一種交通動態監測管理系統的製作方法
2024-04-13 18:52:05
1.本發明屬於智能交通管理技術領域，具體涉及一種交通動態監測管理系統。
背景技術：
2.隨著智能交通系統的發展，城市中的交通流檢測器的數量在不斷增加，可以為道路交通管理者和出行者提供越來越豐富的歷史和實時交通流信息。同時利用歷史和實時交通信息對未來交通狀況進行預測，一方面可以使交通管理者針對即將發生的交通擁堵提前採取有效的管理措施，從而避免大範圍擁堵的發生或減輕擁堵程度，另一方面可以使交通出行者有針對性地選擇出行路線和出行時間，有效地避開擁堵區域和擁堵時間，提高出行效率，節省出行時間。
3.此外，由於交通網絡的特性，交通網絡中的不同地點的交通流之間有明顯的空間關係，而同一地點的交通流之間具有類似的時間特性，因此，當前地點、臨近地點的實時和歷史檢測數據為當前地點交通流的預測提供了豐富的信息。但是，由於道路交通流的時變性、非線性和高度的不確定性，常規的僅僅依靠數學模型的預測方法和系統無法滿足大規模道路網實時交通流特性預測的預測需求。
技術實現要素：
4.有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種交通動態監測管理系統，其通過車流量數據來對交通燈運行規律周期進行修改，以使得道路的利用率最大化，提升了道路利用率，減少了交通擁堵。
5.為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：
6.一種交通動態監測管理系統，所述系統包括：道路監督端、車輛監督端和雲計算中心；所述道路監督端配置用於獲取目標道路的車流量數據、交通燈運行規律周期和目標道路利用率；所述車輛監督端配置用於獲取車輛的軌跡路線；所述雲計算中心，配置用於從目標道路監督端獲取車流量數據、交通燈運行規律周期和道路利用率，以及從車輛監督端獲取車輛的軌跡路線，基於車輛軌跡路線，計算設定的時間段內，在目標道路上的預測車流量數據，結合目標道路的車流量數據，計算出目標道路車流量增量，基於計算得到的目標道路車流量增量，在現有的交通燈運行規律周期的基礎上進行調整，生成新的交通燈運行規律周期，新的交通燈運行規律周期須滿足的約束條件為：在新的交通燈運行規律周期下，目標道路利用率提升超過設定的閾值百分比。
7.進一步的，所述道路監督端包括：車流量監督設備，配置用於獲取目標道路的車流量數據；交通燈運行監督設備，配置用於獲取交通燈的運行規律周期；道路利用率監督設備，配置用於基於目標道路的車流量數據，找到一天二十四小時內每個設定的時間段內對應的目標道路的車流量數據，計算每個設定的時間段內的道路利用率和平均道路利用率；所述設定的時間段等長，且將一天二十四個小時平均劃分，所述平均道路利用率為一天二十四小時的總的道路利用率平均到每個等長的時間段對應的道路利用率。
8.進一步的，所述雲計算中心計算出目標道路車流量增量的過程包括：基於車輛軌跡路線，計算設定的時間段內，在目標道路上的預測車流量數據，再使用如下公式，計算出目標道路車流量增量：目標道路車流量增量：其中，gain為目標道路車流量增量，n為車輛軌跡路線的數量，l為車輛軌跡路線的平均長度，pre預測車流量數據，now為目標道路車流量數據，k為調整係數，取值範圍為0.3～0.8；n為增量中心，取值為25。
9.進一步的，所述交通燈運行規律周期定義為交通燈切換的時間規律周期。
10.進一步的，所述雲計算中心與道路監督端通過非對稱加密通信進行連接。
11.進一步的，所述雲計算中心與車輛監督端通過對稱加密通信進行連接。
12.進一步的，所述雲計算中心，在現有的交通燈運行規律周期的基礎上進行調整，生成新的交通燈運行規律周期的方法包括：使用如下公式，計算生成新的交通燈規律周期：其中，r為交通燈運行規律周期中，紅燈的持續時間，y為交通燈運行規律周期中，黃燈的持續時間，g為交通燈運行規律周期中，綠燈的持續時間；p為切換常數，取值為60；max(s-s)為約束條件，目標道路利用率提升超過設定的閾值百分比。
13.進一步的，所述非對稱加密通信的過程為基於md5密鑰管理的方式進行加密。
14.進一步的，所述基於md5密鑰管理的方式為：在達到密鑰更新條件後，根據非對稱加密算法，生成更新後的密鑰；所述更新後的密鑰包括私鑰和公鑰；存儲更新後的私鑰；使用更新前的私鑰對更新後的公鑰進行籤名，生成公鑰更新報文；將所述公鑰更新報文發送至執行站裝置；由所述執行站裝置使用更新前的公鑰對所述公鑰更新報文進行籤名驗證，並在所述籤名驗證通過時，將所述更新前的公鑰替換成更新後的公鑰，並發送確認報文至所述雲計算中心。
15.進一步的，所述非對稱加密通信的過程為基於ras密鑰管理的方式進行加密。
16.本發明的一種交通動態監測管理系統，具有如下有益效果：
17.1.道路利用率高：本發明通過基於獲取到的各種交通數據，更改交通燈的運行規則，以提升道路的利用率，不僅能夠緩解交通擁堵，同時也可以避免道路的浪費。
18.2.準確率高：本發明在生成新的交通燈運行規則時，結合了多種參數，以提升準確率，同時在道路利用率的約束下生成，更保證了最終結果不會降低道路利用率。
