TWI512690B - Application of vehicle population movement mode changes to detect road congestion - Google Patents

Description

應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法

本發明係一種應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法，係應用交通資訊蒐集探偵車觀察周遭車輛之群體移動變化趨勢，來判別交通資訊蒐集探偵車所行駛的道路路況是否發生變化。

一般道路情況的資訊採集與分析是預先將偵測點的座標資訊載入至終端採集裝置中，令終端採集裝置判斷經過上述偵測點時，即自動觸發路況資訊的採集分析作業，以產生相應的行車路況資訊後才回傳至後端平台，但此方法易因單一探偵車車輛駕駛行為之差異，而提供較不具代表性的路況資訊。

通常後端平台收集交通資訊探偵車或手機定期回傳的GPS資訊(包含移動向量資訊及位置資訊)，再由後端平台根據每一輛探測車的行車軌跡與路線，計算行經道路的路段車速，並依此方式在收集計算出所有探測車或手機所傳回的採集資訊後，統計產生交通網路上各路段的平均車速資訊，以掌握各路段之路況變化，但探偵車或手機定期回傳GPS，除了增加自身的通訊成本外，若有大量的GPS資訊同時回傳到後端平台，則易造成後端平台運算及通訊網路的負擔。

常見的車間通訊網路進行交通資訊傳遞與交換時，是藉由各車輛與鄰近車輛(車間通訊範圍內)相互交換車輛平均速度、平均車輛間距、及平均車輛密度資訊，各車輛再自行計算可代表周遭交通路況的指標(traffic condition index)，再將此路況指標資訊經由車間通訊網路廣播給其它車輛或傳送到路旁基礎設施以進行進一步應用，此作法除了無法有效避免蒐集到怠速行駛或停置在路旁的車輛資訊外、亦無法避免蒐集到來自對向車道車輛所提供之資訊，這些資訊都會造成計算出的路況指標資訊失真的情況，亦無法確切反應車輛所行駛路段的路況變化。

由此可見，上述習用方式仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。

本案發明人鑑於上述習用方式所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法。

為達成上述發明目的之應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法，係利用於各市區一般道路、幹道上行駛的交通資訊蒐集探偵車蒐集路況資訊，當探偵車偵測到路況發生重大變化時(道路發生壅塞)，可即時將發生道路壅塞的路段資訊回報給後端交通資訊蒐集伺服器。藉由各交通資訊蒐集探偵車取得相鄰車輛之GPS資訊，依據相鄰車輛之GPS資訊建立與探偵車移動模式相似之車輛群組，經由各探偵車持續觀察車輛群組之移動變化趨勢，當觀察到整體車輛 群組之移動趨勢發生變化時，探偵車可即時回報路段壅塞資訊及自身的GPS軌跡資訊於後端交通資訊蒐集伺服器，最後，再藉由後端交通資訊蒐集伺服器分析探偵車之GPS軌跡資訊，並將GPS軌跡資訊對應到路網路段上，便可得知探偵車所在壅塞路段。

上述所提之藉由各交通資訊蒐集探偵車取得相鄰車輛之GPS資訊，主要是運用車輛間短距無線通訊技術來蒐集取得相鄰車輛之GPS資訊，目前可運用於車間通訊的短距無線通訊標準像是IEEE 802.11p，具有低傳輸延遲、高傳輸距離(1,000公尺)與高傳輸速度(27Mbit/s)等特性。

上述所提之依據相鄰車輛之GPS資訊建立與探偵車移動模式相似之車輛群組，主要是由探偵車蒐集相鄰車輛的GPS資訊後，從GPS資訊取得移動方位角和移動速度資訊，探偵車再一一計算與相鄰車輛之間的移動方位角和移動速度差異，由探偵車判斷若移動方位角和移動速度差異低於預定門檻值，則將相鄰車輛歸屬於移動模式相似車輛群組，反之則排除。此移動模式相似之車輛群組資訊亦會由交通資訊蒐集探偵車定期更新。

上述所提之探偵車持續觀察車輛群組之移動變化趨勢，主要是由探偵車觀察車輛群組之移動模式是否發生變化，包括整體車輛群組移動距離是否隨時間遞減、或整體車輛群組移動速度是否隨時間遞減，並持續一段時間，此也代表道路路況出現壅塞。

上述所提之探偵車即時回報路段壅塞資訊及自身的GPS軌跡資訊於後端交通資訊蒐集伺服器，主要是當探偵車發現車輛群組移動模式發生變化，並持續一段時間時，便 可將觀察到的路況變化和自身的GPS軌跡資訊即時回報到後端伺服器；而後端伺服器除了蒐集各探偵車回報的路況變化資訊外，可透過相關地圖匹配演算法將探偵車回報的GPS軌跡資訊對應到路網路段，以掌握目前路況發生變化的路段資訊。

