CN107517065A - 一种基于智能交通的人‑车‑路信息交互***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能交通的人‑车‑路信息交互***，包括：路侧装置，其安装于路侧，其与外部云端服务器连接；车载装置，其设置于车内，其与所述路侧装置之间通过紫蜂协议进行信息的接收和发送，其与车载车身诊断***连接；手机辅助装置，其通过紫蜂协议与所述车载装置无线连接；手机通信终端，其通过蓝牙与手机辅助装置和车载装置进行无线连接。本发明所述的信息交互***，采用紫蜂‑蓝牙通信协议，可以长距离传输，并且不受有无蜂窝移动网络信号的限制。本发明还提供一种基于智能交通的人‑车‑路信息交互方法，通过确定路侧装置向车载装置发送信息的频率λ和车载装置向路侧装置发送信息的频率k，使得信息交互实时，高效。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通车-路通信基础设施技术领域，更具体的是，本发明涉及一种基于智能交通的人-车-路信息交互***及方法。
背景技术
现有的车路通信装置主要基于无线射频识别技术(RFID)，其通过为路侧信息(主要为交通标志或信号灯)配备一个ID和能够广播其ID的射频识别发射器，由车辆上的RFID阅读器提醒驾驶员相应的路侧信息从而实现将路侧信息传输到车辆的过程。此种方式存在一些缺陷，例如：由于无源RFID无线通信协议的传输距离受限太严重，一般不超过20米，驾驶员很难在如此短的距离内接受交通信息并做出相应反应。又例如：有源RFID装置的寿命受电池容量和寿命的制约，且成本较高，极大程度地限制了其应用。采用RFID通信方案，势必要在车辆内部放置RFID阅读器，这将占用车内空间，造成使用上的不便。
另外，在互联网汽车和手机-汽车远程交互通信方面，现在已有通过LTE蜂窝移动网络实现车载信息服务的技术，目前一些智能汽车例如上汽荣威RX5可以通过车联网方式，实现在车辆和手机都联入LTE蜂窝移动网络时通过手机来操作汽车实现车辆操控和查看车辆基本信息的目的，此种方式的缺陷在于在某些例如地下停车场等无LTE蜂窝移动网络信号的场景下，该种方式极易失效。
发明内容
本发明的目的设计开发了一种基于智能交通的人-车-路信息交互***，采用紫蜂-蓝牙通信协议，可以长距离传输，并且不受有无蜂窝移动网络信号的限制。
本发明的另一个目的是设计开发了一种基于智能交通的人-车-路信息交互方法，通过确定路侧装置向车载装置发送信息的频率和车载装置向路侧装置发送信息的频率，使得信息交互实时高效。
本发明提供的技术方案为：
一种基于智能交通的人-车-路信息交互***，包括：
路侧装置，其安装于路侧，其与外部云端服务器连接；
车载装置，其设置于车内，其与所述路侧装置之间通过紫蜂协议进行信息的接收和发送，其与车载车身诊断***连接；
手机辅助装置，其通过紫蜂协议与所述车载装置无线连接；
手机通信终端，其通过蓝牙与手机辅助装置和车载装置进行无线连接。
优选的是，所述路侧装置包括：
路侧Arduino板，其与所述外部云端服务器连接；
第一转接板，其插接于所述路侧Arduino板上；
路侧XBee模块，其与所述第一转接板连接，用于接收信息存并储于所述路侧Arduino板中。
优选的是，所述车载装置包括：
车载Arduino板，其与所述车载车身诊断***连接；
第二转接板，其插接于所述车载Arduino板上；
车载XBee模块，其插接于所述第二转接板上，用于接收信息存并储于所述车载Arduino板中，其与所述路侧XBee模块之间通过紫蜂协议进行信息的接收和发送；
第一蓝牙模块，其插接于所述第二转接板上，用于读取信息并进行蓝牙通信。
优选的是，所述手机辅助装置包括：
第三Arduino板；
