本發(fā)明涉及智能交通領(lǐng)域，尤其涉及一種基于地磁信息的智能交通擁塞引流方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快促進(jìn)了我國(guó)國(guó)民生活水平的提高，同時(shí)機(jī)動(dòng)車的保有量也急劇增加，道路通行能力不足導(dǎo)致交通擁塞矛盾越來(lái)越突出。面對(duì)城市出現(xiàn)的嚴(yán)重的交通擁塞問(wèn)題，傳統(tǒng)的做法是在城市中增修和擴(kuò)建道路及道路網(wǎng)絡(luò)、立交橋及軌道交通等方法來(lái)改善城市交通的硬件條件，包括增加道路總長(zhǎng)及拓寬道路寬度。但是僅使用這種解決方法，其缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，建設(shè)周期長(zhǎng)、投資成本高、因土地資源有限而難于實(shí)現(xiàn)，而且并不能完全緩解現(xiàn)實(shí)中不斷增加的道路交通壓力。就目前情形來(lái)看，城市道路建設(shè)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上交通需求的增長(zhǎng)速度。況且在一些城市和城區(qū)中因?yàn)闅v史保護(hù)、資金有限和空間限制等因素并不適合進(jìn)行大規(guī)模的道路建設(shè)和改造，可供修建道路的空間也越來(lái)越小。因此如何在不斷改善道路條件的同時(shí)，在現(xiàn)有的交通條件基礎(chǔ)上，找到緩解交通擁塞的有效方法已經(jīng)成為城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

交通擁塞產(chǎn)生的原因是多方面的，總的來(lái)說(shuō)有城市路網(wǎng)的布局、道路的發(fā)展歷史以及交通管理措施所帶來(lái)的影響；也有管理模式、建設(shè)模式、城市的發(fā)展模式等管理思想上的差距。并且國(guó)內(nèi)對(duì)交通擁塞預(yù)測(cè)的定量判斷還有所欠缺。

目前解決交通擁塞的方法主要有：興辟拓寬道路；減少道路交叉；收取“塞車費(fèi)”；降低公交車和地鐵票價(jià)，鼓勵(lì)市民乘坐公共交通出行等。這些方法在短時(shí)期內(nèi)可以對(duì)降低路網(wǎng)的交通擁塞起到積極的作用，但是并不能從根本上解決城市交通的擁塞問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于地磁信息的智能交通擁塞引流方法，以改善城市交通狀況、避免交通擁塞。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于地磁信息的智能交通擁塞引流方法，包括以下幾個(gè)步驟：

步驟1，利用地磁傳感器測(cè)得路段R內(nèi)汽車的平均行駛速度v_R；

步驟2，將測(cè)得的路段R內(nèi)的平均車速v_R通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上流交叉路口的信號(hào)燈控制器；

步驟3，設(shè)正常情況下一天內(nèi)路段R內(nèi)車輛平均行駛速度為v，信號(hào)燈控制器通過(guò)比較v_R和v的大小對(duì)上流交叉路口的信號(hào)燈進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)交通擁塞引流。

進(jìn)一步地，步驟1所述利用地磁傳感器測(cè)得路段R內(nèi)汽車的平均行駛速度v_R，具體如下：

(1.1)在路段R的同一車道上設(shè)置多組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)，每組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)中均包括兩個(gè)距離固定且方位相同的地磁傳感器；

(1.2)地磁傳感器利用固定閾值法檢測(cè)車輛的通過(guò)情況：設(shè)定固定的地磁場(chǎng)強(qiáng)度作為閾值，當(dāng)檢測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化且連續(xù)超過(guò)該閾值時(shí)則認(rèn)為車輛到來(lái)；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化且連續(xù)小于該閾值時(shí)則認(rèn)為車輛離開(kāi)；

(1.3)根據(jù)每組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)中兩個(gè)地磁傳感器的距離，以及車輛到來(lái)和車輛離開(kāi)的時(shí)間，計(jì)算出該段時(shí)間內(nèi)的車輛行駛速度，多組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)所計(jì)算的車輛行駛速度平均值即為路段R內(nèi)汽車的平均行駛速度v_R。

