，进入步骤S3034；
若该时段中有候选路段的位置点不足五个，则进入步骤S3033。
S3033、将有候选路段的位置点全部选取，选择位置点候选路段中共有最多的，权重值最小的路段作为匹配路段。则本时间分段内的路径推测结束，进入下一时间分段内的路径推测，重复步骤S3031。
S3034、读取下一个有候选路段的位置点；
如果下一个有候选路段的位置点不存在，则进入步骤S3035，
如果下一个有候选路段的位置点存在，进入步骤S3036。
S3035、把起始点到当前点的预选路段设置为匹配路段。则本时间分段内的路径推测结束，进入下一时间分段内的路径推测，重复步骤S3031。
S3036、确定该位置点的候选路段中是否包含预选路段；
如果包含预选路段，则重复进入步骤S3034，否则进入步骤S3037。
S3037、读取之后十个有候选路段的位置点，如果之后的位置点不足十个，则十个全部选取；
如果这十个位置点(不足十个全部选取)的候选路段中包含预选路段，则进入步骤S3034；否则进入步骤S3038。
S3038、把起始点到当前点之前一点的预选路段设置为匹配路段，当前点设置为新的起始点，进入步骤S3039。
S3039、从步骤S3038中所述的新的起始点开始后续五个点的候选路段中，与之前的预选路段连通的，且候选路段中共有最多的，权重值最小的路段作为预选路段，进入步骤S3034。
S4、遍历各匹配路段上的位置点，获取匹配路段的路况状态信息。
统计各条匹配路段上的位置点对应的点信息，获得该匹配路段上相应时段的速度、旅行时间、路况状态等信息。
统计每条匹配路段上的位置点及其对应的信息时，为了使结果更加准确，需要扣除等待红绿灯的时间，扣除原则是扣除距离路口小于一定值，并且速度值较低的位置点。
按照本发明所述的方法获取的路况状态信息可以作为评价基准来评价采用其它方式获得的路况交通数据。
如图6所示，本发明实施例还提供了一种获取路况信息的***，该获取路况信息的***，包括路测车辆1，用于在规划路线上行驶；采集设备2，采集设备2装载于路测车辆1上，用于采集路径源数据，路径源数据包括位置点及位置点对应的信息；地图信息单元3，用于提供地图上各路段的位置信息；信息处理单元4，用于将采集的路径源数据与地图上各路段的位置信息关联，确定路况状态信息。
进一步地，规划路线是至少一条TMC标准路线或至少一条RTIC标准路线。
进一步地，位置点对应的信息包括车辆行驶速度、行驶方向、行驶时间、位置点的经度和位置点的纬度。
进一步地，采集设备为GPS采集设备，采集频率为1-2秒。
进一步地，信息处理单元4包括，地图匹配模块401，用于确定各位置点对应地图位置的候选路段；路径推测模块402，用于从各候选路段中确定匹配路段；信息统计模块403，用于遍历各匹配路段上的位置点，获取匹配路段的路况状态信息。
进一步地，信息处理单元还包括预处理模块，用于处理无效的路径源数据，所述无效的路径源数据包括采集时间重复的位置点，与相邻位置点的采集时间间隔大于时间阀值的位置点。
进一步地，地图匹配模块401包括，位置计算子模块4011、路段选择子模块4012和权重计算子模块4013。
位置计算子模块4011用于计算位置点与各路段的投影距离和位置点到下一位置点矢量方向与地图各路段的夹角；路段选择子模块4012用于确定投影距离小于距离阀值并且夹角小于角度阀值的路段作为位置点的候选路段；权重计算子模块4013用于确定各候选路段的权重值。
进一步地，路径推测模块包括，路段推测子模块，用于从至少两个位置点的候选路段中选取共有最多的，权重最小的路段作为匹配路段。
进一步地，路径推测模块还包括，时间分段子模块，用于按间断时间将路径源数据进行时间分段。
间断时间指规划路线中的一条路线上的路径源数据采集完成到下一条路线 上的路径源数据采集开始的时间间隔，时间分段内位置点的匹配路段是连通的。
由上述方案描述的本发明的获取路况信息的***，采集频率快，从而保证了采集数据具有更高的准确性，在地图匹配单元能够选定候选路段，降低了路径推测单元进行路径推测的难度；采用本发明方案中的地图匹配模块和路径推测模块得到的最终匹配路段准确性高，从而可以作为其他方式采集的路况信息的评价标准。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种获取路况信息的方法，其特征在于，包括：
采集路径源数据，所述路径源数据包括位置点及位置点对应的信息；
对所述路径源数据进行地图匹配，确定各所述位置点对应的地图位置的候选路段；
对经过地图匹配的各所述位置点进行路径推测，从各所述候选路段中确定匹配路段；
遍历各所述匹配路段上的位置点，获取所述匹配路段的路况状态信息；其中，所述对经过地图匹配的各所述位置点进行路径推测，从各所述候选路段中确定匹配路段包括：
