專利名稱：建模和優(yōu)化交通網(wǎng)絡(luò)性能的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文一般地涉及對(duì)被觀測(cè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)的建模和性能優(yōu)化有特別作用。
背景技術(shù)：
對(duì)交通信號(hào)重新定時(shí)是在道路網(wǎng)絡(luò)中改善交通流的最節(jié)約成本的方法之一。優(yōu)化的交通信號(hào)可以顯著減少駕駛員駛過一段道路時(shí)的交通延時(shí)和停車。由駕駛員體驗(yàn)到的優(yōu)化的交通信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)包括安全性的改善、耗油量的減少以及排放量的減少。
·
通常主要針對(duì)三個(gè)因素在交叉路口進(jìn)行交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。首先確定提出的交叉路口、過道或網(wǎng)絡(luò)的物理上重新設(shè)計(jì)(即，在現(xiàn)有交叉路口上添加新車道)的影響。第二，確定提出的沿著交叉路口、過道或網(wǎng)絡(luò)改變土地利用(即，將空閑土地改變?yōu)楣餐?的影響。第三，確定提出的改變交叉路口、過道或網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)相位(例如，給南北方向更多的綠燈時(shí)間)的影響。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，提出了對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)的建模和優(yōu)化的方法，所述方法包括通過無線網(wǎng)絡(luò)從第一處理模塊接收指示對(duì)應(yīng)于通過第一交叉路口的交通流的至少一個(gè)值，所述至少一個(gè)值通過對(duì)來自在所述第一交叉路口的攝像機(jī)的視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理而獲??；使用所述至少一個(gè)值來更新所述交通網(wǎng)絡(luò)的模型，所述交通網(wǎng)絡(luò)包括所述第一交叉路口和至少一個(gè)第二交叉路口 ；分析所述模型來確定指令，所述指令用來優(yōu)化在所述第二交叉路口的控制器；以及通過所述無線網(wǎng)絡(luò)將所述指令發(fā)送到在所述第二交叉路口的第二處理模塊，使得所述第二處理模塊能夠使在所述第二交叉路口的所述控制器執(zhí)行所述指令，從而優(yōu)化所述交通網(wǎng)絡(luò)的至少一部分。另一方面，提出了對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)的建模和優(yōu)化的方法，所述方法包括從在第一交叉路口的攝像機(jī)獲取視頻信號(hào)；處理來自所述視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)，來確定指示通過所述第一交叉路口的對(duì)應(yīng)的交通流的至少一個(gè)值；通過無線網(wǎng)絡(luò)將所述至少一個(gè)值發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體，來使得所述遠(yuǎn)程處理實(shí)體能夠更新所述交通網(wǎng)絡(luò)的模型，所述交通網(wǎng)絡(luò)包括所述第一交叉路口和至少一個(gè)第二交叉路口 ；從所述遠(yuǎn)程處理實(shí)體接收用于所述第一交叉路口的控制器的指令，所述指令由基于來自至少所述第二交叉路口的數(shù)據(jù)對(duì)所述模型的更新來確定；以及使所述指令由在所述第一交叉路口的所述控制器執(zhí)行，來優(yōu)化所述交通網(wǎng)絡(luò)的至少一部分。另一方面，提出了對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)的建模和優(yōu)化的方法，所述方法包括通過無線網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)程處理實(shí)體接收指令，所述指令用來在第一交叉路口對(duì)至少一部分交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制器優(yōu)化，由對(duì)所述交通網(wǎng)絡(luò)的模型進(jìn)行分析的所述遠(yuǎn)程處理實(shí)體確定所述指令，所述交通網(wǎng)絡(luò)包括所述第一交叉路口，所述模型根據(jù)在所述交通網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或更多個(gè)附加交叉路口處獲取的數(shù)據(jù)更新；以及將所述指令發(fā)送到與所述交通信號(hào)控制器耦合的通信接口。本文還提供了包括執(zhí)行上述方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒介。本文還提供了包括執(zhí)行上述方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的包括各自處理器和存儲(chǔ)器的裝置或系統(tǒng)。


現(xiàn)在將通過參照附圖以僅為示例的方式對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行描述，其中圖I是監(jiān)測(cè)和控制被觀測(cè)區(qū)域的示例系統(tǒng)的框圖。圖2是監(jiān)測(cè)和控制有多個(gè)被觀測(cè)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)的示例系統(tǒng)的框圖。 圖3是示出了可以在對(duì)被觀測(cè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制時(shí)執(zhí)行的示例性操作集的流程圖。圖4是示出了可以在圖I和圖2的示例系統(tǒng)中被升級(jí)執(zhí)行的示例性操作集的流程圖。圖5是監(jiān)測(cè)交叉路口和在該交叉路口處的控制交通信號(hào)定時(shí)的示例系統(tǒng)的框圖。圖6是提供交通流信息的示例性數(shù)據(jù)包的示意圖。圖7是用于提供交通定時(shí)指令的示例性數(shù)據(jù)包的示意圖。圖8是示出了在監(jiān)測(cè)和控制交通信號(hào)定時(shí)時(shí)可以執(zhí)行的示例性操作集的流程圖。圖9是在處理輸入視頻信號(hào)時(shí)可以由本地處理模塊(LPM)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行操作的示例集。圖10為可以由LPM執(zhí)行的用于進(jìn)行分析和生成提供交通流信息的數(shù)據(jù)包的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行操作的示例集。圖11是可以由遠(yuǎn)程處理服務(wù)器在更新交通模型時(shí)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行操作的示例集。圖12是可以由遠(yuǎn)程處理服務(wù)器執(zhí)行的用于對(duì)交通模型的快照的實(shí)時(shí)分析并生成提供交通定時(shí)指令的數(shù)據(jù)包的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行操作的示例集。圖13是可以由通信接口執(zhí)行的對(duì)包含交通定時(shí)指令的輸入數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行操作的示例集。圖14是可以在執(zhí)行優(yōu)化信號(hào)定時(shí)時(shí)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行操作的示例集。圖15是示出了臨時(shí)性硬件設(shè)置的框圖。圖16是示出了永久性硬件設(shè)置的框圖。圖17是示出了對(duì)交通模型的快照進(jìn)行測(cè)量的示例集的圖示。圖18是示出了圖19的待優(yōu)化的交通模型的快照的部分圖示。圖19是示出了基于在交叉路口獲得的數(shù)據(jù)的初始方向(OD)建模的一對(duì)交叉路口的示意圖。圖20示出了用于對(duì)通過交叉路口的OD運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模的百分比的示例矩陣。
具體實(shí)施方式
眾所周知，由于需要許多手動(dòng)處理而導(dǎo)致的不便和成本，許多交通信號(hào)不會(huì)被重新定時(shí)。本文所描述的解決方案將手動(dòng)處理自動(dòng)化，并對(duì)現(xiàn)在所使用的方法提出更加方便和節(jié)約成本的解決方案。已經(jīng)意識(shí)到，本文所討論的底層框架可以同時(shí)被用于任何“被監(jiān)測(cè)區(qū)域(例如，交通交叉路口或其它物理環(huán)境)”的監(jiān)測(cè)和控制方面。同樣地，本文所描述的解決方案不僅可以有助于交通信號(hào)重新定時(shí)的自動(dòng)化，也可以有助于更一般的建模和交通網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化。例如，交通交叉路口不僅可以通過使用攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也可以通過使用其它傳感器(例如，無線振動(dòng)傳感器、應(yīng)變傳感器、話筒、熱敏電阻、濕度傳感器、激光雷達(dá)、雷達(dá)、接地環(huán)路等)進(jìn)行監(jiān)測(cè)來獲取數(shù)據(jù)，并且通過從本地處理模塊將該數(shù)據(jù)傳遞給遠(yuǎn)程處理端，可以檢測(cè)和控制交叉路口的各方面，并且可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，來做進(jìn)一步的分析。從傳感器獲得的數(shù)據(jù)還可以擴(kuò)大從視頻信號(hào)獲取的數(shù)據(jù)，來使得優(yōu)化進(jìn)行得更加全面。例如，通過交叉路口的車輛的歷史初始方向(OD)數(shù)據(jù)的感測(cè)可以有助于確定如何在交通網(wǎng)絡(luò)中的其它交叉路口對(duì)特定交通燈進(jìn)行重新定時(shí)。
本文所述的自適應(yīng)交通信號(hào)控制系統(tǒng)的實(shí)施可以基于位于交叉路口的單個(gè)的攝像機(jī)、單個(gè)的處理單元、和串行的安全裝置(例如，提供通信接口)。此解決方案的成本顯著低于傳統(tǒng)的感應(yīng)環(huán)路，利用現(xiàn)有的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)來最小化網(wǎng)絡(luò)安裝成本，并且使用規(guī)模性經(jīng)濟(jì)的集群計(jì)算資源來最小化對(duì)交叉路口處的昂貴的控制器硬件的需求。由于硬件安裝過程簡(jiǎn)單并節(jié)約成本，并且集群計(jì)算資源提供規(guī)模性經(jīng)濟(jì)來服務(wù)多個(gè)用戶，下文所述架構(gòu)可以被用來提供對(duì)市政或其它實(shí)體的沒有大型成本預(yù)付的基于月租的服務(wù)。全部這些優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為大量成本的節(jié)約，從而能夠更簡(jiǎn)單地對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)信號(hào)控制?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖I示出了監(jiān)測(cè)和控制被觀測(cè)區(qū)域的示例系統(tǒng)，此后將其簡(jiǎn)稱為“系統(tǒng)10”。系統(tǒng)10包括可通信地連接到在被觀測(cè)區(qū)域16中的受控系統(tǒng)14的本地處理模塊(LPM)12。LPM 12可以在被觀測(cè)區(qū)域16的附近，直接在被觀測(cè)區(qū)域16中，或者在被觀測(cè)區(qū)域16的可通信的范圍內(nèi)。