一种基于等时定位监测的道路通行时间估计系统及方法
技术领域
本发明实施例涉及参考车辆空间位置采集技术领域，具体涉及一种基于等时定位监测的道路通行时间估计系统及方法。
背景技术
城市道路通行时间的准确估计和预测对于改善城市交通状况是至关重要的，其目标在于计算准确的道路网通行时间信息,以便选择道路网中更好的路线使通行时间最小。若欲准确评估路段通行时间，最核心的就是从道路传感器中获取良好的车辆实时信息。
然而，在大多数情况下的道路通行时间估计系统只能实时根据车辆 GPS导航定位系统获得当前离散的车辆速度和位置信息，因此在估算道路通行时间是，只按照当前导航路线上的车辆分布情况预测道路通行时间，当前导航路线上的车辆分布少，则预测通行时间短，当前导航路线上的车辆分布多，则预测通行时间长。
因此现有道路通行时间估计系统还存在的具体缺陷如下：
(1)缺少系统统计离散车辆的通行时间信息数据，因此无法根据离散的车辆信息预测当前时间的道路通行时间，道路通行时间估计误差大，准确度低；
(2)只能选定一个导航路线，无法实施根据道路通行时间，自主改变导航线路，因此灵活性小，导致道路通行时间延长。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种基于等时定位监测的道路通行时间估计系统及方法，通过计算统计时间内的导航路线通行耗时，可预测到未来某一车辆在某一时段通过目标路网的某路段某路口某方向的通行时间，以解决现有技术中道路通行时间预测不准确，无法实施根据道路通行时间，自主改变导航线路的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面的实施方式提供如下技术方案：一种基于等时定位监测的道路通行时间估计系统，包括设置在不同车辆上的路线采集前端，以及收集处理多个路线采集前端数据的中央服务器，所述中央服务器根据路线采集前端的导航路线，将每个导航路线按照相邻两个红绿灯之间的路线分为若干个分阶通行段，所述路线采集前端对每个分阶通行段划分为红路灯等待路段和正常通行路段，所述红路灯等待路段的等待时间保存在数据库I内，所述正常通行路段的汽车通行时间保存在数据库II内；
所述路线采集前端包括车辆GPS导航系统和计时时钟；
所述红路灯等待路段的等待时间按照直行、左拐和右拐分类保存在所述数据库I内，并将每一类的等待时间按照先后顺序顺次排列；
所述正常通行路段的等待时间按照直行、左拐和右拐分类保存在所述数据库II内，并将每一类的等待时间按照先后顺序顺次排列；
所述车辆经过正常通行路段或红路灯等待路段的通行时间平均值存储在数据库III内。
作为本发明的一种优选方案，所述正常通行路段或红路灯等待路段的通行时间平均值默认为当前时间的前半小时内的通行时间平均值。
作为本发明的一种优选方案，所述GPS导航系统在红路灯等待路段的驶入端和驶出端均设有用于触发计时时钟重新计时的触发单元。
本发明另一方面的实施方式提供如下技术方案：一种基于等时定位监测的道路通行时间估计方法，包括如下步骤：
步骤100、统计城市路网的交叉路口的个数，将每两个交叉路口之间的路段设定为一个通行段；
步骤200、使用中央服务器收集所有车辆的GPS导航路线，分析每个导航路线包含的通行段，统计每个通行段的通行耗时数据作为参考数据；
步骤300、利用参考车辆的GPS导航系统规划当前位置与目标位置之间的所有导航路线，确定每个导航路线包含的通行段；
步骤400、根据每个导航路线包含的通行段，选定预算时间，从中央服务器中提取对应通行段的通行耗时平均值，得到每个分段通行段上的近期通行耗时，将每个通行段上的耗时累加得到通行总时长，根据计算通行总时长的大小选定导航路线；
步骤500、每经过一个通行段，对所有导航路线的通行段再次进行耗时统计，多次选定导航路线，精确通行估计时间。
作为本发明的一种优选方案，在步骤100中，每两个交叉路口之间的路段设为一个通行段，两个通行段之间设为一个红绿灯等待点。
作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，将通行耗时数据均值处理作为通行耗时参考数据，具体步骤为：
步骤201、区分每个通行段的开始端和结束端；