第三转接板，其插接于所述第三Arduino板上；
第三XBee模块和第二蓝牙模块，其同时插接于所述第三转接板上，用于接收信息存并储于所述第三Arduino板中，所述第三XBee模块与所述车载XBee模块之间通过紫蜂协议进行信息的接收和发送。
优选的是，所述第二转接板通过插针插接于所述车载Arduino板上；所述车载XBee模块和蓝牙模块通过插针插接于所述第二转接板上。
优选的是，还包括太阳能供电***，其与所述路侧装置连接，用于为所述路侧装置供电。
相应地，本发明还提供一种基于智能交通的人-车-路信息交互方法，包括如下步骤：
步骤1：所述路侧Arduino板中存储有代表路侧信息的编码，所述编码由路侧XBee模块经过第一转接板读取，发送到车载XBee模块，并经由第二转接板存储到车载Arduino板中，被蓝牙模块读取，发送到手机通信终端；
步骤2：车载车身诊断***将读取到的车辆信息存储在车载Arduino板中，并建立两路通信连接，一路将信息通过紫蜂协议传输到手机辅助装置进而传输到手机通信终端；另一路由车载XBee模块从车载Arduino板中读取车辆信息，并通过紫蜂协议逆向发送至路侧XBee模块，其将接收的车辆信息存储在路侧Arduino板中，并由路侧Arduino板上传至外部云端服务器。
优选的是，所述步骤1中路侧装置向车载装置发送信息的频率λ的确定包括如下步骤：
输入车载装置接收并处理信息的频率μ以及为保证***正常运行，所有车都能够接收路侧装置发送的信息而必须对***空闲概率进行的约束上限概率值px；
输入路侧装置信息发送范围内的车辆数目n；
令F＝λ/μ，λ从0开始递增，直到满足
记录下此时的λ值，
其中，F为***到达负荷，i为递增次数，p0到达负荷为F时***空闲概率；
此时，λ为路侧装置向车载装置发送信息的频率。
优选的是，所述步骤2中车载装置向路侧装置发送信息的频率k的确定包括如下步骤：
获取能够实现车载装置向路侧装置发送车辆信息的数据的道路长度L，车道数x，路侧装置分析处理并上传车载装置发送来的数据的速率vd，数据在***中的平均逗留时间t1，数据发送的等待时间的最大值约束t2，修正因子j；
获取实时车速v和路侧装置能接收车载装置发送信息的范围内的车辆总数n；
计算并判断是否成立，若成立，则进行下一步；若不成立，说明当前车速过快，超过了道路负载，则提示驾驶员降速，直到此式成立；
计算
判断nk≤vd是否成立，若成立，则进行下一步；若不成立，说明此排队***服务强度大于1，不稳定，此时取k＝vd/n；
k为车载装置向路侧装置发送信息的频率。
优选的是，所述步骤1中路侧装置信息发送范围内的车辆数目发生变化时重新获取频率λ；所述步骤2中实时车速和路侧装置能接收车载装置发送信息的范围内的车辆总数发生变化时重新获取频率k。
本发明至少具备以下有益效果：
(1)本发明所述的智能交通的人-车-路信息交互***，采用紫蜂—蓝牙通信协议，能够长距离传输，最远可达1600米。
(2)本***使用太阳能供电***为路侧装置供电，且内部的XBee模块本身功率只有毫瓦级别，有效消除了无线射频识别技术装置寿命受电池制约的缺陷。
(3)信息接收终端为现代社会普遍率极高的智能手机通信终端，适应了驾驶员对车载设备简洁性的要求，克服了无线射频识别技术设备使用不方便的缺陷。
(4)本***还可以将“车载诊断***”读取的车辆相关信息通过车载装置发送到路侧装置，从而上传云端，对接服务器进行道路上车辆的数据汇总和分析，此举极大方便了交通部门对实时路况的监管。
(5)本***通过ZigBee和蓝牙通讯方式实现远程汽车信息反馈和操控功能，不受有无蜂窝移动网络信号的限制，实现离线状态下驾驶员通过智能手机即可了解车辆实时情况，在远离汽车的情况下能够通过智能手机遥控汽车。
