一种车辆导航与路网管理的方法及装置

1、一种车辆导航与路网管理的方法，其特征在于：方法如下：
A、出行者出发前先将其出行信息输入移动智能终端，通过移动通信网 或无线数据网传递到控制中心；
B、控制中心将众多出行者传来的出行信息汇总，结合实时路况和以往 计算的预测数据对未来各个路段交通状况进行预测，根据此预测结果计算产 生每个出行者的导航指令集，并为每个出行者生成一个唯一的随机标识码 车辆ID，并发出信号灯控制信息；
C、控制中心将此标识码车辆ID和导航指令集通过移动通信网络传输至 移动智能终端，移动智能终端将此号码和指令集暂时存储于存储器之中；在 车辆的本次出行中，控制中心计算机将根据此唯一的随机标识码车辆ID识 别此车辆；
D、当车辆在行驶过程中经过路边控制装置时，控制中心根据路边控制 装置的位置及车辆到达该位置的时间对车辆进行定位；并通过移动智能终 端与路边控制装置、路边控制装置与控制中心、控制中心与移动智能终端 的信息交换及移动智能终端对驾驶员的信息提示来实现车辆导航、交通数据 采集的功能；当路边控制装置和移动智能终端结束通信后，移动智能终端自 动关闭与路边控制装置的通信功能，一段时间后再自动开启和路边控制装置 的通信功能；
E、控制中心的各个服务器同时进行并不断重复以下任务：
a、接收欲出行用户的出行信息，处理后为其发出导航指令和随机车辆 ID；
b、接收专用的路边控制装置传来的自身位置信息和各个车辆ID，对各 个车辆进行实时定位；
C、根据实时路况、各车辆实时定位数据、用户出行信息、上次预测数 据等对未来路网各个路段交通需求进行预测；
d、根据各个路段通行能力和交通需求预测数据计算生成交通流疏导方 案；
e、根据当前的疏导方案及车辆的实时位置对各个车辆的导航指令集进 行修正，并向各个车辆发其修正后的导航指令集；
f、根据当前的疏导方案对各路口信号灯进行控制；
g、存储备份各种数据；
F、当车辆到达目的地后，移动智能终端、控制中心计算机清除存于本 地该车辆的临时ID。
2、一种车辆导航与路网管理的装置，包括由控制中心计算机组、移动 智能终端、路边控制装置、数据传输网、公共交通信息发布装置及交通信号 灯控制装置构成，其特征在于：控制中心计算机组由导航服务器、定位服务 器、交通流预测服务器、信号灯控制服务器及数据备份服务器所组成，导航 服务器连有定位服务器和交通流预测服务器，交通流预测服务器连有信号灯 控制服务器和定位服务器，并与数据备份服务器相连；移动智能终端由地理 信息系统数据源、单片机、信息输入输出模块、短程通信模块、移动通信模 块及ROM与RAM所组成，其短程通信模块为蓝牙模块或DSRC通信模块，该 模块连有一ROM和RAM，ROM中含有固定电子车牌信息，RAM存储临时电子 车牌信息，信息输入输出模块由液晶显示屏、扬声器、键盘或触摸屏组成， 地理信息系统数据源、信息输入输出模块、短程通信模块、移动通信模块均 与能够存储交通导航指令集的单片机相连接；路边控制装置由短程通信模块 与数据传输模块组成，短程通信模块可为蓝牙模块或DSRC通信模块，数据 传输模块可为有线数据传输模块、无线数据传输模块，与控制中心计算机 组中的定位服务器通过数据传输网相连接，短程通信模块与和移动智能终端 中对应的短程通信模块以无线方式双工相连接；公共交通信息发布装置为现 有的可变信息板、车道控制装置、路口信号灯交通信号装置；交通信号灯控 制装置包括主控与和辅控两部分组成，主控部分安装在路口某个信号灯上， 辅控装置安装在其他信号灯上，主控部分包括蓝牙模块、数据传输模块和信 号控制单片机，其蓝牙模块包括蓝牙基带控制芯片、蓝牙无线控制芯片、蓝 牙SR232接口、缓存RAM，数据传输模块和信号控制单片机相连，信号控 制单片机通过蓝牙SR232接口和蓝牙模块连接，数据传输模块与控制中心 计算机组中的交通信号灯控制服务器通过数据传输网相连接，蓝牙模块和辅 控部分的蓝牙模块相无线连接，信号控制单片机和信号灯的控制器相连接； 数据传输网为移动通信网、无线数据网、有线数据网或电力网。
3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于：移动智能终端中的短程 通信模块通过无线方式与路边控制装置中的短程通信模块相连接；移动智 能装置的移动通信模块通过无线数据传输网与控制中心计算机组的导航服 务器相连；路边控制装置的数据传输模块与控制中心计算机组中的定位服 务器相连；控制中心计算机组中的信号灯控制服务器通过数据传输网与交 通信号灯控制装置的数据传输模块相连。