步骤202、在GPS导航路线的每个通行段的开始端开始触发计时，在每个通行段的结束端结束计时，统计每个通行段的开始计时和结束计时之间的通行耗时；
步骤203、将每个通行段的通行开始时间按照时间顺序保存在中央服务器的数据库内；
步骤204、统计当前位置与目标位置之间的所有导航路线的红绿灯个数，计算每个红路灯的等待耗时；
步骤205、将每个通行段的通行耗时和每个红路灯的等待耗时保存在中央服务器内，作为通行耗时的参考数据。
作为本发明的一种优选方案，在步骤203中，计算每个红路灯的等待耗时的具体方式为：
确定每个红绿灯连接的两个通行段；
根据GPS导航系统规划的导航路线，确定参考车辆在每个红路灯的移动方向；
在中央服务器内追踪与参考车辆同一移动方向的车辆信息，计算车辆在两个通行段的计时间隔，得到每个红绿灯的等待耗时数据。
作为本发明的一种优选方案，在步骤400中，计算不同导航路线的通行耗时具体步骤为：
步骤401、对每个导航路线的通行段进行标记，对导航路线A的通行段命名为：通行段A1、通行段A2……，对导航路线B的通行段命名为：通行段B1、通行段B2……；对导航路线C的通行段命名为：通行段C1、通行段C2……；
步骤402、以当前时刻前5-30min作为预算时间，求取每条导航路线的每个通行段在该预算时间内的通行耗时平均值；
步骤403、将每条导航路线的所有通行段平均耗时累加，同时加上所有红路灯的平均等待耗时，得到每条导航路线的估计通行时间。
作为本发明的一种优选方案，在步骤402中，在预算时间内计算每个通行段的通行耗时平均值的具体步骤为：
根据通行段的名称，在中央服务器中选择经过该通行段的通行耗时数据；
当前时刻为标准点，筛选出通行耗时数据的开始时间处于当前时刻前1-10min内的通行车辆；
计算筛选出来的通行车辆在该通行段的通行耗时，求取所有通行车辆的通行耗时平均值；
根据上述步骤计算每个通行段的通行耗时平均值。
在预算时间内计算每个红路灯的平均等待耗时的具体步骤为：
对每个导航路线的通行段涉及通行车辆进行二次筛选，筛选追踪每条通信段中与参考车辆移动方向相同的通行车辆；
将每个红绿灯路口对应不同方向的等待耗时按照时间顺序保存在中央服务器内；
按照就近原则，选择靠近当前时间点的50-100组红绿灯耗时数据，计算红绿灯耗时数据的平均值，即得到红路灯的平均等待耗时。
作为本发明的一种优选方案，在步骤500中，当参考车辆每经过一个通行段，即重复步骤400计算所有导航路线剩余通行段的通行耗时。
本发明的实施方式具有如下优点：
(1)本发明通过先将参考车辆的导航路线按照红绿灯交叉路口分为若干个通行分段，以及分布在两个通行分段之间的红绿灯路口，然后采集当前时间点之前的车辆在每个通行分段的耗时数据平均值，以及与参考车辆相同移动方向车辆的红绿灯等待时间平均值，最后将通行分段耗时数据平均值与红绿灯等待时间平均值累加，得到参考车辆达到目的地的总耗时，同时也能得到具体达到中间某个交叉路口的耗时；
(2)本发明通过计算统计时间内的导航路线通行耗时，可预测到未来某一车辆在某一时段通过目标路网的某路段某路口的通行时间；
(3)本发明结合交通运输规划与管理中的日常运营数据统计结果，能在最大程度上保证道路通行时间的有效性，有助于提升交通运输规划与管理的科学性和合理性，降低道路通行时间估计的时间和空间复杂度，适用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施方式中通行时间估计系统的结构框图；
图2为本发明实施方式中通行时间估计方法的流程示意图；
图中：
1-GPS导航系统；2-路线采集前端；3-中央服务器；4-数据库I；6- 数据库II；8-数据库III；9-计时时钟；10-触发单元。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种基于等时定位监测的道路通行时间估计系统，本发明的重点在于：对参考车辆的每个导航路线的分段，计算每个通行分段的分段耗时，以及每两个通行分段之间的红绿灯耗时，预测参考车辆在当前时间点的通行耗时，选定导航路线，并且在沿着选定的导航路线行驶后，还通过实时计算所有导航路线的通行段耗时，更换导航路线，从而帮助用户选择最佳的通行路线，优化通行时间，并且实时计算导航路线的通行段耗时，可提高道路通行预算的准确性。
