物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统及方法，涉及物联网智慧交通管理技术领域。本发明专利技术包括构建物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统，该系统由物联网云平台、道路信息采集模块、车辆行驶参数采集模块、车载GNSS、交通信号灯信息采集模块、LED显示屏调度模块、视频联动模块组成。本发明专利技术通过对应急车辆的行驶参数采集和城市道路实时信息采集与分析，不断修正应急车辆的行驶路径，保证应急车辆能在最短的时间以最快的速度前往事故地点，通过计算行车时间、设置LED显示屏和交通信号灯都是希望最大程度的减少应急车辆在行驶过程中受到路况以及交通信号灯的干扰，提高了应急车辆的救援效率。

Emergency vehicle navigation system and method based on real-time traffic flow in the era of Internet of things

【技术实现步骤摘要】
物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统及方法
本专利技术属于物联网智慧交通管理
，特别是涉及物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统及方法。
技术介绍
近年来城市道路规划建设速度远不及各类机动车辆保有量的增加速度，交通堵塞成为城市主干道上的普遍现象，单纯靠修建城市道路和城市轨道交通建设虽然在一定程度上可以缓解路面交通压力，但是对于城市应急车辆在前往目标地点过程中还是会受地面交通的影响，无法保证应急车辆在最短时间前往目标地。在此背景下，智慧交通的出现使得城市交通更加智能化，但是智慧交通的初衷只是为车辆做最智能的路径规划，并不能保证应急车辆在设计好的路径上不受社会车辆的干扰。综合所有的问题和待解决的问题，本专利技术设计了一种城市应急车辆导航系统与导航方法。应急车辆导航系统能高效的管理应急车辆的行车路线，它利用了当下火热的物联网技术，将无线通信技术、数据传输技术、云计算等高科技技术综合起来管理城市应急车辆的交通系统。目的是为城市应急车辆规划一条耗时最短的畅通无阻的最优路径。利用云计算对大数据的分析能力对城市道路信息和车辆行驶参数进行处理并发送至物联网云平台，云平台结合数据处理结果和实时交通信息对应急车辆的行车线路进行实时规划并发送至应用层，实现对应急车辆的实时路径规划。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统及方法，通过对应急车辆的行驶参数采集和城市道路实时信息采集与分析，不断修正应急车辆的行驶路径，保证应急车辆能在最短的时间以最快的速度前往事故地点，通过计算行车时间、设置LED显示屏和交通信号灯都是希望最大程度的减少应急车辆在行驶过程中受到路况以及交通信号灯的干扰，避免中途停车、堵车带来的影响，提高了应急车辆的救援效率。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统，包括构建物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统，所述该系统由物联网云平台、道路信息采集模块、车辆行驶参数采集模块、车载GNSS、交通信号灯信息采集模块、LED显示屏调度模块、视频联动模块组成；所述应急车辆导航系统运行在物联网云平台上分为应用层、平台层、网络层以及感知层，所述感知层包括道路信息采集模块、车辆行驶参数采集模块、交通信号灯信息采集模块、车载GNSS，所述网络层是通过移动通讯网络将感知层与平台层连接，所述平台层是物联网云平台的核心，主要是存储和检索功能；所述物联网云平台包括物联网中间件、物联网应用和云计算中心，所述物联网应用层是指LED显示屏以及应急车辆导航，所述物联网中间件位于感知层和应用层之间，通过无线通信协议对感知设备采集的数据进行校对、集合等处理，所述云计算中心对感知层采集的海量数据进行分析、滤除等处理，并将结果发送给平台层，所述平台层根据云计算中心发送的数据处理报告做出相应的决策并指挥应用层去执行；所述道路信息采集模块和车辆行驶参数采集模块都是在车载GNSS基础上运行，所述道路信息采集模块主要获取道路维修信息和道路拥堵信息，通过GNSS内置的地图服务功能探知道路维修信息，通过车载GNSS获取车辆实时位置从而获取城市道路车辆流量信息判断道路拥堵情况，所述车辆行驶参数采集模块是获取车辆运行的速度以及行驶中车辆的实时位置，车载GNSS连续两次接收卫星发送的载波信号即可确定两个时间点车辆的经纬度，根据两次定位的时间差值和距离差值即可测算出车辆行驶速度；所述交通信号灯信息采集模块运行在交通部门服务器上，通过交通部门信息的实时更新确定交通信号灯的实时状态，所述物联网平台确定行驶中应急车辆具体位置中，向交通信号灯信息采集模块发送指令，请求交通部门将应急车辆即将通过的交通路口的交通信号灯设置为红灯，禁止所有车辆通行，直到应急车辆通过之后即可恢复正常交通秩序；所述视频联动模块运行在交通指挥部门的视频监控服务器上，通过视频联动模块监控城市主干道上交通事故发生的实时信息，通过人工将事故信息标注在物联网云平台上，主要包括交通事故发生的时间点和道路交通恢复畅通的时间点，应急车辆导航系统在为应急车辆规划最优路径时就可以避开发生事故的路段。