LPM 12可操作地收集或獲取來自被觀測(cè)區(qū)域16或與被觀測(cè)區(qū)域16有關(guān)的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)可以應(yīng)用，則處理該數(shù)據(jù)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)18與遠(yuǎn)程處理實(shí)體20通信，來提供其數(shù)據(jù)自身或其已處理的版本，從而進(jìn)行如下文詳細(xì)解釋的實(shí)時(shí)處理或后期處理。如下文所述，我們發(fā)現(xiàn)，由于具有固定的覆蓋范圍并具有普遍性，通過現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)(例如，蜂窩網(wǎng)絡(luò)(例如，GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)、3G或4G網(wǎng)絡(luò)(例如EDGE、UMTS以及HSDPA、LTE、Wi-Max))等)的通信對(duì)實(shí)現(xiàn)本文所描述的系統(tǒng)10是特別有利的，從而能夠有效地將一個(gè)或更多個(gè)被觀測(cè)區(qū)域16連接到遠(yuǎn)程處理實(shí)體20，來進(jìn)行下文所述的操作。在圖I所示的示例中，LPM 12從攝像機(jī)36或任何一個(gè)或更多個(gè)能夠觀測(cè)和捕捉關(guān)于被觀測(cè)區(qū)域16的數(shù)據(jù)的傳感器38獲取數(shù)據(jù)(例如，視頻信號(hào))。在下文中，可以將從被觀測(cè)區(qū)域16獲取的或與被觀測(cè)區(qū)域16有關(guān)的數(shù)據(jù)集總地稱為觀測(cè)數(shù)據(jù)40。根據(jù)特定協(xié)議(例如，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP))將經(jīng)處理的觀測(cè)數(shù)據(jù)40發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體20，從而發(fā)送包括通過對(duì)可應(yīng)用的觀測(cè)數(shù)據(jù)40進(jìn)行分析所獲取的相關(guān)信息或數(shù)據(jù)(例如，根據(jù)視頻信號(hào)確定的交通流)的一個(gè)或更多個(gè)消息或數(shù)據(jù)包?？梢詫⒂^測(cè)數(shù)據(jù)40或其一部分作為流數(shù)據(jù)42直接發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體20，通過首先將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)46并在之后的時(shí)間發(fā)送(如存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)48所示)，或通過將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)46并使其帶外可用50 (例如，使用物理媒介(例如，USB安全設(shè)置、可移除閃存驅(qū)動(dòng)器等))，而在之后的時(shí)間將觀測(cè)數(shù)據(jù)40或其一部分發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體20。因此應(yīng)意識(shí)到的是LPM 12可以使用各渠道以及使用各種協(xié)議和技術(shù)來傳遞觀測(cè)數(shù)據(jù)40或其已處理的版本。例如，可以將未處理的流數(shù)據(jù)42提供給遠(yuǎn)程處理實(shí)體20來進(jìn)行后續(xù)處理，并可以使用被處理后的相同的數(shù)據(jù)來執(zhí)行對(duì)被觀測(cè)區(qū)域16 (以及如下文所述的被觀測(cè)區(qū)域16的網(wǎng)絡(luò)中的其他被觀測(cè)區(qū)域16)的現(xiàn)有情況的實(shí)時(shí)分析，從而向LPM 12返回指令51來控制或影響對(duì)受控系統(tǒng)14的控制。受控系統(tǒng)14也可以將數(shù)據(jù)返回給LPM 12 (例如，用來報(bào)告其實(shí)際行為、獲取狀態(tài)信息(例如，是否已經(jīng)執(zhí)行指令)、心跳/偵測(cè)(受控系統(tǒng)14是否正在通信)等。遠(yuǎn)程處理實(shí)體20也可以通過無線網(wǎng)絡(luò)18進(jìn)行通信，來從一個(gè)或更多個(gè)LPM 12獲取流數(shù)據(jù)42、經(jīng)處理數(shù)據(jù)44并存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)48。在本例中，遠(yuǎn)程處理實(shí)體20包括實(shí)時(shí)處理服務(wù)器22，其用來當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，并以最小的時(shí)延確定并提供要返回給一個(gè)或更多個(gè)LPM 12的適當(dāng)?shù)闹噶?1 (例如，通過從一個(gè)LPM 12接收數(shù)據(jù)并將指令51提供給一個(gè)或更多個(gè)其他LPM 12，來對(duì)其他被觀測(cè)區(qū)域16進(jìn)行預(yù)先控制)。遠(yuǎn)程處理實(shí)體20還包括后期處理服務(wù)器24，來使得數(shù)據(jù)在后續(xù)分析中被挖掘(即，通過在分析結(jié)果不被實(shí)時(shí) 需要的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析)。遠(yuǎn)程處理實(shí)體20還包括操作服務(wù)器26，來使得管理員可以訪問操作數(shù)據(jù)的中央存儲(chǔ)器，從而控制和/或更新服務(wù)器22、24，來開始對(duì)系統(tǒng)10的升級(jí)(包括遠(yuǎn)程升級(jí)LPM 12)等。在本例中提供了操作客戶端34，其可以在個(gè)人電腦(例如，移動(dòng)電腦、臺(tái)式電腦等)上運(yùn)行，來允許操作人員通過互聯(lián)網(wǎng)30或通過另一個(gè)可用的接口或連接訪問存儲(chǔ)在操作服務(wù)器26上的操作數(shù)據(jù)。操作客戶端34還可以用于獲取系統(tǒng)10的狀態(tài)報(bào)告?？蛻魹g覽器32也可以通過互聯(lián)網(wǎng)30接入遠(yuǎn)程處理實(shí)體20，來允許客戶(B卩，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)40本身、已處理數(shù)據(jù)44或通過后期處理獲取的數(shù)據(jù)中的任一個(gè)或更多個(gè)感興趣的實(shí)體)監(jiān)測(cè)并調(diào)整相關(guān)被觀測(cè)區(qū)域16或被觀測(cè)區(qū)域16的網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。實(shí)時(shí)處理服務(wù)器22和后期處理服務(wù)器24都可以將第三方數(shù)據(jù)(例如，交通系統(tǒng)信息)結(jié)合到它們的分析中。為了獲取該第三方數(shù)據(jù)，第三方系統(tǒng)28可以可通信地連接到遠(yuǎn)程處理實(shí)體20 (例如，通過無線網(wǎng)絡(luò)18，互聯(lián)網(wǎng)30或通過如圖I所示的其他連接)。圖I中示出的第三方系統(tǒng)28還可以代表從遠(yuǎn)程處理實(shí)體20獲取數(shù)據(jù)的副本29(例如，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘或其他目的)的實(shí)體。例如，由攝像機(jī)36獲取的視頻可以被流傳輸、被存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，或者被提供給第三方系統(tǒng)28來用于后續(xù)處理(例如，用于將視頻資料整合到監(jiān)控?cái)z像機(jī)或交通攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)中，或用于向警方、保險(xiǎn)公司、電視臺(tái)提供視頻等)。同樣地，觀測(cè)數(shù)據(jù)40可以被用于生成特定網(wǎng)絡(luò)(例如，道路網(wǎng)格，交叉路口及其上的交通流(將在下文進(jìn)行全面討論))的模型。還可以將任何此類模型提供給第三方系統(tǒng)28，來更新客戶引導(dǎo)在線地圖程序、GPS裝置或任何其他可以依靠交通流數(shù)據(jù)的應(yīng)用或裝置，從而向客戶提供實(shí)時(shí)信息。由傳感器38獲取的觀測(cè)數(shù)據(jù)40還可以對(duì)第三方系統(tǒng)38可用，來進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)測(cè)或后續(xù)數(shù)據(jù)挖掘。還可以由后處理服務(wù)器24執(zhí)行數(shù)據(jù)挖掘并將處理結(jié)果提供給第三方系統(tǒng)28。例如，可以獲取被觀測(cè)的交通流和各種其他條件來確定通過改善信號(hào)重新定時(shí)或采用其他優(yōu)化技術(shù)而得到的環(huán)境影響(即，汽車溫室氣體排放量的減少)來獲取碳信用，或跟蹤這些環(huán)境統(tǒng)計(jì)結(jié)果供今后使用。應(yīng)注意的是，雖然圖I中所示的結(jié)構(gòu)示出了通過遠(yuǎn)程處理實(shí)體20將數(shù)據(jù)的副本29發(fā)送到第三方系統(tǒng)28的結(jié)構(gòu)，但在其他實(shí)施例中至少一些觀測(cè)數(shù)據(jù)40可以直接從LPM 12發(fā)送到第三方系統(tǒng)28。然而，通過由遠(yuǎn)程處理系統(tǒng)20發(fā)送數(shù)據(jù)，操作服務(wù)器26能夠跟蹤被發(fā)送的數(shù)據(jù)，來向第三方系統(tǒng)28提供基于后續(xù)的服務(wù)，從而減輕LPM 12的管理負(fù)擔(dān)。圖I示出了一個(gè)LPM 12和一個(gè)對(duì)應(yīng)的被觀測(cè)區(qū)域16，然而應(yīng)注意的是，如圖2所示，可以通過遠(yuǎn)程處理實(shí)體20對(duì)包括被觀測(cè)區(qū)域16的網(wǎng)絡(luò)(例如，交通交叉路口網(wǎng)絡(luò))的各結(jié)構(gòu)的多個(gè)被觀測(cè)區(qū)域16進(jìn)行檢測(cè)和控制。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，可以看到遠(yuǎn)程處理實(shí)體20可以使用多個(gè)實(shí)時(shí)處理服務(wù)器22，其中各實(shí)時(shí)處理器22與一個(gè)或更多個(gè)被觀測(cè)區(qū)域16相關(guān)聯(lián)。例如，多個(gè)實(shí)時(shí)處理服務(wù)器22可以與對(duì)應(yīng)的交通“網(wǎng)格”或子網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)部分相聯(lián)系，多個(gè)網(wǎng)格一同界定被監(jiān)測(cè)和控制的交通網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)該注意到并不是交通網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)交叉路口都包括LPM 12，即便其對(duì)交通流的影響正由LPM 12進(jìn)行建模，也是如此。因此，應(yīng)注意的是，交通網(wǎng)絡(luò)可以具有任何個(gè)數(shù)的交叉路口或部分，可以使用任何個(gè)數(shù)的LPM 12，而且并不需要一對(duì)一的關(guān)系。在某些實(shí)施方式中，如果物理環(huán)境允許，可以配置單個(gè)LPM 12來從(甚至在多個(gè)交叉路口的)多個(gè)攝像機(jī)36獲取視頻信號(hào)，并類似地控制來自相同位置的多個(gè)受 控系統(tǒng)14。因此，同樣應(yīng)注意的是可以根據(jù)物理配置和特殊應(yīng)用的需求使用各類配置。圖 2中示出一個(gè)示例來說明其靈活性。在圖2所示的示例中，第一實(shí)時(shí)處理服務(wù)器22a負(fù)責(zé)一對(duì)本地處理系統(tǒng)10，每個(gè)本地處理系統(tǒng)10對(duì)應(yīng)一個(gè)被觀測(cè)區(qū)域16以及對(duì)應(yīng)的受控系統(tǒng)14。