CN104809872A - 基于超宽频无线定位技术的道路监测***及监测方法 - Google Patents

基于超宽频无线定位技术的道路监测***及监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于道路监测领域，提供了基于超宽频无线定位技术的道路监测***及监测方法，道路监测***包括贴附在车辆上，发送超宽频脉冲信号的电子车牌；位于道路旁，互联且同步的至少三个基站，用于接收超宽频脉冲信号，上传接收到超宽频脉冲信号的时刻；道路监测服务器，用于根据定位算法和各个基站上传的接收到超宽频脉冲信号的时刻，生成电子车牌的实时坐标，在预存的道路坐标数据库中，根据每条道路对应的道路坐标范围和每个电子车牌的实时坐标，确定每个车辆所在的道路，监测每条道路的交通流量。在本发明中，基站、电子车牌之间的信号传递采用超宽频无线通讯技术，可以对贴附电子车牌且高速移动车辆进行高精度定位，进而监测到交通流量。

Description

基于超宽频无线定位技术的道路监测***及监测方法
技术领域
本发明属于道路监测领域，尤其涉及基于超宽频无线定位技术的道路监测***及监测方法。
背景技术
近几年来，社会经济飞速发展，城市车辆保有量持续迅猛增长，道路交通混杂,交通效率在各大中城市已很常见，并且有愈演愈烈的趋势。为了缓解道路交通问题，节省开车的时间，道路监测***以视频监控为主，监控点分布在车流、人流比较集中的道路交叉口、重点路段，通过图像传输通道将路面交通情况实时上传到道路监控指挥中心，中心值班人员可以据此及时了解各区域路面状况，以便调整各路口车辆流量，确保交通通畅。
然而，现有的道路监测***，无法对道路中的车辆进行高精度定位、定位稳定性不足，且无法根据高速移动的车辆，统计相同道路的交通流量。其原因在于，现有的道路监测***，一般采用以下三种定位方式，详述如下：
第一种定位方式，采用GPS定位方式，由于GPS定位是全球定位，会受到各种各样因素的影响，定位的精度较低，因此采用GPS定位方式的道路监测***，无法对道路中的车辆进行高精度定位；
第二种定位方式，以视频监控的方式，由于图像的数据受摄像头覆盖率的限制，因此在后台中可识别的图像少，此外图像易受光线明暗干扰，因此识别出图像中的车辆的成功率低，因此无法对道路中的车辆进行高精度定位，也无法根据高速移动的车辆，统计相同道路的交通流量。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于超宽频无线定位技术的道路监测***，旨在解决现有的道路监测***，无法对道路中的车辆进行高精度定位、定位稳定性不足，且无法根据高速移动的车辆，统计相同道路的交通流量的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种基于超宽频无线定位技术的道路监测***，包括：
贴附在车辆上，发送超宽频脉冲信号的电子车牌；
位于道路旁，互联且同步的至少三个基站，用于接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻；
连于所述基站的道路监测服务器，用于根据定位算法和各个所述基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌的实时坐标，在预存的道路坐标数据库中，根据每条道路对应的道路坐标范围和每个所述电子车牌的实时坐标，定位每个所述车辆所在的道路，监测每条道路的交通流量，所述交通流量包括行车速度和车流量中的至少一种。
本发明实施例的另一目的在于提供基于上述的道路监测***的监测方法，包括：
所述电子车牌发送超宽频脉冲信号至所述基站；
所述基站接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻至所述道路监测服务器；
所述道路监测服务器根据定位算法和各个所述基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌的实时坐标，在预存的道路坐标数据库中，根据每条道路对应的道路坐标范围和每个所述电子车牌的实时坐标，定位每个所述车辆所在的道路，监测每条道路的交通流量，所述交通流量包括行车速度和车流量中的至少一种。
在本发明实施例中，提供了道路监测服务器，可根据定位算法和各个所述基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌的实时坐标，在预存的道路坐标数据库中，根据每条道路对应的道路坐标范围和每个所述电子车牌的实时坐标，定位每个所述车辆所在的道路，监测每条道路的交通流量。解决了现有的道路监测***，无法对道路中的车辆进行高精度定位、定位稳定性不足，且无法根据高速移动的车辆，统计相同道路的交通流量的问题。有益效果在于两方面，详述如下：
一方面，由于基站与电子车牌之间，基站与基站之间的信号传递采用超宽频无线通讯技术，而超宽频无线通讯技术，由于采用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，具有频带宽、多频道、低功耗、不易受干扰、安全系数高，与现有频谱其存，不会干扰现有的超宽频频通信应用等特点，因此可以通过对高速移动的电子车牌进行高精度定位，进而对道路中贴附电子车牌的车辆进行高精度定位，同时还可增强定位的稳定性。