進(jìn)一步地，步驟3所述信號(hào)燈控制器通過(guò)比較v_R和v的大小對(duì)上流交叉路口的信號(hào)燈進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)交通擁塞引流，具體如下：

設(shè)正常情況下一天內(nèi)路段R內(nèi)車輛平均行駛速度為v，當(dāng)v_R≥v時(shí)，在上流交叉路口延長(zhǎng)該路段方向上綠燈時(shí)間讓車輛通行，并設(shè)置一個(gè)最大綠燈時(shí)間T，超過(guò)時(shí)間T則變換信號(hào)燈；當(dāng)v_R≤v時(shí)，在上流交叉路口延長(zhǎng)該路段方向的紅燈時(shí)間限制車輛通行，直至該路段平均車速恢復(fù)至v，將信號(hào)燈變換為綠燈，允許車輛通行。

進(jìn)一步地，步驟(1.1)所述多組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)中，相鄰兩組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)方位相反，且相鄰兩組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離為18～22米。

進(jìn)一步地，步驟(1.1)所述每組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)中兩個(gè)地磁傳感器的距離固定為L(zhǎng)，L的范圍為6～8米。

進(jìn)一步地，步驟(1.2)所述地磁傳感器利用固定閾值法檢測(cè)車輛的通過(guò)情況，還包括測(cè)速信息無(wú)效，具體為：以同一車道上的一組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)為單位進(jìn)行分析，若同一組地磁傳感器中只有一個(gè)地磁傳感器檢測(cè)到車輛到來(lái)信號(hào)，之后的n秒內(nèi)未再接收到另一地磁傳感器的信息，則此次測(cè)速信息無(wú)效。

進(jìn)一步地，步驟(1.2)所述設(shè)定固定的地磁場(chǎng)強(qiáng)度作為閾值，其中閾值為0.6高斯。

進(jìn)一步地，步驟(1.3)所述多組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)所計(jì)算的車輛行駛速度平均值即為最終測(cè)得的車輛行駛速度，具體如下：

分別記錄車輛到達(dá)一組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)中兩個(gè)地磁傳感器的時(shí)間，求得兩次到達(dá)的時(shí)間差，算出該段時(shí)間內(nèi)的車輛行駛速度；同樣的記錄車輛離開(kāi)該組中兩個(gè)地磁傳感器的時(shí)間差，算出該段時(shí)間內(nèi)的車輛行駛速度，由此求得上述兩個(gè)速度的均值；

以同樣的方法測(cè)得每一組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度均值，最后求取各組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)所測(cè)得的車輛行駛速度均值，即為最終測(cè)得的車輛行駛速度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：(1)利用地磁傳感器來(lái)探測(cè)車輛，具有極高的靈敏度，測(cè)速準(zhǔn)確；(2)地磁傳感器安裝方便，直接布設(shè)于道路兩邊或埋設(shè)于道釘內(nèi)部，便于定期維護(hù)，使用周期較長(zhǎng)，無(wú)需外加電源，電池供電，易更換；(3)無(wú)需增修擴(kuò)建道路，節(jié)約了道路建設(shè)成本和土地資源，選擇有效的方法來(lái)量化分析各道路交通因素之間的內(nèi)在聯(lián)系及演變趨勢(shì)，揭示出交通擁塞的外在特征和潛在規(guī)律，將對(duì)緩解交通擁塞以及交通政策的制定提供科學(xué)的支撐。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于地磁傳感的測(cè)速方法的車輛測(cè)速節(jié)點(diǎn)布置示意圖。

圖2為本發(fā)明基于地磁信息的智能交通擁塞引流方法的平面示意圖。

具體實(shí)施方式

擁塞引流是緩解交通擁塞的常用方法，通過(guò)傳感器測(cè)速，獲取當(dāng)前車道車輛通行狀況，并將信息傳送至上流交叉路口信號(hào)燈控制中心，控制中心根據(jù)當(dāng)前交通擁塞情況狀況調(diào)節(jié)信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)，引導(dǎo)車輛通行，以達(dá)到改善城市交通狀況、避免交通擁擠、道路阻塞的目的，從而提高道路網(wǎng)絡(luò)的通行能力和運(yùn)行效率，為城市交通與城市建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展服務(wù)。