因此本发明能在最大程度上保证道路通行时间的有效性，有助于提升交通运输规划与管理的科学性和合理性，同时降低计算的时间和空间复杂度，适用性强。
具体包括设置在不同车辆上的路线采集前端2，以及收集处理多个路线采集前端2数据的中央服务器3，所述中央服务器3根据路线采集前端2 的导航路线，将每个导航路线按照相邻两个红绿灯之间的路线分为若干个分阶通行段，所述路线采集前端2对每个分阶通行段划分为红路灯等待路段和正常通行路段，所述红路灯等待路段的等待时间保存在数据库I4 内，所述正常通行路段的汽车通行时间保存在数据库II6内。
所述路线采集前端2包括车辆GPS导航系统1和计时时钟9，所述GPS 导航系统1在红路灯等待路段的驶入端和驶出端均设有用于触发计时时钟9重新计时的触发单元10。
所述红路灯等待路段的等待时间按照直行、左拐和右拐分类保存在所述数据库I4内，并将每一类的等待时间按照先后顺序顺次排列；
所述正常通行路段的等待时间按照直行、左拐和右拐分类保存在所述数据库II6内，并将每一类的等待时间按照先后顺序顺次排列；
所述车辆经过正常通行路段或红路灯等待路段的通行时间平均值存储在数据库III8内，所述正常通行路段或红路灯等待路段的通行时间平均值默认为当前时间的前半小时内的通行时间平均值。
实施例2
如图2所示，本发明还提供了一种基于等时定位监测的道路通行时间估计方法，本方法的主要流程具体为：先将参考车辆的导航路线按照红绿灯交叉路口分为若干个通行分段，以及分布在两个通行分段之间的红绿灯路口，然后采集当前时间点之前的车辆在每个通行分段的耗时数据平均值，以及与参考车辆相同移动方向车辆的红绿灯等待时间平均值，最后将通行分段耗时数据平均值与红绿灯等待时间平均值累加，得到参考车辆达到目的地的总耗时，同时也能得到具体达到中间某个交叉路口的耗时。
本方法每到一个交叉路口即重新对导航路线计时，因此提高了道路通行预算的准确性，同时通过实时获取参考车辆的当前空间位置和当前时刻信息，对照目标路网中路段和交叉路口位置信息，整理计算得到未来某一车次在某一时段通过目标路网的某路段某路口某方向的通行时间。
具体包括如下步骤：
步骤100、统计城市路网的交叉路口的个数，将每两个交叉路口之间的路段设定为一个通行段，将城市路网的分布情况保存在中央服务器内。
每两个交叉路口之间的路段设为一个通行段，两个通行段之间设为一个红绿灯等待点。
步骤200、使用中央服务器收集所有车辆的GPS导航路线，分析每个导航路线包含的通行段，统计每个通行段的通行耗时数据作为参考数据。
在本步骤中，将车辆在每个通行段的耗时数据收集处理，可作为未来车辆的通行耗时参考数据，具体步骤为：
(1)区分每个通行段的开始端和结束端。
由于现在的道路大多为双车道，双车道的车辆通行方向相反，因此车辆在每个通行段的开始端和结束端正好相反，由于双车道的通行拥堵情况并不一致，因此需要区分GPS导航路线中的车辆的通行方向时A-B，还是B-A。
(2)在GPS导航路线的每个通行段的开始端开始触发计时，在每个通行段的结束端结束计时，统计每个通行段的开始计时和结束计时之间的通行耗时。
由于红路灯路口在GPS导航路线中有明确的标识，因此本步骤中的每个通行段的开始端具体为刚通过一个红绿灯路口，每个通行段的结束端具体为刚达到另一个红绿灯路口，计算两个红路灯之间的通行耗时即为每个通行段的通行耗时。
(3)将每个通行段的通行开始时间按照时间顺序保存在中央服务器的数据库内。
例如不同车辆在每个通行段的开始时间为7:32、7:33、7:35……，则按照车辆在通行段的开始时间的先后顺序进行排序，方便采集不同时间段的通行数据作为参考数据。
(4)统计当前位置与目标位置之间的所有导航路线的红绿灯个数，计算每个红路灯的等待耗时。
其中计算每个红路灯的等待耗时的具体方式为：
确定每个红绿灯连接的两个通行段；
根据GPS导航系统规划的导航路线，确定参考车辆在每个红路灯的移动方向；
在中央服务器内追踪与参考车辆同一移动方向的车辆信息，计算车辆在两个通行段的计时间隔，得到每个红绿灯的等待耗时数据。