另一方面，根据每条道路对应的道路坐标范围和每个所述电子车牌的实时坐标，定位每个所述车辆所在的道路，监测每条道路的交通流量，从而可引导各种类型的车辆至合适的道路，可减轻道路上的交通压力。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于超宽频无线定位技术的道路监测***的结构图；
图2是本发明实施例提供的道路监测***的监测方法的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的监测每条道路的交通流量的第一实现流程图；
图4是本发明实施例提供的监测每条道路的交通流量的第二实现流程图；
图5是本发明实施例提供的发送道路车速图的实现流程图；
图6是本发明实施例提供的发送道路车流量图的实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
图1是本发明实施例提供的基于超宽频无线定位技术的道路监测***的结构图，详述如下：
贴附在车辆上，发送超宽频脉冲信号的电子车牌1；
位于道路旁，互联且同步的至少三个基站2，用于接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻；
连于所述基站2的道路监测服务器3，用于根据定位算法和各个所述基站2上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌1的实时坐标，在预存的道路坐标数据库中，根据每条道路对应的道路坐标范围和每个所述电子车牌的实时坐标，定位每个所述车辆所在的道路，监测每条道路的交通流量，所述交通流量包括行车速度和车流量中的至少一种。
其中，根据每条道路对应的道路坐标范围和每个所述电子车牌的实时坐标，定位每个所述车辆所在的道路，具体为：
调用预存的道路坐标数据库，在预存的道路坐标数据库中，检测每个所述电子车牌的实时坐标所属于道路坐标范围，根据预配置的道路坐标范围和道路的对应关系，定位每个所述车辆所在的道路。
每隔预设时间监测每条道路的交通流量，将所述道路和所述交通流量建立对应关系并记录存储，建立道路监测数据库。
其中，在所述至少三个基站2中，基站2与基站2之间，采用有线的网络模式或者无线的网络模式互联，所述有线的网络模式包括光纤网络、双绞线组成的以太网、同轴电缆组成的以太网中的至少一种，所述无线的网络模式包括WIFI网络模式、3G网络模式、4G网络模式、5G网络模式中的至少一种。
其中，所述基站2和车辆定位服务器3之间，采用有线的网络模式或者无线的网络模式互联，所述有线的网络模式包括光纤网络、双绞线组成的以太网、同轴电缆组成的以太网中的至少一种，所述无线的网络模式包括WIFI网络模式、3G网络模式、4G网络模式、5G网络模式中的至少一种。
其中，所述电子车牌1贴附在车辆的挡风玻璃上，通过超宽频天线，无方向地发送超宽频脉冲信号。
其中，所述道路监测服务器3还用于存储所述电子车牌1和所述车辆的对应关系，同时还存储每条道路和道路坐标范围的对应关系。
需说明的是，所述车辆的位置坐标包括二维坐标和三维坐标。
当采用三个基站2时，可算出二维坐标，当采用四个以上的基站2时，可算出三维坐标。
需说明的是，连于所述基站2的道路监测服务器3，可以将执行的方法分开两部分，由两个服务器来实现，详述如下：
一定位服务器，用于根据定位算法和各个所述基站2上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌1的实时坐标；
一监测服务器，在预存的道路坐标数据库中，根据每条道路对应的道路坐标范围和每个所述电子车牌的实时坐标，定位每个所述车辆所在的道路，监测每条道路的交通流量，所述交通流量包括行车速度和车流量中的至少一种。
在本发明实施例中，基站2与电子车牌1之间，基站2与基站2之间的信号传递采用超宽频无线定位技术，具有低功耗、超宽频的特点，借助这种传送技术可以对高速移动的电子车牌1进行高精度定位。
实施例二
本实施例主要描述了道路监测服务器与基站之间的连接关系，详述如下：
道路监测服务器直连所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站，或者，所述道路监测服务器通过数据交换设备连接所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站。
通过至少三个基站中的一个基站发送同步脉冲给其它基站，即可完成基站与基站之间的同步。
其中，道路监测服务器与基站之间，存在两种连接方式，详述如下：
第一种连接方式：
所述道路监测服务器3直连所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站。
需说明的是，所述道路监测服务器3直连所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站，表示所述道路监测服务器3与基站之间的连接链路是直连链路，中间没有数据交换设备。
需说明的是，所述道路监测服务器3直连基站的数量，可以为一个，也可以为多个。
当所述道路监测服务器3连接基站的数量为一个时，与所述道路监测服务器3相连接的基站可理解为主基站，剩下的基站为辅基站，主基站与辅基站之间级联。主基站汇总并上传其它辅基站接收到所述超宽频脉冲信号的时刻。
当所述道路监测服务器3直连基站的数量为多个时，道路监测服务器3汇总并统计所述三个基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻。
第二种连接方式：