(6)本发明所述的智能交通的人-车-路信息交互方法，通过确定路侧装置向车载装置发送信息的频率λ和车载装置向路侧装置发送信息的频率k，使得信息交互实时，高效。
附图说明
图1为本发明所述智能交通的人-车-路信息交互***的模块结构示意图。
图2为本发明所述智能交通的人-车-路信息交互方法的原理逻辑框图。
图3为本发明所述手机通信终端对信息进行综合分析过程的原理逻辑框图。
图4为本发明所述基于紫蜂-蓝牙通信协议实现人-车-路信息交互的具体流程图。
图5为本发明实施例2所述场景图。
图6为本发明实施例2所述信息交互流程图。
图7为本发明实施例3所述场景图。
图8为本发明实施例3所述信息交互流程图。
图9为本发明所述确定路侧装置向车载装置发送信息的频率λ的流程图。
图10为本发明所述单位时间内信息重复发送次数k和车速v的关系图。
图11为本发明所述确定车载装置向路侧装置发送信息的频率k的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明可以有许多不同的形式实施，而不应该理解为限于再次阐述的实施例，相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的。
如图1所示，本发明提供一种基于智能交通的人-车-路信息交互***，包括：路侧装置110，其安装于路侧，其与外部云端服务器连接；车载装置120，其设置于车内，其与所述路侧装置110之间通过紫蜂协议进行信息的接收和发送，其与车载车身诊断***(OBD装置)连接；手机辅助装置130，其通过紫蜂协议与所述车载装置120无线连接；手机通信终端140，其通过蓝牙与手机辅助装置130和车载装置120进行无线连接；所述紫蜂协议为基于IEEE802.15.4标准的ZigBee无线通信协议。
本实施例中，所述路侧装置110包括：路侧Arduino板111，其与所述外部云端服务器150通信连接；第一转接板112，其插接于所述路侧Arduino板111上；路侧XBee模块113，其与所述第一转接板112连接，用于接收信息存并储于所述路侧Arduino板111中。所述车载装置120包括：车载Arduino板121，其与所述车载车身诊断***160有线连接，并通过与车内的移动电源连接，实现对车载Arduino121板的供电；第二转接板122，其通过插针插接于所述车载Arduino板121上；车载XBee模块123，其通过插针插接于所述第二转接板122上，用于接收信息存并储于所述车载Arduino板121中，其与所述路侧XBee模块113之间通过紫蜂协议进行信息的接收和发送；第一蓝牙模块124，其通过插针插接于所述第二转接板122上，用于读取信息并进行蓝牙通信。所述手机辅助装置130包括：第三Arduino板131；第三转接板132，其通过插针插接于所述第三Arduino板131上；第三XBee模块133和第二蓝牙模块134，其通过插针同时插接于所述第三转接板132上，用于接收信息存并储于所述第三Arduino板131中，所述第三XBee模块133与所述车载XBee模块123之间通过紫蜂协议进行信息的接收和发送。
本实施例中，还包括太阳能供电***170，其与所述路侧装置110连接，用于为所述路侧装置110供电；所述太阳能供电***170与路侧Arduino板111相连，太阳能供电***经稳压电路稳定输出5.0V电压为路侧装置110供电，XBee模块功率在毫瓦级别，克服了现有无线通信方案中通信模块耗电严重问题。