如圖2所示，多個(gè)LPM 12可以被包括在系統(tǒng)10中或由系統(tǒng)10操作(例如，當(dāng)多個(gè)攝像機(jī)36被使用在相同交叉路口時(shí))。在此情況下，LPM 12中的一個(gè)可以負(fù)責(zé)將指令51提供給受控系統(tǒng)14 (從而可以被耦合)，而可以配置系統(tǒng)10中的其他LPM 12來將數(shù)據(jù)傳送給可連接到受控系統(tǒng)14的LPM 12。應(yīng)注意的是，在其他實(shí)施方式中，各LPM 12可連接到遠(yuǎn)程處理實(shí)體20和一個(gè)或更多個(gè)受控系統(tǒng)14，而遠(yuǎn)程處理實(shí)體20可以負(fù)責(zé)確定指令應(yīng)該被發(fā)送到哪個(gè)LPM 12。此實(shí)施方式還可以向特定系統(tǒng)10提供冗余度(例如，容納一個(gè)LPM 12的調(diào)解失敗)。在本例中，第二實(shí)時(shí)處理服務(wù)器22b類似地監(jiān)測(cè)并控制多個(gè)本地處理系統(tǒng)10，故不需對(duì)進(jìn)一步的細(xì)節(jié)進(jìn)行重復(fù)。圖2中還可以看到，實(shí)時(shí)處理服務(wù)器22a和22b可以彼此進(jìn)行通信，從而可以使用一個(gè)服務(wù)器22中的實(shí)時(shí)分析結(jié)果來控制另一個(gè)服務(wù)器22負(fù)責(zé)的受控系統(tǒng)14的控制操作。在此方法中，例如，可以使用一個(gè)交叉路口的交通流來控制一個(gè)或更多個(gè)其他交叉路口中的交通信號(hào)定時(shí)，無論這些交叉路口是由同一實(shí)時(shí)處理服務(wù)器22還是由其他處理服務(wù)器22控制。圖3示出了可以在監(jiān)測(cè)和控制被觀測(cè)區(qū)域16時(shí)執(zhí)行的操作的示例集。在52，被稱為L(zhǎng)PM I的第一 LPM 12獲取觀測(cè)數(shù)據(jù)40(例如，視頻信號(hào)以及，如果可以應(yīng)用，來自一個(gè)或更多個(gè)傳感器38的數(shù)據(jù))。在54，LPM I處理觀測(cè)數(shù)據(jù)40。如上所述，可以包括為之后的傳遞存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(例如，帶外50或存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)48)、直接將數(shù)據(jù)或其部分流傳輸42到遠(yuǎn)程處理實(shí)體20 (例如，視頻流)、或在將結(jié)果(例如經(jīng)處理的數(shù)據(jù)44)發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體20前將一個(gè)或更多個(gè)分析例程應(yīng)用到數(shù)據(jù)。如圖3所示，在本例中，在56將被處理44或被流傳輸42或既被處理44也被流傳輸42的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體20，并在60在隨后的時(shí)間里被有選擇地提供(例如，如果之后被存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā))。之后遠(yuǎn)程處理實(shí)體20在58接收數(shù)據(jù)。在本例中，由后處理服務(wù)器24隨后地或分別地處理的數(shù)據(jù)在62被發(fā)送到后處理服務(wù)器24，從而可以在64執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)后處理程序。例如，可以將視頻或其他多媒體數(shù)據(jù)提供給后處理服務(wù)器24來針對(duì)預(yù)定的或提供的參數(shù)分析視頻內(nèi)容，從而從LPM I卸載處理。這樣的例子在2007年4月25日提交的名為“分析多媒體內(nèi)容的方法和系統(tǒng)”的共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/104，092號(hào)中進(jìn)行了更加全面的描述，其全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于此。遠(yuǎn)程處理實(shí)體20還將可應(yīng)用數(shù)據(jù)(即，至少已部分地經(jīng)LPM I處理)提供到實(shí)時(shí)處理服務(wù)器22，來在66進(jìn)行一個(gè)或更多個(gè)實(shí)時(shí)分析。此實(shí)時(shí)分析可以結(jié)合由第三方系統(tǒng)28在68提供的數(shù)據(jù)(例如，在交通模型分析中的交通調(diào)度)。如上所述，實(shí)時(shí)分析可以產(chǎn)生指令51，指令51被典型地提供到本例中被稱為L(zhǎng)PM2的另一個(gè)LPM 12，來基于與LPM I關(guān)聯(lián)的被觀測(cè)區(qū)域16中進(jìn)行的確定來控制LPM 2的受控系統(tǒng)14，從而控制對(duì)應(yīng)的被觀測(cè)區(qū)域16 (例如，一組交通燈)。例如，由LPM I觀測(cè)到的交通流可以被用來確定在由LPM 2觀測(cè)并控制的交叉路口的交通信號(hào)定時(shí)的改變。在圖3所示的示例中，在70生成并發(fā)送應(yīng)答消息(例如，包含指令51的數(shù)據(jù)包)，并在72由LPM 2接收。在74，LPM 2可以從應(yīng)答消息中確定指令51并將指令51發(fā)送到其被觀測(cè)區(qū)域16中的受控系統(tǒng)14，在76，指令51由受控系統(tǒng)14接收。例如，LPM 2可以通過另一個(gè)與交通信 號(hào)控制器(TSC) 114耦合的部件將交通信號(hào)定時(shí)指令發(fā)送到交通信號(hào)控制器(TSC) 114 (見圖5)，將在下文中提供其進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。在76接收的指令51可以在78執(zhí)行，從而監(jiān)測(cè)由LPM I獲取的數(shù)據(jù)，而控制由LPM 2控制的被觀測(cè)區(qū)域16。應(yīng)注意的是通過遠(yuǎn)程處理實(shí)體20進(jìn)行通信不僅可以至少?gòu)腖PM 12卸載某些處理從而減少在LPM 12處的處理負(fù)擔(dān)，還可以通過使用圖I中所示的框圖對(duì)被觀測(cè)區(qū)域16的更大的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模和優(yōu)化以及進(jìn)行隨后的控制。因此，為了便于說明，圖3中僅示出兩個(gè)LPM 12，而作為在66的特定實(shí)時(shí)分析的結(jié)果，也可以由遠(yuǎn)程處理實(shí)體20對(duì)更多的附加LPM 12進(jìn)行指示。類似地，LPM I也可以基于從LPM 12的網(wǎng)絡(luò)中的其他LPM 12獲取的數(shù)據(jù)而被指示?？梢缘弥獔DI中所示的框架特別適用于使遠(yuǎn)程處理實(shí)體20中心地控制和分配指令，該指令不僅用于優(yōu)化受控系統(tǒng)14的網(wǎng)絡(luò)的操作，而且用于在LPM 12上升級(jí)固件，從而避免為此而訪問每個(gè)站點(diǎn)的需要。對(duì)于在特定網(wǎng)絡(luò)中的相對(duì)較大并在地理上相隔較遠(yuǎn)的被觀測(cè)區(qū)域16，遠(yuǎn)程地升級(jí)和更改LPM 12的固件或任何其他可控制部件的能力特別高效，因而節(jié)約成本。通過允許客戶訪問操作服務(wù)器26 (例如，由客戶瀏覽器32通過安全控制接入)，客戶能夠開始或允許由遠(yuǎn)程處理實(shí)體20提出的升級(jí)。例如，新規(guī)程可以對(duì)控制交通燈的網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行限制，并且客戶可以通過使用客戶瀏覽器32與遠(yuǎn)程實(shí)體20進(jìn)行通信來建立適用的升級(jí)，從而考慮這些限制。圖4示出了例如在操作服務(wù)器26的控制下從遠(yuǎn)程處理實(shí)體20對(duì)第一 LPM 12CLPMla)、第二 LPM 12 (LPM Ib)以及受控系統(tǒng)14中的任何一個(gè)或更多個(gè)執(zhí)行升級(jí)的操作示例集。在78，由遠(yuǎn)程處理實(shí)體20確定升級(jí)(例如，由操作人員通過操作客戶端34提出請(qǐng)求)。升級(jí)版本可以從外部資源進(jìn)行裝載(例如，通過操作客戶端34裝載升級(jí)的可執(zhí)行文件)，可以在操作服務(wù)器上生成，或可以包含指令組來使得LPMla和/或LPMlb和/或受控系統(tǒng)14進(jìn)行自我升級(jí)(例如，現(xiàn)有參數(shù)或設(shè)置的小變化)。在本例中，不管是LPM Ia自身要被升級(jí)還是可連接到LPMla的受控系統(tǒng)14或LPM Ib要進(jìn)行升級(jí)，都在80準(zhǔn)備升級(jí)版本，并在82將升級(jí)版本發(fā)送到LPM I。在84，由LPM Ia接收升級(jí)版本，并且本例中LPM Ia確定什么正在被升級(jí)(例如，其自身、在相同系統(tǒng)10中的LPM Ib或受控系統(tǒng)14)?？梢酝ㄟ^檢驗(yàn)傳送升級(jí)版本的數(shù)據(jù)包或數(shù)據(jù)包系列的頭或其他部分來進(jìn)行該確定。LPM Ia在88確定其自身是否將被升級(jí)。如果是，在90進(jìn)行升級(jí)。如果LPM Ia不被升級(jí)，或附加于其自身升級(jí)，LPM Ia在92確定是否要升級(jí)其他裝置(S卩，LPM lb，或受控系統(tǒng)14，或LPM Ib和受控系統(tǒng)14兩者)。如果不，處理結(jié)束。如果要升級(jí)另一個(gè)裝置，在94發(fā)送升級(jí)版本，并在96a和/或96b,升級(jí)版本被接收。之后在98a和98b,在所述的另Iv設(shè)備處分別應(yīng)用升級(jí)版本。應(yīng)注意的是從LPM Ia到LPM Ib以及受控系統(tǒng)14的升級(jí)的規(guī)定僅用于示例的目的并需要將其實(shí)現(xiàn)的許可和能力。例如，某些現(xiàn)有受控系統(tǒng)14不允許第三方系統(tǒng)(例如，LPM 12)發(fā)起升級(jí)，因此，操作96b和98b不能在此情況中出現(xiàn)。圖5還示出了圖I所示的適用于優(yōu)化交通信號(hào)定時(shí)的系統(tǒng)10和遠(yuǎn)程處理實(shí)體20的配置示例的細(xì)節(jié)，其中為清晰起見，在圖5中對(duì)相似的元素給出了具有共同的前綴“I”的附圖標(biāo)記，以及在圖5中對(duì)相同元素給定相同的附圖標(biāo)記。為了便于解釋，圖5所示的示例示出了一個(gè)LPM 112及其對(duì)應(yīng)的被觀測(cè)區(qū)域116。應(yīng)注意的是，可以以與圖2所示的方法相似的方法對(duì)一些LPM 112和被觀測(cè)區(qū)域116進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。LPM 112可以被實(shí)現(xiàn)為被安置在盒子或其他外殼中并被安裝在交叉路口 116處(例如，在一個(gè)桿子上)的硬件裝置?？?以添加物理安全性措施(例如，鎖或其他難以破壞的裝置)。本例中的LPM 112包括用于處理從攝像機(jī)36接收的數(shù)據(jù)(即，視頻信號(hào)或視頻饋入)的視頻模塊201。視頻模塊201包括可操作將一個(gè)或更多個(gè)分析算法應(yīng)用到觀測(cè)數(shù)據(jù)40 (例如，圖5中所示的視頻信號(hào))的分析模塊200?？梢詫PM 112中的視頻模塊201、分析模塊200以及其他部件實(shí)現(xiàn)在印刷電路板(PCB)上，來執(zhí)行通信固件和分析算法等。應(yīng)注意的是，用于創(chuàng)建LPM 112的物理部件的溫度定額應(yīng)使其能夠經(jīng)受其所處的環(huán)境影響。 在本例中，分析模塊200包括交通流算法202，交通流算法202用于對(duì)從攝像機(jī)36發(fā)送到LPM 12的視頻信號(hào)所確定出的交通流進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。