CN103258428B - 一种基于etc设备实现交通状态采集的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ETC设备实现交通状态采集的方法，在高速公路沿线合理布设多个基于DSRC的交通信息采集设备，利用车辆装载的ETC车载设备，通过基于DSRC的交通信息采集设备的DSRC-XXCJ信号的覆盖区域，被连续发射的所述DSRC-XXCJ微波信号唤醒，与基于DSRC的交通信息采集设备发生信息交互过程；这个交互过程包括通信链路链接、通信交易和通信链路的释放；所述DSRC-XXCJ微波信号采用全双工通信；其中基于DSRC的交通信息采集设备从ETC车载设备上获取唯一标识车辆的OBUID，并将该OBUID及交互时间上传至后台管理中心；后台管理中心由上传数据分析出当前路段的交通流量及拥堵程度。本发明可以解决使用ETC车载终端作为信息采集源，来实现交通流量统计、交通拥堵程度分析等服务的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种交通管理与信息采集的方法。
背景技术
实时、完整、高效的交通数据采集与交互是智能交通的基础要求。目前，公路网信息采集总体处于初级和粗放式的状态，公路沿线布设的检测器功能单一，且完好率低，初步估计故障率达80％，而交调点设备价格昂贵、布设密度低，覆盖范围不足；交通数据的综合处理以及挖掘能力不高，行业信息资源仅达到初级共享，无法实现对交通运行状态的综合掌控。
而目前，ETC***已基本覆盖全国高速公路网络，如何使有限的投入能充分发挥出更大社会效益，已经成为进一步推动ETC发展必须考虑的问题。当ETC应用进入大规模发展阶段后，车载终端相对不低的价格和相对单一的服务功能，是影响ETC用户增长率的一个关键因素，也是提升ETC***运营效率的一个制约因素。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于ETC设备实现交通状态采集的方法，以解决使用ETC车载终端作为信息采集源，来实现交通流量统计、交通拥堵程度分析等服务的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于ETC设备实现交通状态采集的方法，在高速公路沿线合理布设多个基于DSRC的交通信息采集设备，利用车辆装载的ETC车载设备，通过基于DSRC的交通信息采集设备的DSRC-XXCJ信号的覆盖区域，被连续发射的所述DSRC-XXCJ信号唤醒，与基于DSRC的交通信息采集设备发生信息交互过程；这个交互过程包括通信链路链接、通信交易和通信链路的释放；所述DSRC-XXCJ信号采用全双工通信；其中基于DSRC的交通信息采集设备从ETC车载设备上获取唯一标识车辆的OBUID，并将该OBUID及交互时间上传至后台管理中心；后台管理中心由上传数据分析出当前路段的交通流量及拥堵程度。
所述DSRC-XXCJ信号同时可在多个频点间跳频；了保持多个车载单元的同时接入，基于DSRC的交通信息采集设备轮流在两个频点发送BST信号。
所述DSRC-XXCJ信号同时支持两种接口，一个是有线的网口，一个是无线模块，采用有线或无线的方式上传信息至后台管理中心；在使用中，所述有线或无线链路传输数据，互相可以随时切换到另外一条链路。
所述的拥堵度包括：根据路段行程时间、路段平均行程车速、车辆行程速度和高速公路拥挤程度实时判别。
本发明的优点是使用ETC车载终端作为信息采集源，来实现交通流量统计、交通拥堵程度分析等服务，为交通状态采集提供新的技术手段；使有限的投入能充分发挥出更大社会效益，有效地提升ETC***运营效率。
附图说明
图1是本发明的基于DSRC传感装备的公路交通信息采集***示意图。
图2是本发明的车载单元与路测单元的***框图。
图3是本发明的路测单元与后台管理中心的应用服务器的***框图。
图4是本发明的计算模型的示意图。
具体是实施方式
本发明的***描述参见图1，在高速公路沿线合理布设基于DSRC的交通信息采集设备(DSRC-XXCJ)，称路测设备。车辆装载ETC车载设备(ETC-OBU)通过DSRC-XXCJ信号的覆盖区域，被微波信号唤醒，与DSRC-XXCJ设备发生信息交互过程。这个交互过程包括通信链路链接、通信交易、通信链路的释放。DSRC-XXCJ设备从车载设备上获取唯一标识车辆的OBUID，并将该OBUID及交互时间上传至管理中心。管理中心由上传数据分析出当前路段的交通流量及拥堵程度。
整个采集***由交通信息采集设备(DSRC-XXCJ)、ETC车载设备(ETC-OBU)、后台管理中心组成。
参见图2、3，其中，ETC-OBU为ETC***中的车载设备，保持不变。DSRC-XXCJ采用全双工通信，同时可发送5.8GHz和5.79GHz两个频点。DSRC-XXCJ同时支持两种接口，一个是有线的网口，一个是无线模块，可采用有线或无线的方式上传信息至后台管理中心。
信息采集应用执行过程
1、路上DSRC-XXCJ设备按照ETC应用协议通过DSRC轮流在两个频点5.8GHz和5.79GHz不停地向路上发送BST信息。BST信息的编码格式如表1所示。
2、ETC-OBU进入DSRC-XXCJ设备的DSRC通信区域时被唤醒，接收BST信息，并按照ETC应用协议向DSRC-XXCJ设备发送VST信息。VST信息的编码格式如表2所示。
3、DSRC-XXCJ设备从VST中提取ETC-OBU的OBUID。
