[发明专利]基于传感器网络的交通状态获取方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于传感器网络的交通状态获取方法及其装置，属于智能交通领域。

背景技术

交通安全、交通堵塞及环境污染是困扰当今国际交通领域的三大难题，尤其以交通安全问题最为严重。为此，世界各发达国家竞相投入大量资金和人力，进行大规模的智能交通技术研究试验。智能交通技术(ITS)，是指将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术、计算机处理技术等应用于交通运输行业从而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统，它使交通基础设施能发挥最大效能。

现有的交通控制系统采用集中处理方式，通过部署的多种类型的交通信息采集传感器，如线圈、视频、红外、超声、温湿度等传感器对交通状态信息进行采集，并通过网络上传到中央计算机，经中央计算机处理后为交通管理部门制定交通控制策略提供依据。

但是分属于不同系统的传感器以及集中式的接入方式带来了以下几方面的问题：

1、现有传感器部署方式，每种类型传感器通过单独网络接入交管中心，网络建设费用巨大。另外大量铺设的不同类型传感器产生了海量异构数据、这些海量的异构数据包含了大量的冗余信息，导致了数据传输压力巨大、对中央处理计算机处理能力要求极高，中央计算机面临着巨大的数据处理压力。

2、城市交通系统的各种应用要求得到多源交通信息，而现有交通状态获取的传感器相互独立，分属不同系统。因此无法直接进行数据交互、不能准确采集区间交通状态信息，不能构成全时空的交通状态获取系统；

3、现有传感器主要面向交通控制和管理，在交通信息服务、交通安全保障、交通基础设施监控等方面的作用还没有充分发挥。

造成目前交通状态获取问题主要原因有两点：1、传感器部署相对独立，每一类传感器单独通过网络将数据上传至交管中心，传感器数据在底层的交互和共享程度低；2、由于在现场进行检测的传感器数据处理能力弱、存储能力小，因此大多数传感器将原始检测数据上传至交管中心。

交通状态获取的目标是得到截面交通参数、区间交通参数到区域交通参数。现有交通状态获取方法的特点是将传感器数据直接传输至交通管理中心，传感器现场数据处理能力有限，造成目前道路交通状态获取的网络传输和中央计算机数据处理压力大；由于现有传感器在底层数据交互和共享程度差，造成现有状态获取的方法仅能测量得到截面交通参数，区间交通参数和区域交通参数需要在中央计算机中估算，实时性差。

发明内容

为了克服现有系统的不足，本发明提出了一种基于传感器网络的交通状态获取方法，该方法采用传感器接入结点、复合结点和中央处理机等三类装置，采用现场总线与大数据量传输网络相结合的传输方式构成城市道路交通状态获取的传感器网络。传感器接入结点、复合结点都具有数据处理能力，能够在传感器网络的接入结点完成传感器检测数据的物理层融合，得到反映截面交通状态的速度、流量、占有率、流量随时间的分布特征等交通参数；在复合结点完成逻辑层融合后，在中央计算机获得大粒度交通状态参数和全局状态参数。

根据本发明的一个方面，提供一种基于传感器网络的交通状态获取方法，该传感器网络包括接入结点、复合结点、中央计算机、以及至少一种传感器，所述接入结点、复合结点、中央计算机和传感器通过总线和通信网络连接成传感器网络，所述方法包括以下步骤：

通过所述传感器检测交通状态数据；

接入结点接收所述传感器检测出的交通状态数据，并对其进行物理层融合，得到第一交通状态参数；

复合结点接收所述第一交通状态参数，并对所述第一交通状态参数进行逻辑层融合，得到第二交通状态参数；

中央计算机接收所述第二交通状态参数，并对所述第二交通状态参数进行业务层融合，得到第三交通状态参数。

根据本发明的一个方面，所述物理层融合实现截面交通状态的融合，所述第一交通状态参数包含截面交通流量、时间占有率、车辆瞬时速度、截面平均速度、截面交通流量随时间的演变特征，所述物理层融合在所述接入结点中进行。

根据本发明的一个方面，所述传感器为两个或两个以上，所述多个传感器对同一截面交通状态参数进行校正。

根据本发明的一个方面，所述逻辑层融合实现路段交通状态的融合，所述第二交通状态参数包含路口延迟时间、路口饱和流率、路口平均排队长度、路段平均排队时间、路段平均行驶时间、路段平均行程时间、路段平均行程速度、路段交通状态系数、小粒度区域平均延时，所述逻辑层融合在所述复合结点中进行。