所述道路监测服务器3通过数据交换设备连接所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站。
其中，所述数据交换设备为进行电子数据交换的设备，包括路由器、交换机、***、光纤收发器中的至少一种。
需说明的是，所述道路监测服务器3通过数据交换设备连接基站的数量，可以为一个，也可以为多个。
当所述道路监测服务器3通过数据交换设备连接基站的数量为一个时，与所述道路监测服务器3相连接的基站可理解为主基站，剩下的基站为辅基站，主基站与辅基站之间级联。主基站汇总并上传其它辅基站接收到所述超宽频脉冲信号的时刻。
当所述道路监测服务器3通过数据交换设备连接基站的数量为多个时，道路监测服务器3汇总并统计所述三个基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻。
需说明的是，道路监测服务器3通过数据交换设备连接至少三个基站中的一个基站或者多个基站时，基站和道路监测服务器3之间的组网架构，包括以下架构中的任意一种，详述如下：
一、基站与基站之间采用网线连接，一个或者多个基站通过网线连接路由器的数据分发端口，路由器的数据分发端口通过网线连接道路监测服务器3；
二、基站与基站之间采用网线连接，一个或者多个基站通过网线连接交换机的数据分发端口，交换机的数据分发端口通过网线连接道路监测服务器3；
三、基站与基站之间采用光纤连接，一个或者多个基站通过光纤连接***的输入端，***的输出端通过网线连接道路监测服务器3；
四、基站与基站之间采用光纤连接，一个或者多个基站通过光纤连接光纤收发器的输入端，光纤收发器的输出端，通过网线连接道路监测服务器3。
实施例三
图2是本发明实施例提供的道路监测***的监测方法的实现流程图，所述监测方法包括：
S201，所述电子车牌1发送超宽频脉冲信号至所述基站2；
S202，所述基站2接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻至所述道路监测服务器3；
S203，道路监测服务器3根据定位算法和各个所述基站2上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌1的实时坐标，在预存的道路坐标数据库中，根据每条道路对应的道路坐标范围和每个所述电子车牌1的实时坐标，定位每个所述车辆所在的道路，监测每条道路的交通流量，所述交通流量包括行车速度和车流量中的至少一种。
其中，所述定位算法包括到达时间(Time of Arrival，TOA)算法和到达时间差(Time Difference of Arrival，TOA)算法中的至少一种。
在本发明实施例中，基站2与电子车牌1之间，基站2与基站2之间的信号传递采用超宽频无线通讯技术，而超宽频无线通讯技术，由于采用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，具有频带宽、多频道、低功耗、不易受干扰、安全系数高，与现有频谱其存，不会干扰现有的超宽频通信应用等特点，因此可以通过对高速移动的电子车牌1进行高精度定位，进而对道路中贴附电子车牌1的车辆进行高精度定位，同时还可增强定位的稳定性。
实施例四
图3是本发明实施例提供的监测每条道路的交通流量的第一实现流程图，详述如下：
S301，在预设第一时间内，根据每个所述电子车牌1的实时坐标的变化值，测量每个所述车辆通过的距离，得到每个所述车辆的瞬时车速；
S302，统计每个所述车辆通过每条道路中同一路段的瞬时车速，得到每条道路的平均车速，将每条道路的平均车速设置为每条道路的行车速度。
其中，每个瞬时车速在收集时，电子车牌离同一路段中标线的距离和当前时间的时间差都是已知的，而距离越远和时间越早的瞬时车速的参考价值就越小，因此根据不同距离，不同时间段，为每个瞬时车速分配权值，将具有权值的瞬时车速相加，除以所述车辆的个数，每条道路的平均车速。以避免短时间内，瞬时车速失效的情况，同时，还可避免同一路段中标线面积较大时，瞬时车速失效的情况，从而能有效地描述同一路段中标线在某一时间段的瞬时车速。
在本发明实施例中，统计同一路段的瞬时车速，从而增强了基于超宽频无线定位技术的道路监测***的智能化程度。
实施例五
图4是本发明实施例提供的监测每条道路的交通流量的第二实现流程图，详述如下：
S401，在预设第二时间内，对每条道路中的每个所述车辆跟踪；
S402，统计在每条道路中通过同一路段的车辆数，得到每条道路的车流量。
当该道路中的车辆数少于预设的车辆阈值时，标记该道路为优选道路，以便于在导航时，优选该道路。
在本发明实施例中，同一路段的车辆数，从而增强了基于超宽频无线定位技术的道路监测***的智能化程度。
实施例六
图5是本发明实施例提供的发送道路车速图的实现流程图，详述如下：
S501，根据每条道路的行车速度的高低，采用不同颜色绘制道路车速图，或者，根据不同的道路，采用不同颜色绘制道路车速图；
S502，向移动终端发送所述道路车速图。
当该道路车速高于预设的车速阈值时，标记该道路为优选道路，以便于在导航时，优选该道路。
在本发明实施例中，向移动终端发送道路车速图，以使得移动终端接收到道路车速图后，可以显示道路车速图，供车主驾车参考。
实施例七
图6是本发明实施例提供的发送道路车流量图的实现流程图，详述如下：
S601，根据每条道路的车流量的高低，采用不同颜色绘制道路车流量图，或者，根据不同的道路，采用不同颜色绘制道路车流量图；
S602，向移动终端发送所述道路车流量图。
