一种城市智慧交通的道路数字标牌控制系统的制作方法

本发明涉及智慧交通技术领域，特别是一种城市智慧交通的道路数字标牌控制系统。

背景技术：

随着城市智慧交通的发展，在城市道路中设置有越来越多的数字标牌，但是现有技术中，此类数字标牌通常显示的是交通安全提醒信息等，其周期性循环播放固定的显示信息对道路行驶车辆的驾驶员进行提示；但是此类数字标牌的显示内容大多都是由工作人员预先录入的，其智能化水平不高，实际提示效果偏差。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种城市智慧交通的道路数字标牌控制系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提出一种城市智慧交通的道路数字标牌控制系统，包括：

道路监测模块、中央处理模块，标牌控制模块和设置在城市道路上的数字标牌；其中

道路监测模块用于采集道路交通数据，并将采集到的道路交通数据发送到中央处理模块；

中央处理模块用于对接收到的道路交通数据进行分析，分析城市中各道路的交通情况，其中道路的交通情况包括道路的拥堵信息；

标牌控制模块用于在中央处理模块分析到道路存在拥堵情况时，向该道路对应的数字标牌发出相应的显示指令；

其中道路监测模块包括部署在道路行驶车辆中的车载采集节点和部署在数字标牌上的汇聚节点，车载采集节点用于采集其所在车辆的车辆行驶信息作为道路交通数据；其中车辆行驶信息包括采集时间、定位信息和车辆在一个时间周期内的平均行驶速度；汇聚节点用于收集车载采集节点采集的道路交通数据并上传至中央处理模块。

在一种实施方式中，标牌控制模块还包括标牌数据库；

标牌数据库中存储有分布在城市道路中的各数字标牌的id信息，以及每个数字标牌对应的道路信息。

在一种实施方式中，标牌控制模块还包括地图数据库；

地图数据库中存储要城市道路网络信息，其包括城市各道路的连接关系和连通关系网络。

在一种实施方式中，中央处理模块设置在云计算平台中；中央处理模块与汇聚节点通过无线网络实现数据交互。

在一种实施方式中，汇聚节点与其通信范围内的车载采集节点建立连接，并与其通信范围内的车载采集节点实现数据交互。

在一种实施方式中，中央处理模块对接收到的道路交通数据进行分析，包括：

1)根据接收的道路交通数据中包含的定位信息进行一级分类，将道路交通数据对应到相应的道路中；

2)针对每条道路，根据接收的道路交通数据中包含的采集时间信息进行二级筛选，从中筛选出其采集时间于当前时间的时间差小于设定阈值范围的道路交通数据作为目标数据；

3)根据所有目标数据中包含的车辆在一个时间周期内的平均行驶速度计算平均值，作为该道路的行驶速度信息；

4)判断道路的形式速度信息，当道路行驶速度信息小于设定的第一阈值时，标记该道路为拥堵道路。

在一种实施方式中，标牌控制模块根据被标记为拥堵道路的道路信息，向该拥堵道路的驶入道路对应的数字标牌发送该拥堵道路的拥堵显示指令，控制该对应的数字标牌显示该拥堵道路的拥堵信息。

本发明的有益效果为：

1)本发明通过在车辆中部署车载采集节点，在车辆在城市道路行驶的过程中，根据车载采集节点采集的数据准确反映其所在道路的交通状况，其准确性高。

2)根据道路监测模块采集的道路交通数据，由中央处理模块进行统一处理，并分析出存在拥堵的道路，并对拥堵道路对应的数字标牌(如设置在驶入拥堵道路的其它道路中的数字标牌)进行控制，控制其显示该拥堵道路信息，有助于对即将驶入该拥堵道路的车辆的驾驶员起到提示和预警作用，方便其进行更合理的路径规划。

3)设置在道路上的数字标牌同时充当汇聚节点的作用，对车载采集节点的数据进行归集和融合，并一同上传至中央处理模块进行处理，能够有助于减少道路监测模块的整体能耗和提高数据传输的质量。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的框架结构图。

附图标记：

道路监测模块1、中央处理模块2标牌控制模块3、数字标牌4

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1，其示出一种城市智慧交通的道路数字标牌4控制系统，包括：

