一种基于智能网联汽车数据的路段旅行速度区间估计系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于智能网联汽车数据的路段旅行速度区间估计系统和方法，该应用系统包括：数据接收模块、数据预处理模块、数据处理模块、和数据存储与发布模块，各模块之间通过进程间通信实现依次相互协作，实现对车辆运行速度及GPS轨迹数据的实时采集与存储，对路段旅行速度及路网运行状态实现发布。充分利用车联网V2X车身速度数据、GPS轨迹数据，发挥数据报文高频优势，通过比较瞬时车速和瞬时车速阈值、路径平均车速和路径平均车速阈值，实现对路段运行时间、路网运行状态的准确估计。本发明专利技术系统设计新颖，充分利用车联网V2X在数据多源性、营运时空覆盖及数据库完备性的优势，完成车辆路段速度的预测，便于有效监控城市交通实时状态。

A Road Travel Velocity Interval Estimation System Based on Intelligent Network Interconnected Vehicle Data

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能网联汽车数据的路段旅行速度区间估计系统和方法
本专利技术涉及智能交通车联网
，特别涉及一种基于智能网联汽车数据的路段旅行速度区间估计系统和方法。
技术介绍
当前，为了提高城市交通状态检测和路段平均旅行速度估计水平，采用了多种方式方法。包括地磁、线圈、微波等固定检测器，视频车检器等图像传感器，和以搭载GPS采集仪为代表的营运车辆移动检测手段，然而上述种种都存在先天不足。其中，固定检测器设备易损坏、难以维护、数据连续性差、质量低下；图像传感器铺设成本高昂、依赖于强大的图像数据处理应用系统，实现难度较大；营运车辆GPS数据源单一、数据周期较长、质量可靠性差。随着5G通信技术、V2X技术、车联网技术的快速发展，在未来3-5年可预见时间范围内，智能网联汽车的快速商业化落地为城市交通状态检测与路段速度估计提供了新的解决思路。考虑到智能网联汽车具备接入车内CAN数据(仪表盘车速)和高频GPS轨迹记录的特性，结合V2X技术可实现覆盖城市全路网的交通状态数据采集。特别地，由于智能网联车辆继承了传统车辆几乎所有优点，不仅在数据多源性、营运时空覆盖、数据库完备性拥有先天优势，而且在建设成本、设备与应用系统易维护性方面亦优于传统检测方案。
技术实现思路
有鉴于此，为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于智能网联车辆V2X和GPS数据的应用系统及预测方法，充分利用车联网V2X车身速度数据、GPS轨迹数据，实现对路段运行时间、路网运行状态的准确推算，有效降低站点停靠和通过路口停车等待造成的误差。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于智能网联汽车数据的路段旅行速度区间估计系统和方法，其特点在于，该应用系统包括：数据接收模块、数据预处理模块、数据处理模块、和数据存储与发布模块，各模块之间通过进程间通信实现依次相互协作，实现对车辆运行速度及GPS轨迹数据的实时采集与存储，对路段旅行速度及路网运行状态实现发布。所述数据接收模块内设置外部数据接收服务器，并能收集车辆V2X报文信息、车辆GPS轨迹信息、站点到站信息与城市GIS路网信息，获取车辆数据建立数据接收数据库，实现对车辆数据的异步采集与存储。所述数据预处理模块内设置基于云计算的数据预处理数据库，V2X数据预处理模块、GPS数据预处理模块与路网数据预处理模块，通过对车辆V2X数据、GPS数据、城市GIS路网数据、站点线路数据的预处理、通过数据筛选、填充、删除等一系列方法，标准化数据格式和内容。所述数据处理模块内设置基于云计算的数据处理数据库，能够处理地图匹配信息、进行车联网V2X报文处理和求解车辆运行速度。所述数据存储与发布模块内设置数据存储与访问服务器，用于存储和发布路网信息，包括路网运行状态、路段旅行速度和路网拥堵状态。进一步，所述数据接收模块通过接入城市车辆运营中心，访问车辆外部数据接口、以达到获取车辆数据的目的。它是分别基于智能网联车辆V2X和4G无线网络，获取车辆V2X终端BSM、PVB报文数据和GPS终端数据。并建立数据接收数据库，实现对车辆数据的异步采集与存储。所述数据预处理模块的操作步骤包括：(21)提取并识别车辆V2X数据，删除或修正速度值异常数据、并根据历史经验填充缺失部分数据。(22)提取并识别车辆GPS数据，删除GPS坐标异常、时间戳异常、线路号异常或者混乱的数据，并向连续GPS点之间时间范围跨度大的区间填充历史数据。(23)整理覆盖城市全路网的GIS数据，编辑并验证地理栅格内路段节点数据、道路路段属性数据、节点属性数据，保证数据路网覆盖全面性与准确性。(24)建立基于云计算的数据预处理数据库，将预处理后的数据按时间划分存储值数据库，构建丰富的车辆和城市路网数据集。进一步，所述数据处理模块结合地图匹配方法、平均车速估计方法、数据聚合方法实现实时路段平均车速计算，包括以下步骤：(31)提取车辆GPS数据、GIS路网数据，利用地图匹配方法求解车辆所在路网路段位置，并获取相应路段投影点。根据时间戳信息，求解连续两个GPS所处的路段及车辆行驶路径，并获取路径长度，作为行驶距离。(32)提取并解析V2XBSM报文数据，得到车辆车身瞬时速度。将该值与GPS轨迹数据按时间关联，比较路网节点瞬时速度阈值，以判定车辆运动状态，即匀速、匀加速或匀减速。