CN107993452B - 基于wifi探针探测高速公路上道路通行速度的测速方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于WIFI探针探测高速公路上道路通行速度的测速方法，具体涉及一种高速公路上车辆的测速方法，该测速方法包括如下步骤：通过WIFI探针采集WIFI设备信息；通过采集到的信息判断车辆行驶的方向；剔除并行道路车辆的信息；剔除通车设备的信息；判断高速路面的拥堵情况，计算拥堵速度；通过计算得出路网的速度。本发明所提供的技术方案可排除并行道路车辆、客运车辆及道路拥堵等因素的干扰，使得测量得到的高速公路的道路平均速度更加准确。

Description

基于WIFI探针探测高速公路上道路通行速度的测速方法

技术领域

本发明涉及一种高速公路上车辆的测速方法，具体为基于WIFI探针探测高速公路上道路通行速度的测速方法。

背景技术

随着我国高速公路网的不断完善，高速公路的开通使得交通更加便利、能源更加节省，大大缩短了车辆在两个城市之间的行驶时间。

然而，问题也随之而来。车辆在高速公路上行驶速度较快，容易交通事故。由于车速越大，制动距离也会相应增大。如果前方车辆遭遇情况采取制动，往往是紧随其他车辆因制动不及而追尾前车，造成追尾事故。因此测量高速公路路网的道路平均速度对遏制追尾事故的发生具有重要意义。

发明内容

本发明提供了基于WIFI探针探测高速公路上道路通行速度的测速方法，该测速方法具有测速准确的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:

基于WIFI探针探测高速公路上道路通行速度的测速方法，该测速方法包括如下步骤：

S01、利用部署于高速公路上的WIFI探针采集行驶的车辆上WIFI设备的ID信息及通过时刻，并将其中编号为i的WIFI探针探测到的ID信息及通过时刻制成集合，记为集合A；

编号为i的WIFI探针是部署于高速公路上的WIFI探针中的其中一个，记为WIFI探针i；

S02、与WIFI探针i相邻的WIFI探针为WIFI探针i-1或WIFI探针i+1，WIFI探针i-1或WIFI探针i+1探测到的ID信息及通过时刻组成集合，记为集合A₁；

通过集合A及集合A₁中的数组判断WIFI设备的移动方向，选取单向移动的WIFI设备的ID信息及通过时刻组成新的集合，记为集合B；

S03、在所述集合B中，剔除和高速道路相平行道路上的WIFI设备的ID信息及通过时刻后，得到集合C；

S04、在所述集合C中，剔除同一个车辆上的WIFI设备的ID信息及通过时刻数组，得到集合D；

S05、计算并得出集合D中全部WIFI设备的道路通行速度；

S06、通过计算部署在高速公路上的每个WIFI探针之间的道路通行速度，组合得到整个路网的通行速度，所述通行速度即车辆的通行速度。

作为优选，在步骤S01中，WIFI探针i每隔时间间隔T将采集到的ID信息及通过时刻上传至中心服务器，集合A为WIFI探针在t个时间间隔内采集到的ID信息及通过时刻所制成的集合L_i，t。

作为优选，在步骤S02中，与WIFI探针i相邻且位于其上游的WIFI探针编号为i+1，记为WIFI探针i+1，WIFI探针i+1在t个时间间隔内采集到的ID信息及通过时刻所制成的集合L_i+1，t，WIFI探针i+1在t-1个时间间隔内采集到的ID信息及通过时刻所制成的集合L_i+1，t-1，WIFI探针i+1在t-2个时间间隔内采集到的ID信息及通过时刻所制成的集合L_i+1，t-2；

当WIFI探针i探测到的WIFI设备的ID信息及通过时刻同时存在于L_i，t、L_i+1，t、L_i+1，t-1及L_i+1，t-2时则将该ID信息及通过时刻组成新的集合，记为LD_i+1，i，t，即步骤S02所述的集合B，D_i为WIFI探针i至WIFI探针i+1之间的距离。