圖5還示出了車輛統(tǒng)計(jì)算法204，其可以用于對(duì)由后處理服務(wù)器24 (圖5中未示出)執(zhí)行的后續(xù)處理程序執(zhí)行預(yù)處理。將分析模塊200的輸出提供給例如通過訪問被配置為在無線網(wǎng)絡(luò)18上進(jìn)行訪問和通信的子系統(tǒng)(未示出)而與遠(yuǎn)程處理實(shí)體120進(jìn)行大量實(shí)時(shí)通信的LPM應(yīng)用編程接口(API)206。本實(shí)施例中的交通流算法202代表或包括能夠?qū)⒁曨l信號(hào)轉(zhuǎn)化為一個(gè)或更多個(gè)與在視頻信號(hào)中觀測(cè)到的一個(gè)或更多個(gè)交通流對(duì)應(yīng)的數(shù)值的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令(即，軟件)。應(yīng)注意的是，可以使用多個(gè)交通流算法202來獲取對(duì)應(yīng)于相同交通流的多個(gè)獨(dú)立數(shù)值，來在任何給定的時(shí)間更好地預(yù)測(cè)實(shí)際流。類似地，需要不同的交通流算法202來確定在相同交叉路口中的多個(gè)交通流(例如，在不同的方向處)。因此，圖5中所示的“交通流算法202”可以代表任何一個(gè)或更多個(gè)交通流算法202。交通流算法202應(yīng)該實(shí)時(shí)地或大體實(shí)時(shí)地運(yùn)行，從而在能從攝像機(jī)36處捕捉視頻信號(hào)時(shí)盡快對(duì)其進(jìn)行處理。本例中的交通流算法202在嵌入式電子平臺(tái)(例如，上文所述的PCB)上執(zhí)行。視頻模塊201還包括用于在LPM 112不執(zhí)行任何分析地將從攝像機(jī)36接收的視頻信號(hào)流傳輸?shù)竭h(yuǎn)程處理實(shí)體120的流傳輸視頻模塊208，以及用于存儲(chǔ)視頻內(nèi)容(例如，用于如上所述的之后的傳輸或帶外傳遞的包括具體為幾分鐘或幾小時(shí)的視頻的視頻文件)的視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器210。為了處理由傳感器38獲取的數(shù)據(jù)，LPM 112中還可以包括傳感器模塊211。與視頻模塊201相似，傳感器模塊211包括能夠在傳感器數(shù)據(jù)被傳送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體120之前對(duì)傳感器數(shù)據(jù)應(yīng)用分析算法的傳感器分析模塊213。本例中的傳感器模塊211還包括能夠?qū)鞲衅鲾?shù)據(jù)流傳輸?shù)竭h(yuǎn)程處理實(shí)體120的流傳輸傳感器模塊212，以及能夠?qū)鞲衅鲾?shù)據(jù)存儲(chǔ)以用于之后的傳輸或用于提供給帶外傳遞的傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214。LPMAPI 206代表或包括控制LPM 112的操作的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令(B卩，軟件XLPMAPI 206可以通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)連接(例如，寬頻蜂窩調(diào)制解調(diào)器或以太網(wǎng)連接)安全地與遠(yuǎn)程處理實(shí)體120進(jìn)行通信，并可以如上所述地執(zhí)行由LPM 112控制的或在LPM 112中的全部軟件的固件升級(jí)。LPM API 206也可以與和TSC 114緊密耦合的通信接口 216進(jìn)行通信，其將在下文中進(jìn)行詳細(xì)的討論。在LPM 112和通信接口 216被物理地分開的某些實(shí)施方式中，可以配置LPM API 206來參與在被觀測(cè)區(qū)域116中或其附近能夠連續(xù)運(yùn)行的短程無線通信交換(例如，通過藍(lán)牙、物聯(lián)網(wǎng)、WiFi等)。通過與傳感器模塊211和視頻模塊201進(jìn)行通信，LPM API 206能夠連續(xù)地或定期地記錄并存儲(chǔ)任何小時(shí)的視頻數(shù)據(jù)和/或傳感器數(shù)據(jù)，并按需地或周期地將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳遞到遠(yuǎn)程處理實(shí)體120。因此可以配置LPM API206來分別從視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器210和傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214獲取視頻文件和傳感器數(shù)據(jù)，從而向遠(yuǎn)程處理實(shí)體120提供未處理的數(shù)據(jù)(B卩，未由分析模塊200處理的數(shù)據(jù))，例如用于之后的數(shù)據(jù)挖掘、周期性的后續(xù)處理等，而可以將直接分析的數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體120。 LPM API 206也可以在此實(shí)施例中與流傳輸視頻模塊208和/或感應(yīng)流傳輸模塊212進(jìn)行通信(或其自身包含流傳輸模塊208和/或感應(yīng)流傳輸模塊212，或執(zhí)行等同的操作)來提供連續(xù)的、定期的或點(diǎn)播的流傳輸直播視頻和/或由攝像機(jī)36和/或傳感器38獲取的傳感器數(shù)據(jù)。攝像機(jī)36自身可以是全天候的能夠多年可操作地捕捉高質(zhì)量的視頻信號(hào)(即，合適的使用壽命)。傳感器38應(yīng)該類似地是全天侯的并可常期使用。提供流傳輸視頻模塊208 (為了便于解釋，將其與LPM API 206分開示出)來捕捉攝像機(jī)的視頻信號(hào)，從而如果可以，直接將數(shù)據(jù)流傳輸?shù)竭h(yuǎn)程處理實(shí)體120，或?qū)⑽刺幚淼囊曨l信號(hào)作為視頻文件存儲(chǔ)在視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器210中。傳感器模塊211也可以被用于獲取由傳感器38捕捉的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214中。LPM API 206也能夠可通信地連接到與TSC114耦合的通信接口 216。通信接口216也可被一般地稱作信號(hào)控制器接口裝置。在本例中，如上所述LPM API 206使用短程通信協(xié)議，來傳遞從遠(yuǎn)程處理實(shí)體120接收的指令51。因此，TSC 114能夠由通信接口 216修改或指示，使得遠(yuǎn)程處理實(shí)體120和LPM 112能夠控制其操作。在本例中，TSC 114可操作地在交叉路口(即，本例中的被觀測(cè)區(qū)域116)控制交通燈217的定時(shí)。TSC 114被典型地安置在機(jī)械外殼或“交通機(jī)箱”中，而在每個(gè)交叉路口典型地設(shè)置一個(gè)TSC 114。通信接口 216屬于交通機(jī)箱中的一個(gè)典型硬件裝置，其向TSC的通信端口提供安全無線接口(未示出)。通信接口 216可以包括執(zhí)行通信固件并溫度被定額為能夠適應(yīng)環(huán)境天氣條件的PCB。本例中的遠(yuǎn)程處理實(shí)體120運(yùn)用云計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)(例如，運(yùn)用與LPM 112位置獨(dú)立的一組計(jì)算資源)。云計(jì)算或“服務(wù)器群”的使用使得遠(yuǎn)程處理實(shí)體120能夠在以后可擴(kuò)展地在特定網(wǎng)絡(luò)或新網(wǎng)絡(luò)中容納增加的LPM 112 (在其候選LPM 112中)。圖5中所示LPM 112在此例中由特定實(shí)時(shí)處理服務(wù)器122控制，該實(shí)時(shí)處理服務(wù)器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和控制與一個(gè)或更多個(gè)交叉路口 116相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或更多個(gè)LPM 112。實(shí)時(shí)處理服務(wù)器122包括用于處理從LPM API 206輸入的數(shù)據(jù)并返回指令51的交通API 218。本例中的交通API負(fù)責(zé)應(yīng)用密碼和其他安全相關(guān)的措施(例如，加密、解密、認(rèn)證等)以及任何數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。通信協(xié)議和通信層應(yīng)該被高度優(yōu)化而實(shí)現(xiàn)低延遲，并應(yīng)該能夠可縮放地適應(yīng)額外的現(xiàn)場(chǎng)安裝。還可以使用交通API 218來記錄關(guān)于交通流的往來的消息以及用于信號(hào)調(diào)整的進(jìn)一步離線分析。交通API 218也被用于將到來的數(shù)據(jù)導(dǎo)入網(wǎng)格模型220。網(wǎng)格模型220為網(wǎng)格或網(wǎng)格的網(wǎng)絡(luò)的模型(例如，數(shù)學(xué)上的、視覺上的或數(shù)學(xué)和視覺兩者上的)，各網(wǎng)格包括一個(gè)或更多個(gè)交叉路口 116，并且各網(wǎng)格在數(shù)據(jù)從網(wǎng)格中典型的多個(gè)LPM 112到達(dá)時(shí)被實(shí)時(shí)的升級(jí)。如圖5所示，可以使用由第三方系統(tǒng)28提供的數(shù)據(jù)將網(wǎng)格模型220升級(jí)(例如，結(jié)合中轉(zhuǎn)路由、調(diào)度、與延時(shí)有關(guān)的升級(jí)等)為優(yōu)化的模型。來自網(wǎng)格模型220的數(shù)據(jù)(例如，其快照)也可以被提供給第三方系統(tǒng)28 (例如，來提供新站點(diǎn)、在線地圖程序等的交通數(shù)據(jù))。網(wǎng)格模型220被升級(jí)后，使用網(wǎng)格優(yōu)化模塊222來獲取網(wǎng)格模型220的快照(snapshot)，從而分析最近的快照來優(yōu)化網(wǎng)格或網(wǎng)格的全部網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)注意的是，通過提取網(wǎng)格模型220的頻率快照，可以執(zhí)行預(yù)測(cè)優(yōu)化來在執(zhí)行優(yōu)化程序時(shí)不需考慮模型發(fā)生的連續(xù)變化而對(duì)網(wǎng)絡(luò)基本實(shí)時(shí)地重新定時(shí)。本例中網(wǎng)格模型220的快照表示的是在特定時(shí)間中網(wǎng)
