專利名稱：用于為實(shí)時(shí)交通應(yīng)用分組探測(cè)車輛的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使用探測(cè)車輛來收集交通量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和方法，用于形成一組探測(cè)車輛，聚集并處理(例如，平均)由該組成員所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并且只向諸如交通量管理中心(Traffic Management Center)之類的接收中心報(bào)告所處理的數(shù)據(jù)，由此減少用于報(bào)告所述數(shù)據(jù)所要求的同時(shí)通信信道的數(shù)目并且減少必須在接收中心位置實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)量。
技術(shù)背景
在現(xiàn)有技術(shù)中已知使用車輛作為探測(cè)器來實(shí)時(shí)測(cè)量交通情況。各個(gè)車輛提供了 “流動(dòng)汽車數(shù)據(jù)”，諸如車輛的時(shí)間、速度、位置和方向，其可以用來估計(jì)路途時(shí)間和交通速度，并且隨后可以被用為道路網(wǎng)狀態(tài)的在線指示符，用于檢測(cè)事故的基礎(chǔ)或作為用于動(dòng)態(tài)路線導(dǎo)航系統(tǒng)的輸入。
參考圖1 (現(xiàn)有技術(shù))，示例性的現(xiàn)有技術(shù)探測(cè)車輛系統(tǒng)10包括多個(gè)探測(cè)車輛12 ； 用于確定每個(gè)探測(cè)車輛的位置的技術(shù)14，諸如使用軌道衛(wèi)星的系統(tǒng)，諸如全球定位系統(tǒng) (GPS)，使用蜂窩式電話的系統(tǒng)或使用無線電頻率標(biāo)識(shí)(RFID)的系統(tǒng)；和用于允許在探測(cè)車輛和接收中心18之間通信的無線通信系統(tǒng)16，所述接收中心18接收并處理由所述探測(cè)車輛12所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
很少有使用一般的方法來確定用于可靠且充分測(cè)量不同道路網(wǎng)的鏈路路途時(shí)間所要求的探測(cè)車輛12數(shù)目的系統(tǒng)嘗試。使用交通模擬方法，不同的研究已經(jīng)提供了所需要探測(cè)車輛12的數(shù)目的廣泛改變的估計(jì)。這些研究表明在高速公路上，所存在車輛的5%到 7%必須是用于提供數(shù)據(jù)的探測(cè)車輛12以便在足夠高水平置信度的情況下確定實(shí)時(shí)的交通情況。在這種方案中，極其大量的探測(cè)車輛12可能會(huì)都與接收中心18頻繁地通信以便提供相對(duì)少量的數(shù)據(jù)?？赡苄枰獦O其大量的通信信道，假定對(duì)于每個(gè)探測(cè)車輛12來說一個(gè)， 來適應(yīng)頻繁的數(shù)據(jù)通信。此外，在接收中心18可能會(huì)需要相當(dāng)大的數(shù)據(jù)處理能力以便實(shí)時(shí)地處理大量的輸入數(shù)據(jù)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)和方法，用于允許形成一組(cluster)探測(cè)車輛，聚集并處理(例如，平均)由該組成員所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并且只向諸如交通量管理中心之類的接收中心報(bào)告所處理的數(shù)據(jù)，由此減少用于向接收中心報(bào)告所述數(shù)據(jù)所要求的同時(shí)通信信道的數(shù)目并且減少必須在所述接收中心實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)量。大致地，每個(gè)組標(biāo)識(shí)所有其它成員向其報(bào)告的一個(gè)成員。所標(biāo)識(shí)的成員接收各個(gè)報(bào)告，聚集并處理數(shù)據(jù)，繼而把它發(fā)送到接收中心以便進(jìn)一步處理。