(33)根据连续GPS点时间戳信息，车辆运动状态数据，求取路段旅行时间，结合路段长度，求解单个车辆的路段平均旅行速度。(34)按照时间区间聚合车辆平均车速，求解不同车辆在同一路段的速度算术平均值，得到路段平均车速，作为最终发布的路段平均车速估计值。所述路段平均车速估计值计算方法如下：则nm与nm+1之间路段的平均旅行速度为其中，k是车辆编号，l(nm，nm+1)中nm和nm+1分别表示路段的两个节点，l(nm，nm+1)表示路段的长度，t(k，nm)表示公交车k在节点nm的时间戳，V(Su，l(nm，nm+1))中表示Su表示第uth时间段内的平均旅行速度估计值。所述数据存储与发布模块内置数据存储与访问服务器，用于存储和发布路网信息，包括路网运行状态、路段旅行速度和路网拥堵状态。将得到的路网平均旅行速度估计值存储至历史数据库，用于对路网历史或实时运行状态数据存储与发布。本专利技术的有益效果是，运用车联网技术，充分利用V2X报文车身速度数据、GPS轨迹数据，发挥数据报文高频优势，通过比较瞬时车速和瞬时车速阈值、路径平均车速和路径平均车速阈值，实现对路段运行时间、路网运行状态的准确估计，有效降低站点停靠和通过路口停车等待造成的估计误差。有效提高对路网实时运行状态监测效率及准确率，为智能网联汽车的快速商业化落地、为城市交通状态检测与路段速度估计提供了新的解决思路。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的结构原理示意图。图2为本专利技术数据处理模块内求解路段平均速度的整个流程示意图。图2A为本专利技术确定目标道路路段的轨迹节点示意图。图3为本专利技术行驶场景一的GPS点示意图。图4为本专利技术行驶场景二的GPS点示意图。图5为本专利技术行驶场景三的GPS点示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1，一种基于智能网联汽车数据的路段旅行速度区间估计系统和方法，其特点是，该应用包括：数据接收模块1、数据预处理模块2、数据处理模块3、和数据存储与发布模块4，各模块之间通过进程间通信实现依次相互协作，实现对车辆运行速度及GPS轨迹数据的实时采集与存储，对路段旅行速度及路网运行状态实现发布。以下以公交车为实施例。首先，所述数据接收模块1内设置外部数据接收服务器11，并能收集车辆V2X报文信息、车辆GPS轨迹信息、站点到站信息与城市GIS路网信息。通过接入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于智能网联汽车数据的路段旅行速度区间估计系统和方法，其特征在于，该应用系统包括：数据接收模块、数据预处理模块、数据处理模块、和数据存储与发布模块，各模块之间通过进程间通信实现依次相互协作，实现对车辆运行速度及GPS轨迹数据的实时采集与存储，对路段旅行速度及路网运行状态实现发布；所述数据接收模块内设置外部数据接收服务器，并能收集车辆V2X报文信息、车辆GPS轨迹信息、站点到站信息与城市GIS路网信息，获取车辆数据建立数据接收数据库，实现对车辆数据的异步采集与存储；所述数据预处理模块内设置基于云计算的数据预处理数据库，V2X数据预处理模块、GPS数据预处理模块与路网数据预处理模块，通过对车辆V2X数据、GPS数据、城市GIS路网数据、站点线路数据的预处理、通过数据筛选、填充、删除，标准化数据格式和内容；所述数据处理模块内设置基于云计算的数据处理数据库，能够处理地图匹配信息、进行车联网V2X报文处理和求解车辆运行速度；所述数据存储与发布模块内设置数据存储与访问服务器，用于存储和发布路网信息，包括路网运行状态、路段旅行速度和路网拥堵状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能网联汽车数据的路段旅行速度区间估计系统和方法，其特征在于，该应用系统包括：数据接收模块、数据预处理模块、数据处理模块、和数据存储与发布模块，各模块之间通过进程间通信实现依次相互协作，实现对车辆运行速度及GPS轨迹数据的实时采集与存储，对路段旅行速度及路网运行状态实现发布；所述数据接收模块内设置外部数据接收服务器，并能收集车辆V2X报文信息、车辆GPS轨迹信息、站点到站信息与城市GIS路网信息，获取车辆数据建立数据接收数据库，实现对车辆数据的异步采集与存储；所述数据预处理模块内设置基于云计算的数据预处理数据库，V2X数据预处理模块、GPS数据预处理模块与路网数据预处理模块，通过对车辆V2X数据、GPS数据、城市GIS路网数据、站点线路数据的预处理、通过数据筛选、填充、删除，标准化数据格式和内容；所述数据处理模块内设置基于云计算的数据处理数据库，能够处理地图匹配信息、进行车联网V2X报文处理和求解车辆运行速度；所述数据存储与发布模块内设置数据存储与访问服务器，用于存储和发布路网信息，包括路网运行状态、路段旅行速度和路网拥堵状态。2.如权利要求1所述的一种基于智能网联汽车数据的路段旅行速度区间估计系统和方法，其特征在于，所述数据接收模块通过接入城市车辆运营中心，访问车辆外部数据接口，它是分别基于智能网联车辆V2X和4G无线网络，获取车辆V2X终端BSM、PVB报文数据和GPS终端数据。3.如权利要求1所述的一种基于智能网联汽车数据的路段旅行速度区间估计系统和方法，其特征在于，所述数据预处...

【专利技术属性】
技术研发人员：何书贤，吉海峰，邱志军，
申请(专利权)人：华砺智行武汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42