4、DSRC-XXCJ设备定时(时间间隔可设置)组织信息，向管理中心提交该时段过往ETC-OBU的OBUID包，且每个OBUID后都附带信息获取时的时间戳。
DSRC-XXCJ与管理中心之间的信息包格式：
| 起始码 | 数据包 | 校验码 | 结束码 |
①起始码：2字节，CCH CCH；
②数据包：定长，格式为：
| DSRC-XXCJ ID(32字节) | OBU ID(32字节) | 交易时间(4字节) |
③校验码：2字节，CRC校验，校验多项式为X16+X12+X5+1，使用的初始值为FFFFH；
④结束码：2字节，B3H B3H。
1、管理中心定时(可配置)对多个DSRC-XXCJ设备上传的信息包进行处理，依据DSRC-XXCJ设备的ID来判断交通信息采集点的位置/路段，及上下行方向；并通过OBUID的关联关系判定某路段上行(或下行)方向的拥堵程度、流量等交通状态。
交通状态判定方法
(1)路段行程时间：
计算模型如图4：
行程时间为：Ti＝TBi-TAi
单车平均行程速度为：
设在分析周期(如10分钟)内，经过该路段的ETC车辆数为N，则区间(空间)平均行程时间为：
式中：D为试验路段的距离；
A,B分别表示车辆驶入点和驶出点；
I表示分析周期内驶入的ETC车辆OBU_ID所对应的编号；
Ti为编号为i的车辆经过驶入点和驶出点断面的时间差；
N表示试验时间段经过试验路段的总车辆数。
(2)路段平均行程车速：
某时段内路段平均行程车速的计算模型如下：
路段平均行程速度为：
式中：D为试验路段的距离；
I表示分析周期内驶入的ETC车辆OBU_ID所对应的编号；
Ti为编号为i的车辆经过驶入点和驶出点断面的时间差；
N表示试验时间段经过试验路段的总车辆数。
(3)车辆行程速度：车辆经过某路段的平均行程速度计算模型如下：
式中：D为试验路段的距离；
I表示分析周期内驶入的DSRC浮动车OBU_ID所对应的编号；
Ti为编号为i的车辆经过驶入点和驶出点断面的时间差；
(4)高速公路拥挤程度实时判别：路段拥挤度描述路网内交通流的拥挤程度，是反映路网运行状态的重要指标。路段时间平均速度(路段平均行程车速)越高，表示拥挤程度越低。
路段拥挤度等级划分标准如表3。
本发明的具体改进如下：
(1)路侧单元支持全双工通信，DSRC-XXCJ连续发BST，提高唤醒成功率，降低唤醒时间。
现有的ETC协议采用的是半双工通信，路侧单元发BST后需一般等待30ms，一般需要2～3个左右的唤醒周期，在高速公路车速较快如120km/H的情况下，考虑路侧单元与车载单元有效通信距离为10m，其有效通信时间只有300ms，唤醒车载设备的时间占到了三分之一左右的时间。在全双工模式下，由于收发分离，可以规定连续发BST信号，这样可将唤醒时间降低至20ms以内，有效提高车载单元的唤醒成功率。
支持多车载单元同时接入，提高采样率。现有ETC国标定义了车载单元两个发送频点，5.79和5.80，在路侧单元支持全双工通信后，路侧单元可以轮流在两个频点发送BST信号，这样可以保持两个车载单元的同时接入。路侧单元接收部分采用宽带接入后再以数字解码的方式分离出两个通道的信号。考虑现有的ETC车载单元只支持两个通道频点，不改变车载单元设备的情况下，采样率也可至少提高一倍。
(2)路侧单元支持有线、无线双通道通信
可以有效提高通信的可靠性，考虑到正在使用中的有线或无线链路传输数据过程中可能意外故障，此时需要考虑链路倒换，切换到另外一条链路时能够继续传输数据。
根据业务类型自适应带宽典型的，例如应用层与路侧单元之间需要实时传送大数据量，此时如果两者之间采用的是无线通信方式，双方要能协商切换到高带宽的有线网络。
表1 BST示例
表.2 VST示例
表.3
注：当速度为0并且断面交通量也为0时，路段为畅通状态。
国省干线公路路段拥挤度等级划分标准
注：当速度为0并且断面交通量也为0时，路段为畅通状态。
Claims (3)
1.一种基于ETC设备实现交通状态采集的方法，在高速公路沿线合理布设多个基于DSRC的交通信息采集设备，其特征在于，利用车辆装载的ETC车载设备，通过基于DSRC的交通信息采集设备的DSRC-XXCJ信号的覆盖区域，被连续发射的所述DSRC-XXCJ信号唤醒，与基于DSRC的交通信息采集设备发生信息交互过程；这个交互过程包括通信链路链接、通信交易和通信链路的释放；所述DSRC-XXCJ信号采用全双工通信；其中基于DSRC的交通信息采集设备从ETC车载设备上获取唯一标识车辆的OBUID，并将该OBUID及交互时间上传至后台管理中心；后台管理中心由上传数据分析出当前路段的交通流量及拥堵程度；所述DSRC-XXCJ信号在多个频点间跳频；为了保持多个车载单元的同时接入，基于DSRC的交通信息采集设备轮流在两个频点发送BST信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于ETC设备实现交通状态采集的方法，其特征在于，所述DSRC-XXCJ信号同时支持两种接口，一个是有线的网口，一个是无线模块，采用有线或无线的方式上传信息至后台管理中心；在使用中，有线或无线链路传输数据，互相随时切换到另外一条链路。
3.根据权利要求1所述的一种基于ETC设备实现交通状态采集的方法，其特征在于，所述的拥堵程度包括：根据路段行程时间、路段平均行程车速、车辆行程速度和高速公路拥挤程度实时判别。
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