分布式路況檢測系統及路況檢測方法與流程
2023-10-09 10:18:14 1
本發明涉及智能交通領域，具體而言，涉及一種分布式路況檢測系統及路況檢測方法。
背景技術：
隨著時代的發展，城市規模的不斷擴大，汽車數量也日益增加，交通問題已經成為困擾城市的一個大問題。其中，各路段、各交通道口的車流量信息，成為了道路建設、道路改建、信號燈配時等道路優化工程的基礎。
當前，通常利用在每個車道內沒設採用地磁線圈、磁敏傳感器或加速度傳感器的單一車輛檢測器，實現對各個車道的交通基礎數據進行採集的目的。
交通基礎數據作為制定交通信號燈控制方案、道路優化改建方案等重要依據，需要確保其數據的準確性。
但是，在現有技術當中，在每個車道布設採用單一車輛檢測器，通常會由於環境因素的影響或車輛的差異性，導致檢測到的數據誤差大、採集不準確，而一旦這些交通基礎數據出現了偏差，最終可能會影響到交通信號燈控制方案、道路優化改建方案的實施效果，違背了最初布設車輛檢測器的初衷。
針對上述利用單個車輛檢測器對交通道路狀況進行檢測，導致的誤差大、識別準確率低的技術問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現要素：
本發明實施例提供了一種分布式路況檢測系統及路況檢測方法，以至少解決利用單個車輛檢測器對交通道路狀況進行檢測，導致的誤差大、識別準確率低的技術問題。
根據本發明實施例的一個方面，還提供了一種分布式路況檢測系統，包括：至少兩個車輛檢測器、接入設備和數據處理設備，其中，車輛檢測器，以第一預設間距埋設於同一車道內，車輛檢測器利用內置的加速度傳感器生成帶有時間戳的車輛檢測信息；接入設備，分別與車輛檢測器無線連接，接收車輛檢測器生成的車輛檢測信息；數據處理設備，與接入設備電連接，用於對獲取到的車輛檢測信息進行處理，生成路 況信息。
進一步的，車輛檢測器還包括至少兩軸的磁阻傳感器。
進一步的，分布式路況檢測系統包括三個車輛檢測器，其中，第一車輛檢測器埋設於交通路口的停車位置，第二車輛檢測器與第一車輛檢測器以第一預設間距埋設與同一車道內，第三車輛檢測器與第一車輛檢測器以第二預設間距埋設於交通路口上遊。
根據本發明實施例的另一個方面，提供了一種應用於分布式路況檢測系統的路況檢測方法，分布式路況檢測系統至少包括兩個帶有加速度傳感器的車輛檢測器和一個接入設備，其中，第一車輛檢測器與第二車輛檢測器以第一預設間距沿車輛行駛方向埋設於同一車道內，車輛檢測器利用加速度傳感器生成帶有時間戳的車輛檢測信息，方法包括：獲取第一車輛檢測器生成的第一車輛檢測信息；獲取在第一車輛檢測信息對應的第一時間戳記載的時間後第二車輛檢測器生成的第二車輛檢測信息；根據第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息，生成路況信息。
進一步的，車輛檢測信息至少包括振動強度信息，根據第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息，生成路況信息，包括：將第一車輛檢測信息中的第一振動強度信息和第二車輛檢測信息中的第二振動強度信息，分別與預先設置的閾值進行比對；根據比對結果對通過車道的車輛進行計數，生成用於記錄交通流量的路況信息。
進一步的，根據比對結果對通過車道的車輛進行計數，生成用於記錄交通流量的路況信息，包括：若第一振動強度信息和/或第二振動強度信息大於或等於閾值時，生成車輛通過信號和車輛通過時間；根據車輛通過信號和車輛通過時間，確定在預定時段內的交通流量信息。
進一步的，分布式路況檢測系統還包括第三車輛檢測器，其中，第一車輛檢測器和第二車輛檢測器埋設於交通路口的停車位置，第三車輛檢測器與第一車輛檢測器以第二預設間距埋設於交通路口上遊，在根據第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息，生成路況信息之後，方法還包括：獲取第三車輛檢測器生成的第三車輛檢測信息；根據第三車輛檢測，確定車輛計數信息；根據車輛計數信息和路況信息，計算車輛排隊長度。