本发明所述的基于智能交通的人-车-路信息交互***，采用紫蜂-蓝牙通信协议，能够长距离传输，最远可达1600米；使用太阳能供电***为路侧装置供电，且内部的XBee模块本身功率只有毫瓦级别，有效消除了无线射频识别技术装置寿命受电池制约的缺陷；信息接收终端为现代社会普遍率极高的智能手机通信终端，适应了驾驶员对车载设备简洁性的要求，克服了无线射频识别技术设备使用不方便的缺陷；本***还可以将“车载诊断***”读取的车辆相关信息通过车载装置发送到路侧装置，从而上传云端，对接服务器进行道路上车辆的数据汇总和分析，极大方便了交通部门对实时路况的监管；本***通过ZigBee和蓝牙通讯方式实现远程汽车信息反馈和操控功能，不受有无蜂窝移动网络信号的限制，实现离线状态下驾驶员通过智能手机即可了解车辆实时情况，在远离汽车的情况下能够通过智能手机遥控汽车。
本发明还提供一种基于智能交通的人-车-路信息交互方法，包括如下步骤：
步骤1：所述路侧Arduino板中存储有代表路侧信息的编码，所述编码由路侧XBee模块经过第一转接板读取，发送到车载XBee模块，并经由第二转接板存储到车载Arduino板中，被蓝牙模块读取，发送到手机通信终端；
步骤2：车载车身诊断***将读取到的车辆信息存储在车载Arduino板中，并建立两路通信连接，一路将信息通过紫蜂协议传输到手机辅助装置进而传输到手机通信终端；另一路由车载XBee模块从车载Arduino板中读取车辆信息，并通过紫蜂协议逆向发送至路侧XBee模块，其将接收的车辆信息存储在路侧Arduino板中，并由路侧Arduino板上传至外部云端服务器。
本实施例中，所述路侧装置、车载装置和手机辅助装置均通过ArduinoIDE软件进行编程控制。
如图2、3所示，路侧装置和车载装置都具有检测信息格式的功能，即路侧装置检测信息格式是否与设定的标准相同，是则发送，否则中止；车载装置检测信息格式是否与设定的标准相同，是则存储，否则中止。
所述路侧XBee模块发送的信息编码由路侧装置坐标信息、车辆行驶方向信息和路牌信息以及校验码组成；所述路侧装置坐标信息由经度和纬度两坐标构成格式为XX.XXXXXXNXXX.XXXXXXE，其中X代表数字；车辆行驶方向信息由车辆方向与正东方向的所成角度值构成，格式为两位数字，路牌信息由一位大写英文字母与三位数字序号构成，所述大写英文字母表示信息类型，G为警告标志，包括向左急弯路、向右急弯路、反向弯路、连续弯路，L为禁令标志，包括禁止通行、禁止驶入、禁止直行、禁止掉头，Z为指示标志，包括直行、向左转弯、向右转弯、环岛行驶，L为旅游区标志，包括野营区、骑马、冬季浏览区，A为道路施工安全标志，包括道路施工、道路封闭、车辆慢行、向右改道，Y为一般道路指路标志，包括国道编号、省道编号、互通式立交、十字交叉路口，H为高速公路指路标志包括高速入口提示、终点预告、下一出口、服务区提示，两位数字代表该信息类型下的信息序号，校验码为TXXT，XX代表这段信息中的字符个数，如下表所示。
所述手机通信终端采用一部智能手机，该智能手机使用安卓操作***，内置蓝牙，且有足够存储空间用以安装读取蓝牙信息的手机应用。基于安卓操作***的智能手机应用能够接收在启动时检测手机蓝牙和GPS功能是否开启，若未开启即提醒用户开启。如图4所示，手机通信终端接收到该数据并对数据综合分析并处理，基于安卓操作***的智能手机应用使用AndroidStudio编写，能够在接收蓝牙芯片发送的信息后通过标识位进行信息来源的区分，将其划分为OBD装置读取的信息和路侧装置中路侧XBee模块发送的路侧相关信息，其中将后者划分为路侧装置的位置、需要接收此条信息的汽车的行驶方向和信息的具体内容。该手机应用能够接收车载Arduino板上的蓝牙芯片发送的信息并解码，获得信息源，即路侧装置的坐标位置和OBD装置读取的车辆信息，并将其显示在手机屏幕上，通过GPS检测车辆的行驶方向并判断汽车的实际行驶方向和需要接收此条信息的汽车的行驶方向是否一致，若一致，则以文字、图片和语音的行驶提示驾驶员；若不一致则不进行提示。