作为优选，在步骤S03中，设集合LD_i+1，i，t中有数量为x的WIFI设备，且该数量为x的车辆上所探测到的ID信息均不属于

L_i+2，t-n，L_i+3，t-n(0＜＝n＜＝3)

中的任一个集合或同时不属于上述两个集合时，则剔除该数量为x的车辆，剔除后的车辆新集合为LK_i+1，i，t＝LD_i+1，i，t-x，即所述的集合D。

作为优选，步骤S04包括：

步骤S04.1、估计WIFI设备密集区域

在同一扫描周期内，WIFI探针扫描到的WIFI设备信息的集合记为LN_{i+1，i，t，tf}，在K个WIFI探针的扫描周期中，max(LN_{i+1，i，t，tf})是WIFI设备信息密集区域，记为集合LM_i+1，i，t；其中，tf为WIFI探针的扫描周期；

步骤S04.2、估计同行WIFI设备集合

若有y个WIFI设备信息同时出现在集合LM_i+1，i，t和集合LM_{i+2，i+1，t}中，则认为这y个WIFI设备在同一辆车上；若y＞6，从集合LK_i+1，i，t中减去重复车辆的WIFI设备信息，得到集合LC_i+1，i，t，集合LC_i+1，i，t＝LK_i+1，i，t-y+1，即所述的集合D。

作为优选，步骤S05具体包括：

当满足条件：集合LC_i+1，i，t的元素个数小于M，且集合LC_{i+2，i+1，t}及LC_{i+2，i+2，t}的元素个数小于2*M，则编号为i+1的WIFI探针至编号为i的WIFI探针之间的道路上的通行速度设为本段高速限速值；

当满足条件：集合LC_i+1，i，t的元素个数大于等于M，且集合LC_{i+2，i+1，t}及LC_{i+2，i+2，t}的元素个数均不小于2*M，则将编号为i+1的WIFI探针至编号为i的WIFI探针之间的道路上的通行速度定义为拥堵速度，为5KM/h；

当LC_i+1，i，t的元素个数不小于M时，LC_i+1，i，t中第j辆车的速度为：

其中tr_j表示第j辆车在第i个WIFI探针被探测到的时间，第j辆车在当前路段的平均通行速度为：v_i＝avg(v_i，j)，通过计算LC_i+1，i，t中所有车辆平均通行速度，从而得到WIFI探针i+1至WIFI探针i之间的距离D_i上的道路通行速度。

作为优选，在步骤S06中，分别计算编号为0、1、2、3...i...n的WIFI探针之间所有的道路通行速度，组合得到整个路网的通行速度。

本发明的有益效果为：

本发明所提供的技术方案可排除并行道路车辆、客运车辆及道路拥堵等因素的干扰，使得测量得到的高速公路的道路平均速度更加准确。同时，本发明利用高速公路通行车辆速度快、跨点多的特点，采用预先部署在高速公路边上的WIFI探针采集行驶车辆中WIFI设备的ID信息和通过时刻，从而估算出车辆在高速公路上的行驶速度。

附图说明

图1为本实施例中基于WIFI探针探测高速公路上道路通行速度的测速方法的流程结构示意图；

图2为本实施例中WIFI探针收集的数据；

图3为本实施例中同时被WIFI探针1和WIFI探针2收集的WIFI设备数据。

具体实施方式

在本实施例中：

道路通行速度是指单位时间内，通过路段某个区域车辆通行速度的均值。WIFI探针是指在该设备在探测范围内，可以检测到信号覆盖范围内的所有WIFI设备，并记录检测到的时刻以及设备ID，比如可以检测到打开WIFI开关的手机、IPAD。并行道路是指和某一条高速公路平行的道路，两条道路之间的距离往往较近。车辆在并行道路上行驶时，也可以被安装另一条道路上的WIFI探针探测到。客运车辆是指是指一切以载客为营运业务的车辆。客运车辆乘客较多，导致WIFI设备较多，这些设备都代表同一辆车的速度，可能影响道路通行速度的计算。本文所指客运车辆，特指乘载乘客较多的车辆，一般需大于6人。