進一步的，車輛檢測信息包括振動頻率信息，其中，根據第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息，生成路況信息，包括：將第一車輛檢測信息中的第一振動頻率信息和第二車輛檢測信息中的第二振動頻率信息進行匹配，判斷是否為同一車輛；當確定是同一車輛時，獲取第一車輛檢測信息對應的第一時間戳和第二車輛檢測信息對應的第二時間戳；根據第一時間戳和第二時間戳之間的時間差，與第一預設間距計算行駛 速度信息；根據行駛速度信息，生成用於記錄平均車輛速度的路況信息。
進一步的，在根據第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息，生成路況信息中，還包括：提取第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息中具有相同頻率特徵的第一振動頻率信息和第二振動頻率信息；將第一振動頻率信息和第二振動頻率信息帶入都卜勒計算模型，生成用於記錄車輛速度的路況信息。
進一步的，路況信息還至少包括：車輛變道信息、延誤信息中的一種或多種。
在本發明實施例中，通過至少兩個帶有加速度傳感器的車輛檢測器和一個接入設備，其中，第一車輛檢測器與第二車輛檢測器以第一預設間距沿車輛行駛方向埋設於同一車道內，車輛檢測器利用加速度傳感器生成帶有時間戳的車輛檢測信息，採用獲取第一車輛檢測器生成的第一車輛檢測信息；獲取在第一車輛檢測信息對應的第一時間戳記載的時間後第二車輛檢測器生成的第二車輛檢測信息；根據第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息，生成路況信息方式，達到了提高車輛檢測準確性的技術效果，進而解決了利用單個車輛檢測器對交通道路狀況進行檢測，導致的誤差大、識別準確率低的技術問題。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1是根據本發明實施例的一種可選的分布式路況檢測系統的示意圖；
圖2是根據本發明實施例的一種可選的分布式路況檢測系統的車輛檢測器的示意圖；
圖3是根據本發明實施例的一種可選的應用於分布式路況檢測系統的路況檢測方法的流程圖；以及
圖4是根據本發明實施例的一種可選的應用於分布式路況檢測系統的路況檢測方法的流程圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領 域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。
需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本發明的實施例能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
實施例1
根據本發明實施例，提供了一種分布式路況檢測系統的實施例，圖1是根據本發明實施例的一種可選的分布式路況檢測系統的示意圖，如圖1所示，分布式路況檢測系統包括：至少兩個車輛檢測器10、接入設備20和數據處理設備30。
車輛檢測器10，以第一預設間距埋設於同一車道內，車輛檢測器利用內置的加速度傳感器12生成帶有時間戳的車輛檢測信息。
接入設備20，分別與車輛檢測器10無線連接，接收車輛檢測器生成的車輛檢測信息。
數據處理設備30，與接入設備20電連接，用於對獲取到的車輛檢測信息進行處理，生成路況信息。
作為一種可選的實施方式，在實際應用當中，可以將車輛檢測器10以第一預設間距布設在道路的每條車道上，利用車輛檢測器10對道路的交通情況進行監控，可以通過車輛檢測器10可以實時獲取到車道上通過的車流量、車速等信息。
作為一種可選的實施方式，還可以將車輛檢測器10以第一預設間距布設於交通路口處，用於監控路口的通行能力。例如，交通路口各個時段對應的最大通行能力，交通路口各個時段所對應的平均車速等信息。
通常，在設置在道路上的用於監控交通情況的車輛檢測器10，其第一預設間距為2米至6米，優選的，可以根據車輛的平均軸距，將第一預設間距設置為2.5米或3米。
在實際應用中，為了簡化施工，降低埋設車輛檢測器10時對於道路的佔用時間，通常利用無線的方式實現車輛檢測器10與接入設備20的連接。具體的，各個車輛檢 測器10分別通過無線的形式接入到接入設備20當中。接入設備20再將數據上傳至數據處理設備30，實現車輛檢測信息的匯總、處理，最終，生成實時的路況信息。
