陳金龍,夏瑩杰

(杭州師范大學(xué)杭州國(guó)際服務(wù)工程學(xué)院,杭州311121)

一種基于位置服務(wù)的動(dòng)態(tài)虛擬交通誘導(dǎo)系統(tǒng)

陳金龍,夏瑩杰

(杭州師范大學(xué)杭州國(guó)際服務(wù)工程學(xué)院,杭州311121)

交通誘導(dǎo)系統(tǒng)將經(jīng)過(guò)處理的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)布在公共平臺(tái)上,供人們作為選擇路徑的參考。在一定時(shí)間內(nèi)用戶(hù)接收過(guò)多的信息,不僅影響到所需信息的辨別率,而且分散駕駛員的注意力,從而產(chǎn)生安全隱患。針對(duì)該問(wèn)題,采用交通路網(wǎng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法,提出一種基于位置服務(wù)的動(dòng)態(tài)虛擬交通誘導(dǎo)系統(tǒng),利用用戶(hù)所處環(huán)境數(shù)據(jù)以及地圖匹配算法提高用戶(hù)定位精度;通過(guò)交通路網(wǎng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃,過(guò)濾多余的道路交通狀態(tài)信息,精簡(jiǎn)發(fā)布信息量;運(yùn)用數(shù)據(jù)交換層技術(shù)以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法,擴(kuò)大系統(tǒng)在移動(dòng)設(shè)備上的適用范圍,提高交通狀態(tài)信息的發(fā)布效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)定位準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上,平均減少了70%的信息發(fā)布量。

可變信息板;交通誘導(dǎo);虛擬;地圖匹配;移動(dòng)終端

1 概述

智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation Systems,ITS)[1-2]是利用信息技術(shù)提高道路系統(tǒng)使用效率,解決城市交通堵塞問(wèn)題的重要方式,提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的路網(wǎng)交通狀態(tài)信息是城市智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)之一。城市交通誘導(dǎo)系統(tǒng)是ITS的重要組成部分,它能提供實(shí)時(shí)的交通狀態(tài)信息,有效緩解交通擁堵,在很大程度上提高交通運(yùn)輸效率[3]。目前,實(shí)時(shí)交通狀態(tài)發(fā)布方式主要有可變信息板(Variable Message Signs,VMS)、具有實(shí)時(shí)路況功能的移動(dòng)終端以及網(wǎng)頁(yè)。

(1)VMS發(fā)布方式。VMS是一種可編程的交通控制設(shè)備,主要安置在高速公路和城市主干路網(wǎng)的關(guān)鍵位置[4]。能夠提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的交通狀態(tài)信息。其特點(diǎn)是所發(fā)布信息具有較高的針對(duì)性,通常為駕駛?cè)诵旭偳胺降慕煌顟B(tài)[5],以及一條雙向道路中其所能通過(guò)的路段,從而發(fā)布有限數(shù)量與用戶(hù)最為相關(guān)路段的交通狀態(tài),使駕駛?cè)藛T能夠迅速獲取所需要的信息,避免分散駕駛員的注意力,或顯示信息的遺漏[6]。然而,這種發(fā)布方式由于成本的原因,一般布置在關(guān)鍵道路上,這也使得其發(fā)布受眾受到限制。

(2)移動(dòng)終端發(fā)布方式。移動(dòng)終端主要包括手機(jī)和導(dǎo)航儀。近年來(lái),手機(jī)的廣泛使用以及基于位置服務(wù)(Location-based Services,LBS)[7-8]技術(shù)的成熟,用戶(hù)可以隨時(shí)隨地獲取周?chē)范蔚膶?shí)時(shí)交通狀態(tài),特別是智能手機(jī)的普及,這種發(fā)布方式變得更加智能化和友好,從而更容易被用戶(hù)接受。然而其發(fā)布的內(nèi)容針對(duì)性較低,含有過(guò)多的無(wú)用信息,如駕駛方向后方路段以及雙向道路中與用戶(hù)無(wú)關(guān)路段的信息等。過(guò)多的無(wú)用信息不僅會(huì)導(dǎo)致傳遞的數(shù)據(jù)量過(guò)大,要求移動(dòng)設(shè)備具有較高的處理能力,同時(shí)也會(huì)影響用戶(hù)對(duì)路段交通狀態(tài)的判斷。