最初，至少兩個(gè)探測(cè)車輛使用短距離無線通信來交換信息并且形成組。該組成員交換預(yù)定義消息以便把一個(gè)成員建立為組頭領(lǐng)(cluster head)。此后，附加探測(cè)車輛與該組頭領(lǐng)交換預(yù)定義消息并且只要尚未到達(dá)最大成員數(shù)目就允許加入該組。如果已經(jīng)到達(dá)最大成員數(shù)目，那么不允許額外的探測(cè)車輛加入該組并且必須找到另一組以便加入或找到另一未加入的探測(cè)車輛，其中利用該未加入的探測(cè)車輛來開始新的組。如果成員移出組頭領(lǐng)的直接通信范圍(在沒有中間跳或中繼的情況下)，那么來自該成員的通信被另一成員中繼到所述組頭領(lǐng)。該組頭領(lǐng)執(zhí)行多個(gè)功能，例如包括維護(hù)當(dāng)前組成員的列表；把該組限制為最大成員數(shù)目；以預(yù)定義間隔從每個(gè)成員接收時(shí)間、速度、位置、方向及其它數(shù)據(jù)；聚集并處理所接收的數(shù)據(jù)；并且向接收中心發(fā)送所處理的數(shù)據(jù)。當(dāng)探測(cè)車輛離開該組時(shí)，它通知該組頭領(lǐng)并且所述組頭領(lǐng)更新其成員列表。當(dāng)該組頭領(lǐng)離開該組時(shí)，它向所有其它成員宣告其離開，并且接下來其余成員交換預(yù)定義消息以便從它們的成員中選擇新的組頭領(lǐng)。
從而應(yīng)當(dāng)理解并明白，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法與現(xiàn)有技術(shù)相比提供了多個(gè)改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)，例如包括減少用于向接收中心報(bào)告探測(cè)車輛數(shù)據(jù)所要求的同時(shí)通信信道的數(shù)目并且減少必須在接收中心實(shí)時(shí)處理的這種數(shù)據(jù)量。
在以下部分和具體實(shí)施方式
中非常詳細(xì)地論述了本發(fā)明的這些及其它特征。
下面參考附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1 (現(xiàn)有技術(shù))是用于使用探測(cè)車輛來收集交通量數(shù)據(jù)的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的繪圖，其中多個(gè)探測(cè)車輛中的每個(gè)基本上獨(dú)立地操作并且分別向接收中心報(bào)告其本地交通量數(shù)據(jù)；圖2是用于使用探測(cè)車輛來收集數(shù)據(jù)的本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的繪圖，其中探測(cè)車輛形成組，每個(gè)組成員向組頭領(lǐng)報(bào)告其本地交通量數(shù)據(jù)，并且所述組頭領(lǐng)向接收中心報(bào)告所聚集并處理的本地交通量數(shù)據(jù)；圖3是形成在圖2中所示出系統(tǒng)一部分的兩個(gè)組成員的繪圖，其中一個(gè)組成員是組頭領(lǐng)；圖4是在實(shí)施本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例中所涉及步驟的流程圖；和圖5是本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的繪圖，其中已經(jīng)形成多個(gè)組，每個(gè)這種組的組頭領(lǐng)向接收中心報(bào)告其聚集并處理的本地交通量數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施方式
參考圖2-5，依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例這里描述或公開了一種系統(tǒng)和方法。大致地， 所述系統(tǒng)和方法允許形成一組探測(cè)車輛，聚集并處理(例如，平均)由該組成員所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并且只向諸如交通量管理中心之類的接收中心報(bào)告所處理的數(shù)據(jù)，由此減少用于報(bào)告所述數(shù)據(jù)所要求的同時(shí)通信信道的數(shù)目并且減少必須在接收中心位置實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)量。 大致地，每個(gè)組標(biāo)識(shí)所有其它成員向其報(bào)告的一個(gè)成員。所標(biāo)識(shí)的成員接收各個(gè)報(bào)告，聚集并處理數(shù)據(jù)，繼而把它發(fā)送到接收中心以便進(jìn)一步處理。
