一种基于梯度场的交通流车联网系统及交通流控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于梯度场的交通流车联网系统及交通流控制方法，该系统包括车辆信息获取设备、信息通讯网络系统、车辆信息处理服务器以及车辆自动驾驶引导系统。本发明专利技术提出一种全新的车辆行程规划及交通流疏导思想，通过获得的车辆信息，得到城市车流量分布梯度图，利用梯度场的原理规划最佳行车路径，实现城市道路上的车流量控制。本发明专利技术充分获取了车辆信息，利用梯度场的原理，更加全面、直观、实时地帮助交管中心调控车流，更好地帮助驾驶员规划行车线路，为驾驶者提供更为智能化便捷的服务，从根本上缓解交通问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于梯度场的交通流车联网系统及交通流控制方法
本专利技术涉及交通管理
，尤其涉及一种基于梯度场的交通流车联网系统及交通流控制方法。
技术介绍
当前，随着我国社会和经济的高速发展，交通拥堵成为了制约社会发展的严重问题，是市民出行的困扰，也是政府交管部门进行交通管理的难题。现有的车载车辆信息获取设备提供的行程规划和导航，只是根据出发点和目的地进行最短行程规划，无法对最短行程内的实时路况有详细的了解，常常导致车辆跟随导航行驶的最短行程遇上车辆拥堵的区域。同时，现有的车流量控制系统提供的车流量分布图，往往通过在道路上安装摄像头获取道路的交通情况，所获得的车流量分布图数据来源受到限制，而且所得到的的车流量分布图只能作为调控交通灯时间长短的依据，而不能从根本上解决车流拥挤的根源问题。因此，虽然对于交通问题的研究已经广泛引起人们的重视，但是对于如何从根本上缓解交通问题，如何为人们提供更为智能化的服务，尚且没有更多的成果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于梯度场的交通流车联网系统及交通流控制方法。本专利技术通过信息通讯网络系统，对区域内每一辆车辆的车辆信息进行采集，根据获得的车辆信息经过三维立体重构获得城市交通车流量分布图及城市交通车流量分布梯度图，利用梯度场的原理，综合车辆的当前地理位置、目的地以及驾驶者的行驶意图，为每一辆提供数据信息的车规划最优行车路径，并根据车辆所选择的车辆行驶路径更新城市交通车流量分布梯度图及其变化趋势从而使车辆避开拥堵道路，从根本上缓解局部区域的车辆流通压力。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于梯度场的交通流车联网系统，包括：车辆信息获取设备、车辆信息处理服务器和信息通讯网络系统。所述的车辆信息获取设备用于获取车辆信息；所述的车辆信息包括车辆行驶速度、地理位置以及驾驶员的行车意图；所述的行驶速度为车辆的速度大小和速度方向；所述的行车意图包括目的地和时间限制，所述的时间限制为驾驶员期望达到目的地所需的时间；所述的车辆信息获取设备向车辆信息处理服务器提供信息，并获取车辆的最优行车路径；所述的车辆信息处理服务器在获得城市各道路上的车辆信息后，通过对所得的城市交通车流量分布图求梯度得到城市交通车流量分布梯度图，并对下一时刻的城市交通车流量分布梯度图进行预测得到城市交通车流量分布梯度预测图，通过判断城市交通车流量分布梯度图及预测图是否满足小于一人为设定的阈值的条件选择具有可行性的道路，将具有可行性的道路所要行驶的距离与驾驶者的最大行驶距离进行比较，具有可行性的道路所要行驶的距离小于最大行驶距离的路径即为最优行车路径。所述的车辆信息获取设备为车载车辆信息获取设备或手持式车辆信息获取设备。所述的手持式车辆信息获取设备为智能手机、平板电脑等移动智能终端。所述的目的地为单一的目标地点或多个按照驾驶员行车意图先后排列的目标地点。