本發明所提供之應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明係透過各交通資訊蒐集探偵車自行蒐集及分析道路路況變化趨勢，當偵測到路況發生重大變化時，探偵車再即時回報給後端交通資訊蒐集伺服器，此機制不需要後端伺服器進行大量資料運算，可大幅降低後端伺服器的運行負擔，並可降低探偵車回報路況資訊到後端伺服器的次數及通訊成本，有效提升整體系統的運作效能。

2.本發明係利用觀察與探偵車移動模式相近的車輛群體之移動變化趨勢來偵測道路路況，此作法除了可有效利用有限的交通資訊蒐集探偵車來即時反映交通路況，並可確保一定的路況資訊可信度。

101~106‧‧‧偵測道路壅塞方法流程

201~206‧‧‧移動模式相似之車輛群組建立流程

301‧‧‧交通資訊蒐集探偵車

302‧‧‧一般車輛

303‧‧‧車間短距無線通訊

304‧‧‧行動數據通訊

305‧‧‧移動模式相似車輛群組

306‧‧‧行動通訊基地台

307‧‧‧網際網路

308‧‧‧交通資訊蒐集伺服器

請參閱有關本發明之詳細說明及其附圖，將可進一步瞭解本發明之技術內容及其目的功效；有關附圖為：圖1為應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法流程圖；圖2為移動模式相似之車輛群組建立流程圖；圖3為應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞應用 示意圖。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，但並不用於限定本發明。

以下，結合附圖對本發明進一步說明：請參閱圖1所述，係為達成上述發明目的之應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法流程圖，係利用於各市區一般道路、幹道上行駛的交通資訊蒐集探偵車蒐集路況資訊，當探偵車偵測到路況發生重大變化時(道路發生壅塞)，可即時將發生道路壅塞的路段資訊回報給後端交通資訊蒐集伺服器。藉由各交通資訊蒐集探偵車取得相鄰車輛之GPS資訊如流程101，依據交通資訊蒐集探偵車利用相鄰車輛之GPS資訊建立移動模式相似車輛群組如流程102，經由各交通資訊蒐集探偵車持續觀察車輛群組之移動變化趨勢如流程103，當觀察到整體車輛群組之移動趨勢發生變化時如流程104，交通資訊蒐集探偵車回報路段壅塞資訊及自身GPS軌跡資訊於後端交通資訊蒐集伺服器如流程105，最後，再藉由後端交通資訊蒐集伺服器分析交通資訊蒐集探偵車之GPS軌跡資訊得出探偵車所在壅塞路段如流程106。

上述所提之藉由各交通資訊蒐集探偵車取得相鄰車輛之GPS資訊，主要是運用車輛間短距無線通訊技術來蒐集取得相鄰車輛之GPS資訊，目前可運用於車間通訊的短距無線通訊標準像是IEEE 802.11p，具有低傳輸延遲、高傳輸距離(1,000公尺)與高傳輸速度(27Mbit/s)等特性。

請參閱圖2所述，係為移動模式相似之車輛群組建立流程圖，上述所提之依據相鄰車輛之GPS資訊建立與交通資訊蒐集探偵車移動模式相似之車輛群組，主要是由交通資訊蒐集探偵車蒐集相鄰車輛之GPS資訊後如流程201，從GPS資訊取得移動方位角和移動速度資訊如流程202，探偵車再一一計算相鄰車輛之間的移動方位角和移動速度差異如流程203，由探偵車判斷若移動方位角和移動速度差異低於預定門檻值如流程204，則交通資訊蒐集探偵車將相鄰車輛歸屬於移動模式相似車輛群組如流程205，反之則排除此相鄰車輛如流程206。此移動模式相似之車輛群組資訊亦會由交通資訊蒐集探偵車定期更新。

上述所提之探偵車持續觀察車輛群組之移動變化趨勢，主要是由探偵車觀察車輛群組之移動模式是否發生變化，包括整體車輛群組移動距離是否隨時間遞減、或整體車輛群組移動速度是否隨時間遞減，並持續一段時間，此也代表道路路況出現壅塞。

上述所提之探偵車即時回報路段壅塞資訊及自身的GPS軌跡資訊於後端交通資訊蒐集伺服器，主要是當發探偵車發現車輛群組移動模式發生變化，並持續一段時間時，便可將觀察到的路況變化和自身的GPS軌跡資訊即時回報到後端伺服器；而後端伺服器除了蒐集各探偵車回報的路況變化資訊外，並透過相關地圖匹配演算法將探偵車回報的GPS軌跡資訊對應到路網路段，以掌握目前路況發生變化的路段資訊。