本发明涉及一种车辆导航与路网管理的方法及装置，具体是利用移动智 能终端与数据传输技术对车辆实时定位、提供个性化的导航服务，以及利用 预测模型预测交通量、实时控制信号灯，从而提高路网效率。\n目前我国路网和快速路建设发展迅速，为经济建设和人民生活提供了便 捷条件。但随着各种车辆数量的飞速增加，目前路网及快速路的交通管理方 法尚无法解决交通堵塞问题。\n现有的个人导航服务和城市交通管理是分离的，个人导航服务主要使用 全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)，其主要问题是GIS数据库 需要经常更新，会造成使用者的不便。另外目前导航系统不考虑实时的路况， 在高峰期不能选择最优线路。城市交通管理主要应用探测线圈、CCTV等设 备收集信息，采用各类信号装置对车流进行控制。城市交通管理和个人导航 服务相互关联，但通过现有技术尚未有机的结合在一起，部分原因在于车 辆实时定位信息具有个人私密性，交通管理部门若对这些数据进行收集利 用则有可能出现侵犯个人隐私权等一系列问题。\n本发明的目的针对现有技术存在的不足而提供一种车辆导航与路网 管理的方法及装置，它能有机的将个人导航服务和城市交通管理结合起 来，除了为出行者提供一种方便、廉价的导航服务外，还可预防交通阻塞， 使城市交通路网达到最优化，并大大提高路网的通行能力。\n本发明的目的通过下述技术方案实现的：一种车辆导航与路网管理的方 法及装置，其方法如下：\nA、出行者出发前先将其出行信息输入移动智能终端，通过移动通信网 或无线数据网传递到控制中心；\nB、控制中心将众多出行者传来的出行信息汇总，结合实时路况和以往 计算的预测数据对未来各个路段交通状况进行预测，根据此预测结果计算产 生每个出行者的导航指令集，并为每个欲出行者生成一个唯一的随机标识 码车辆ID，并发出信号灯控制信息；\nC、控制中心将此标识码车辆ID和导航指令集通过移动通信网络传输至 移动智能终端，移动智能终端将此号码和指令集暂时存储于存储器之中；在 车辆的本次出行中，控制中心计算机将根据此唯一的随机标识码车辆ID识 别此车辆；\nD、当车辆在行驶过程中经过路边控制装置时，控制中心根据路边控制 装置的位置及车辆到达该位置的时间对车辆进行定位；并通过移动智能终 端与路边控制装置、路边控制装置与控制中心、控制中心与移动智能终端 的信息交换以及移动智能终端对驾驶员的信息提示来实现车辆导航、交通数 据采集的功能；当路边控制装置和移动智能终端结束通信后，移动智能终端 自动关闭与路边控制装置的通信功能，一段时间后再自动开启此功能；\nE、控制中心的各个服务器同时进行并不断重复以下任务：\na、接收欲出行用户的出行信息，处理后为其发出导航指令和随机车辆 ID；\nb、接收专用的路边控制装置传来的自身位置信息和各个车辆ID，对各 个车辆进行实时定位；\nC、根据实时路况、各车辆实时定位数据、用户出行信息、上次预测数 据等对未来路网各个路段交通需求进行预测；\nd、根据各个路段通行能力和交通需求预测数据计算生成交通流疏导方 案；\ne、根据当前的疏导方案和车辆的实时位置对各个车辆的导航指令集进 行修正，并向各个车辆发出其修正后的导航指令集；\nf、根据当前的疏导方案对各路口信号灯进行控制；\ng、存储备份各种数据；\nF、当车辆到达目的地后，移动智能终端、控制中心计算机清除存于本 地该车辆临时ID。\n实现上述方法的装置，包括由控制中心计算机组、移动智能终端、路边 控制装置、数据传输网、公共交通信息发布装置及交通信号灯控制装置构成， 其数据传输网分别将控制中心计算机组与移动智能终端、公共交通信息发布 装置、交通信号灯控制装置、路边控制装置相连接。前述中：控制中心计算 机组由导航服务器、定位服务器、交通流预测服务器、信号灯控制服务器及 数据备份服务器所组成，导航服务器连有定位服务器和交通流预测服务器， 交通流预测服务器连有信号灯控制服务器和定位服务器，并与数据备份服务 器相连；移动智能终端由地理信息系统数据源、单片机、信息输入输出模块、 短程通信模块、移动通信模块及ROM与RAM所组成，其短程通信模块为蓝牙 模块或DSRC通信模块，该模块连有一ROM和RAM，ROM中含有固定电子车 牌信息，RAM存储临时电子车牌信息，信息输入输出模块由液晶显示屏、扬 声器、键盘或触摸屏组成，地理信息系统数据源、信息输入输出模块、短程 通信模块、移动通信模块均与能够存储交通导航指令集的单片机相连接；路 边控制装置由短程通信模块与数据传输模块组成，短程通信模块可为蓝牙模 块或DSRC通信模块，数据传输模块可为有线数据传输模块、无线数据传输 模块，与控制中心计算机组中的定位服务器通过数据传输网相连接，短程通 