道路监测模块1、中央处理模块2，标牌控制模块3和设置在城市道路上的数字标牌4；其中

道路监测模块1用于采集道路交通数据，并将采集到的道路交通数据发送到中央处理模块2；

中央处理模块2用于对接收到的道路交通数据进行分析，分析城市中各道路的交通情况，其中道路的交通情况包括道路的拥堵信息；

标牌控制模块3用于在中央处理模块2分析到道路存在拥堵情况时，向该道路对应的数字标牌4发出相应的显示指令；

其中道路监测模块1包括部署在道路行驶车辆中的车载采集节点和部署在数字标牌4上的汇聚节点，车载采集节点用于采集其所在车辆的车辆行驶信息作为道路交通数据；其中车辆行驶信息包括采集时间、定位信息和车辆在一个时间周期内的平均行驶速度；汇聚节点用于收集车载采集节点采集的道路交通数据并上传至中央处理模块2。

通过在车辆中部署车载采集节点，在车辆在城市道路行驶的过程中，根据车载采集节点采集的数据准确反映其所在道路的交通状况，其准确性高。

同时，与现有技术中通过固定设置的路边采集节点采集道路交通信息相比，通过设置在车辆中的车载采集节点的方式采集道路交通信息，能够避免如偏远道路或深夜时段道路中可能存在无车辆行驶的情况下，路边采集节点还需要持续采集从而导致耗能浪费的问题。通过车载采集节点的方式，在出现车辆得道路才会获取到相应的道路交通信息，并进一步进行处理，能够实现信息处理的筛选，优化了城市智慧交通信息处理的处理方式。

根据道路监测模块1采集的道路交通数据，由中央处理模块2进行统一处理，并分析出存在拥堵的道路，并对拥堵道路对应的数字标牌4(如设置在驶入拥堵道路的其它道路中的数字标牌4)进行控制，控制其显示该拥堵道路信息，有助于对即将驶入该拥堵道路的车辆的驾驶员起到提示和预警作用，方便其进行更合理的路径规划。

设置在道路上的数字标牌4同时充当汇聚节点的作用，对车载采集节点的数据进行归集和融合，并一同上传至中央处理模块2进行处理，能够有助于减少道路监测模块1的整体能耗和提高数据传输的质量。

在一种场景中，由于车辆的行驶速度根据路况(如红绿灯)、驾驶员(如驾驶员的驾驶习惯)等因素可能会存在车速变化频率较大的情况，因此本申请中通过设置一个合适的采集周期，然后将车辆在该采集周期内的平均车速作为参考依据，依此反映该车辆在该路段中的当前行驶速度。

在一种实施方式中，标牌控制模块3还包括标牌数据库；

标牌数据库中存储有分布在城市道路中的各数字标牌4的id信息，以及每个数字标牌4对应的道路信息。

在一种实施方式中，标牌控制模块3还包括地图数据库；

地图数据库中存储要城市道路网络信息，其包括城市各道路的连接关系和连通关系网络。其中包括每条道路对应的驶入道路和驶出道路信息。

在一种实施方式中，中央处理模块2设置在云计算平台中；中央处理模块2与汇聚节点通过无线网络实现数据交互。

在一种实施方式中，标牌控制模块3置在云计算平台中；标牌控制模块3与汇聚节点和/或数字标牌4通过无线网络实现数据交互。其中标牌控制模块3置可以直接与指定的数字标牌4建立通信发送显示指令，或者将显示指令返回到相应的汇聚节点，由汇聚节点将显示指令发送到其对应的数字标牌4。

在一种实施方式中，汇聚节点与其通信范围内的车载采集节点建立连接，并与其通信范围内的车载采集节点实现数据交互。汇聚节点以第一设定周期周期性的收集其通信范围内的车载采集节点采集的数据，并以第二设定周期周期性的将周期内收集的数据上传到中央处理模块2。

在一种实施方式中，汇聚节点周期性向其传输范围内的车载采集节点发送广播信息，车载采集节点接收到广播信息后于汇聚节点建立连接。

在一种实施方式中，当车载采集节点持续超过设定的时间没有收到由汇聚节点发送的广播信息或者无法与汇聚节点建立连接时，该车载采集节点开始搜索其通信范围内的其它车载采集节点作为邻居节点，并从邻居节点中选取一个中继节点，将其采集的车辆行驶信息通过中继节点发送到汇聚节点中。