下面举例说明本发明的工作过程：
实施例1
为正在向东偏北45°方向行驶的车辆驾驶员提供前方有“向左急转弯”的交通标志信息，该路牌位置坐标为东经100.00°北纬50.00°；
行驶的车辆中驾驶员的手机蓝牙接收到该数据并对数据综合分析并处理；
如此，向东偏北45°行驶汽车的驾驶员手机蓝牙接收信息并在屏幕上显示“向左急弯路”的文字和标志，并播放出语音；其他方向行驶汽车的驾驶员手机蓝牙接收信息，但不会进行提示。且手机蓝牙一旦接收到信号源坐标信息，就会在手机应用中的地图里显示该信号源(即路牌)的位置。同时在所有汽车驾驶员智能手机的手机应用中显示车身诊断***读取的包括但不限于车速、油耗等信息，在云端的服务器也会通过路侧装置获得这些信息。
实施例2
在十字路口处判断车辆的行驶方向以及是否违章。
如图5所示场景的十字路口，每条道路均为双行车道，路侧装置安放在道路中央，判断该车辆行驶方向的方案如图6所示下：
(1)当车辆驶入道路交叉口时，车载XBee装置将车身诊断***读取的车辆信息(包括车牌号，车速等)通过ZigBee通信方式发送给路侧装置A，路侧装置A读取并记录车辆的相关信息，并记录车辆通过此路侧装置的时刻，与此同时，通过信号控制***检测此时信号灯的状态；
(2)在信号灯的一个周期内，在其他的各个方向车道(例如路侧装置B)所有通过的车辆都会给路侧装置发送车辆信息，比较相应的车牌信息。如果与路侧装置A接收的车牌信息一致，则记录相关的车辆信息并记录此车辆通过路侧装置B的时刻，同时通过信号控制***检测此时信号灯的状态。如果不一致,则在下一个信号灯周期内继续进行检测；
(3)可以根据路侧装置A和路侧装置B提供的数据记录,及车辆信息分别被两路侧装置接收时的时刻为依据，判断此车辆的行驶方向；
与此同时，路侧装置接收到车载装置上XBee模块发送的车身诊断***所读取的车速，车型等车辆信息，与本路段对往来的不同车型的车辆的限制参数进行比对，从而对车辆的违章行为作出判断。
实施例3
盘山公路上就U型弯对往来车辆进行提示。
如图7所示场景，某盘山公路某处有一U型弯道，若驾驶员不提前得知此处情况并减速以备转弯，则极易发生事故；同时若两车相向行驶，也容易在此处发生撞车事故。将路侧装置安装在U型弯道外边缘处，为避免上述两种事故，设计方案如图8所示下：
(1)将路侧装置放置于U型弯拐角处，将装置定位坐标和“此处U型弯”的信息形成代码，发送到环境。进入此路侧装置通信范围的车辆里面的车载XBee装置接收此信息，同时手机通过自身定位坐标和路侧装置发送的坐标计算车辆和路侧装置间距离，比较若干次该距离的大小，若此距离在减小，说明车辆在靠近U型弯道，则把“前方有U型弯道”显示在手机屏幕上，并提示驾驶员距U型弯道的距离，方便其提前做出转弯准备；
(2)当车辆行驶到路侧装置进入车载装置的XBee模块的发射范围内时，车载XBee装置接收到车辆车身诊断***读取的车辆信息，若路侧装置同时收到了两辆以上车辆发送的车辆与路侧装置距离减小的信息，则说明在U型弯道附近至少有两辆车辆在同时靠近U型弯道。此时则认为容易发生撞车事故，路侧装置向外发送警报，提醒过路车辆。
实施例4
在地下停车场的无移动网络离线环境下远程遥控汽车开关中控锁。
现有的遥控中控锁的设备为车钥匙，是汽车的一个外设，本实施例将此外设替换为智能手机，可省去携带车钥匙外设这一步骤。
远程遥控汽车开关中控锁步骤如下：
(1)确保手机蓝牙与手机辅助装置上的蓝牙模块配对；
(2)在手机应用中点击开/关中控锁按键，手机应用将此命令通过蓝牙发送到手机辅助装置的蓝牙模块上，该命令再通过手机辅助装置上的XBee模块向车载装置上的XBee模块发送；
(3)车载装置上的XBee模块接收到手机辅助装置发送来的开关中控锁的命令后，将该命令发送至车身CAN总线；