格模型220的現(xiàn)有狀態(tài)。存在不同類型的自適應(yīng)信號(hào)控制優(yōu)化方法。優(yōu)化方法的三個(gè)主要類型為區(qū)域約束優(yōu)化優(yōu)化搜索區(qū)域受到很多限制以避免信號(hào)定時(shí)高波動(dòng)(例如，利用綠/[目比和相位差的綠/[目比_周期_相位差優(yōu)化技術(shù)(SC00T))。時(shí)間約束優(yōu)化優(yōu)化搜索處理受基于本地控制器的限制的時(shí)間和/或結(jié)構(gòu)化邊界約束(例如，實(shí)時(shí)分層優(yōu)化分布有效系統(tǒng)(RHODES)、自適應(yīng)控制的優(yōu)化策略(OPAC)等)?；谝?guī)則的調(diào)整使用描述交通情況變化的參數(shù)和產(chǎn)生信號(hào)定時(shí)之間的簡(jiǎn)單功能的關(guān)系(例如，每天時(shí)間相位的選擇)。傳統(tǒng)上，由于區(qū)域約束自適應(yīng)控制尋找被給定了約束集合的優(yōu)化解決方案，并與計(jì)算最佳方案所需的時(shí)間相獨(dú)立，普遍地認(rèn)為區(qū)域限制適應(yīng)控制是確定交通信號(hào)定時(shí)的最好方法。由于可以將優(yōu)化計(jì)算限制到確定的幾秒鐘而促進(jìn)實(shí)時(shí)性能，時(shí)間約束和基于規(guī)則的調(diào)整類型優(yōu)化更普遍地用于實(shí)時(shí)或近似實(shí)時(shí)的系統(tǒng)。這些方法的缺點(diǎn)是計(jì)算的優(yōu)化并不是典型的最優(yōu)。本文描述的系統(tǒng)可以基于“云”計(jì)算實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)配置，從而可以有更強(qiáng)的計(jì)算能力，而傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為在交叉路口的硬件上執(zhí)行優(yōu)化處理。因此，本文所述的實(shí)現(xiàn)不存在典型優(yōu)化方法中固有的計(jì)算限制。換言之，本文所述的系統(tǒng)使用時(shí)間限制模型的實(shí)時(shí)裝置運(yùn)行區(qū)域限制優(yōu)化的模型。為此，系統(tǒng)能夠鼓勵(lì)客戶不要過分限制其模型中的區(qū)域限制，來將駕駛員體驗(yàn)的時(shí)延最小化。某些傳統(tǒng)的自適應(yīng)系統(tǒng)每5-15分鐘更新其信號(hào)定時(shí)，意味著其不能改變信號(hào)定時(shí)來應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的單個(gè)車輛。實(shí)時(shí)運(yùn)行或周期運(yùn)行的自適應(yīng)系統(tǒng)能夠得到更多預(yù)測(cè)的模型來實(shí)時(shí)調(diào)整交通信號(hào)定時(shí)。這些預(yù)測(cè)模型可以優(yōu)化每輛車或每組車的交通流。本例中由網(wǎng)格優(yōu)化模塊222執(zhí)行的自適應(yīng)控制的實(shí)現(xiàn)是實(shí)時(shí)的和可預(yù)測(cè)的。并且，某些適應(yīng)控制系統(tǒng)僅結(jié)合每天給定的時(shí)間或每周給定的天數(shù)使用歷史數(shù)據(jù)來確定優(yōu)化的信號(hào)定時(shí)，而其他系統(tǒng)僅使用現(xiàn)有交通情況，可以依據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的車輛飽和程度對(duì)網(wǎng)格優(yōu)化模塊222進(jìn)行配置來對(duì)這些方法結(jié)合使用，從而產(chǎn)生更加優(yōu)化的結(jié)果。此外，某些自適應(yīng)系統(tǒng)基于在交叉路口的交通隊(duì)列的直接測(cè)量，并嘗試將交通隊(duì)列的整體長(zhǎng)度最小化；以及其他系統(tǒng)對(duì)通過交叉路口的流進(jìn)行測(cè)量并對(duì)隊(duì)列的長(zhǎng)度進(jìn)行建模，來將所建模的隊(duì)列長(zhǎng)度最小化；其中兩種方法在優(yōu)化交通流上大體相同。網(wǎng)格優(yōu)化模塊222可操作地對(duì)交通隊(duì)列的長(zhǎng)度進(jìn)行建模，可以在某些實(shí)施方式中在每個(gè)交叉路口僅使用一個(gè)攝像機(jī)36,并與每個(gè)引道(approach)使用一個(gè)攝像機(jī)相比，節(jié)約成本。網(wǎng)格優(yōu)化模塊222還可操作地對(duì)交叉路口處的來源地-目的地(OD)運(yùn)動(dòng)(B卩，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn))的測(cè)量結(jié)果以及由傳感器38獲取的通過網(wǎng)絡(luò)的OD運(yùn)動(dòng)吞吐量進(jìn)行處理。系統(tǒng)在交叉路口以及在網(wǎng)絡(luò)級(jí)測(cè)量OD的能力可得到更加優(yōu)化的交通網(wǎng)絡(luò)模型并進(jìn)一步減少對(duì)高成本的、耗時(shí)的系統(tǒng)校準(zhǔn)的需求。通過執(zhí)行優(yōu)化，網(wǎng)格優(yōu)化模塊222可以生成一個(gè)或更多個(gè)要發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)或更多個(gè)對(duì)應(yīng)的LPM 112的指令51，來執(zhí)行該網(wǎng)絡(luò)中的預(yù)測(cè)優(yōu)化。例如，通過對(duì)通過一個(gè)特定交叉路口 116的交通流進(jìn)行觀測(cè)，網(wǎng)格優(yōu)化模塊222可以調(diào)整在該特定交叉路口下游的一個(gè)或更多個(gè)其他交叉路口 116的信號(hào)定時(shí)，來適應(yīng)交通流。應(yīng)注意的是，各種LPM 112與遠(yuǎn)程處理實(shí)體120的連接以及網(wǎng)格模型220的連續(xù)的更新使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化大體實(shí)時(shí)地進(jìn)行優(yōu)化。
還提供了管理員(Admin) API 224來使得操作服務(wù)器126進(jìn)行改變或從網(wǎng)格模型220、網(wǎng)格優(yōu)化模塊222或網(wǎng)格模型220和網(wǎng)格優(yōu)化模塊222兩者取得信息。在本例中，AdminAPI 224可以直接由操作客戶端34或通過操作服務(wù)器126的另一個(gè)Admin API接入。操作服務(wù)器126還包括用于管理網(wǎng)頁的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器230來與客戶瀏覽器32接口。Admin API226以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器230均可連接到用于存儲(chǔ)大量操作數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫228?？梢哉业娇赡芘c適應(yīng)信號(hào)控制系統(tǒng)共同存在的的三個(gè)主要成本源通信網(wǎng)絡(luò)典型的自適應(yīng)系統(tǒng)使用城市級(jí)別以太網(wǎng)以及光纖網(wǎng)絡(luò)。還有一些使用Wifi網(wǎng)絡(luò)支持自適應(yīng)控制系統(tǒng)的城市的例子。檢測(cè)傳感器典型的自適應(yīng)系統(tǒng)使用磁感應(yīng)回路來檢測(cè)在交叉路口禁停線等候或通過的車輛。其他感應(yīng)器包括基于雷達(dá)和視頻的系統(tǒng)。自適應(yīng)控制器根據(jù)自適應(yīng)實(shí)施方式，可以由中心管理系統(tǒng)、交通信號(hào)控制器或第三方硬件部件實(shí)現(xiàn)控制器。如圖5所示的自適應(yīng)系統(tǒng)可以基于單個(gè)攝像機(jī)36、單個(gè)LPM 112以及串聯(lián)的安全設(shè)置(例如，用于提供通信接口 216)來實(shí)現(xiàn)，其相較于傳統(tǒng)感應(yīng)回路可以明顯減少成本，平衡現(xiàn)有的寬頻帶無線網(wǎng)絡(luò)18來最小化網(wǎng)絡(luò)安裝成本，并使用具有經(jīng)濟(jì)規(guī)模的遠(yuǎn)程處理實(shí)體120來將對(duì)交叉路口處昂貴的控制器硬件的需求最小化。根據(jù)“自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)國(guó)內(nèi)和國(guó)外的實(shí)際狀態(tài)”(onlinepubs. trb. org/onlinepubs/nchrp/nchrp_syn_403. pdf),自適應(yīng)系統(tǒng)的平均開銷為每個(gè)交叉路口 $65,000。由于硬件安裝過程簡(jiǎn)單并節(jié)約成本，并且遠(yuǎn)程處理實(shí)體120提供規(guī)模性經(jīng)濟(jì)來服務(wù)多個(gè)用戶，圖5所示的配置可以被用來提供對(duì)市政或其它實(shí)體的沒有大型成本預(yù)付的基于月租的服務(wù)。全部這些優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為大量成本的節(jié)約，從而能夠更簡(jiǎn)單地對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)信號(hào)控制。如上所述，用來監(jiān)控交叉路口 116并控制TSC 114的LPM 112能夠通過使用分析模塊200處理視頻信號(hào)，來確定交通流并將交通流數(shù)據(jù)(例如，特定方向的一個(gè)或更多個(gè)代表交通流的值)發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體120，來執(zhí)行包括該LPM 112的網(wǎng)格模型220的實(shí)時(shí)優(yōu)化。應(yīng)注意的是，交叉路口 116通常包括多個(gè)交叉的道路而在同一交叉路口 116中產(chǎn)生多個(gè)流。如圖6所示，為了分清不同的流，視頻分析模塊200或LPM API 206可以根據(jù)為確定特定流而使用的多個(gè)算法，為每個(gè)流分配流ID 256并將一個(gè)或更多個(gè)流值258關(guān)聯(lián)到各個(gè)流ID 256。本例中的視頻分析模塊200監(jiān)測(cè)多個(gè)視頻幀，來了解通過交叉路口 116的運(yùn)動(dòng)并生成流值。例如，流值可以為由遠(yuǎn)程處理實(shí)體120解釋的某范圍的值(例如，O到I范圍內(nèi)的值)。圖6示出了可以由LPM 112生成的示例性數(shù)據(jù)包250 (例如，通過使用LPM API206來包括視頻分析模塊200的輸出)。在本例中，附加交叉路口 ID 252來識(shí)別對(duì)之進(jìn)行分析的交叉路口 116，并附加LPM ID 254來識(shí)別與遠(yuǎn)程處理實(shí)體120通信的LPM 112 (例如，區(qū)分在相同交叉路口 116的多個(gè)LPM 112-參照?qǐng)D2)。將每個(gè)流ID 256 (例如，圖6中的256a和256b...)附加到數(shù)據(jù)包和一個(gè)或更多個(gè)對(duì)應(yīng)的值258 (例如，258a和258b)。生成的數(shù)據(jù)包250攜帶一系列值并識(shí)別信息來使得交通API 218對(duì)網(wǎng)格模型220進(jìn)行對(duì)應(yīng)的更新。數(shù)據(jù)包250還可以攜帶傳感器數(shù)據(jù)、未加工數(shù)據(jù)或其已處理版本。另選地或附加地，增加視頻和傳感器數(shù)據(jù)，可以使用分離的傳感器數(shù)據(jù)包250，其中每個(gè)傳感器的傳感器ID和傳感器值可以與交叉路口 ID 252和LPM ID 254共同被包括在其中。 應(yīng)注意的是，如圖6所示的數(shù)據(jù)包250僅是代表性的，根據(jù)用于傳遞數(shù)據(jù)包250的協(xié)議而有不同的結(jié)構(gòu)。如上所述，UDP可以用于將數(shù)據(jù)報(bào)(B卩，通過無線網(wǎng)絡(luò)18)發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體120，遠(yuǎn)程處理實(shí)體120為在IP網(wǎng)絡(luò)上的另一個(gè)主機(jī)。UDP的使用通過使用簡(jiǎn)單的傳輸模型，而無需用于提供可靠性、有序性或數(shù)據(jù)完整性的默示握手對(duì)話而避免了設(shè)置特別傳輸信道或數(shù)據(jù)通路的需要。使用UDP導(dǎo)致的折衷為當(dāng)與其他基于IP的協(xié)議(例如TCP/IP)比較時(shí)，可以獲取較低的延遲。然而，應(yīng)注意的是，可以使用其他協(xié)議(例如TCP/IP)具體地用于非實(shí)時(shí)的從LPM 112到遠(yuǎn)程處理實(shí)體120的傳輸(例如，后續(xù)處理或擴(kuò)大文件傳輸?shù)?。通過使用無線網(wǎng)絡(luò)18來將數(shù)據(jù)包250傳遞到遠(yuǎn)程處理實(shí)體120，只需對(duì)交叉路口的硬件進(jìn)行相對(duì)較小的升級(jí)。無線網(wǎng)絡(luò)18還提供特別是在使用寬頻帶蜂窩網(wǎng)絡(luò)時(shí)的可縮放并普遍存在的接入。因此，盡管無線和蜂窩通信模型有其固有問題，但是從大多數(shù)(如果不是全部的話)交叉路口 116可十分簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)對(duì)該網(wǎng)絡(luò)的接入。為了解決這些固有問題，可以對(duì)LPM API 206和交通API 218進(jìn)行配置來實(shí)現(xiàn)對(duì)合適的安全措施的配置來對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)18的常規(guī)安全因素進(jìn)行考量。同時(shí)，通過對(duì)處理進(jìn)行優(yōu)化(例如，通過將大量處理轉(zhuǎn)移給遠(yuǎn)程處理實(shí)體120并通過使用有效優(yōu)化和建模軟件)也可以解決時(shí)間限制(即，延遲問題)，而因?yàn)榻尤氲暮?jiǎn)便和使用無線網(wǎng)絡(luò)18與很多LPM 112進(jìn)行通信的方便而得到最大的效益。通過經(jīng)由遠(yuǎn)程處理實(shí)體120路由數(shù)據(jù)和指令以及通過保持對(duì)LPM 112的控制，可以允許遠(yuǎn)程處理實(shí)體120以月租為基礎(chǔ)向客戶提供本文描述的服務(wù)，而不是使用其他模型的出售昂貴的硬件并導(dǎo)致持續(xù)的成本。圖7示出了可以由交通API 218或網(wǎng)格優(yōu)化模塊222生成的、用來將指令51傳遞給特定LPM 112的示例指令包260。在本例中，附加交叉路口 ID來識(shí)別目標(biāo)交叉路口 116，并附加LPM ID 264來識(shí)別目標(biāo)LPM 112(由于多個(gè)LPM 112可以被部署在相同的交叉路口116)。之后附加指示LPM 112對(duì)TSC 114的要求的指令51，來對(duì)交通燈117重新定時(shí)。也可以附加執(zhí)行時(shí)間270來指出時(shí)間，該重新定時(shí)指令268應(yīng)該在該時(shí)間過時(shí)或無效之前被執(zhí)行。例如，如果處理延遲或傳輸延遲影響了指令51向LPM 112的傳遞，則指令51可能晚于有優(yōu)化影響的時(shí)間到達(dá)，從而可以將其廢棄或忽略或丟棄。