作為一種可選的實施方式，車輛檢測器10與接入設備20之間的無線連接，可以利用433MHz頻段、2.4GHz頻段或40GHz頻段自組網實現，也可以利用現有的Zigbee、藍牙、WIFI等現有標準協議實現，此處不做具體限制。
作為一種可選的實施方式，如圖2所示，車輛檢測器10還包括至少兩軸的磁阻傳感器14。
在實際應用當中，利用加速度傳感器12對車輛進行檢測的車輛檢測器10，經常會受到道路周圍環境產生的振動的幹擾，導致其對車輛識別的準確率的下降。例如：周圍路面施工所產生的振動、地下地鐵經過時產生的持續振動等。因此，可以在車輛檢測器10中設置兩軸或兩軸以上的磁阻傳感器14，同時對車輛進行識別，從而提高車輛識別的準確率。
作為一種可選的實施方式，可以通過加速度傳感器12和磁阻傳感器14分別生成兩組車輛檢測信息，將兩組車輛檢測信息相互校驗，最終確定車輛檢測信息。當然，也可以將加速度傳感器12和磁阻傳感器14設置為主從設備關係，設置為主設備的對經過車輛的各項車輛檢測信息進行生成，而設置為從設備的只對是否有車輛經過進行判定，從而降低設備整體功耗。具體實現方式，此處不做具體說明。
作為一種可選的實施方式，分布式路況檢測系統包括三個車輛檢測器10，其中，第一車輛檢測器埋101設於交通路口的停車位置，第二車輛檢測器103與第一車輛檢測器101以第一預設間距埋設與同一車道內，第三車輛檢測器105與第一車輛檢測器101以第二預設間距埋設於交通路口上遊。
在實際應用當中，排隊長度往往是一項重要的數據。因此，在路口設置用於檢測路口通行能力的第一車輛檢測器101與第二車輛檢測器103的同時，還可以在與第一車輛檢測器101相距第二預設間距的交通路口上遊路段，設置用於檢測排隊長度的第三車輛檢測器105。其中，第二預設間距可根據道路實際情況設置為50米至150米，此處不做具體限定。
作為一種可選的實施方式，為了增加無線信號的傳輸距離，在分布式路況檢測系統中，還可以設置中繼器40，設置於車輛檢測器和接入設備之間，用於對無線數據進行轉發。
實施例2
根據本發明實施例，提供了一種應用於分布式路況檢測系統的路況檢測方法實施例，需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟。
圖3是根據本發明實施例的一種可選的應用於分布式路況檢測系統的路況檢測方法的流程圖，在上述分布式路況檢測系統至少包括兩個帶有加速度傳感器的車輛檢測器和一個接入設備，其中，第一車輛檢測器與第二車輛檢測器以第一預設間距埋沿車輛行駛方向設於同一車道內，車輛檢測器利用加速度傳感器生成帶有時間戳的車輛檢測信息，該方法包括如下步驟：
步驟S21，獲取第一車輛檢測器生成的第一車輛檢測信息。
步驟S23，獲取在第一車輛檢測信息對應的第一時間戳記載的時間後第二車輛檢測器生成的第二車輛檢測信息。
具體的，數據處理設備通過接入設備，獲取得到第一車輛檢測器生成的第一車輛檢測信息，以及在第一車輛檢測信息之後第二車輛檢測器生成的第二車輛檢測信息，其中，第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息是車輛在通過第一車輛檢測器和第二車輛檢測器時，根據獲取到的輪胎碾壓地面時所產生的振動，確定得到的車輛行駛信息，車輛行駛信息可以包括：車輛判斷信息、車速信息、車型信息等。
通常情況下，車輛在道路表面上行駛時，輪胎與路面接觸所產生的振動頻率和振動幅度，會根據其車身重量、行駛速度等因素的不同而發生變化，即車輛處於不同的行駛速度行駛時，會產生特定頻率和幅度的振動。因此，可根據特定頻率和幅度的振動，即可實現對車身重量、行駛速度等車輛行駛信息進行識別。
在實際應用當中，由於不同類型車輛所對應的車身重量有所不同，因此，可以根據車身重量對車型進行分類。例如，家用轎車的車身重量通常在1.5噸左右，公交車的車身重量在10噸左右，而大貨車的車身重量通常在15噸以上。因此，根據為上述三個種類的車輛，設置不同的車身重量區間。當然，對車型進行分類的數量，可以根據檢測所需要的精準程度進行設置，此處不做具體限制。
步驟S25，根據第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息，生成路況信息。