其中，车载采集节点选取中继节点的方法包括：

1)车载采集节点向其邻居节点发送中继请求信号，并接收由邻居节点返回的中继答复信号，其中该中继答复信号包括该邻居节点是否与汇聚节点建立连接的信息、与汇聚节点之间的数据传输延迟信息以及邻居节点的采集的车辆行驶信息；

2)从已经与汇聚节点建立连接的邻居节点中，分别判断其邻居节点的性能，其中邻居节点的性能通过以下函数获取：

式中，dj表示已经与汇聚节点建立连接的邻居节点中第j个邻居节点的性能评分，其中j＝1，2，...，j，...j，j表示已经与汇聚节点建立连接的邻居节点的总数；vj表示第j个邻居节点返回的车辆行驶信息中包含的当前车辆平均行驶速度，vmax表示邻居节点中返回的最大当前车辆平均行驶速度；tj表示第j个邻居节点与汇聚节点的持续连接时间，yj表示第j个邻居节点与汇聚节点之间的数据传输延迟，y′表示设定的延时标准值；α1、α2、α3分别表示设定的调节因子；

3)根据邻居节点的性能评分，从中选取性能评分最大的邻居节点作为该车载采集节点的中继节点，该车载采集节点将其采集的数据经过选取的中继节点发送至汇聚节点。

上述实施方式中，针对在隧道或者其他特殊情况下车载采集节点无法与汇聚节点建立连接，从而使得无法将其采集的车辆行驶信息发送到中央管理模块的情况。当车载采集节点持续超过设定的时间周期都无法与汇聚节点建立连接时，车载采集节点以其他车在节点作为中继节点以多跳的方式与汇聚节点进行数据传输，能够提高了因特殊情况下车载采集结点的数据传输性能。

同时，在选择中继节点时，考虑到车载节点设置在道路行驶的车辆中，由于移动中的中继节点会对信号的传输造成一定影响，为保证中继节点的数据传输性能，应选择移动速度较慢的邻居节点作为中继节点效果更佳；同时考虑到中继节点与汇聚节点的通信性能(持续通信时间和延时)作为依据，综合判断邻居节点的性能并从中选取最佳的邻居节点作为中继节点实现多跳形式的数据传输，提高了车载采集节点对采集数据的传输性能，保证了其采集的信息能够实时、准确地传输到中央管理模块中。

在一种实施方式中，中央处理模块2对接收到的道路交通数据进行分析，包括：

1)根据接收的道路交通数据中包含的定位信息进行一级分类(例如根据定位信息获取其对应的道路)，将道路交通数据对应到相应的道路中；

2)针对每条道路，根据接收的道路交通数据中包含的采集时间信息进行二级筛选，从中筛选出其采集时间于当前时间的时间差小于设定阈值范围的道路交通数据作为目标数据；为保证数字标牌4控制的实时性，其选用的分析数据为根据最近一段时间内采集的数据进行分析；

3)根据所有目标数据中包含的车辆在一个时间周期内的平均行驶速度，计算所有目标车辆行驶速度平均值，作为该道路的行驶速度信息；

4)判断道路的形式速度信息，当道路行驶速度信息小于设定的第一阈值时(例如20km/h)，标记该道路为拥堵道路。

在一种实施方式中，标牌控制模块3根据被标记为拥堵道路的道路信息，向该拥堵道路的驶入道路对应的数字标牌4发送该拥堵道路的拥堵显示指令，控制该对应的数字标牌4显示该拥堵道路的拥堵信息。

其中，该拥堵道路的驶入道路为根据地图信息获取的与拥堵道路连通的，并车流能够驶入该拥堵道路的其它道路；

在一种场景中，该驶入道路可以是与拥堵道路直接连通的直接驶入道路，或者是朝着该拥堵道路与拥堵道路间接连通的间接驶入道路(例如与直接驶入道路连通的二级驶入道路，或者对二级驶入道路进一步扩展的三级驶入道路等)

其中，本申请中对城市道路的划分为将单向车道作为一条道路，即针对双向车道，其在本申请中设定为包括两条道路。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。