專利名稱：一種汽車前方有限區域實時交通信息的采集和傳輸方法
技術領域：
本發明涉及基于衛星導航車載終端之上的汽車速度、位置、時間信息的采集、編碼、道路分區和無線通信方式規劃、車輛之間無控制中心的信息交換方法及實時交通信息的自動無線廣播式接力傳輸等技術。
背景技術：
汽車文明是人類社會發展不可抗拒的方向，交通暢通是人們追求的永恒目標。衛星導航、智能交通系統及現代通信等領域的科技進步為人們實現交通暢通的目標奠定了基礎。對汽車駕駛員來講，駕駛安全是頭等大事，目前有關車聯網的技術開發方向對駕駛員來講有不足之處，它分散了駕駛員的注意力，形成安全隱患。全自動，智能化為駕駛員·提供交通信息才是發展方向。實時交通信息時效性要求高，信息量大，現有技術提供實時交通信息的方法的共性是信息先集中后分發，其不足之處是對無線頻率資源占用量大，經濟性低，實施難度高。當前及以后很長一段時期，交通擁堵問題主要發生在城市。城市道路具有密度大、交叉路口多的特點，車輛如能及時得到前方有限區域路段的實時交通信息，避開低速及擁堵路段，將能極大提高城市道路的承載能力和人們的出行效率。
發明內容
為克服上述現有技術之不足，本發明提供一種汽車在衛星導航車載終端之上使用無線廣播通信方式自動獲得前方有限區域道路實時交通信息的方法。其作用是使車輛及時得到前方有限區域路段的實時交通信息，利用城市路網密度大的特點，有效規避低速及擁堵路段，極大提高城市道路的承載能力，解決城市道路擁堵問題。本發明基于車載衛星導航系統，由無線通信系統、道路及通信方式規劃系統、實時交通信息采集處理系統、數據庫系統及實時交通信息傳輸系統組成(參見圖I)。無線通信系統使用802. 11標準作為無線通信系統基礎，以無線廣播方式使用系統硬件。用2. 4G公用無線頻段中2412MHz、2432MHz、2452MHz、2472MHz四個頻點(分別用h、i、j、k表示)，以時分復用(TDM)方法(分別用1、2、3、4表示不同時段，每個時段長度為10毫秒)得到16個虛擬頻點(頻點編碼為hl、il、jl、kl、h2、i2、j2、k2、h3、i3、j3、k3、h4、i4、j4、k4)。用802. 11芯片接收所有邏輯頻點的全部信息并發送信息，該芯片用于接入無線網絡。道路及通信方式規劃系統以衛星導航地圖為依據，將交叉(平交、立交、轉盤、多交)路、丁字路、收費站、檢查站等車輛經常停車地點確定為節點，將道路以節點為起點按東、南、西、北4個前進方向，每個方向用4個區(每個區基本長度為100米)循環分割，余數小于50米的，并入最后一區，余數大于等于50米者另作一區。用A、B、C、D對分區依次循環標注，向西、南、東、北方向車輛分別用1、2、3、4做注腳，生成向西Al、BI、Cl、D1，向北A2、B2、C2、D2，向東A3、B3、C3、D3，向南A4、B4、C4、D4共計16個不同的編碼代表的16個不同的區。為16個區分配16個無線通信頻點，將相同時段的頻點分配給同方向的區。道路分區與通信頻點的對應關系如表I所示(參見圖2)表I (道路分區與通信頻點對應關系表)
權利要求
1.一種汽車前方有限區域實時交通信息的采集和傳輸方法，其特征是以車載衛星導航系統為基礎，采用無線廣播通信方式進行信息傳輸，將道路分隔為區并為其分配通信資源，區內車輛采集本區實時交通信息、互相交換信息、確定信息傳輸者并將前方有限區域內實時交通信息按權重大小向后方接力傳輸；本發明包括無線通信系統，道路及通信方式規劃系統，實時交通信息采集處理系統，數據庫系統及實時交通信息傳輸系統。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征是所述無線通信系統使用802.11標準作為無線通信系統基礎，以無線廣播方式使用系統硬件，用2. 4G公用無線頻段中2412MHz、2432MHz、2452MHz、2472MHz四個頻點，以時分復用(TDM)方法得到16個虛擬頻點，用802. 11芯片接收所有邏輯頻點的全部信息并發送信息，該芯片用于接入無線網絡。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征是所述道路及通信方式規劃系統以車載衛星導航地圖為依據，將道路以節點(交叉路口中心點)為起點按東、南、西、北4個前進方向，每個方向用4個區(每個區基本長度為100米)循環分割，共生成16個不同的區并為其分配通信頻點，將相同時段的頻點分配給同方向的區；調整區的長度，將兩個節點之間的路段分成不為(4N+1)的區數以免除通信干擾；將復雜路段以保證主干道正常通信為原則進行分區并分配頻點；將道路分區及頻點分配信息生成道路及無線頻率規劃數據庫(下文稱之為規劃數據庫)。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征是所述實時交通信息采集處理系統從衛星導航系統每秒獲取一個速度值，將5次速度相加除5得到的平均值作為車輛所在區的速度，將車輛所在區的速度信息簡化為0、1、2、5、10、15、20、30、50、75及90 (千米/小時)以上11個等級，其作用是加大其值的穩定性，以生成具有實際使用價值的車輛所在區的速度等級的持續時間信息并減少需要傳輸的信息量(下文以速度代表車輛所在區的速度等級)。