[发明专利]基于车路协同的道路交通信息采集与状态评价的方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通信息采集与状态评价领域，尤其涉及一种基于车路协同的道路交通信息采集与状态评价的方法。

背景技术

随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，我国的汽车数量迅速增加，道路交通流量的激增导致城市频繁出现交通拥堵现象。解决交通拥堵较为有效的方法主要是交通控制和交通诱导。而获得准确、实时地城市道路交通状态，是对城市路网交通进行有效控制与诱导的基础。获得准确、实时的交通状态就需要对城市道路交通信息进行实时采集，传统的交通信息采集方式是通过分布在各道路上的交通信息检测器实现，如线圈检测器、红外检测器、超声波检测器、视频检测器等。但是，随着城市规模的不断扩大和交通需求不断增长，传统的检测方法逐渐显示出成本高、信息范围获取小、信息量不足等缺点，这在一定程度上限制了智能交通系统的发展和功能发挥。

近年来，随着车路协同技术的发展与应用，基于车路协同的道路交通信息采集与状态评价得到众多学者和研究机构的重视。车路协同系统以车车、车路通信为基础，有效实现了信息在系统内部的快速、准确地传输，极大地促进了车车、车路之间的信息交互。基于车路协同的道路信息采集与传统的采集方式有本质的不同，每个具备车间通信功能的车辆都是一个移动的传感器，可以实时准确的检测丰富的交通状态信息，如车载GPS可以获取车辆当前位置，车载速度和加速度计装置可以检测车辆当前速度与加速度等。道路交通状态信息在由车辆和路旁基站（Roadside Unit，RSU）构建的大型无线传感器网络中进行交互，并在RSU中进行数据融合，或利用骨干网传输至信息中心进行进一步处理。无线网络数据传输的高实时性和交通信息处理的分布式计算特性，使得基于车路协同技术实现道路交通信息采集和交通状态评价更具可靠性，因此能够更加合理地反映复杂的交通情况。

在现有的基于车路协同技术实现道路交通信息采集方式中，移动车辆向RSU发送数据时，通常都以固定周期形式，即每隔一定的时间段便向RSU发送道路状态消息数据包，鲜有考虑实际的交通状态。这种基于车路协同的道路交通信息采集方式存在如下缺陷：一方面，由于所有车辆都以固定周期向RSU发送状态消息，当车辆密度增加或对道路状态需求不高时（如道路较为畅通时），频繁的发送状态消息数据包会增加无线通信信道的占用时间，造成通信资源的浪费，无线网络负载加重，并进一步影响其他车路协同的应用。另一方面，若为降低网络负载而延长车辆发送状态消息数据包的时间间隔，当路段出现拥堵时，过长的消息发送周期会减少RSU收到的实时数据包数量，因而会影响道路交通状态评价的实时性和准确度。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于车路协同的道路交通信息采集与状态评价的方法，该方法随着交通状态的变化，车辆可动态调整向路边基站发送状态消息数据包的周期，实现自适应传输数据，从而减少信道占用时间，降低无线网络负载以及提高交通状态评价的实时性、准确性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于车路协同的道路交通信息采集与状态评价的方法，具体包括以下步骤：

步骤（1）：基于车路协同的交通信息获取；

步骤（2）：RSU接收车辆发送的道路状态消息，对路段内交通拥堵程度进行评价，进一步给出一种单参量交通拥堵状态评价指数；

步骤（3）：建立车辆向RSU发送数据包的时间间隔与单参量交通拥堵状态评价指数之间的函数关系模型，该模型直观反映了消息发送时间间隔随交通状态变化的动态变化规律；

步骤（4）：RSU向路段内所有车辆广播包含有动态周期信息的控制消息，车辆根据控制消息的内容，自适应调节下一次向RSU发送状态消息数据包的时间。

所述步骤（1）中，车载GPS、车载速度计和加速度计检测到的车辆行驶状态信息，包括车辆速度、位置、方向交通状态信息，这些信息嵌入自定义格式的数据包，构成状态消息，并通过无线传输装置传输至RSU，状态消息数据包格式定义如下：

<ID,position,speed,direction>

其中，ID表示车辆的身份标识，每个车辆都有一个不同的ID；position表示当前车辆所在的地理位置，由车载GPS检测得到；speed表示车辆当前的行驶速度，由车载速度传感器检测得到；direction表示车辆的行驶方向。

所述步骤（2）中，提出单参量交通拥堵状态评价指数EI，具体步骤如下：