确定各所述候选路段的权重值；
从至少两个位置点的候选路段中选取共有最多的，权重最小的路段作为匹配路段；
其中，所述对所述路径源数据进行地图匹配，确定各所述位置点对应的地图位置的候选路段包括：计算所述位置点与地图各路段的投影距离di和所述位置点到下一位置点的矢量方向与所述地图各路段的夹角θi；所述投影距离小于距离阀值并且所述夹角小于角度阀值的路段作为所述位置点的候选路段；
所述确定各所述候选路段的权重值包括：根据下式计算各候选路段的权重值λi，
λi＝ωd*di/DistMax+ωθ*θi/AngleMax
其中，DistMax是距离阀值，AngleMax是角度阀值，ωd、ωθ分别是投影线段长度和方向夹角的权重。
2.按照权利1所述的获取路况信息的方法，其特征在于：所述采集路径源数据为采用GPS设备进行路径源数据的采集，所述位置点的采集频率为1-2秒。
3.按照权利1所述的获取路况信息的方法，其特征在于，所述对所述路径源数据进行地图匹配，计算各所述位置点对应的地图位置的候选路段之前，该方法还包括：
对所述路径源数据进行预处理，过滤无效的路径源数据，其中所述无效的路径源数据包括采集时间重复的位置点，与相邻位置点的采集时间间隔大于时间阀值的位置点。
4.按照权利要求1所述的获取路况信息的方法，其特征在于，所述对经过地图匹配的各所述位置点进行路径推测，从各所述候选路段中确定匹配路段，包括：按间断时间将所述路径源数据进行时间分段，所述间断时间指一条路线上的路径源数据采集完成到下一条路线上的路径源数据采集开始的时间间隔，时间分段内所述位置点的匹配路段是连通的。
5.按照权利要求1所述的获取路况信息的方法，其特征在于：所述位置点对应的信息包括车辆行驶速度、行驶方向、行驶时间、位置点的经度和位置点的纬度。
6.按照权利要求2所述的获取路况信息的方法，其特征在于：所述距离阀值为40-100米。
7.按照权利要求2所述的获取路况信息的方法，其特征在于：所述距离阀值为60米。
8.按照权利要求2所述的获取路况信息的方法，其特征在于：所述角度阀值为30-65度。
9.按照权利要求3所述的获取路况信息的方法，其特征在于：所述时间阀值是采集频率的10倍，所述采集频率为1-2秒。
10.一种获取路况信息的***，其特征在于，包括：
采集设备，所述采集设备用于采集规划路线上的路径源数据，所述路径源数据包括位置点及位置点对应的信息；
地图信息单元，用于提供地图上各路段的位置信息；
信息处理单元，用于将采集的路径源数据与所述地图上各路段的位置信息关联，确定路况状态信息；其中，
所述信息处理单元包括：
地图匹配模块，用于确定各所述位置点对应地图位置的候选路段；
路径推测模块，用于从各所述候选路段中确定匹配路段；
信息统计模块，用于遍历各所述匹配路段上的位置点，获取所述匹配路段的路况状态信息；其中，
所述路径推测模块包括：
权重计算子模块，用于确定各所述候选路段的权重值；
路段推测子模块，用于从至少两个位置点的候选路段中选取共有最多的，权重最小的路段作为匹配路段；
其中，所述地图匹配模块包括：
位置计算子模块，用于计算所述位置点与各路段的投影距离di和所述位置点到下一位置点矢量方向与所述地图各路段的夹角θi，
路段选择子模块，用于确定投影距离小于距离阀值并且所述夹角小于角度阀值的路段作为所述位置点的候选路段；
所述权重计算子模块，具体用于根据下式计算各候选路段的权重值λi，
λi＝ωd*di/DistMax+ωθ*θi/AngleMax
其中，DistMax是距离阀值，AngleMax是角度阀值，ωd、ωθ分别是投影线段长度和方向夹角的权重。
11.按照权利要求10所述的获取路况信息的***，其特征在于，所述路径推测模块还包括：时间分段子模块，用于按间断时间将所述路径源数据进行时间分段，所述间断时间指所述规划路线中的一条路线上的路径源数据采集完成到下一条路线上的路径源数据采集开始的时间间隔，所述时间分段内所述位置点的匹配路段是连通的。
12.按照权利要求10所述的获取路况信息的***，其特征在于：所述采集设备为GPS采集设备，采集频率为1-2秒。
13.按照权利要求10所述的获取路况信息的***，其特征在于：所述信息处理单元还包括预处理模块，用于处理无效的路径源数据，所述无效的路径源数据包括采集时间重复的位置点，与相邻位置点的采集时间间隔大于时间阀值的位置点。
14.按照权利要求10所述的获取路况信息的***，其特征在于：所述位置点对应的信息包括车辆行驶速度、行驶方向、行驶时间、位置点的经度和位置点的纬度。
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