更具體地說，參照?qǐng)D2和3，本發(fā)明的系統(tǒng)20包括形成組21的多個(gè)探測(cè)車輛22， 其中每個(gè)探測(cè)車輛22包括交通量數(shù)據(jù)確定設(shè)備，包括使用用于確定探測(cè)車輛位置的技術(shù) 24的設(shè)備23，諸如使用軌道衛(wèi)星的系統(tǒng)，諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)，使用蜂窩式電話的系統(tǒng)或使用無線電頻率標(biāo)識(shí)(RFID)的系統(tǒng)。每個(gè)探測(cè)車輛22進(jìn)一步包括無線通信器25，諸如專用短距離通信(DSRC)設(shè)備，其適于并可操作來至少允許與其它探測(cè)車輛22進(jìn)行短距離無線通信。另外，至少一個(gè)探測(cè)車輛22CH (以下被稱為“組頭領(lǐng)”)包括無線通信器沈，諸如蜂窩式設(shè)備，適于并可操作來至少允許與接收中心觀進(jìn)行中到遠(yuǎn)距離通信。在一個(gè)預(yù)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式中，可以把任何探測(cè)車輛選擇為組頭領(lǐng)，在這種情況下優(yōu)選在單個(gè)無線通信器中提供短距離無線通信能力和中到遠(yuǎn)距離無線通信能力，不過可能的話，單個(gè)無線通信器的中到遠(yuǎn)距離通信能力只有當(dāng)探測(cè)車輛被標(biāo)識(shí)為組頭領(lǐng)時(shí)才被啟用，并且在所有其它時(shí)間被禁止。在另一預(yù)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式中，只可以把特定的探測(cè)車輛選擇為組頭領(lǐng)，在這種情況下只向那些特定的探測(cè)車輛提供上述單個(gè)組合的無線通信器。在又一預(yù)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式中，要被選擇為組頭領(lǐng)的那些探測(cè)車輛可以改變，在這種情況下當(dāng)上述中到遠(yuǎn)距離無線通信器基本上可以在某些探測(cè)車輛中可拆除地安裝時(shí)，基本上在每個(gè)探測(cè)車輛中永久地安裝上述短距離無線通信器，使得例如當(dāng)那些特定的探測(cè)車輛暫時(shí)停止服務(wù)以便維護(hù)時(shí)，遠(yuǎn)距離無線通信器可以被移除并安裝到其它探測(cè)車輛中。附加實(shí)現(xiàn)方式也是可以的。
每個(gè)探測(cè)車輛22進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)處理器32和通信處理器；34。數(shù)據(jù)處理器32適于并可操作來從交通量數(shù)據(jù)確定設(shè)備采集或獲得交通量數(shù)據(jù)，例如探測(cè)車輛22的時(shí)間、速度、位置(例如，經(jīng)緯度)和方向數(shù)據(jù)，以便隨后向組頭領(lǐng)22CH傳送。在組頭領(lǐng)22CH中，數(shù)據(jù)處理器32還可操作來聚集并處理例如平均從各個(gè)組成員22所接收的交通量數(shù)據(jù)。通信處理器34適于并可操作來使與其它探測(cè)車輛22相交互便于進(jìn)行，諸如當(dāng)建立組頭領(lǐng)22CH時(shí)以及當(dāng)與組頭領(lǐng)22CH通信時(shí)。在組頭領(lǐng)22CH中，通信處理器34還可操作來使與接收中心 28相交互便于進(jìn)行。向通信處理器34提供預(yù)定義的消息協(xié)議以便實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明操作相關(guān)的這些及其它功能。例如，消息協(xié)議允許并使各個(gè)探測(cè)車輛22加入組21以及離開組21便于進(jìn)行。消息協(xié)議還允許并使選擇或標(biāo)識(shí)組頭領(lǐng)22CH便于進(jìn)行以便接收其它成員數(shù)據(jù)來聚集并處理。當(dāng)其它成員22LR不在短距離無線通信器25所允許的直接通信范圍內(nèi)時(shí)，消息協(xié)議還允許并使聚類成員22借助哪些其它聚類成員22LR把通信中繼到組頭領(lǐng)22CH便于進(jìn)行。數(shù)據(jù)處理器32和通信處理器34并且特別是消息協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方式大體上可以涉及常規(guī)技術(shù)，并且因此在不要求過度實(shí)驗(yàn)的情況下在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。