进一步地，所述车载GNSS内置GNSS定位芯片，通过连续不间断的接收卫星信号用于行驶车辆定位。进一步地，所述LED显示屏调度模块控制各个路口LED显示屏，在确定应急车辆的实时位置、速度、最优路径以及道路拥堵情况之后，所述物联网云平台可计算出应急车辆到达下一个交通路段所需要的时间t以及到达时刻T，假设行驶中车辆更换车道所需时间为k，且该车道的车流量为x，则清空该车道所有车辆所需时间Δt＝kx，若Δt＜t，则物联网平台向LED显示屏调度模块发送交通管制的指令，该路口的LED显示屏上显示“应急车辆即将通过，请社会车辆尽快让行”，若Δt＞t，则物联网平台向车载GNSS模块发送“重新为应急车辆规划路线”的指令，直到应急车辆驶过路段之后，LED显示屏和路段的交通管制均恢复正常。物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航方法，包括以下步骤：SS01应急指挥中心接到报警电话之后立即安排相应的应急车辆前往事故地点，并迅速启用应急车辆导航系统，导航系统中的物联网云平台立刻调用一系列的信息采集模块获取指挥中心到事故地点的所有路径上的交通信息，并为应急车辆规划处初始最优路径；SS02应急车辆按照初始最优路径驶出应急指挥中心之后，应急车辆导航系统中的一系列信息采集模块获取最优路径中各个路段的实时交通信息，物联网云平台中的云计算中心实时处理感知层获取的交通信息并发送至平台层；SS03在步骤SS02中，当应急车辆驶出指挥中心之后立即运行视频联动模块，监控所有路段的实时交通状况，若发生交通事故，则通过人工干预方式将事故发生路段以及事故发生的起始时间和终止时间发送给物联网云平台；SS04应急车辆上的GNSS通过卫星信号对车辆实时定位，将车辆的位置信息发送到道路信息采集模块和车辆行驶参数采集模块，道路信息采集模块通过地图服务功能获取最优路径上道路维修封路的信息发送给物联网云平台，同时利用车载GNSS定位功能确定应急车辆即将经过路段的车流量信息发送到物联网云平台，车辆行驶参数采集模块通过采集车辆从A点行驶到B点所需要的时间以及两点的坐标信息发送至物联网云平台，平台的云计算中心计算出车辆行驶速度；SS05云计算中心根据应急车辆的运行速度以及它的实时位置，计算出车辆到达下一个路段所需要的时间t；SS06假设应急车辆即将经过的下一个路段的车流量为x，且每辆车更换车道的时间为k，则清空该路段的某一条车道所需时间为Δt＝kx，其中选择车道的原则是根据车载GNSS的定位功能可以确定该路段所有车道上车辆最少的一条车道，该车道即可临时用作应急车辆行驶车道；SS07物联网云平台的云计算中心判断应急车辆到达下一个路口所需时间和清空该路段某条车道所需时间的大小关系；SS08在步骤SS05和步骤SS06中，若检测到Δt＜t，则说明应急车辆可按照应急车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统，其特征在于：包括构建物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统，所述该系统由物联网云平台、道路信息采集模块、车辆行驶参数采集模块、车载GNSS、交通信号灯信息采集模块、LED显示屏调度模块、视频联动模块组成；/n所述应急车辆导航系统运行在物联网云平台上分为应用层、平台层、网络层以及感知层，所述感知层包括道路信息采集模块、车辆行驶参数采集模块、交通信号灯信息采集模块、车载GNSS，所述网络层是通过移动通讯网络将感知层与平台层连接，所述平台层是物联网云平台的核心，主要是存储和检索功能；/n所述物联网云平台包括物联网中间件、物联网应用和云计算中心，所述物联网应用层是指LED显示屏以及应急车辆导航，所述物联网中间件位于感知层和应用层之间，通过无线通信协议对感知设备采集的数据进行校对、集合等处理，所述云计算中心对感知层采集的海量数据进行分析、滤除等处理，并将结果发送给平台层，所述平台层根据云计算中心发送的数据处理报告做出相应的决策并指挥应用层去执行；/n所述道路信息采集模块和车辆行驶参数采集模块都是在车载GNSS基础上运行，所述道路信息采集模块主要获取道路维修信息和道路拥堵信息，通过GNSS内置的地图服务功能探知道路维修信息，通过车载GNSS获取车辆实时位置从而获取城市道路车辆流量信息判断道路拥堵情况，所述车辆行驶参数采集模块是获取车辆运行的速度以及行驶中车辆的实时位置，车载GNSS连续两次接收卫星发送的载波信号即可确定两个时间点车辆的经纬度，根据两次定位的时间差值和距离差值即可测算出车辆行驶速度；/n所述交通信号灯信息采集模块运行在交通部门服务器上，通过交通部门信息的实时更新确定交通信号灯的实时状态，所述物联网平台确定行驶中应急车辆具体位置中，向交通信号灯信息采集模块发送指令，请求交通部门将应急车辆即将通过的交通路口的交通信号灯设置为红灯，禁止所有车辆通行，直到应急车辆通过之后即可恢复正常交通秩序；/n所述视频联动模块运行在交通指挥部门的视频监控服务器上，通过视频联动模块监控城市主干道上交通事故发生的实时信息，通过人工将事故信息标注在物联网云平台上，主要包括交通事故发生的时间点和道路交通恢复畅通的时间点，应急车辆导航系统在为应急车辆规划最优路径时就可以避开发生事故的路段。/n...