所述的车辆信息获取设备通过信息通讯网络直接向车辆信息处理服务器提供、获取信息或者经由车辆信息获取设备提供商向车辆信息处理服务器提供、获取信息。所述的车流量分布图可作为城市交通灯指挥系统调控红绿灯通断时间的依据。所述的车辆信息处理服务器根据城市车流量分布的变化，实时修改对应车载车辆信息获取设备的行车路径；所述的城市车流量分布梯度图依据车流量的改变实时进行修改，以确保路径规划的最优性。一种基于上述交通流车联网系统的交通流控制方法，包括以下步骤：步骤1：车辆信息获取设备与驾驶员人机交互获取驾驶员的行车意图，车辆信息获取设备在车辆行驶过程中将车辆信息上传给车辆信息处理服务器；所述的车辆信息包括驾驶员行车意图、车辆行驶速度和地理位置；车辆信息处理服务器为每一个上传车辆信息的车辆信息获取设备编号Xi；根据城市的实际情况为每一条道路编号Lj；每一个路口编号Ck。步骤2：车辆信息处理服务器根据车辆信息获取设备上传的车辆信息将车辆所在的地理位置和行驶速度绘制在城市交通地图上，得到城市交通车流量的散点图；车辆信息处理服务器根据城市交通车流量的散点图，对处于同一道路Lj上的车辆信息获取设备提供的车辆信息通过三维立体重构得到当前时刻t的城市交通车流量分布图步骤3：车辆信息处理服务器根据当前时刻t的城市交通车流量分布图将无道路处的流量分布的梯度值设为0，获得城市交通车流量分布梯度图依据驾驶员的行车意图、行驶速度、地理位置和已确定的行车路径对t+Δt时刻的城市交通车流量分布梯度图进行预测，得到t+Δt时刻的城市交通车流量分布梯度预测图步骤4：车辆信息处理服务器根据车辆信息获取设备提供的车辆信息、当前t时刻的城市交通车流量分布梯度图以及t+Δt时刻的城市交通车流量分布梯度预测图通过选取梯度值高于阈值δ的道路Lj，为每一个提供车辆信息的车辆信息获取设备预规划多条行车路径，对每一条预规划的行车路径根据行车距离是否满足小于驾驶者要求的最大车辆行驶距离l进行判断，根据驾驶员的行车意图确定返回给车辆信息获取设备的最优行车路径。步骤5：车辆信息处理服务器将各车辆的最优行车路径传输给对应该车辆的车辆信息获取设备，在驾驶员选定行车路径后，车辆信息处理服务器根据车辆信息获取设备反馈的各车辆所选的路径对城市交通车流量分布梯度图进行更新，得到t+Δt时刻的城市交通车流量分布梯度图通过城市交通车流量分布梯度图即可实现交通流的控制。其中，所述的三维立体重构是指将该城市的城市二维地图作为X-Y平面，将每条道路上的车流量值作为Z轴上的值以得到三维城市交通车流量分布图。所述的城市交通车流量分布梯度图是通过对城市交通车流量分布图求梯度，并将无道路处的车流量分布梯度值设为0所得，其公式如下：所述的t+Δt时刻的城市交通车流量分布梯度图是指在经过一定时间Δt后的城市交通车流量分布梯度图，Δt的值可人为设定；所述的t+Δt时刻的城市交通车流量分布梯度预测图是指根据所有车辆现在所处的地理位置，行驶速度以及已确定的行车路径分析t+Δt时刻每辆车所处的地理位置和行驶速度，综合当前t时刻的城市交通车流量分布图，从而获得t+Δt时刻的城市交通车流量分布梯度预测图。所述的已确定的行车路径是指在上一次路径选择中，对每一辆车，驾驶员依据车辆信息处理服务器返回的最优行车路径，依据自己的意愿选取的行车路径，并通过车辆信息获取设备反馈到车辆信息处理服务器。所述的最优行车路径是指在满足驾驶者行车意图的前提下，当车流量在车流量最小值的一定范围内波动时，行车距离最短的路径；所述的车流量最小值是指在当前时刻的城市交通车流量分布梯度图以及下一时刻的城市交通车流量分布梯度预测图中，道路上的车流量分布梯度值最高的道路所对应的车流量的值；所述的车流量最小值的一定范围通过设定梯度阈值δ的值进行选择，当道路所对应的梯度值高于阈值δ时，认为该道路所对应的车流量值处于范围内；所述的最大车辆行驶距离l是指依据车辆信息获取设备所上传的驾驶者的行车意图，通过分析驾驶者当前所处的地理位置、车辆行驶速度、目的地以及时间限制所计算出的驾驶者在到达目的地前所能行驶的最大距离。