(4)车身CAN总线接收此命令后，控制中控锁实现开关功能。
本实施例中，设路侧装置信息发送的范围内有n辆车，即排队***中有n个服务台；此n辆车均将其车速v1,v2,v3,...,vn信息发送至路侧装置；路侧装置发送信息的频率为λ，即排队***平均到达率为λ；该频率根据此段车道内的车辆数目不同而变化；车辆接收并处理信息的频率为μ，即服务***中每个服务台的平均输出率为μ，每个服务台平均服务时间为***到达负荷P0表示到达负荷为F时服务***有n个服务台时的***空闲概率，即路侧装置无信息发送，却存在未接受信息的车辆的概率，
为保证***正常运行，所有车都能够接收路侧装置发送的信息，必须对***空闲概率进行约束。
设车载装置接收并处理信息的频率μ＝0.5，对***的空闲概率进行约束，分别对其进行的约束为P0≤0.1和P0≤0.05：
(1)当P0≤0.1时，对应不同的路侧装置信息发送的范围内的车辆数目n，车载装置发送频率λ如下表所示，其中n单位为辆，λ单位为个/s：
| n | 0～3 | 4～6 | 7～8 | 9～10 | 11～12 | 13～14 | 15～16 | 17～18 | 19～20 | 21～22 |
| λ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| n | 23～24 | 25～26 | 27～28 | 29 | 30～31 | 32～33 | 34～35 | 36～37 | 38～39 | 40～41 |
| λ | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
(2)当P0≤0.05时，对应不同的路侧装置信息发送的范围内的车辆数目n，车载装置发送频率λ如下表所示，其中n单位为辆，λ单位为个/s：
| n | 0～4 | 5～7 | 8～9 | 10～12 | 13～14 | 15～16 | 17～18 | 19～20 | 21～22 | 23～25 |
| λ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| n | 26～27 | 28～29 | 30～31 | 32～33 | 34～35 | 36～37 | 38～39 | 40～41 | 42～43 | 44～45 |
| λ | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
因此，如图9所示，所述步骤1中路侧装置向车载装置发送信息的频率λ的确定包括如下步骤：
步骤1.1：输入车载装置接收并处理信息的频率μ以及为保证***正常运行，所有车都能够接收路侧装置发送的信息而必须对***空闲概率进行的约束上限概率值px；
步骤1.2：输入路侧装置信息发送范围内的车辆数目n；
步骤1.3：令F＝λ/μ，λ从0开始递增，步长为0.1，直到满足记录下此时的λ值，
其中，F为***到达负荷，i为递增次数，p0到达负荷为F时***空闲概率；
步骤1.4：输出λ，即为此时路侧装置向车载装置发送信息的频率；
步骤1.5：判断路侧装置信息发送范围内的车辆数目n是否变化，若变化，则返回步骤1.2。
本实施例中，车载装置向路侧发送信息的频率为k，设在路侧装置能接收车载装置发送信息的范围内的车辆总数为n，所有车辆的信息产生速率为vc，则vc＝k×n；
路侧装置对这些信息的处理速率为vd，各个车辆的车载装置向路侧装置发送信息这一事件满足相互独立，则可使用排队论理论对此进行建模，具体模型如下：