結(jié)合圖1～2，本發(fā)明基于地磁信息的智能交通擁塞引流方法，包括以下幾個(gè)步驟：

步驟1，利用地磁傳感器測(cè)得路段R內(nèi)汽車的平均行駛速度v_R，具體如下：

(1.1)在路段R的同一車道上設(shè)置多組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)，每組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)中均包括兩個(gè)距離固定且方位相同的地磁傳感器；

所述多組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)中，相鄰兩組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)方位相反，且相鄰兩組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離為18～22米。

所述每組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)中兩個(gè)地磁傳感器的距離固定為L(zhǎng)，L的范圍為6～8米。

(1.2)地磁傳感器利用固定閾值法檢測(cè)車輛的通過(guò)情況：設(shè)定固定的地磁場(chǎng)強(qiáng)度作為閾值，當(dāng)檢測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化且連續(xù)超過(guò)該閾值時(shí)則認(rèn)為車輛到來(lái)；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化且連續(xù)小于該閾值時(shí)則認(rèn)為車輛離開(kāi)；

所述地磁傳感器利用固定閾值法檢測(cè)車輛的通過(guò)情況，還包括測(cè)速信息無(wú)效，具體為：以同一車道上的一組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)為單位進(jìn)行分析，若同一組地磁傳感器中只有一個(gè)地磁傳感器檢測(cè)到車輛到來(lái)信號(hào)，之后的n秒內(nèi)未再接收到另一地磁傳感器的信息，則此次測(cè)速信息無(wú)效。

所述設(shè)定固定的地磁場(chǎng)強(qiáng)度作為閾值，其中閾值為0.6高斯。

(1.3)根據(jù)每組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)中兩個(gè)地磁傳感器的距離，以及車輛到來(lái)和車輛離開(kāi)的時(shí)間，計(jì)算出該段時(shí)間內(nèi)的車輛行駛速度，多組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)所計(jì)算的車輛行駛速度平均值即為路段R內(nèi)汽車的平均行駛速度v_R。

所述多組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)所計(jì)算的車輛行駛速度平均值即為最終測(cè)得的車輛行駛速度，具體如下：

分別記錄車輛到達(dá)一組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)中兩個(gè)地磁傳感器的時(shí)間，求得兩次到達(dá)的時(shí)間差，算出該段時(shí)間內(nèi)的車輛行駛速度；同樣的記錄車輛離開(kāi)該組中兩個(gè)地磁傳感器的時(shí)間差，算出該段時(shí)間內(nèi)的車輛行駛速度，由此求得上述兩個(gè)速度的均值；

以同樣的方法測(cè)得每一組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度均值，最后求取各組地磁傳感器節(jié)點(diǎn)所測(cè)得的車輛行駛速度均值，即為最終測(cè)得的車輛行駛速度。

步驟2，將測(cè)得的路段R內(nèi)的平均車速v_R通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上流交叉路口的信號(hào)燈控制器；

步驟3，設(shè)正常情況下一天內(nèi)路段R內(nèi)車輛平均行駛速度為v，信號(hào)燈控制器通過(guò)比較v_R和v的大小對(duì)上流交叉路口的信號(hào)燈進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)交通擁塞引流，具體如下：

設(shè)正常情況下一天內(nèi)路段R內(nèi)車輛平均行駛速度為v，當(dāng)v_R≥v時(shí)，在上流交叉路口延長(zhǎng)該路段方向上綠燈時(shí)間讓車輛通行，并設(shè)置一個(gè)最大綠燈時(shí)間T，超過(guò)時(shí)間T則變換信號(hào)燈；當(dāng)v_R≤v時(shí)，在上流交叉路口延長(zhǎng)該路段方向的紅燈時(shí)間限制車輛通行，直至該路段平均車速恢復(fù)至v，將信號(hào)燈變換為綠燈，允許車輛通行。