圖8示出了可以由圖5所示的配置執(zhí)行來監(jiān)測(cè)一個(gè)交叉路口 116的交通并控制另一個(gè)交叉路口 116的交通信號(hào)定時(shí)的操作示例集。應(yīng)注意的是，雖然圖8所示的示例示出了信號(hào)重新定時(shí)的方法，其也可以將視頻流傳輸或存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)和傳感器監(jiān)測(cè)相互協(xié)調(diào)地執(zhí)行或使用如圖5所示的相同設(shè)備執(zhí)行。在本例中，名為L(zhǎng)PM I的第一 LPM 112在300從攝像機(jī)36接收視頻信號(hào)并在302通過使用由分析模塊200執(zhí)行的交通流程序202進(jìn)行分析。之后在304根據(jù)該分析的輸出，確定交通流，并在306生成數(shù)據(jù)包250。在308將數(shù)據(jù)包250發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體120，在310，數(shù)據(jù)包250被接收。 交通API 218獲取由遠(yuǎn)程處理實(shí)體120接收的數(shù)據(jù)包250，并解 析數(shù)據(jù)包250來確定如何在314更新網(wǎng)格模型220。網(wǎng)格優(yōu)化模塊222之后在316獲取網(wǎng)格模型220的快照，并在318執(zhí)行優(yōu)化程序從而對(duì)由屬于對(duì)應(yīng)交叉路口 116的LPM I提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。實(shí)時(shí)分析318可以結(jié)合在320由第三方系統(tǒng)28提供的第三方數(shù)據(jù)。在本例LPM 2中，之后通過識(shí)別交叉路口 116和將被重新定時(shí)的LPM 112并包括要被提供到該LPM 112的一個(gè)或更多個(gè)指令或要求，在322生成控制包260?？刂瓢?60在324被發(fā)送并在326由LPM 2接收并在328被發(fā)送到通信接口 216。應(yīng)注意的是，如下所述，LPM 2需要分析控制包260，并且如果需要，將作為要求或指令提供的值轉(zhuǎn)換為由TSC 114識(shí)別的格式。如果通信接口 216具有這些能力，該轉(zhuǎn)換也可以由通信接口 216執(zhí)行。指令51的轉(zhuǎn)換可以包括由使用的通信協(xié)議要求的更改和/或到被提供的實(shí)際指令或要求的格式的更改。在330由通信接口 216接收指令51或包括指令51的包260或消息(例如，通過藍(lán)牙或其他短程無線連接)。應(yīng)注意的是，在LPM 112和通信接口 216之間的短程無線連接的使用將與TSC 114接口所需的安裝成本和精力最小化，TSC 114通常為交叉路口 116處的現(xiàn)存部件，并且不能以任何實(shí)質(zhì)的方式進(jìn)行更改。本例中，通信接口 216與TSC 114緊密耦合，在332將指令51發(fā)送到TSC 114來使得TSC 114在334更改其交通信號(hào)。如上所述，指令51可以包括指令、要求、設(shè)置或參數(shù)更正、替換文件中任何一個(gè)或更多個(gè)，或任何其他能夠更改現(xiàn)有信號(hào)定時(shí)方案的軟件部件或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，來根據(jù)在318的實(shí)時(shí)分析中執(zhí)行的優(yōu)化生成新的信號(hào)定時(shí)方案。圖9示出了在300接收后處理視頻信號(hào)的各種方法。在本例中，在350，LPM 112從攝像機(jī)36接收視頻信號(hào)并在350確定視頻是否被流傳輸?shù)竭h(yuǎn)程處理實(shí)體120。如果視頻被流傳輸，則視頻由流傳輸視頻模塊208捕捉，而在352指示LPM API 206來直接將視頻流傳輸?shù)竭h(yuǎn)程處理實(shí)體120 (例如，流傳輸?shù)胶筇幚矸?wù)器24)。LPM 112也在354確定視頻信號(hào)是否要被存儲(chǔ)，從而其可以之后被轉(zhuǎn)發(fā)而被用于后續(xù)處理或其他應(yīng)用。如若如此，在356將視頻存儲(chǔ)在視頻數(shù)據(jù)處理器210中，而在指定或預(yù)定時(shí)間，在358指示LPM API 206，來通過無線網(wǎng)絡(luò)18發(fā)送視頻。或使視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器210可用于帶外傳遞。例如，可以通過直接連接到LPM 112并下載已存在的視頻來獲取視頻。LPM 112還在360確定是否執(zhí)行分析，其描述如圖8所示。如果是，在302執(zhí)行分析并且處理可以如上所述地被繼續(xù)。應(yīng)注意的是，從傳感器38接收的傳感器數(shù)據(jù)可以以與圖9所示的方法相似的方法由傳感器模塊211進(jìn)行處理。圖10示出了可以在圖8中所示的在304和306為了確定交通流并生成數(shù)據(jù)包250來將其發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體120而執(zhí)行的示例操作。在362，交通流算法202檢查一個(gè)或更多個(gè)視頻幀并在364確定特定“流”(即交叉路口 116的特定的車道、方向或其他部分)中的車輛數(shù)。之后在366生成代表該流的值。交通流算法202之后在368確定是否需要分析更多的流。如果需要，重復(fù)操作364和366。如果不需要，通過在370確定交叉路口 ID 252、在372確定LPM ID 254，操作306開始生成數(shù)據(jù)包250，并且每個(gè)流ID 256對(duì)應(yīng)相應(yīng)的流值258。之后在376將數(shù)據(jù)元素附加到包。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖11，圖11示出了可由交通API 218執(zhí)行來對(duì)網(wǎng)格模型220升級(jí)的示例操作。交通API 218在378確定基于對(duì)應(yīng)值258的流的任一個(gè)或更多個(gè)特點(diǎn)，來在380對(duì)網(wǎng)格模型220的對(duì)應(yīng)部分進(jìn)行更新。例如，通過確定被發(fā)送到數(shù)據(jù)包250的值258的含義并將其基于交叉路口 ID 252分配到模型220，通過交叉路口的特定方向的一個(gè)方向的交通流可以在網(wǎng)格模型220中得到反映。交通API 218之后在382確定是否需要處理更多的流值258。如果需要，重復(fù)378和380。應(yīng)注意的是，如果在相同包250中有其他代表傳感器數(shù)據(jù)的值，則這些值可以在相同時(shí)間被處理，或者可以處理單個(gè)的包250來通過使用攝相機(jī)和傳感器數(shù)據(jù)(如果可用)來更新模型220。一旦數(shù)據(jù)包250中的所有值258都已被處理，則網(wǎng)格模型220得到更新。
圖12示出了可以執(zhí)行由實(shí)時(shí)分析服務(wù)器122來執(zhí)行預(yù)先優(yōu)化，并生成要發(fā)送到一個(gè)或更多個(gè)LPM 112的指令包260的示例操作。網(wǎng)格優(yōu)化模塊222在316獲取網(wǎng)格模型220的快照并在386確定是否將第三方數(shù)據(jù)結(jié)合到優(yōu)化中。如果是，在388獲取第三方數(shù)據(jù)。之后將優(yōu)化例程在390應(yīng)用到模型的快照，然后網(wǎng)格優(yōu)化模塊222在392確定是否需要任何改變。如果不需要，則處理結(jié)束。假設(shè)優(yōu)化例程的輸出建議了在一個(gè)或更多個(gè)交叉路口 116對(duì)信號(hào)定時(shí)進(jìn)行至少一個(gè)變化，則網(wǎng)格優(yōu)化模塊222或交通API 218在394確定可以被應(yīng)用的指令、要求、修改等，來實(shí)現(xiàn)針對(duì)交通信號(hào)定時(shí)所建議的改變。之后通過在396確定要被控制的交叉路口 116以及相關(guān)的交叉路口 ID 262、在398確定LPM ID 264、以及在400確定被包括的指令51來生成指示包260。之后將數(shù)據(jù)元素在402附加到指示包260。網(wǎng)格優(yōu)化模塊222或交通API 218之后在403確定是否有附加的LPM 112受已執(zhí)行的優(yōu)化影響，并且如若如此則對(duì)包括相應(yīng)指令51的LPM 112重復(fù)396到402。應(yīng)注意的是，由于各交叉路口 116可以不同并需要根據(jù)什么被輸入和輸出而以不同的方法控制，因而發(fā)送到不同LPM 112的指令51可能并且經(jīng)常彼此不同。圖13示出了為確保TSC 114可以根據(jù)從被執(zhí)行的優(yōu)化確定的內(nèi)容被編程、被修改、被控制或被指示以重新定時(shí)的由通信接口 216執(zhí)行的示例操作。應(yīng)注意的是，如圖13所示的操作可以替代地由LPM API 206或被配置來確定指令包260中的指令51是否為對(duì)TSC114合適的格式的任何其他部件執(zhí)行。在本例中，通信接口在330接收指令51 (或整個(gè)地接收指令包260)并在404確定指令51是否需要被轉(zhuǎn)換或被轉(zhuǎn)變到可由TSC 114接受的格式。如果否，則在332將指令51發(fā)送或提供給TSC 114或在TSC114上實(shí)現(xiàn)。如果需要轉(zhuǎn)換，則在332將指令51發(fā)送到TSC114之前，將指令51格式化或改進(jìn)為合適的格式。應(yīng)注意的是，對(duì)于幾乎全部通信協(xié)議，需要一些形式的轉(zhuǎn)換來向TSC 114提供合適數(shù)據(jù)或指令，從而不需要在404的確定例如是否總需要轉(zhuǎn)換。圖14示出了可以由執(zhí)行網(wǎng)格模塊220的快照的優(yōu)化的實(shí)時(shí)處理服務(wù)器122執(zhí)行的操作示例集。在420，從交通網(wǎng)絡(luò)獲取車流值(S卩，從交通網(wǎng)絡(luò)中的LPM 112收集)。在422，從LPM 112獲取交通網(wǎng)絡(luò)中各種傳感器38得到的并用于擴(kuò)充交通流數(shù)據(jù)的傳感器數(shù)據(jù)。之后，在424對(duì)網(wǎng)絡(luò)模型220進(jìn)行更新來反映由網(wǎng)格模型220表示的交通模型的實(shí)時(shí)狀態(tài)。