在示例性且非限制性的使用和操作中，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明以便如下起作用。參照?qǐng)D 4，至少兩個(gè)探測(cè)車輛22使用短距離無線通信來交換信息并且形成組21，如框100所表明。 組成員22交換預(yù)定義消息以便把一個(gè)成員建立為組頭領(lǐng)22CH，如框102所表明。此后，附加探測(cè)車輛22與組頭領(lǐng)22CH交換預(yù)定義消息并且只要尚未到達(dá)預(yù)先建立的最大成員數(shù)目 (例如六個(gè))就允許加入組21，如框104所表明。如果已經(jīng)到達(dá)最大成員數(shù)目，那么不允許額外的探測(cè)車輛加入組21并且必須找到另一組以便加入或找到另一未加入的探測(cè)車輛， 其中利用該未加入的探測(cè)車輛來開始新的組，如框106所表明。如果成員22LR移出組頭領(lǐng)22CH的直接通信范圍(在沒有中間跳或中繼的情況下)，那么來自該成員22LR的通信被另一成員22中繼到所述組頭領(lǐng)22CH，如框108所表明。該組頭領(lǐng)22CH執(zhí)行多個(gè)功能，例如包括維護(hù)當(dāng)前組成員22的列表；把該組21限制為最大成員數(shù)目；以預(yù)定義間隔從每個(gè)成員 22接收時(shí)間、速度、位置、方向及其它數(shù)據(jù)；聚集并處理所接收的數(shù)據(jù)；并且向接收中心觀傳送所處理的數(shù)據(jù)，如框110所表明。當(dāng)探測(cè)車輛22離開組21時(shí)，它通知組頭領(lǐng)22CH并且所述組頭領(lǐng)22CH更新其成員列表，如框112所表明。當(dāng)組頭領(lǐng)22CH離開組21時(shí)，它向所有其它成員22宣告其離開，如框114所表明，并且接下來其余成員22交換預(yù)定義消息以便從它們的成員中選擇新的組頭領(lǐng)，如框102所表明。
參照?qǐng)D5，可以形成多個(gè)組21，每個(gè)這種組21的組頭領(lǐng)22CH向接收中心28傳送由所述組21所產(chǎn)生的聚集和處理數(shù)據(jù)。
根據(jù)先前的描述，應(yīng)當(dāng)理解并明白，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法與現(xiàn)有技術(shù)相比提供了多個(gè)改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)，例如包括減少用于向接收中心報(bào)告探測(cè)車輛數(shù)據(jù)所要求的同時(shí)通信信道的數(shù)目并且減少必須在接收中心實(shí)時(shí)處理的這種數(shù)據(jù)量。
盡管已經(jīng)參考在附圖中所圖示的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，不過應(yīng)當(dāng)注意在不脫離如在權(quán)利要求中所講述的本發(fā)明范圍的情況下這里可以使用等效物并進(jìn)行替換。
從而在已經(jīng)描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的情況下，其所要求的并且希望通過專利證書保護(hù)的包括以下內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于收集交通量數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括步驟(a)形成一組至少兩個(gè)探測(cè)車輛，其中每個(gè)探測(cè)車輛可操作來收集交通量數(shù)據(jù)；(b)把所述探測(cè)車輛之一建立為組頭領(lǐng)；(c)對(duì)于該組中的每個(gè)探測(cè)車輛來說，收集交通量數(shù)據(jù)并且至少定期地向所述組頭領(lǐng)傳送所述交通量數(shù)據(jù)；(d)在所述組頭領(lǐng)聚集并處理該組中的交通量數(shù)據(jù)；并且(e)從所述組頭領(lǐng)只向接收中心傳送所聚集和處理的該組中的交通量數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)于每個(gè)探測(cè)車輛來說，所述交通量數(shù)據(jù)至少包括當(dāng)前時(shí)間、當(dāng)前位置、當(dāng)前速度和當(dāng)前方向。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述探測(cè)車輛使用短距離通信與所述組頭領(lǐng)通信。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述組頭領(lǐng)處理所述交通量數(shù)據(jù)包括平均所述交通量數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接收中心是交通量管理中心。