具體的，數據處理設備在獲取到各個車輛檢測器實時上傳的車輛檢測信息後，利用每條車道內以第一預設間距埋設的兩個車輛檢測器所生成的車輛檢測信息，通過相互校驗得到校驗後的車輛檢測信息。進一步的，對校驗後的車輛檢測信息進行匯總並加以統計分析，最終得到各條車道、整條道路的路況信息。從而達到了提高車輛檢測 準確性的技術效果，進而解決了利用單個車輛檢測器對交通道路狀況進行檢測，導致的誤差大、識別準確率低的技術問題。
作為一種可選的實施方式，每條車道內以第一預設間距埋設的兩個車輛檢測器所生成的第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息的利用方式，可以根據所需要生成的路況信息的性質不同而有所變化。例如，在生成用於判斷是否有車經過的車輛判斷信息時，第一車輛檢測器和第二車輛檢測器可以相互校驗的關係。只有當第一車輛檢測器和第二車輛檢測器同時判斷有車經過時，確定有車輛通過。進一步的，當確定車輛通過時，可以根據兩車輛檢測器生成車輛判斷信息的時間差和第一預設間距，計算得到車速信息。
作為一種可選的實施方式，車輛檢測信息至少包括振動強度信息，在步驟S25根據第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息，生成路況信息中，可以包括：
步驟S251a，將第一車輛檢測信息中的第一振動強度信息和第二車輛檢測信息中的第二振動強度信息，分別與預先設置的閾值進行比對。
步驟S253a，根據比對結果對通過車道的車輛進行計數，生成用於記錄交通流量的路況信息。
交通流量是指在選定時間段內通過道路某一地點、某一斷面或某一車道的交通實體數。通常，從車流量的大小可以判定交通的擁擠狀況。因此，在實際應用當中，當生成用於記錄交通流量的路況信息時，只需對車輛是否通過以及車輛通過的時間進行確定即可計算得到交通流量。
通過步驟S251a至步驟S253a中，分別從獲取到的第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息中提取第一振動強度信息和第二振動強度信息。根據第一振動強度信息和第二振動強度信息中所記錄的振動強度值分別與預先設置的閾值進行比對，當振動強度值超過閾值時，即可確定有車輛通過並根據車輛檢測信息確定車輛通過的時間。
其中，步驟S251a所對應的運算過程可以由車輛檢測器執行，車輛檢測器將最終的判斷結果直接上報至數據處理設備，由數據處理設備執行步驟S253a所對應的運算過程。當然，步驟S251a至步驟S253a所對應的運算過程都可以由數據處理設備執行，此處不做具體限定。
作為一種可選的實施方式，在步驟S253a根據比對結果對通過車道的車輛進行計數，生成用於記錄交通流量的路況信息中，還可以包括：
步驟S2531a，若第一振動強度信息和/或第二振動強度信息大於或等於閾值時， 生成車輛通過信號和車輛通過時間。
步驟S2533a，根據車輛通過信號和車輛通過時間，確定在預定時段內的交通流量信息。
作為一種可選的實施方式，如圖4所示，分布式路況檢測系統還包括第三車輛檢測器，其中，第一車輛檢測器和第二車輛檢測器埋設於交通路口的停車位置，第三車輛檢測器與第一車輛檢測器以第二預設間距埋設於交通路口上遊，在步驟S25根據第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息，生成路況信息之後，上述方法還可以包括：
步驟S26，獲取第三車輛檢測器生成的第三車輛檢測信息。
步驟S27，根據第三車輛檢測，確定車輛計數信息。
步驟S28，根據車輛計數信息和路況信息，計算車輛排隊長度。
在實際應用當中，排隊長度往往是一項重要的數據。因此，在路口設置用於檢測路口通行能力的第一車輛檢測器和第二車輛檢測器的同時，還可以在與第一車輛檢測器相距第二預設間距的交通路口的上遊路段，設置用於檢測排隊長度的第三車輛檢測器。
通過步驟S26至步驟S28，獲取第三車輛檢測器檢測到的上遊路段的第三車輛檢測信息，並根據第三車輛檢測信息確定在道路上遊通過的車輛計數信息、車速信息等，利用根據第三車輛檢測器確定的車輛計數信息，以及根據第一車輛檢測器和第二車輛檢測器確定的路況信息，通過排隊長度計算模型計算得到車道的車輛排隊長度。在現有技術中，存在多種排隊長度的計算方法和計算模型，此處不對計算排隊長度的具體方法進行限定和贅述。