(3)網(wǎng)頁(yè)端發(fā)布方式。網(wǎng)頁(yè)端發(fā)布方式是利用Web GIS技術(shù)[9-10],在網(wǎng)頁(yè)端的電子地圖上發(fā)布交通狀態(tài)信息的方式,類(lèi)似于移動(dòng)設(shè)備中的地圖軟件。用戶(hù)只需要一臺(tái)連接網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)甚至手機(jī),通過(guò)主流的瀏覽器均可以查詢(xún)交通狀態(tài)信息。然而,由于計(jì)算機(jī)較低的移動(dòng)性,從而不適用于行駛中的駕駛?cè)藛T。而手機(jī)端的發(fā)布方式,不僅存在與地圖軟件發(fā)布方式相同的缺陷,同時(shí)會(huì)消耗更多的計(jì)算、內(nèi)存和電池資源。

針對(duì)上述各種發(fā)布方式的不足之處,本文提出一種基于位置服務(wù)的動(dòng)態(tài)虛擬誘導(dǎo)屏系統(tǒng)DVVMS (Dynamic Virtual Variable Message Signs)。首先利用LBS技術(shù)獲得用戶(hù)位置,然后根據(jù)地圖匹配算法得到用戶(hù)所在路段,通過(guò)VMS路網(wǎng)拓?fù)湟?guī)劃算法,確定發(fā)布與用戶(hù)最為相關(guān)的路段,經(jīng)過(guò)處理后在移動(dòng)設(shè)備的屏幕上繪制相應(yīng)的虛擬VMS。該系統(tǒng)通過(guò)LBS技術(shù)、地圖匹配技術(shù)及VMS路網(wǎng)拓?fù)湟?guī)劃技術(shù),可保證DVVMS中的路網(wǎng)拓?fù)渚哂休^高的針對(duì)性,減少用戶(hù)信息的接收量,從而快速對(duì)當(dāng)前的交通狀態(tài)作出反應(yīng),同時(shí)也減少系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量,降低系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的性能要求;通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法,解決不同坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題,減小系統(tǒng)對(duì)路網(wǎng)數(shù)據(jù)所使用坐標(biāo)系的依賴(lài)性;通過(guò)數(shù)據(jù)交換技術(shù),解決不同移動(dòng)設(shè)備與服務(wù)器間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題,提高系統(tǒng)的適用性。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文將系統(tǒng)分為3個(gè)層次:(1)采集與發(fā)布層,該層是整個(gè)系統(tǒng)與用戶(hù)交互的接口,主要用于用戶(hù)環(huán)境信息的采集以及交通狀態(tài)的發(fā)布;(2)數(shù)據(jù)交換層,是整個(gè)系統(tǒng)中不同層之間數(shù)據(jù)交換的接口,該層制定了信息的統(tǒng)一的封裝格式,主要解決服務(wù)器與不同類(lèi)型移動(dòng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題,提高系統(tǒng)的適用性;(3)信息匹配層,利用地圖匹配來(lái)完成用戶(hù)位置的修正,以及確定用戶(hù)所在的路段,并以此作為VMS路網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ),從而確定虛擬VMS上的發(fā)布內(nèi)容,同時(shí)通過(guò)查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù),確定發(fā)布路段的交通狀態(tài)。

首先采集與發(fā)布層采集用戶(hù)的環(huán)境數(shù)據(jù),所謂用戶(hù)環(huán)境數(shù)據(jù),即用戶(hù)位置、速度、方向等數(shù)據(jù),進(jìn)行統(tǒng)一封裝后發(fā)送給信息匹配層;信息匹配層經(jīng)過(guò)解析后,根據(jù)用戶(hù)環(huán)境數(shù)據(jù)查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得相應(yīng)的路網(wǎng)信息以及交通狀態(tài)信息,統(tǒng)一封裝后返回給采集與發(fā)布層;采集與發(fā)布層對(duì)返回的信息經(jīng)過(guò)解析后,再對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理,從而匹配到虛擬 VMS的坐標(biāo)系,最后繪制出相應(yīng)的虛擬VMS,顯示在移動(dòng)設(shè)備的屏幕上,最終完成交通狀態(tài)的發(fā)布;數(shù)據(jù)交換層是采集與發(fā)布層和信息匹配層的中間層次,是數(shù)據(jù)的統(tǒng)一封裝和解析接口,用于這2個(gè)層次之間的數(shù)據(jù)交換。圖 1所示為DVVMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

圖1 DVVMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

(1)采集與發(fā)布層:包括信息采集模塊、信息處理模塊和VMS繪制模塊。信息采集模塊負(fù)責(zé)用戶(hù)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集,是整個(gè)系統(tǒng)的信息輸入模塊。信息處理模塊主要對(duì)服務(wù)器返回的原始路網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等處理。VMS繪制模塊主要完成虛擬VMS的繪制,是系統(tǒng)的信息輸出模塊,用于交通狀態(tài)信息的最終發(fā)布。