附圖說明
19.圖1為本發明實施例提供的一種交通動態監測管理系統的系統結構示意圖；
20.圖2為本發明實施例提供的一種交通動態監測管理系統的道路實際運行示意圖。
具體實施方式
21.下面結合附圖及本發明的實施例對本發明的方法作進一步詳細的說明。
22.實施例1
23.如圖1所示，一種交通動態監測管理系統，所述系統包括：道路監督端、車輛監督端和雲計算中心；所述道路監督端配置用於獲取目標道路的車流量數據、交通燈運行規律周期和目標道路利用率；所述車輛監督端配置用於獲取車輛的軌跡路線；所述雲計算中心，配置用於從目標道路監督端獲取車流量數據、交通燈運行規律周期和道路利用率，以及從車輛監督端獲取車輛的軌跡路線，基於車輛軌跡路線，計算設定的時間段內，在目標道路上的預測車流量數據，結合目標道路的車流量數據，計算出目標道路車流量增量，基於計算得到的目標道路車流量增量，在現有的交通燈運行規律周期的基礎上進行調整，生成新的交通燈運行規律周期，新的交通燈運行規律周期須滿足的約束條件為：在新的交通燈運行規律周期下，目標道路利用率提升超過設定的閾值百分比。
24.具體的，在現實生活中，提升道路利用率不僅可以緩解交通擁堵，也可以提升道路的經濟價值。
25.而現有技術中，一般通過靜態的城市規劃來實現。
26.本發明結合車輛端和道路端監測獲取到的數據，對交通燈運行規律周期進行調整，以提升道路的利用率。
27.實施例2
28.在上一實施例的基礎上，所述道路監督端包括：車流量監督設備，配置用於獲取目標道路的車流量數據；交通燈運行監督設備，配置用於獲取交通燈的運行規律周期；道路利用率監督設備，配置用於基於目標道路的車流量數據，找到一天二十四小時內每個設定的時間段內對應的目標道路的車流量數據，計算每個設定的時間段內的道路利用率和平均道路利用率；所述設定的時間段等長，且將一天二十四個小時平均劃分，所述平均道路利用率為一天二十四小時的總的道路利用率平均到每個等長的時間段對應的道路利用率。
29.具體的，交通信號燈是指揮交通運行的信號燈，一般由紅燈、綠燈、黃燈組成。紅燈表示禁止通行，綠燈表示準許通行，黃燈表示警示。
30.通過控制交通燈的切換規律，可以改變道路的運行規則。
31.實施例3
32.在上一實施例的基礎上，所述雲計算中心計算出目標道路車流量增量的過程包括：基於車輛軌跡路線，計算設定的時間段內，在目標道路上的預測車流量數據，再使用如下公式，計算出目標道路車流量增量：量增量：其中，gain為目標道路車流量增量，n為車輛軌跡路線的數量，l為車輛軌跡路線的平均長度，pre預測車流量數據，now為目標道路車流量數據，k為調整係數，取值範圍為0.3～0.8；n為增量中心，取值為25。
33.lg(x)中的x是一個較小的值，使得lg(x)是一個小數，同時由於需要考慮每一條軌跡路線，使用了累乘的方法，這就使得最終的結果是多個小數相乘，導致結果嚴重出現問題，發明人用了調整係數與這部分相乘來調整結果，使得結果更加準確。
34.通常來說，n的取值是越大越好，但為了準確率和效率相接近，取值了25作為增量中心。這個取值也與調整係數k有關，通過實驗選取了25作為最佳值。
35.通過實驗，發現pre-now不會有負值的情況出現，因為pre預測車流量數據，now為
目標道路車流量數據，而兩者都是針對一段時間內的數值。在同一時間段內，預測車流量數據會因為車輛導航路線的變更發生改變，在實際中，有一部分原來是該路線的車輛會改變其路線，但也有部分車輛的導航路線會更換到該路線，而實驗數據顯示，兩者的數值中，改變原有路線的車輛往往持平或者低於更換到該路線的車輛，使得目標道路車流量數據略低於預測車流量數據(在所有車都使用導航的前提下，未考慮部分車輛不適用導航的情況)。同時，發現兩者的差值的結果又是遵循一定的規律的，差值的值往往不大，且小於10。但這個值也不是固定的，會隨著軌跡路線的個數而變化。
36.對數函數的使用是為了讓計算出的值的範圍在一定範圍內，使用對數後，計算出的值的範圍縮小了。而在後續的公式中，再使用指數函數進行一定程度的還原。
37.實施例4
38.在上一實施例的基礎上，所述交通燈運行規律周期定義為交通燈切換的時間規律周期。
39.實施例5
40.在上一實施例的基礎上，所述雲計算中心與道路監督端通過非對稱加密通信進行連接。
41.具體的，對稱加密算法是應用較早的加密算法，技術成熟。在對稱加密算法中，數據發信方將明文(原始數據)和加密密鑰(mi yao)一起經過特殊加密算法處理後，使其變成複雜的加密密文發送出去。收信方收到密文後，若想解讀原文，則需要使用加密用過的密鑰及相同算法的逆算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明文。在對稱加密算法中，使用的密鑰只有一個，發收信雙方都使用這個密鑰對數據進行加密和解密，這就要求解密方事先必須知道加密密鑰。
42.實施例6
43.在上一實施例的基礎上，所述雲計算中心與車輛監督端通過對稱加密通信進行連接。
44.實施例7