本***中只有一个路侧装置，即只有一个服务台，设其服务强度为ρ，***中路侧装置发送信息的速率vc即为排队***的单位时间顾客到达数，即路侧装置发送信息服从参数为vc的泊松过程；路侧装置的信息处理速率vd即为单位时间内服务的顾客数，vd需保证使路侧装置有足够的时间分析处理并上传车载装置发送来的数据，在不影响整体效率的前提下，vd可以适当小一些。路侧装置处理信息的时间服从负指数分布，处理信息的平均时间为
***中等待被发送的数据数量Lq为：
服务强度ρ为：
必须满足ρ≤1，否则排队***不稳定，即vc≤vd；
稳态下***中有n条信息传输的概率pn为：
pn＝(1-ρ)ρn
***中数据的平均数量为Ls：
数据在***中的平均逗留时间Ws为：
***中数据发送的平均等待时间Wq为：
为保证数据通信的实时性和可靠性，需要对数据在***中的平均逗留时间和数据发送的等待时间进行约束，设对其进行的约束为：
0≤Wq≤t1
0≤Ws≤t2
对以上算式进行求解，得到：
设车道数为x，在长度为L的道路内能够实现车载装置向路侧装置发送车辆信息的数据，车速为v，则车辆总数n满足：
其中，j为修正因子，与天气、道路拥堵状况等有关，此式说明在一定长道路和一定车道数的交通流下车辆总数和车速相互制约。
最后算得k满足的条件为：
设L＝1000m，x＝3，j＝0.8，t1＝1s，t2＝1.5s，vd＝2个/s，使用MATLAB软件得出单位时间内信息重复发送次数k和车速v的关系如图10所示。
对于不同的道路长度L和车道数x，可以把单位时间内信息重复发送次数k和车速v的关系拟合为k＝a·v，其中a的取值如下表所示。
因此，如图11所示，所述步骤2中车载装置向路侧装置发送信息的频率k的确定包括如下步骤：
步骤2.1：输入能够实现车载装置向路侧装置发送车辆信息的数据的道路长度L，车道数x，路侧装置分析处理并上传车载装置发送来的数据的速率vd，数据在***中的平均逗留时间t1，数据发送的等待时间的最大值约束t2，修正因子j；
步骤2.2：输入实时车速v和路侧装置能接收车载装置发送信息的范围内的车辆总数n；
步骤2.3：计算并判断是否成立，若成立，则进行步骤2.4；若不成立，说明当前车速过快，超过了道路负载，则提示驾驶员降速，直到此式成立；
步骤2.4：计算
步骤2.5：计算并判断nk≤vd是否成立，若成立，则进行步骤2.6；若不成立，说明此排队***服务强度大于1，不稳定，此时取k＝vd/n；
步骤2.6：输出k，即为车载装置向路侧装置发送信息的频率；
步骤2.7：判断实时车速v和路侧装置能接收车载装置发送信息的范围内的车辆总数n是否变化，若产生变化，则返回步骤2.2。
本发明所述的基于智能交通的人-车-路信息交互方法，通过确定路侧装置向车载装置发送信息的频率λ和车载装置向路侧装置发送信息的频率k，使得信息交互实时，高效。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种基于智能交通的人-车-路信息交互***，其特征在于，包括：
路侧装置，其安装于路侧，其与外部云端服务器连接；
车载装置，其设置于车内，其与所述路侧装置之间通过紫蜂协议进行信息的接收和发送，其与车载车身诊断***连接；
手机辅助装置，其通过紫蜂协议与所述车载装置无线连接；
手机通信终端，其通过蓝牙与手机辅助装置和车载装置进行无线连接。
2.如权利要求1所述的基于智能交通的人-车-路信息交互***，其特征在于，所述路侧装置包括：
路侧Arduino板，其与所述外部云端服务器连接；
第一转接板，其插接于所述路侧Arduino板上；
路侧XBee模块，其与所述第一转接板连接，用于接收信息存并储于所述路侧Arduino板中。
3.如权利要求2所述的基于智能交通的人-车-路信息交互***，其特征在于，所述车载装置包括：
车载Arduino板，其与所述车载车身诊断***连接；
第二转接板，其插接于所述车载Arduino板上；