也就是说根据两个通行段的计时间隔作为每个红绿灯的等待耗时数据，具体过程举例说明如下：计算参考车辆在通行段A1与通行段A2之间的红绿灯等待时间，首先需要在中央服务器内选择移动方向时通行段A1 至通行段A2的车辆，然后计算通行段A1的计时结束时间与通行段A2的计时开始时间之间的时间间隔，作为该红绿灯的等待耗时数据。
(5)将每个通行段的通行耗时和每个红路灯的等待耗时保存在中央服务器内，作为通行耗时的参考数据。
另外本发明也可以先统计一段时间内的导航路线通行平均耗时，可预测到未来某一车辆在某一时段通过目标路网的某路段某路口某方向的通行时间。
步骤300、利用参考车辆的GPS导航系统规划当前位置与目标位置之间的所有导航路线，确定每个导航路线包含的通行段。
根据参考车辆每条导航路线经过的通行段，在中央服务器内查找对应通行段的耗时数据，作为本参考车辆的预计通行时间。
步骤400、根据每个导航路线包含的通行段，选定预算时间，从中央服务器中提取对应通行段的通行耗时平均值，得到每个分段通行段上的近期通行耗时，将每个通行段上的耗时累加得到通行总时长，根据计算通行总时长的大小选定导航路线。
在步骤400中，计算不同导航路线的通行耗时具体步骤为：
步骤401、对每个导航路线的通行段进行标记，对导航路线A的通行段命名为：通行段A1、通行段A2……，对导航路线B的通行段命名为：通行段B1、通行段B2……；对导航路线C的通行段命名为：通行段C1、通行段C2……。
步骤402、以当前时刻前1-10min作为预算时间，求取每条导航路线的每个通行段在该预算时间内的通行耗时平均值。
其中在预算时间内计算每个通行段的通行耗时平均值的具体步骤为：
根据通行段的名称，在中央服务器中选择经过该通行段的通行耗时数据；
当前时刻为标准点，筛选出通行耗时数据的开始时间处于当前时刻前1-10min内的通行车辆；
计算筛选出来的通行车辆在该通行段的通行耗时，求取所有通行车辆的通行耗时平均值；
根据上述步骤计算每个通行段的通行耗时平均值。
计算导航路线A的每个通行段的平均耗时方式具体为：选择此时间点前1min-10min之间通过通行段A1所有通行车辆、通行段A2所有通行车辆……、通行段An所有通行车辆，计算通行段A1所有通行车辆的通行耗时平均值、通行段A2所有通行车辆的通行耗时平均值……，以及通行段 An所有通行车辆的通行耗时平均值；
同样的，计算导航路线B的每个通行段的平均耗时方式具体为：选择此时间点前1min-10min之间通过通行段B1所有通行车辆、通行段B2所有通行车辆……、通行段Bn所有通行车辆，计算通行段B1所有通行车辆的通行耗时平均值、通行段B2所有通行车辆的通行耗时平均值……，以及通行段Bn所有通行车辆的通行耗时平均值。
以此类推，计算所有导航路线的每个通行段的通行消耗平均值。
计算导航路线中的每个红路灯的平均等待耗时步骤为：
先对每个导航路线的通行段涉及通行车辆进行二次筛选，筛选追踪每条通信段中与参考车辆移动方向相同的通行车辆；
然后，将每个红绿灯路口对应不同方向的等待耗时按照时间顺序保存在中央服务器内；
最后，按照就近原则，选择靠近当前时间点的50-100组红绿灯耗时数据，计算红绿灯耗时数据的平均值，即得到红路灯的平均等待耗时。
在计算每个通行段的通行耗时没有考虑车辆将在红绿灯路口的转向情况，因为在红绿灯路口的转向不影响在通行段上的移动时间，但由于车辆在红绿灯路口的转向不同，导致车辆在红绿灯路口的等待时间不同，因此需要筛选出跟参考车辆移动方向相同的通行车辆，采集该通行车辆在红绿灯路口的等待时间。
因此根据上述计算每个红路灯的平均等待耗时方法，可尽可能的提高通行时间估计的准确性。
步骤403、将每条导航路线的所有通行段平均耗时累加，同时加上所有红路灯的平均等待耗时，得到每条导航路线的估计通行时间。
步骤500、每经过一个通行段，对所有导航路线的通行段再次进行耗时统计，多次选定导航路线，精确通行估计时间。
也就是说每当参考车辆每经过一个通行段，即重复步骤400计算所有导航路线在后面行程的通行耗时，因此可计算就接近当前时间点的道路通行数据。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