在本发明实施例中，向移动终端发送道路车流量图，以使得移动终端接收到道路车流量图后，可以显示道路车速图，供车主驾车参考。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现。所述的程序可以存储于可读取存储介质中，所述的存储介质，如随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、电可擦写可编程存储器、寄存器等。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件执行本发明各个实施例所述的方法。
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，可轻易想到的变化或替换，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权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于超宽频无线定位技术的道路监测***，其特征在于，包括：
贴附在车辆上，发送超宽频脉冲信号的电子车牌；
位于道路旁，互联且同步的至少三个基站，用于接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻；
连于所述基站的道路监测服务器，用于根据定位算法和各个所述基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌的实时坐标，在预存的道路坐标数据库中，根据每条道路对应的道路坐标范围和每个所述电子车牌的实时坐标，定位每个所述车辆所在的道路，监测每条道路的交通流量，所述交通流量包括行车速度和车流量中的至少一种。
2.如权利要求1所述的基于超宽频无线定位技术的道路监测***，其特征在于，在所述至少三个基站中，基站与基站之间，采用有线的网络模式或者无线的网络模式互联，所述有线的网络模式包括光纤网络、双绞线组成的以太网、同轴电缆组成的以太网中的至少一种，所述无线的网络模式包括WIFI网络模式、3G网络模式、4G网络模式、5G网络模式中的至少一种。
3.如权利要求1所述的基于超宽频无线定位技术的道路监测***，其特征在于，所述基站和道路监测服务器之间，采用有线的网络模式或者无线的网络模式互联，所述有线的网络模式包括光纤网络、双绞线组成的以太网、同轴电缆组成的以太网中的至少一种，所述无线的网络模式包括WIFI网络模式、3G网络模式、4G网络模式、5G网络模式中的至少一种。
4.如权利要求1所述的基于超宽频无线定位技术的道路监测***，其特征在于，所述道路监测服务器直连所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站，或者，所述道路监测服务器通过数据交换设备连接所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站。
5.一种基于权利要求1所述的道路监测***的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：
所述电子车牌发送超宽频脉冲信号至所述基站；
所述基站接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻至所述道路监测服务器；
所述道路监测服务器根据定位算法和各个所述基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌的实时坐标，在预存的道路坐标数据库中，根据每条道路对应的道路坐标范围和每个所述电子车牌的实时坐标，定位每个所述车辆所在的道路，监测每条道路的交通流量，所述交通流量包括行车速度和车流量中的至少一种。
6.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述定位算法包括到达时间TOA算法和到达时间差TDOA算法中的至少一种。
7.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述当所述交通流量为行车速度时，所述监测每条道路的交通流量，具体为：
在预设第一时间内，根据每个所述电子车牌的实时坐标的变化值，测量每个所述车辆通过的距离，得到每个所述车辆的瞬时车速；
统计每个所述车辆通过每条道路中同一路段的瞬时车速，得到每条道路的平均车速，将每条道路的平均车速设置为每条道路的行车速度。
8.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述当所述交通流量为车流量时，所述监测每条道路的交通流量，具体为：
在预设第二时间内，对每条道路中的每个所述车辆跟踪；
统计在每条道路中通过同一路段的车辆数，得到每条道路的车流量。
9.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法，还包括：
根据每条道路的行车速度的高低，采用不同颜色绘制道路车速图，或者，
根据不同的道路，采用不同颜色绘制道路车速图；
向移动终端发送所述道路车速图。
10.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法，还包括：
根据每条道路的车流量的高低，采用不同颜色绘制道路车流量图，或者，根据不同的道路，采用不同颜色绘制道路车流量图；
向移动终端发送所述道路车流量图。
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