所述的阈值δ可依据当地的地理位置、天气因素、时间及交通状况等外界因素做适时的更改。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于梯度场的交通流车联网系统，使每一辆装载车辆信息获取设备的车成为监测城市交通流量的传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于梯度场的交通流车联网系统，其特征在于，包括：车辆信息获取设备、车辆信息处理服务器和信息通讯网络系统；所述的车辆信息获取设备用于获取车辆信息；所述的车辆信息包括车辆行驶速度、地理位置以及驾驶员的行车意图；所述的行驶速度为车辆的速度大小和速度方向；所述的行车意图包括目的地和时间限制，所述的时间限制为驾驶员期望达到目的地所需的时间；所述的车辆信息获取设备向车辆信息处理服务器提供信息，并获取车辆的最优行车路径；所述的车辆信息处理服务器将获取的车辆信息分析处理后得到实时的城市车流量分布梯度图，然后根据城市车流量分布梯度图和车辆信息，为每一个提供车辆信息的车辆信息获取设备规划最优行车路径。

【技术特征摘要】
1.一种基于梯度场的交通流车联网系统，该系统包括：车辆信息获取设备、车辆信息处理服务器和信息通讯网络系统；所述的车辆信息获取设备用于获取车辆信息；所述的车辆信息包括车辆行驶速度、地理位置以及驾驶员的行车意图；所述的行驶速度为车辆的速度大小和速度方向；所述的行车意图包括目的地和时间限制，所述的时间限制为驾驶员期望达到目的地所需的时间；所述的车辆信息获取设备向车辆信息处理服务器提供信息，并获取车辆的最优行车路径；其特征在于，所述的车辆信息处理服务器在获得城市各道路上的车辆信息后，通过对所得的城市交通车流量分布图求梯度得到城市交通车流量分布梯度图，并对下一时刻的城市交通车流量分布梯度图进行预测得到城市交通车流量分布梯度预测图，通过判断城市交通车流量分布梯度图及预测图是否满足小于一人为设定的阈值的条件选择具有可行性的道路，将具有可行性的道路所要行驶的距离与驾驶者的最大行驶距离进行比较，具有可行性的道路所要行驶的距离小于最大行驶距离的路径即为最优行车路径。2.根据权利要求1所述的基于梯度场的交通流车联网系统，其特征在于，所述的车辆信息获取设备为车载车辆信息获取设备或手持式车辆信息获取设备。3.根据权利要求2所述的基于梯度场的交通流车联网系统，其特征在于，所述的手持式车辆信息获取设备为智能手机、平板电脑、智能手环等移动智能终端。4.根据权利要求1所述的基于梯度场的交通流车联网系统，其特征在于，所述的目的地为单一的目标地点或多个按照驾驶员行车意图先后排列的目标地点。5.根据权利要求1所述的基于梯度场的交通流车联网系统，其特征在于，所述的车辆信息获取设备通过信息通讯网络直接向车辆信息处理服务器提供、获取信息或者经由车辆信息获取设备提供商向车辆信息处理服务器提供、获取信息。6.一种利用权利要求1所述基于梯度场的交通流车联网系统进行交通流控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：车辆信息获取设备与驾驶员人机交互获取驾驶员的行车意图，车辆信息获取设备在车辆行驶过程中将车辆信息上传给车辆信息处理服务器；所述的车辆信息包括驾驶员行车意图、车辆行驶速度和地理位置；车辆信息处理服务器为每一个上传车辆信息的车辆信息获取设备编号Xi；根据城市的实际情况为每一条道路编号Lj；每一个路口编号Ck；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟濬，许文媛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33