在本实施例中，由于WIFI探针检测到的WIFI设备信息均来源于车辆上乘客，故计算得到的WIFI设备的移动速度即是该辆车的行驶速度。

如图1所示，本实施例提供一种技术方案：基于WIFI探针探测高速公路上道路通行速度的测速方法，该测速方法包括如下步骤：

S01、采集WIFI设备信息

取WIFI探针共n+1个，分别对应编号为0、1、2、3......n，WIFI探针部署在需测速的高速公路上，用以采集WIFI设备的ID信息及通过时刻；其中，WIFI探针每隔时间间隔T将采集到的ID信息及通过时刻上传至中心服务器。

S02、将编号为i的WIFI探针在t个时间间隔内采集到的ID信息及通过时刻制成集合L_i，t，编号i的WIFI探针是编号为0、1、2、3......nWIFI探针中的其中一个。

S03、判断车辆行驶方向

若集合L_i，t中的车辆，在L_i+1，t，L_i+1，t-1或者L_i+1，t-2中被找到，说明车辆是从编号i+1WIFI设备部署处开到编号为i的WIFI设备部署处。若集合L_i，t中的车辆，在L_i-1，t，L_i-1，t-1或者L_i-1，t-2中被找到，说明车辆是从编号i-1WIFI探针处开到编号为i的WIFI探针处。找出从编号i+1的WIFI探针处开到编号为i的WIFI探针处的车辆组成新集合LD_i+1，i，t。因为道路速度计算结果是双向的，为说明的简洁，下面只讨论集合LD_i+1，i，t的情况。WIFI探针探测到的ID信息在集合L_i，t、L_i+1，t、L_i+1，t-1及L_i+1，t-2中均存在时，则车辆由编号为i+1的WIFI探针处行驶到编号为i的WIFI探针处；此时，将由编号为i+1的WIFI探针处行驶到编号为i的WIFI探针处的车辆组成集合LD_i+1，i，t，D_i为编号i的WIFI探针至编号i+1的WIFI探针之间的距离。

S04、剔除并行道路车辆

设集合LD_i+1，i，t中有数量为x的车辆，且该数量为x的车辆上所探测到的ID信息均不属于L_i+2，t-n，L_i+3，t-n(0＜＝n＜＝3)中的任一个集合或同时不属于上述两个集合时，则剔除该数量为x的车辆，剔除后的车辆新集合为LK_i+1，i，t＝LD_i+1，i，t-x。

S05、剔除同车设备

(1)估计设备密集区域

在同一扫描周期内，WIFI探针扫描到的WIFI设备信息的集合记为LN_{i+1，i，t，tf}，在K个扫描周期中，max(LN_{i+1，i，t，tf})是WIFI设备信息密集区域，记为集合LM_i+1，i，t；其中，tf为WIFI探针的扫描周期。

(2)估计同行设备集合

若有y个WIFI设备信息同时出现在集合LM_i+1，i，t和集合LM_{i+2，i+1，t}中，则认为这y个WIFI设备在同一辆车上；若y＞6，从集合LK_i+1，i，t中减去重复车辆的WIFI设备信息，得到集合LC_i+1，i，t，集合LC_i+1，i，t＝LK_i+1，i，t-y+1；

S06、拥堵判断，得到拥堵速度

当满足条件：集合LC_i+1，i，t的元素个数小于M，且集合LC_{i+2，i+1，t}及LC_{i+2，i+2，t}的元素个数小于2*M，则编号为i+1的WIFI探针至编号为i的WIFI探针之间的道路上的通行速度设为本段高速限速值；