在本例中，獲取的數(shù)據(jù)被用于監(jiān)測(cè)隊(duì)列大小、車輛位置以及速度、天氣以及其他環(huán)境因素等。之后，基于網(wǎng)格模型220的當(dāng)前狀態(tài)(即，其快照)在426進(jìn)行優(yōu)化，來將隊(duì)列延遲、停車次數(shù)以及行駛時(shí)間最小化，從而得到更新的信號(hào)定時(shí)。之后，在428，將已更新的信號(hào)定時(shí)發(fā)送到交通網(wǎng)絡(luò)中的LPM 112。在交叉路口 116使用的硬件可以通過使用臨時(shí)硬件或永久硬件裝置來實(shí)現(xiàn)，下面將參照?qǐng)D15和圖16對(duì)其進(jìn)行描述。圖15所示的結(jié)構(gòu)包括位于交叉路口 116處的可以在交叉路口記錄交通流視頻的臨時(shí)攝像機(jī)136。攝像機(jī)136記錄視頻并可以通過無線網(wǎng)絡(luò)18、其自身(攝像機(jī)部件)或LPM112，將該視頻和其他附加數(shù)據(jù)提供到遠(yuǎn)程處理實(shí)體120。之后在該配置中的遠(yuǎn)程處理實(shí)體120開始對(duì)視頻進(jìn)行處理來收集在該交叉路口的交通數(shù)據(jù)(車輛種類、體積以及運(yùn)動(dòng))。換言之，在圖15所示的臨時(shí)設(shè)置中，遠(yuǎn)程處理實(shí)體120執(zhí)行全部處理，包括如圖5所示在LPM112執(zhí)行的分析。一旦數(shù)據(jù)被返回，遠(yuǎn)程處理實(shí)體120就開始進(jìn)行數(shù)據(jù)分析(使用信號(hào)延遲建模方法和線性優(yōu)化)來提出針對(duì)該特定交通信號(hào)的優(yōu)化的信號(hào)定時(shí)。需要注意的是，所述解決方法也可以與多個(gè)交叉路口(多于I個(gè))一起工作來優(yōu)化交通信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)或通路。·一旦完成了分析，則交通工程師從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用瀏覽結(jié)果并批準(zhǔn)目標(biāo)變化?；蛘咚麄兛梢孕薷难訒r(shí)模型方法或改變線性優(yōu)化問題的輸入，來提出另選的解決方案。一旦找到合適的解決方案，交通工程師必須通過便攜式電腦/其他接口手動(dòng)地對(duì)信號(hào)控制器114進(jìn)行編程。信號(hào)控制器114被通過使用提出的由分析識(shí)別的并由交通工程師批準(zhǔn)的改變所編程。如圖16所示的配置包括永久的相機(jī)36和如上所述與安置TSC 114的交通機(jī)箱可通信地定位的分析系統(tǒng)硬件(即，LPM 112)。如上所述，LPM 112有對(duì)攝像機(jī)36 (來記錄視頻)和TSC 114 (讀取并寫到對(duì)信號(hào)定時(shí)的程序變化)以及無線網(wǎng)絡(luò)18 (來向遠(yuǎn)程處理實(shí)體發(fā)送/接收視頻和數(shù)據(jù))的接口。當(dāng)與圖15相比較時(shí)，可以看到圖5中更加細(xì)節(jié)地示出的配置實(shí)現(xiàn)了相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間收集數(shù)據(jù)以及執(zhí)行實(shí)時(shí)分析和控制的永久的或半永久的安裝，而圖15中示出的臨時(shí)設(shè)置允許由遠(yuǎn)程處理實(shí)體120執(zhí)行的優(yōu)化處理以臨時(shí)的方式使用。值得注意的是，在該情況下，不需要LPM 112，如果臨時(shí)攝像機(jī)136能夠接入無線網(wǎng)絡(luò)18或被連接到在交叉路口 116計(jì)算設(shè)備(其自身能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)18進(jìn)行通信)，尤其如此。信號(hào)定時(shí)工程通常由使用下列方法的公共部門(public sector)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)完成·由公共部門運(yùn)輸機(jī)構(gòu)標(biāo)識(shí)工程需要；·將工程向私人工程公司提出招標(biāo)；·私人工程公司向第三方訂購(gòu)工程的被考慮的部分；·工程公司完成仿真模型并向公共機(jī)構(gòu)提交報(bào)告；以及·公共機(jī)構(gòu)創(chuàng)建控制定時(shí)文件并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制器進(jìn)行編程。該程序經(jīng)?；ㄙM(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)并且實(shí)現(xiàn)起來價(jià)格昂貴。目前，交通工程師聯(lián)系某人收集數(shù)據(jù)，并且一旦完成，他們聯(lián)系某人來做建模和分析。最后，交通工程師聯(lián)系某人來對(duì)控制器重新編程或他們自己對(duì)控制器重新編程。交通工程師可以找到將為他們做全部上述步驟的公司。然而，其為昂貴的選擇，并且完成信號(hào)重新定時(shí)工程的公司仍需要手動(dòng)地記錄數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)發(fā)送到分析工具中，并對(duì)信號(hào)重新編程。本文所述的系統(tǒng)提供能夠以通過去除耗時(shí)和昂貴的手動(dòng)操作的節(jié)約成本的方法來執(zhí)行全部前面提到的步驟的底層框架及解決方案。通過結(jié)合圖15或圖16所示的系統(tǒng)，公共行業(yè)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)可以連續(xù)地記錄交通數(shù)據(jù)并在其傳輸網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)化交通信號(hào)?？梢詫⒈痉?wù)提供給基于每月付費(fèi)模型的公共部門傳輸?；陬A(yù)定的模型相較于需要在交叉路口具有昂貴的硬件和大量的前期資本成本的現(xiàn)有模型，更加節(jié)約成本?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖17和圖18，圖17和圖18示出了交通網(wǎng)絡(luò)的示例，該交通網(wǎng)絡(luò)包括四個(gè)交叉路口 500，稱為500a、500b、500c和500d。通過將至少一個(gè)LPM 112和至少一個(gè)攝像機(jī)36設(shè)在各交叉路口 500，并包括各感應(yīng)器和/或獲得第三方數(shù)據(jù)，可以使用各種方法來對(duì)交叉路口進(jìn)行建模，從而可以獲取用來執(zhí)行交通信號(hào)重定時(shí)優(yōu)化的快照。在本例中，在交叉路口 500a，在(I)處，LPM 112監(jiān)測(cè)通過交叉路口 116的流，在(2)處，藍(lán)牙傳感器38監(jiān)測(cè)通過交通網(wǎng)絡(luò)的流，以及在(3)，各種傳感器38監(jiān)測(cè)環(huán)境條件(例如溫度、適度、塵霧等)。應(yīng)注意的是，由感應(yīng)器38獲取的各種數(shù)據(jù)可以用于捕捉在交叉路口 114處的情況的更完整的圖片?？梢詫⑦@些情況報(bào)告給各種第三方系統(tǒng)28，或?qū)⑦@些情況用于由遠(yuǎn)程處理實(shí)體120進(jìn)行的分析。同樣應(yīng)注意的是，可以使用其它傳感器38 (例如在(2))來確定交通量，這些傳感器38例如激光雷達(dá)、雷達(dá)、接地回路等。同時(shí)在(4)，在交叉路口 500c的LPM 112能夠 監(jiān)測(cè)該交叉路口處隊(duì)列的長(zhǎng)度。在(5)處提供來自第三方系統(tǒng)28的GPS數(shù)據(jù)，該GPS數(shù)據(jù)響應(yīng)于諸如監(jiān)測(cè)在交叉路口 500a和500b之間的公交車或救護(hù)車的位置的任務(wù)，以及在(6)處，攝像機(jī)36捕捉在交叉路口 500c和500d之間的行人過馬路的信息。在交叉路口 500d，在(7)處捕捉車輛從高速公路的入口匝道進(jìn)入該交叉路口的車流量以及在(8)處捕捉在交叉路口 500b和500d之間的車流量(中途車流量)。也可以在(9)處對(duì)交叉路口 500c處從交通網(wǎng)絡(luò)流出的車輛建模。通過使全部LPM 112通過無線網(wǎng)絡(luò)18與遠(yuǎn)程處理實(shí)體120進(jìn)行通信，可以采用如圖17所示的測(cè)量結(jié)果建模，并且可以通過使用各種傳感器38和攝像機(jī)36以及其他第三方數(shù)據(jù)(如果可行)對(duì)該模型進(jìn)行更新。如圖18所示，可以對(duì)交叉路口 500的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模來執(zhí)行優(yōu)化算法。在本例中，可以在(10)處對(duì)交叉路口 500a的隊(duì)列長(zhǎng)度進(jìn)行建模來試圖將該隊(duì)列中的等候時(shí)間最小化，可以在(11)處，使用歷史數(shù)據(jù)基于每天的時(shí)間和周中的天數(shù)對(duì)交叉路口 500b進(jìn)行建模，可以在(12)處，基于每天的時(shí)間(例如，來自圖17中(7)處獲取的數(shù)據(jù))對(duì)在交叉路口 500d進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的交通流入進(jìn)行建模，以及可以在(13)處基于每天的時(shí)間(例如，從圖17中在(9)處獲取的數(shù)據(jù))對(duì)在交叉路口 500c離開網(wǎng)絡(luò)的交通流出進(jìn)行建模。換言之，圖17提供了對(duì)交叉路口進(jìn)行測(cè)量(即，將進(jìn)行的測(cè)量和該測(cè)量由哪里實(shí)施)的圖。圖18提供了對(duì)交叉路口進(jìn)行建模(即，“優(yōu)化模型”)的圖。如圖18所示，將例如圖17中所示的測(cè)量結(jié)果輸入網(wǎng)格模型220，之后將根據(jù)如圖14所示的操作對(duì)網(wǎng)格模型220進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)注意的是，圖18示出的優(yōu)化僅為示例性的，并可包括附加優(yōu)化(例如，通過對(duì)交叉路口 500c和500d自身進(jìn)行建模)。如上所述，不僅能夠通過使用從視頻饋入獲取的交通流值，而且能夠基于從傳感器38獲取的歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)建立網(wǎng)格模型220。因此，可以擴(kuò)充攝像機(jī)數(shù)據(jù)和感測(cè)器數(shù)據(jù)兩者來進(jìn)一步加強(qiáng)交通網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，從而確定適合的信號(hào)重新定時(shí)。轉(zhuǎn)到圖19，圖19示出了一對(duì)交叉路口 A、B的示例示意圖600。圖19中可以看出在本例中，從A移動(dòng)到B的車流或車流量X是從F、G或H通過交叉路口 A的車流的累積。因此，車流量X可以以三部分為一組的形式進(jìn)行建模，將其稱為{XF，Xe，XH}?？梢酝ㄟ^使用傳感器(例如圖17中(2)處的藍(lán)牙傳感器38)對(duì)至少某些車輛的轉(zhuǎn)彎模式進(jìn)行確定。通過隨時(shí)間對(duì)車輛中的藍(lán)牙收發(fā)器進(jìn)行檢測(cè)，可以對(duì)交通的典型模式進(jìn)行建模。例如，車輛從F轉(zhuǎn)入A的歷史百分比以及從G轉(zhuǎn)入A的百分比不同，以及從H轉(zhuǎn)入A的百分比也不同。無論根據(jù)實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)38還是歷史平均值，都可以估計(jì)出具有源自F、G或H的比例的特定車流量X?；跉v史數(shù)據(jù)，也可以依據(jù)車流量X的特定部分當(dāng)?shù)竭_(dá)B時(shí)將轉(zhuǎn)向C、D或E的可能性來估計(jì)當(dāng)進(jìn)入B時(shí)車流量X將如何散開?？梢詮膫鞲衅?8 (例如，在交叉路口 B的藍(lán)牙傳感器)再次獲取歷史數(shù)據(jù)。