(2)數(shù)據(jù)交換層:包括用戶(hù)環(huán)境數(shù)據(jù)封裝、解析模塊,分別用于采集與發(fā)布層和信息匹配層對(duì)用戶(hù)環(huán)境數(shù)據(jù)的封裝和解析;路網(wǎng)數(shù)據(jù)封裝模塊、解析模塊分別用于信息匹配層和采集與發(fā)布層對(duì)路網(wǎng)數(shù)據(jù)的封裝和解析。

(3)信息匹配層:該層包括地圖匹配模塊、VMS路網(wǎng)拓?fù)湟?guī)劃模塊和路網(wǎng)信息查詢(xún)模塊。地圖匹配模塊通過(guò)地圖匹配對(duì)用戶(hù)的坐標(biāo)進(jìn)行修正,同時(shí)確定用戶(hù)所在路段。VMS路網(wǎng)拓?fù)湟?guī)劃模塊通過(guò)規(guī)劃算法,獲得與用戶(hù)位置相關(guān)的路網(wǎng)。路網(wǎng)信息查詢(xún)模塊主要負(fù)責(zé)查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得路段的幾何輪廓信息以及交通狀態(tài)信息。

3 實(shí)現(xiàn)方案

3.1 地圖匹配

地圖匹配技術(shù)是信息匹配層的關(guān)鍵技術(shù),是一種基于軟件技術(shù)的定位修正方法,其中的關(guān)鍵是找到用戶(hù)當(dāng)前行駛路段,然后在路段上找到匹配點(diǎn)[11]。

地圖匹配有多種算法,本文采用最近鄰匹配算法[12],即通過(guò)計(jì)算用戶(hù)位置坐標(biāo)到周?chē)范蔚木嚯x,其中距離最短為匹配路段,然后計(jì)算出用戶(hù)坐標(biāo)在該路段的匹配點(diǎn)。由于GPS定位誤差的存在,當(dāng)用戶(hù)在一條雙方向的道路上時(shí),匹配的準(zhǔn)確性會(huì)大大降低,因?yàn)橐粭l道路兩個(gè)相反方向的路段之間的距離很小,從而用戶(hù)位置點(diǎn)到這2條路段的距離也會(huì)很相近。此外,這種情況在路段的交匯點(diǎn)處也會(huì)出現(xiàn)。所以,本文中在最近鄰法的基礎(chǔ)上,將用戶(hù)運(yùn)動(dòng)方向與路段的方向進(jìn)行比較,差距最小者為用戶(hù)所在路段。算法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖2所示。

圖2 地圖匹配過(guò)程

首先對(duì)路網(wǎng)數(shù)據(jù)作如下約定:

(1)路網(wǎng)中所有路段集合為R;

(2)組成路段的所有節(jié)點(diǎn)集合為P,節(jié)點(diǎn)p∈P的坐標(biāo)為(xp,yp);

(3)對(duì)任意路段Ri∈R,其組成節(jié)點(diǎn)的集合為Pi?P。

圖2中整個(gè)匹配過(guò)程由3個(gè)階段組成:

(1)查詢(xún)用戶(hù)周?chē)穆范?設(shè)定閾值δ,對(duì)于任意路段Ri(Ri∈R),若存在節(jié)點(diǎn)p∈Pi符合條件locx-δ＜xp＜locx+δ,且locy-δ＜yp＜locy+δ,則將該路段加入候選集U1中,其中,xp,yp為節(jié)點(diǎn)p的坐標(biāo)。

3.2 DVVMS路網(wǎng)拓?fù)湟?guī)劃

VMS路網(wǎng)拓?fù)湟?guī)劃技術(shù)是一種基于用戶(hù)所在路段,確定虛擬VMS中有限數(shù)量與用戶(hù)位置相關(guān)的路段的技術(shù),是信息匹配層中的關(guān)鍵技術(shù),如圖3所示。

假設(shè)路段1為用戶(hù)所在路段,在傳統(tǒng)的發(fā)布方式中,發(fā)布路段包括路段1周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)的所有路段,即從路段1到路段44的所有路段。但在用戶(hù)實(shí)際的行駛過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn),用戶(hù)實(shí)際會(huì)關(guān)心的路段只有路段8、路段4、路段5、路段9、路段16、路段14、路段18、路段19、路段22,即圖中粗線(xiàn)部分。這是因?yàn)?當(dāng)用戶(hù)在路段1上時(shí),其可能選擇的路段只能是路段4、路段5以及路段16,而當(dāng)用戶(hù)在路段4上時(shí),其可能選擇的路段只能是路段 12、路段 8和路段24,其他路段依次類(lèi)推。通過(guò)圖3可以看出,與傳統(tǒng)發(fā)布方式相比,虛擬VMS可以有效減少發(fā)布的路段數(shù)量。