当满足条件：集合LC_i+1，i，t的元素个数大于等于M，且集合LC_{i+2，i+1，t}及LC_{i+2，i+2，t}的元素个数均不小于2*M，则将编号为i+1的WIFI探针至编号为i的WIFI探针之间的道路上的通行速度定义为拥堵速度，为5KM/h；

当LC_i+1，i，t的元素个数不小于M时，M可取值为10，LC_i+1，i，t中第j辆车的速度为：

其中tr_j表示第j辆车在第i个WIFI探针被探测到的时间，第j辆车在当前路段的平均通行速度为：v_i＝avg(v_i，j)，通过计算LC_i+1，i，t中所有车辆平均通行速度，从而得到编号为i+1的WIFI探针至编号为i的WIFI探针之间的距离D_i上的道路通行速度。

S07、计算路网速度

分别计算编号为0、1、2、3......n的WIFI探针之间所有的道路通行速度，组合得到整个路网的通行速度。

以下以具体数据为例：

1、如图2所示的数据为部署在高速公路上其中一个WIFI探针收集的数据，根据上述方法对该数据进行计算：

2、判断车辆行驶方向：如图3所示，首先我们统计出画线框的WIFI设备同时出现在WIFI探针1和WIFI探针2当中，然后根据时间戳判断出，除了WIFI探针2采集到的最后三个WIFI设备是从WIFI探针1开往WIFI探针2的，其它部分都是从WIFI探针2开往WIFI探针1的。我们在实验中只计算从WIFI探针2开往WIFI探针1的WIFI设备。

3、剔除并行道路车辆

以下设备只在探针2中出现过，因此将它们视为实在平行道路上行驶的车辆，将它们剔除。

剔除的数据为：

21:42:52:1S:SF:TS

2:60:34:0D:DS:CW

54:20:02:3F:GS:GE

4、剔除同车设备

以下设备几乎同时出现在探针1、2、3中，可将其视为同行设备，只保留其中一组数据，删除多余的设备。

60:01:94:1F:BD:GC

58:01:94:2F:BD:EC

60:81:44:3F:HD:KG

85:01:63:7R:BD:JD

55:36:94:5F:JF:SC

60:95:94:7G:BD:EC

5、拥堵判断

在上述四个步骤之后，还剩下以下九组数据：

60:01:94:1F:BD:GC

58:01:94:2F:BD:EC

60:81:44:3F:HD:KG

85:01:63:7R:BD:JD

55:36:94:5F:JF:SC

60:95:94:7G:BD:EC

52:01:85:7F:BD:KC

13:12:94:4F:FD:SS

60:01:94:3F:BD:EC

60:01:94:4F:BD:EC

60:01:94:5F:BD:EC

由于探针0、1、2、3检测到的设备量均少于10，因此将此段高速道路通行速度设为高速限速值，为100km/h。

6、分别计算剩余WIFI探针之间所有的道路通行速度，组合得到整个路网的通行速度。

Claims (3)

1.基于WIFI探针探测高速公路上道路通行速度的测速方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01、利用部署于高速公路上的WIFI探针采集行驶的车辆上WIFI设备的ID信息及通过时刻，并将其中编号为i的WIFI探针探测到的ID信息及通过时刻制成集合，记为集合A；

编号为i的WIFI探针是部署于高速公路上的WIFI探针中的其中一个，记为WIFI探针i；

S02、与WIFI探针i相邻的WIFI探针为WIFI探针i-1或WIFI探针i+1，WIFI探针i-1或WIFI探针i+1探测到的ID信息及通过时刻组成集合，记为集合A₁；

通过集合A及集合A₁中的数组判断WIFI设备的移动方向，选取单向移动的WIFI设备的ID信息及通过时刻组成新的集合，记为集合B；

其中，在步骤S02中，与WIFI探针i相邻且位于其上游的WIFI探针编号为i+1，记为WIFI探针i+1，WIFI探针i+1在t个时间间隔内采集到的ID信息及通过时刻所制成的集合L_i+1，t，WIFI探针i+1在t-1个时间间隔内采集到的ID信息及通过时刻所制成的集合L_i+1，t-1，WIFI探针i+1在t-2个时间间隔内采集到的ID信息及通过时刻所制成的集合L_i+1，t-2；