车载XBee模块，其插接于所述第二转接板上，用于接收信息存并储于所述车载Arduino板中，其与所述路侧XBee模块之间通过紫蜂协议进行信息的接收和发送；
第一蓝牙模块，其插接于所述第二转接板上，用于读取信息并进行蓝牙通信。
4.如权利要求3所述的基于智能交通的人-车-路信息交互***，其特征在于，所述手机辅助装置包括：
第三Arduino板；
第三转接板，其插接于所述第三Arduino板上；
第三XBee模块和第二蓝牙模块，其同时插接于所述第三转接板上，用于接收信息存并储于所述第三Arduino板中，所述第三XBee模块与所述车载XBee模块之间通过紫蜂协议进行信息的接收和发送。
5.如权利要求3所述的基于智能交通的人-车-路信息交互***，其特征在于，所述第二转接板通过插针插接于所述车载Arduino板上；所述车载XBee模块和蓝牙模块通过插针插接于所述第二转接板上。
6.如权利要求1所述的基于智能交通的人-车-路信息交互***，其特征在于，还包括太阳能供电***，其与所述路侧装置连接，用于为所述路侧装置供电。
7.一种基于智能交通的人-车-路信息交互方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：所述路侧Arduino板中存储有代表路侧信息的编码，所述编码由路侧XBee模块经过第一转接板读取，发送到车载XBee模块，并经由第二转接板存储到车载Arduino板中，被蓝牙模块读取，发送到手机通信终端；
步骤2：车载车身诊断***将读取到的车辆信息存储在车载Arduino板中，并建立两路通信连接，一路将信息通过紫蜂协议传输到手机辅助装置进而传输到手机通信终端；另一路由车载XBee模块从车载Arduino板中读取车辆信息，并通过紫蜂协议逆向发送至路侧XBee模块，其将接收的车辆信息存储在路侧Arduino板中，并由路侧Arduino板上传至外部云端服务器。
8.如权利要求7所述的基于智能交通的人-车-路信息交互方法，其特征在于，所述步骤1中路侧装置向车载装置发送信息的频率λ的确定包括如下步骤：
输入车载装置接收并处理信息的频率μ以及为保证***正常运行，所有车都能够接收路侧装置发送的信息而必须对***空闲概率进行的约束上限概率值px；
输入路侧装置信息发送范围内的车辆数目n；
令F＝λ/μ，λ从0开始递增，直到满足
记录下此时的λ值，
其中，F为***到达负荷，i为递增次数，p0到达负荷为F时***空闲概率；
此时，λ为路侧装置向车载装置发送信息的频率。
9.如权利要求8所述的基于智能交通的人-车-路信息交互方法，其特征在于，所述步骤2中车载装置向路侧装置发送信息的频率k的确定包括如下步骤：
获取能够实现车载装置向路侧装置发送车辆信息的数据的道路长度L，车道数x，路侧装置分析处理并上传车载装置发送来的数据的速率vd，数据在***中的平均逗留时间t1，数据发送的等待时间的最大值约束t2，修正因子j；
获取实时车速v和路侧装置能接收车载装置发送信息的范围内的车辆总数n；
计算并判断是否成立，若成立，则进行下一步；若不成立，说明当前车速过快，超过了道路负载，则提示驾驶员降速，直到此式成立；
计算
判断nk≤vd是否成立，若成立，则进行下一步；若不成立，说明此排队***服务强度大于1，不稳定，此时取k＝vd/n；
k为车载装置向路侧装置发送信息的频率。
10.如权利要求9所述的基于智能交通的人-车-路信息交互方法，其特征在于，所述步骤1中路侧装置信息发送范围内的车辆数目发生变化时重新获取频率λ；所述步骤2中实时车速和路侧装置能接收车载装置发送信息的范围内的车辆总数发生变化时重新获取频率k。
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