作為一種可選的實施方式，當車輛檢測信息包括振動頻率信息時，其中，步驟S25根據第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息，生成路況信息中，可以包括：
步驟S251b，將第一車輛檢測信息中的第一振動頻率信息和第二車輛檢測信息中的第二振動頻率信息進行匹配，判斷是否為同一車輛。
步驟S253b，當確定是同一車輛時，獲取第一車輛檢測信息對應的第一時間戳和第二車輛檢測信息對應的第二時間戳。
步驟S255b，根據第一時間戳和第二時間戳之間的時間差，與第一預設間距計算行駛速度信息。
步驟S257b，根據行駛速度信息，生成用於記錄平均車輛速度的路況信息。
作為一種可選的實施方式，當同一車道布設兩個車輛檢測器時，可以利用車輛經過兩個車輛檢測器的時間差，以提高車輛行駛速度的計算準確率。在實際用用當中，車輛在行駛過程中，碾壓地面時產生的振動頻率都會具有與車輛對應的頻率特徵。因此，可以分別獲取車輛在通過兩個車輛檢測器時產生的振動頻率信息，並將第一車輛檢測器檢測到的第一振動頻率信息與第二車輛檢測器檢測到的第二振動頻率信息進行匹配，當第一振動頻率信息與第二振動頻率信息的匹配度超過預先設置的閾值時，即可確定是同一車輛通過了兩個車輛檢測器。同時，獲取第一振動頻率信息對應的第一時間戳以及第二振動頻率信息對應的第二時間戳，並計算之間的時間差值。利用兩車輛檢測器之間的第一預設間距即可計算得到車輛的行駛速度，具體計算公式如下：
其中，v為車輛的形式速度，L為第一預設間距；T1為第一時間戳；T2為第二時間戳。
作為一種可選的實施方式，在步驟S25根據第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息，生成路況信息中，還可以包括：
步驟S251c，提取第一車輛檢測信息和第二車輛檢測信息中具有相同頻率特徵的第一振動頻率信息和第二振動頻率信息。
步驟S253c，將第一振動頻率信息和第二振動頻率信息帶入都卜勒計算模型，生成用於記錄車輛速度的路況信息。
由於每輛汽車的車身重量、懸掛結構、輪胎型號等因素都不相同，因此，車輛在路面上行駛時產生的振動，都具有獨特的頻率特徵。除了可以根據頻率特徵對車輛進行識別之外，還可以利用都卜勒原理對車輛的行駛速度進行識別。
作為一種可選的實施方式，由於車道寬度是固定的，車輛檢測器的埋設間距也是固定的。因此，在具有多車道的路段上，若干個車輛檢測器可以組成車輛檢測器矩陣。在實際情況下，車輛在通過車輛檢測器矩陣的時候，由於各個車輛檢測器與車輛的位置關係不同，會導致車輛檢測器獲取到的振動頻率的變化也不同，因此，可以藉助都卜勒原理，利用兩個以上車輛檢測器獲取到的振動頻率的變化趨勢，確定車輛的車輛行駛速度。
作為一種可選的實施方式，路況信息還可以至少包括：車輛變道信息、延誤信息中的一種或多種。
上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
在本發明的上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述。
在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術內容，可通過其它的方式實現。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。
所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。
另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。
所述集成的單元如果以軟體功能單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可為個人計算機、伺服器或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、移動硬碟、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。