当WIFI探针i探测到的WIFI设备的ID信息及通过时刻同时存在于L_i，t、L_i+1，t、L_i+1，t-1及L_i+1，t-2时，则将该ID信息及通过时刻组成新的集合，记为LD_i+1，i，τ，即步骤S02所述的集合B，D_i为WIFI探针i至WIFI探针i+1之间的距离；

S03、在所述集合B中，剔除和高速道路相平行道路上的WIFI设备的ID信息及通过时刻后，得到集合C；

S04、在所述集合C中，剔除同一个车辆上的WIFI设备的ID信息及通过时刻数组，得到集合D；

步骤S04.1、估计WIFI设备密集区域

在同一扫描周期内，WIFI探针扫描到的WIFI设备信息的集合记为LN_i+1,i,t,tf，在K个WIFI探针的扫描周期中，max(LN_i+1,i,t,tf)是WIFI设备信息密集区域，记为集合LM_i+1，i，t；其中，tf为WIFI探针的扫描周期；

步骤S04.2、估计同行WIFI设备集合

若有y个WIFI设备信息同时出现在集合LM_i+1，i，t和集合LM_{i+2，i+1，t}中，则认为这y个WIFI设备在同一辆车上；若y＞6，从集合LK_i+1，i，t中减去重复车辆的WIFI设备信息，得到集合LC_i+1，i，t，即所述的集合D，其中LK_i+1,i,t为同一辆车上y个WIFI设备信息的集合；

S05、判断高速公路是否发生拥堵，得到拥堵速度；

计算得出集合D中全部WIFI设备的道路通行速度；

步骤S05具体包括:

当满足条件：集合LC_i+1，i，t的元素个数小于M，且集合LC_{i+2，i+i，t}及LC_i+3,i+2,t的元素个数小于2*M，则编号为i+1的WIFI探针至编号为i的WIFI探针之间的道路上的通行速度设为本段高速限速值；

当满足条件：集合LC_i+1，i，t的元素个数大于等于M，且集合LC_{i+2，i+1，t}及LC_i+3,i+2,t的元素个数均大于等于2*M，则将编号为i+1的WIFI探针至编号为i的WIFI探针之间的道路上的通行速度定义为拥堵速度，为5KM/h；

集合LC_i+1,i,t的元素个数大于等于M，且LC_i+2,i+1,t集合及LC_i+3,i+2,t的元素个数均小于2*M，LC_i+1,i,t中第j辆车的速度为：

其中tr_j表示第j辆车在第i个WIFI探针被探测到的时间，第j辆车在当前路段的平均通行速度为：v_i＝avg(v_i,j)，通过计算LC_i+1,i,t中所有车辆平均通行速度，从而得到WIFI探针i+1至WIFI探针i之间的距离D_i上的道路通行速度；

S06、通过计算部署在高速公路上的每个WIFI探针之间的道路通行速度，组合得到整个路网的通行速度，所述通行速度即车辆的通行速度。

2.根据权利要求1所述的基于WIFI探针探测高速公路上道路通行速度的测速方法，其特征在于，在步骤S01中，WIFI探针i每隔时间间隔T将采集到的ID信息及通过时刻上传至中心服务器，集合A为WIFI探针在t个时间间隔内采集到的ID信息及通过时刻所制成的集合L_i，t。

3.根据权利要求1所述的基于WIFI探针探测高速公路上道路通行速度的测速方法，其特征在于，在步骤S06中，分别计算编号为0、1、2、3...i...n的WIFI探针之间所有的道路通行速度，组合得到整个路网的通行速度。

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