45.參考圖2，在上一實施例的基礎上，所述雲計算中心，在現有的交通燈運行規律周期的基礎上進行調整，生成新的交通燈運行規律周期的方法包括：使用如下公式，計算生成新的交通燈規律周期：其中，r為交通燈運行規律周期中，紅燈的持續時間，y為交通燈運行規律周期中，黃燈的持續時間，g為交通燈運行規律周期中，綠燈的持續時間；p為切換常數，取值為60；max(s-s)為約束條件，目標道路利用率提升超過設定的閾值百分比。
46.r＝r*p*exp(gain*0.2)|max在不考慮約束的情況下，為：r＝r*p*exp(gain*0.2)|max在不考慮約束的情況下，為：通過實驗過程發現，在本發明的增量計算得到的結果下，使用本發明的規律周期調整公式，可以得到更加準確的結果。
47.實施例8
48.在上一實施例的基礎上，所述非對稱加密通信的過程為基於md5密鑰管理的方式
進行加密。
49.具體的，非對稱加密算法需要兩個密鑰：公開密鑰(publickey:簡稱公鑰)和私有密鑰(privatekey:簡稱私鑰)。公鑰與私鑰是一對，如果用公鑰對數據進行加密，只有用對應的私鑰才能解密。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種算法叫作非對稱加密算法。非對稱加密算法實現機密信息交換的基本過程是：甲方生成一對密鑰並將公鑰公開，需要向甲方發送信息的其他角色(乙方)使用該密鑰(甲方的公鑰)對機密信息進行加密後再發送給甲方；甲方再用自己私鑰對加密後的信息進行解密。甲方想要回復乙方時正好相反，使用乙方的公鑰對數據進行加密，同理，乙方使用自己的私鑰來進行解密。
50.實施例9
51.在上一實施例的基礎上，所述基於md5密鑰管理的方式為：在達到密鑰更新條件後，根據非對稱加密算法，生成更新後的密鑰；所述更新後的密鑰包括私鑰和公鑰；存儲更新後的私鑰；使用更新前的私鑰對更新後的公鑰進行籤名，生成公鑰更新報文；將所述公鑰更新報文發送至執行站裝置；由所述執行站裝置使用更新前的公鑰對所述公鑰更新報文進行籤名驗證，並在所述籤名驗證通過時，將所述更新前的公鑰替換成更新後的公鑰，並發送確認報文至所述雲計算中心。
52.實施例10
53.在上一實施例的基礎上，所述非對稱加密通信的過程為基於ras密鑰管理的方式進行加密。
54.需要說明的是，上述實施例提供的系統，僅以上述各功能單元的劃分進行舉例說明，在實際應用中，可以根據需要而將上述功能分配由不同的功能單元來完成，即將本發明實施例中的單元或者步驟再分解或者組合，例如，上述實施例的單元可以合併為一個單元，也可以進一步拆分成多個子單元，以完成以上描述的全部或者單元功能。對於本發明實施例中涉及的單元、步驟的名稱，僅僅是為了區分各個單元或者步驟，不視為對本發明的不當限定。
55.所屬技術領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的存儲裝置、處理裝置的具體工作過程及有關說明，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。
56.本領域技術人員應能夠意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元、方法步驟，能夠以電子硬體、計算機軟體或者二者的結合來實現，軟體單元、方法步驟對應的程序可以置於隨機存儲器(ram)、內存、只讀存儲器(rom)、電可編程rom、電可擦除可編程rom、寄存器、硬碟、可移動磁碟、qd-rom、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。為了清楚地說明電子硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以電子硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。本領域技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。
57.術語「第一」、「另一部分」等是配置用於區別類似的對象，而不是配置用於描述或表示特定的順序或先後次序。
58.術語「包括」或者任何其它類似用語旨在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者單元/裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的
其它要素，或者還包括這些過程、方法、物品或者單元/裝置所固有的要素。
59.至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護範圍顯然不局限於這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術標記作出等同的更改或替換，這些更改或替換之後的技術方案都將落入本發明的保護範圍之內。
60.以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非配置用於限定本發明的保護範圍。