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1所示，給出了基于地磁傳感的測(cè)速方法的車輛測(cè)速節(jié)點(diǎn)布置示意圖，其具體步驟如下：

步驟1：在道路同一車道的R路段上布置兩個(gè)方位一致的終端節(jié)點(diǎn)，兩節(jié)點(diǎn)間距已知為L(zhǎng)，這樣的一對(duì)節(jié)點(diǎn)稱為一組，為了提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率，同時(shí)在該車道上布置方位與第一組相反的第二組終端節(jié)點(diǎn)。

步驟2：地磁傳感器利用固定閾值法來(lái)檢測(cè)車輛的通過(guò)。設(shè)定一個(gè)固定的地磁場(chǎng)強(qiáng)度作為閾值，當(dāng)檢測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化且連續(xù)超過(guò)該閾值時(shí)則認(rèn)為車輛到來(lái)；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化且連續(xù)小于該閾值時(shí)則認(rèn)為車輛離開(kāi)。

步驟3：找到第一組的第一個(gè)傳感器的第一個(gè)達(dá)到閾值的峰值視為車輛到來(lái)信號(hào)并記錄時(shí)間為t1。以同樣的方法記錄第一組的第二個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的車輛到達(dá)時(shí)間為t2，以這兩路信號(hào)差值作為t11。找到第一組的第一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的最后一個(gè)達(dá)到閾值的峰值視為車輛離開(kāi)信息并記錄時(shí)間為t3。以同樣的方法記錄第一組的第二個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的車輛離開(kāi)時(shí)間t4，以這兩路信號(hào)差值作為t12。

步驟4：同樣的，找到第二組的第一個(gè)傳感器的第一個(gè)達(dá)到閾值的峰值視為車輛到來(lái)信號(hào)并記錄時(shí)間為t5。以同樣的方法記錄第二組的第二個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的車輛到達(dá)時(shí)間為t6，以這兩路信號(hào)差值作為t21。找到第二組的第一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的最后一個(gè)達(dá)到閾值的峰值視為車輛離開(kāi)信息并記錄時(shí)間為t7。以同樣的方法記錄第一組的第二個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的車輛離開(kāi)時(shí)間t8，以這兩路信號(hào)差值作為t22。

步驟5：t11為第一組節(jié)點(diǎn)中探測(cè)到同一輛車的時(shí)間差，t12相應(yīng)為第一組節(jié)點(diǎn)中同一輛車離開(kāi)探測(cè)區(qū)域的時(shí)間差，t21、t22與t11、t12具有相同的含義。即t11＝t2-t1，t12＝t4-t3，t21＝t6-t5，t22＝t8-t7。

式中v1為第一組節(jié)點(diǎn)測(cè)得的速度值，v2為第二組節(jié)點(diǎn)測(cè)得的速度值，v_R為第一組節(jié)點(diǎn)和第二組節(jié)點(diǎn)速度值的平均值，即為最終測(cè)得的路段R上的汽車平均行駛速度。

如圖2所示，給出了基于地磁地磁信息的智能交通擁塞引流平面示意圖，其具體步驟如下：

步驟1：將測(cè)得的路段R內(nèi)的平均車速v_R通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上流交叉路口的信號(hào)燈控制器。

步驟2：設(shè)正常情況下一天內(nèi)路段R內(nèi)車輛平均行駛速度為v，當(dāng)v_R≥v時(shí)，表明此時(shí)路段R內(nèi)車速較快，車輛較少，可以在上流交叉路口適當(dāng)延長(zhǎng)該路段方向上綠燈時(shí)間，讓車輛通行，并設(shè)置一個(gè)最大綠燈時(shí)間T，超過(guò)時(shí)間T則變換信號(hào)燈；當(dāng)v_R≤v時(shí)，表明此時(shí)該路段車速較慢，出現(xiàn)堵車情況，此時(shí)需在上流交叉路口延長(zhǎng)該方向的紅燈時(shí)間，限制車輛的通行，直至該路段平均車速恢復(fù)至v，將信號(hào)燈變換為綠燈，允許車輛通行。