如圖3所示，本發明之應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞應用示意圖，係包含：交通資訊蒐集探偵 車301，係指具有裝備GPS全球定位系統模組、蒐集鄰近車輛的GPS資訊模組、車間短距無線通訊模組、行動通訊模組、及路況分析模組之交通資訊蒐集專用車輛；一般車輛302，係指裝備GPS定位功能模組及車間短距無線通訊模組之車輛；車間短距無線通訊303，係指適用於車輛行進間進行資料傳輸的無線通訊技術，如IEEE 802.11p；行動數據通訊304，係指適用於廣域資料傳輸的無線通訊技術，如3G、WiMAX；移動模式相似車輛群組305，係指與交通資訊蒐集探偵車具有相似移動方向、相似移動速度的車輛所構成的車輛群組；行動通訊基地台306，係指一般3G、WiMAX通訊基地台；網際網路307，係指有線網路，包含骨幹網路、及連及用戶之最後一哩，並以通用的通訊協定相連；交通資訊蒐集伺服器308，係指蒐集道路路況之專屬伺服主機，裝備路況資訊蒐集模組、及路徑比對模組。

行駛在各重要道路、幹道上的交通資訊蒐集探偵車302藉由蒐集鄰近車輛的GPS資訊模組與車間短距無線通訊模組取得周遭一般車輛301的GPS資訊，並利用蒐集而得的GPS資訊作為依據來建立移動模式相似車輛群組305，此移動模式相似車輛群組資訊則由交通資訊蒐集探偵車來更新維護。交通資訊蒐集探偵車的路況分析模組會觀察車輛群組之移動變化趨勢，即整體車輛群組移動距離是否隨時間遞減、或整體車輛群組移動速度是否隨時間遞減，並持續一段時間，來判別道路發生壅塞。當交通資訊蒐集探偵車偵測到道路發生壅塞，可即時透過行動通訊模組將道路壅塞資訊及本身的GPS軌跡資訊，經由行動通訊基地台306及網際網路307回傳到交通資訊蒐集伺服器308，交通資訊蒐集伺服器308經由 路況資訊蒐集模組接收道路壅塞資訊，並運用路徑比對模組將交通資訊蒐集探偵車的GPS軌跡對應到路網路段上，以掌握發生道路壅塞的路段。

上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

301‧‧‧交通資訊蒐集探偵車

302‧‧‧一般車輛

303‧‧‧車間短距無線通訊

304‧‧‧行動數據通訊

305‧‧‧移動模式相似車輛群組

306‧‧‧行動通訊基地台

307‧‧‧網際網路

308‧‧‧交通資訊蒐集伺服器

Claims (5)

1. 一種應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法，包含以下步驟：步驟一、藉由各裝備GPS全球定位系統模組、蒐集鄰近車輛的GPS資訊模組、車間短距無線通訊模組、行動通訊模組、及路況分析模組之交通資訊蒐集探偵車透過蒐集鄰近車輛的GPS資訊模組、及車間短距無線通訊模組取得裝備GPS定位功能模組及車間短距無線通訊模組之相鄰車輛GPS資訊；步驟二、依據交通資訊蒐集探偵車利用相鄰車輛之GPS資訊建立移動模式相似車輛群組；步驟三、經由各交通資訊蒐集探偵車持續觀察車輛群組之移動變化趨勢；步驟四、當觀察到整體車輛群組之移動趨勢發生變化時；步驟五、交通資訊蒐集探偵車回報路段壅塞資訊及自身GPS軌跡資訊於後端交通資訊蒐集伺服器；步驟六、最後，再藉由後端交通資訊蒐集伺服器分析交通資訊蒐集探偵車之GPS軌跡資訊得出探偵車所在壅塞路段。
2. 如申請專利範圍第1項所述之應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法，其中該交通資訊蒐集探偵車蒐集相鄰車輛GPS資訊建立移動模式相似車輛群組之步驟為： 步驟一、係由該交通資訊蒐集探偵車從該相鄰車輛之GPS資訊取得移動方位角和移動速度資訊；步驟二、其該交通資訊蒐集探偵車再一一計算該相鄰車輛之間的該移動方位角和該移動速度差異；步驟三、由該交通資訊蒐集探偵車判斷若該移動方位角和該移動速度差異低於預定門檻值；步驟四、則該交通資訊蒐集探偵車將該相鄰車輛歸屬於該移動模式相似車輛群組；步驟五、反之則排除該相鄰車輛。
3. 如申請專利範圍第1項所述之應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法，其中該交通資訊蒐集探偵車係為一具備蒐集鄰近一般車輛GPS定位資訊裝置、車間短距無線通訊裝置、及路況分析裝置之車輛。
4. 如申請專利範圍第1項所述之應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法，其中移動模式相近車輛群組係由複數臺與該探偵車移動方向相似且與該探偵車相對移動速度差異相當之車輛所構成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之應用車輛群體移動模式變化來偵測道路壅塞的方法，其中該車輛群組之移動趨勢發生變化，係指該整體車輛群組移動距離是否隨時間遞減、或該整體車輛群組移動速度是否隨時間遞減，並持續一段時間。