除歷史數(shù)據(jù)之外，其他數(shù)據(jù)(例如，第三方數(shù)據(jù))也可以影響百分比。例如，可能接近B的下游的急救車接近B時(shí)可以影響車輛將行使的路線。車流量X中的車輛的來源地也可以在接近B時(shí)影響進(jìn)入C、D或E的可能性。例如，從H進(jìn)入的車輛轉(zhuǎn)向E的可能性小于轉(zhuǎn)向C或D的可能性。因此，特定車輛的來源地可能影響其具有特定目的地的可能性。如圖20所示，可以通過使用歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)建立百分比矩陣602?？梢愿鶕?jù)行使方向，基于車輛的來源地，引用對(duì)應(yīng)的矩陣602來估計(jì)目的地。在 圖19和圖20的示例中，示出了對(duì)應(yīng)于從A向B行使的車輛的矩陣602。由本矩陣，可以確定從A向B行使，并來自H的車輛具有例如將轉(zhuǎn)向C的特定可能性百分比?？梢酝ㄟ^找到用來源地標(biāo)志的行(例如，上例中的“H”)并從該行確定可能目的地的百分比(例如，上例中的“Η-C”)來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)注意的是，本文示例的執(zhí)行指令的任何模塊或部件可以包括或可以接入計(jì)算機(jī)可讀媒介(例如，存儲(chǔ)器媒介、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器媒介或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器裝置(可移除和/或不可移除))(例如，磁盤、光盤或磁帶)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器媒介可以包括用于存儲(chǔ)信息的在任何方法或技術(shù)中使用的易失性和非易失性、可移除和不可移除媒介(例如，計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù))。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒介的示例包括RAM、R0M、EEPR0M、閃存或其他存儲(chǔ)器技術(shù)，CD-ROM、數(shù)字化視頻光盤(DVD)或其他光學(xué)存儲(chǔ)器，磁盤、磁帶、磁盤存儲(chǔ)器或其他磁存儲(chǔ)器裝置，或任何其他能夠被使用來存儲(chǔ)期望信息的媒介以及可以由應(yīng)用、模塊或應(yīng)用和模塊兩者訪問的任何其他媒介。任何這種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒介都是LPM 12、受控系統(tǒng)14、遠(yuǎn)程處理實(shí)體20、第三方系統(tǒng)28、操作客戶端34、客戶瀏覽器32等或其可接入或可連接的一部分。本文所述的任何應(yīng)用或模塊可以通過使用由該計(jì)算機(jī)可讀媒介存儲(chǔ)或保持的計(jì)算機(jī)可讀/可執(zhí)行指令來實(shí)現(xiàn)。雖然已經(jīng)參考確定的特定具體的實(shí)施方式對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行了描述，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，很明顯，可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下對(duì)本發(fā)明做出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模和優(yōu)化的方法，所述方法包括 通過無線網(wǎng)絡(luò)從第一處理模塊接收指示通過第一交叉路口的對(duì)應(yīng)交通流的至少一個(gè)值，所述至少一個(gè)值通過對(duì)來自位于所述第一交叉路口的攝像機(jī)的視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理而獲?。? 使用所述至少一個(gè)值來更新所述交通網(wǎng)絡(luò)的模型，所述交通網(wǎng)絡(luò)包括所述第一交叉路口和至少一個(gè)第二交叉路口； 分析所述模型來確定指令，所述指令用來優(yōu)化在所述第二交叉路口的控制器；以及通過所述無線網(wǎng)絡(luò)將所述指令發(fā)送到所述第二交叉路口的第二處理模塊，來使得所述第二處理模塊能夠使在所述第二交叉路口的所述控制器實(shí)現(xiàn)所述指令，從而優(yōu)化所述交通網(wǎng)絡(luò)的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述分析包括獲取所述模型的快照并將一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)化算法應(yīng)用到所述模型的所述快照，來確定所述指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，所述方法還包括從第三方系統(tǒng)獲取第三方數(shù)據(jù)；以及使用所述第三方數(shù)據(jù)更新所述模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任何一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括從所述第一處理模塊接收所述視頻信號(hào)或從所述視頻信號(hào)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，并應(yīng)用一個(gè)或更多個(gè)后處理算法。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中任何一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括通過所述無線網(wǎng)絡(luò)從所述第一處理模塊接收在所述第一交叉路口或在所述第一交叉路口附近取得的傳感器數(shù)據(jù)，并在所述模型的更新和所述模型的分析這兩者或兩者之一中使用所述傳感器數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所接收到的傳感器數(shù)據(jù)包括來源地-目的地信息，所述方法還包括在所述模型的更新和所述模型的分析這兩者或者兩者之一中包括所述來源地-目的地信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求I到6中任何一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括將所述模型或從所述模型得到的數(shù)據(jù)提供給第三方。
8.一種對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模和優(yōu)化的方法，所述方法包括以下步驟 從在第一交叉路口的攝像機(jī)獲取視頻信號(hào)； 處理來自所述視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)，來確定指示通過所述第一交叉路口的對(duì)應(yīng)的交通流的至少一個(gè)值； 通過無線網(wǎng)絡(luò)將所述至少一個(gè)值發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體，來使得所述遠(yuǎn)程處理實(shí)體更新所述交通網(wǎng)絡(luò)的模型，所述交通網(wǎng)絡(luò)包括所述第一交叉路口和至少一個(gè)第二交叉路口 ； 從所述遠(yuǎn)程處理實(shí)體接收針對(duì)所述第一交叉路口的控制器的指令，所述指令根據(jù)基于來自至少所述第二交叉路口的數(shù)據(jù)的所述模型的更新確定；以及 使位于所述第一交叉路口的控制器實(shí)現(xiàn)所述指令，來優(yōu)化所述交通網(wǎng)絡(luò)的至少一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中使所述指令實(shí)現(xiàn)包括將所述指令發(fā)送到與所述控制器聯(lián)接的通信接口，以及可選地，其中所述指令被通過短程無線連接發(fā)送到所述通信接□。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，所述方法還包括將所述視頻信號(hào)或從所述視頻信號(hào)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)發(fā)送到所述遠(yuǎn)程處理實(shí)體，來應(yīng)用一個(gè)或更多個(gè)后處理算法。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10中任何一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括通過所述無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送在所述第一交叉路口或在所述第一交叉路口附近取得的傳感器數(shù)據(jù)，來使得所述傳感器數(shù)據(jù)被用到所述模型的更新和所述模型的分析這兩者或者兩者之一中。
12.一種對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模和優(yōu)化的方法，所述方法包括 通過無線網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)程處理實(shí)體接收指令，所述指令用來使控制器在第一交叉路口對(duì)所述交通網(wǎng)絡(luò)的至少一部分進(jìn)行優(yōu)化，由對(duì)所述交通網(wǎng)絡(luò)的模型進(jìn)行分析的所述遠(yuǎn)程處理實(shí)體確定所述指令，所述交通網(wǎng)絡(luò)包括所述第一交叉路口，所述模型被在所述交通網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或更多個(gè)附加交叉路口處獲取的數(shù)據(jù)更新；以及 將所述指令發(fā)送到與所述交通信號(hào)控制器聯(lián)接的通信接口。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述指令通過短程無線連接被發(fā)送到所述通信接口。
14.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括用于建模和優(yōu)化交通網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令包括用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至13所述的方法的指令。
15.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包括用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述的方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)性能建模和優(yōu)化(例如，對(duì)交通信號(hào)重新定時(shí))的方法和系統(tǒng)。建模和優(yōu)化可以這樣來實(shí)現(xiàn)從第一交叉路口的攝像機(jī)獲取的視頻信號(hào)；處理來自所述視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)來確定指示通過所述第一交叉路口的對(duì)應(yīng)交通流的至少一個(gè)值；通過無線網(wǎng)絡(luò)將所述至少一個(gè)值發(fā)送到遠(yuǎn)程處理實(shí)體，來使得所述遠(yuǎn)程處理實(shí)體可以更新所述交通網(wǎng)絡(luò)的模型，所述交通網(wǎng)絡(luò)包括所述第一交叉路口和至少一個(gè)第二交叉路口；從所述遠(yuǎn)程處理實(shí)體收到用于在所述第一交叉路口的控制器的指令，所述指令由基于至少所述第二交叉路口的數(shù)據(jù)的所述模型的更新確定；以及使在所述第一交叉路口的所述控制器執(zhí)行所述指令，來優(yōu)化所述交通網(wǎng)絡(luò)的至少一部分。
文檔編號(hào)E01F9/00GK102906800SQ201180012537
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者K·麥克布賴德, T·本達(dá), D·湯普森 申請(qǐng)人:影視技術(shù)集成公司