【技术特征摘要】
1.物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统，其特征在于：包括构建物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统，所述该系统由物联网云平台、道路信息采集模块、车辆行驶参数采集模块、车载GNSS、交通信号灯信息采集模块、LED显示屏调度模块、视频联动模块组成；
所述应急车辆导航系统运行在物联网云平台上分为应用层、平台层、网络层以及感知层，所述感知层包括道路信息采集模块、车辆行驶参数采集模块、交通信号灯信息采集模块、车载GNSS，所述网络层是通过移动通讯网络将感知层与平台层连接，所述平台层是物联网云平台的核心，主要是存储和检索功能；
所述物联网云平台包括物联网中间件、物联网应用和云计算中心，所述物联网应用层是指LED显示屏以及应急车辆导航，所述物联网中间件位于感知层和应用层之间，通过无线通信协议对感知设备采集的数据进行校对、集合等处理，所述云计算中心对感知层采集的海量数据进行分析、滤除等处理，并将结果发送给平台层，所述平台层根据云计算中心发送的数据处理报告做出相应的决策并指挥应用层去执行；
所述道路信息采集模块和车辆行驶参数采集模块都是在车载GNSS基础上运行，所述道路信息采集模块主要获取道路维修信息和道路拥堵信息，通过GNSS内置的地图服务功能探知道路维修信息，通过车载GNSS获取车辆实时位置从而获取城市道路车辆流量信息判断道路拥堵情况，所述车辆行驶参数采集模块是获取车辆运行的速度以及行驶中车辆的实时位置，车载GNSS连续两次接收卫星发送的载波信号即可确定两个时间点车辆的经纬度，根据两次定位的时间差值和距离差值即可测算出车辆行驶速度；
所述交通信号灯信息采集模块运行在交通部门服务器上，通过交通部门信息的实时更新确定交通信号灯的实时状态，所述物联网平台确定行驶中应急车辆具体位置中，向交通信号灯信息采集模块发送指令，请求交通部门将应急车辆即将通过的交通路口的交通信号灯设置为红灯，禁止所有车辆通行，直到应急车辆通过之后即可恢复正常交通秩序；
所述视频联动模块运行在交通指挥部门的视频监控服务器上，通过视频联动模块监控城市主干道上交通事故发生的实时信息，通过人工将事故信息标注在物联网云平台上，主要包括交通事故发生的时间点和道路交通恢复畅通的时间点，应急车辆导航系统在为应急车辆规划最优路径时就可以避开发生事故的路段。


2.根据权利要求1所述的物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统，其特征在于，所述车载GNSS内置GNSS定位芯片，通过连续不间断的接收卫星信号用于行驶车辆定位。


3.根据权利要求1所述的物联网时代下基于实时车流量的应急车辆导航系统，其特征在于，所述LED显示屏调度模块控制各个路口LED显示屏，在确定应急车辆的实时位置、速度、最优路径以及道路拥堵情况之后，所述物联网云平台可计算出应急车辆到达下一个交通路段所需要的时间t以及到达时刻T，假设行驶中车辆更换车道所需时间为k，且该车道的车流量为x，则清空该车道所有车辆所需时间Δt＝kx，若Δt＜t，则物联网平台向LED显示屏调度模块发送交通管制的指令，该路口的LED显示屏上显示“应急车辆即将通过，请社会车辆尽快让行”，若Δt＞t，则物联网平台向车载GNSS模块发送“重新为应急车辆规划路线”的指令，直到应急车辆驶过路段之后，LED显示屏和路段的交通管制均恢...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建强，代阳，雷倩芳，谷旺旺，武可强，万安国，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36