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征是所述數據庫系統包括規劃數據庫、歷史數據庫、車輛信息交換數據庫和實時數據庫；實時數據庫包括有限區域數據庫(汽車前方、左右各R(R初值為2最小值為I)千米半徑內所包含道路的最新交通信息)，頂級數據庫(汽車前方(R+2)千米半徑內速度為O且持續時間大于5分鐘的實時交通信息)，一級數據庫(汽車前方(R+1)千米半徑內速度為I且持續時間大于2分鐘的實時交通信息)，外部信息數據庫(汽車前方R千米半徑內紅綠燈、交通臨時管制、緊急避讓信息，城市道路嚴重擁堵信息)；有限區域數據庫中每組信息由位置、速度、持續時間3個數據組成；頂級數據庫及一級數據庫中每組信息由位置、持續時間2個數據組成；有限區域大小可自動調整，其規則為如果信息傳輸時段時間富余，剩余時間大于實際使用時間的百分之十，則R值增加一個步長單位；剩余時間小于實際使用時間的千分之一，則R值減少一個步長單位；R值步長單位為100米。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征是所述實時交通信息傳輸系統分為Tl(l.5秒)、T2 (3秒)、T3 (O. 5秒)3個時段，在規劃數據庫支持下以無線廣播通信方式循環運行；Tl時段的任務是區內車輛互相對話，以交換信息、確定本區速度及信息傳輸者；T2時段的任務是各區信息傳輸者將頂級數據庫、一級數據庫、外部數據庫及有限區域數據庫信息依次向外傳輸，所有車輛接收其它車輛發出的信息；Τ3時段的任務是所有車輛接收外部信息，依據Τ2時段運行數據及權利要求5中的規則調整有限區域大小。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征是所述Tl時段，每個對話過程中各區內未成功發出信息車輛隨機生成I至30的編號，以編號大小為發信時間依據，隨機在O至8微秒之間發出各自的隨機編號、速度、位置、信息權重系數(信息權重系數值等于頂級數據庫和一級數據庫數據數之和)、本對話過程發信者成功與否信息，每個車輛接收其它車輛發出的信息并判斷自身發信是否成功及確定自身接收到的信息是否被其它車輛認同，未成功發出信息車輛重新生成I至30的隨機編號進行下一個對話過程，多次對話過程后區內車輛均得到其它車輛信息并使得所有車輛的信息互相認同；以車輛的最高速度作為本區速度，依據本區上一時次的速度及其持續時間來確定本區速度的持續時間；本區速度為O時，若后方相鄰區的速度大于10 (千米/小時)且持續時間大于I分鐘，本區速度取后方值，其持續時間定為I秒；以信息權重系數最大者作為本區信息傳輸者(若信息權重相同，則取距離本區中心最近者；若距離相等，則取成功發信編號最小者)。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征是所述T2時段各數據庫信息按優先級別(頂級、一級及有限區域數據庫信息以生成時間最近者優先、若時間相同，以距離本區最近者優先；外部數據庫信息優先次序為緊急避讓、城市道路嚴重擁堵、交通臨時管制及紅綠燈信息)傳輸，信息傳輸者在發出信息的同時接收信息，由于高級別信息可能晚到，每發出一組 信息后重新對信息優先級別排隊；首先傳輸頂級數據庫信息(使用時間為T2時段的四分之一)，其次傳輸一級數據庫信息(使用時間為T2時段的四分之一)，再次傳輸外部數據庫信息(使用時間為T2時段的九分之一)，最后傳輸有限區域數據庫信息；由于上一級數據庫信息可能晚到，下一級數據庫信息傳輸完成后轉入檢測頂級數據庫信息，若頂級數據庫分配的傳輸時間沒有用完且有了新的數據，則優先傳輸頂級數據庫信息，否則轉入檢測次一級數據庫信息并以上述規則運行；有限區域數據庫信息在傳輸30組數據后轉入檢測頂級數據庫信息并以上述規則運行。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征是所述T3時段所有車輛接收有限區域紅綠燈、交通臨時管制、緊急避讓信息，城市道路嚴重擁堵信息，實現交通管理部門對本系統車輛的管理、調度及指揮功能。
全文摘要
一種汽車前方有限區域實時交通信息的采集和傳輸方法。本方法基于車載衛星導航系統，由無線通信系統，道路及通信方式規劃系統，實時交通信息采集處理系統，數據庫系統及實時交通信息傳輸系統組成。本發明以無線廣播通信方式進行信息傳輸，將道路分隔為區并為其分配通信資源，各區內車輛互相交換信息并確定本區速度信息及信息傳輸者，信息傳輸者將前方有限區域實時交通信息按權重大小向后方接力傳輸，后方車輛自動獲得前方實時交通信息。車輛利用城市路網密度大的特點，及時規避低速及擁堵路段，提高城市道路的承載能力，解決城市道路擁堵問題。
文檔編號H04H20/62GK102842241SQ20121032335
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月4日 優先權日2012年9月4日
發明者楊華龍, 楊曦 申請人:楊華龍