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括步驟允許附加探測(cè)車輛加入所述組。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中只要尚未到達(dá)預(yù)先建立的最大組成員數(shù)目，就允許附加探測(cè)車輛加入該組。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括步驟允許探測(cè)車輛離開所述組。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括步驟對(duì)于在該組中而并不在與所述組頭領(lǐng)通信范圍內(nèi)的任何探測(cè)車輛來說，把該探測(cè)車輛所收集并傳送的交通量數(shù)據(jù)通過另一探測(cè)車輛中繼到所述組頭領(lǐng)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括步驟如果所述組頭領(lǐng)表明它正離開該組， 那么把其余探測(cè)車輛之一建立為新組頭領(lǐng)。
11.一種用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的方法的系統(tǒng)。
12.一種用于收集交通量數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括步驟(a)形成一組至少兩個(gè)探測(cè)車輛，其中每個(gè)探測(cè)車輛可操作來收集交通量數(shù)據(jù)；(b)把所述探測(cè)車輛之一建立為組頭領(lǐng)；(c)允許附加探測(cè)車輛加入該組；(d)對(duì)于每個(gè)探測(cè)車輛來說，收集交通量數(shù)據(jù)并且至少定期地使用短距離通信向所述組頭領(lǐng)傳送所述交通量數(shù)據(jù)；(e)對(duì)于未在與所述組頭領(lǐng)的通信范圍內(nèi)的任何探測(cè)車輛來說，把該探測(cè)車輛所收集并傳送的交通量數(shù)據(jù)通過另一探測(cè)車輛中繼到所述組頭領(lǐng)；(f)在所述組頭領(lǐng)聚集并平均該組中的交通量數(shù)據(jù)；(g)把所聚集并平均的交通量數(shù)據(jù)從所述組頭領(lǐng)只傳送到接收中心；并且(h)如果所述組頭領(lǐng)表明它正離開所述組，那么把其余探測(cè)車輛之一建立為新的組頭領(lǐng)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中只要尚未到達(dá)預(yù)先建立的最大組成員數(shù)目，就允許附加探測(cè)車輛加入該組。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中對(duì)于每個(gè)探測(cè)車輛來說，所述交通量數(shù)據(jù)至少包括當(dāng)前時(shí)間、當(dāng)前位置、當(dāng)前速度和當(dāng)前方向。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述接收中心是交通量管理中心。
16.一種用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求12所述的方法的系統(tǒng)。
全文摘要
一種系統(tǒng)和方法，用于形成一組探測(cè)車輛，聚集并處理(例如，平均)由該組成員所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并且只向諸如交通量管理中心之類的接收中心報(bào)告所處理的數(shù)據(jù)，由此減少用于報(bào)告所述數(shù)據(jù)所要求的同時(shí)通信信道的數(shù)目并且減少必須在所述接收中心實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)量。大致地，每個(gè)組標(biāo)識(shí)所有其它成員向其報(bào)告的一個(gè)成員。所標(biāo)識(shí)的成員接收各個(gè)報(bào)告，聚集并處理數(shù)據(jù)，繼而把它發(fā)送到接收中心以便進(jìn)一步處理。
文檔編號(hào)G08G1/01GK102521980SQ20111042919
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者H.克里什南, J.S.帕里克 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司