信模块与和移动智能终端中对应的短程通信模块以无线方式双工相连接；公 共交通信息发布装置为现有的可变信息板、车道控制装置、路口信号灯交通 信号装置；交通信号灯控制装置包括主控与和辅控两部分组成，主控部分安 装在路口某个信号灯上，辅控装置安装在其他信号灯上，主控部分包括蓝牙 模块、数据传输模块和信号控制单片机，其蓝牙模块包括蓝牙基带控制芯片、 蓝牙无线控制芯片、蓝牙SR232接口、缓存RAM，数据传输模块和信号控制 单片机相连，信号控制单片机通过蓝牙SR232接口和蓝牙模块连接，数据 传输模块与控制中心计算机组中的交通信号灯控制服务器通过数据传输网 相连接，蓝牙模块和辅控部分的蓝牙模块相无线连接，信号控制单片机和信 号灯的控制器相连接；数据传输网为移动通信网、无线数据网、有线数据网 或电力网。上述中：移动智能终端中的短程通信模块通过无线方式与路边控 制装置中的短程通信模块相连接；移动智能装置的移动通信模块通过无线 数据传输网和控制中心计算机组的导航服务器相连；路边控制装置的数据 传输模块与控制中心计算机组中的定位服务器相连；控制中心计算机组中 的信号灯控制服务器通过数据传输网与交通信号灯控制装置的数据传输模 块相连。\n本发明采用上述技术方案，能有机的将个人导航服务和城市交通管理结 合起来，除了为出行者提供一种方便、廉价的导航服务外，还可预防交通阻 塞，使城市交通路网达到最优化，并大大提高路网的通行能力。\n下面结合附图及实施例详述本发明。\n图1为本发明示意图。\n图2为本发明移动智能终端结构图。\n图3为本发明移动智能终端主控接口电路图。\n图4为本发明路边控制装置电路图。\n图5为本发明移动智能终端与控制中心计算机组信息流程图。\n图6为本发明交通信号灯控制装置布设图。\n图7为本发明交通信号灯控制装置辅控部分电路图。\n图8为本发明交通信号灯控制装置主控部分电路图。\n图9为本发明交通信号灯控制装置主控部分单片机连接图。\n如图1-9所示，本方法执行过程如下：出行者出发前先将其出发点、目 的地以及出发时间通过LCD触摸屏(7)输入移动智能装置(4)，移动智能 终端(4)的GPRS通信终端(18)将此信息通过GPRS通信网(2)传递到中 心计算机(1)的导航服务器(26)。导航服务器(26)计算产生导航指令 集(包括最佳路线及出行时间，其一般格式为：路边控制装置ID号：：导 航指令)，并生成一个唯一的随机标识码(车辆ID)，并将此标识码和 导航指令集通过GPRS通信网(2)传输至移动智能终端(4)的GPRS通信模 块(11)，移动智能终端(4)的MCS-51单片机(14)从GPRS通信终端(11) 中取出此标识码和导航指令集并存储于蓝牙模块(4)的RAM存储器之中。在 车辆的本次出行中，中心计算机将根据此唯一的随机标识码(车辆ID)识 别此车辆。路边控制装置(3)的蓝牙模块(21)总是处在PAGING状态，而 移动智能终端(4)的蓝牙模块(10)一旦收到路边控制装置(3)蓝牙模块 (21)的信号，二者便会在短时间建立通信，路边控制装置(3)会读取存 在移动智能终端(4)的蓝牙模块(1.0)的RAM存储器内车辆的ID；得到 车辆的ID之后，路边控制装置(3)立即触发内部的GPRS通信终端(18)， 将得到车辆的临时ID和自己的位置ID发送到GPRS基站(23)。\n同时移动智能终端读取路边控制装置的位置ID，并根据此位置ID从导 航指令集中读出相应导航指令，通过用户输入输出模块通知驾驶员。由于当 路边控制装置(3)的蓝牙模块(21)处于MASTER地位时，可同时接收7个 处于SLAVE状态的移动智能终端(4)的信息，所以当几辆车同时通过是不 会遗漏某一辆车。由于路边控制装置(3)上的GPRS通信模块(18)是设置 成固定登录中心的地址，所以数据包通过网关(24)将车辆ID和位置ID传 送到中心计算机(1)的定位服务器(25)。中心计算机(1)根据车辆ID、 路边控制装置ID、时间、速度来对车辆进行实时定位。中心计算机(1)的 交通流预测服务器(29)根据各个路边控制装置(3)传来得数据及导航服 务器(26)的数据采用预测模型进行计算，得到路网当时及未来一定时间内 的交通需求概率分布，交通信号控制服务器(28)作出控制处理：根据路网 交通需求预测数据和各路段通行能力数据决定交通控制措施，并通过GPRS 网(2)将此控制信息传递到公共交通信息发布装置(5)和交通信息控制装 置(6)。导航服务器(26)必要时重新确定车辆的最佳路线，并通过GPRS 网(2)传至移动智能终端(4)。\n当车辆到达目的地后移动智能终端(4)的MCS-51单片机(14)自动清 除蓝牙模块的RAM存储器(19)中的临时车辆标识码。