圖3 VMS路網(wǎng)拓?fù)湟?guī)劃過(guò)程

在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,路網(wǎng)信息包含了路段與路段之間的連接關(guān)系,實(shí)際上可以看成是以路段為節(jié)點(diǎn),以路段與路段之間的連接關(guān)系為邊的圖Mrn,如圖4所示。圖3中的發(fā)布路段可以通過(guò)對(duì)Mrn從路段1出發(fā)進(jìn)行廣度遍歷并設(shè)置閾值n=2獲得。

圖4 圖3中路網(wǎng)對(duì)應(yīng)的部分路網(wǎng)圖Mrn

3.3 虛擬VMS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

虛擬VMS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)是一種坐標(biāo)系匹配技術(shù),是采集與發(fā)布層的關(guān)鍵技術(shù)。路網(wǎng)數(shù)據(jù)中節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)所使用的坐標(biāo)系有多種類(lèi)型,如WGS-84坐標(biāo)系、地心坐標(biāo)系、以及北京54坐標(biāo)系等,而移動(dòng)設(shè)備上虛擬VMS的所使用的是直角平面坐標(biāo)系。在繪制虛擬VMS之前,需要對(duì)原始路網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換分如下3個(gè)階段:

(1)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)

坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的目的是為了從用戶(hù)的角度查看路段交通狀態(tài)。如圖5所示。

圖5 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)過(guò)程

經(jīng)過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后,虛擬VMS中用戶(hù)的行駛方向與VMS坐標(biāo)系中的正北方向相同。

(2)坐標(biāo)縮放

縮放的目的是為了將要發(fā)布的路網(wǎng)能夠繪制在大小有限的虛擬VMS上,如圖6所示。

圖6 坐標(biāo)縮放過(guò)程

其中,scalex,scaley分別為水平和豎直方向上的縮放幅度,圖6右邊的路網(wǎng)中,假設(shè)在所有節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)中,x最大值與最小值的差為ΔX,y的最大值與最小值的差為ΔY,虛擬VMS的寬為W,高為H,通過(guò)如下計(jì)算:

(3)坐標(biāo)平移

經(jīng)過(guò)坐標(biāo)縮放后,路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中的坐標(biāo)均能繪制在虛擬VMS中的路網(wǎng)繪制區(qū)域中。

3.4 數(shù)據(jù)交換技術(shù)

數(shù)據(jù)交換技術(shù)制定了數(shù)據(jù)封裝的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)采用Client/Server模型,其中客戶(hù)端為手機(jī)或者GPS導(dǎo)航儀,不同類(lèi)型的設(shè)備,其所采用的系統(tǒng)以及所使用的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言均會(huì)有所不同,導(dǎo)致了服務(wù)器需要為不同設(shè)備分別編寫(xiě)不同的代碼,從而加大了開(kāi)發(fā)人員工作量,同時(shí)也不利于以后系統(tǒng)的升級(jí)維護(hù)。在數(shù)據(jù)交換層中,制定數(shù)據(jù)封裝標(biāo)準(zhǔn)的目的就是為了解決這一問(wèn)題。

數(shù)據(jù)的交換包括2個(gè)方向:客戶(hù)端發(fā)送給服務(wù)器端的用戶(hù)環(huán)境數(shù)據(jù),以及服務(wù)器端發(fā)送給客戶(hù)端的路網(wǎng)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)交換層對(duì)數(shù)據(jù)的封裝主要是將不同的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字符,然后按照一定的順序組成字符短報(bào);而對(duì)數(shù)據(jù)的解析也是對(duì)封裝的字符短報(bào)的分析,根據(jù)封裝時(shí)數(shù)據(jù)安排的順序,從而提取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

(1)在客戶(hù)端中,用戶(hù)環(huán)境數(shù)據(jù)包括用戶(hù)的位置坐標(biāo)loc(locx,locy),用戶(hù)的速度v以及方向θ等,其封裝格式如:

其中,Rcount為封裝的數(shù)據(jù)數(shù)。

(2)在服務(wù)器端,發(fā)送給客戶(hù)端的數(shù)據(jù)包括匹配后的位置坐標(biāo)、交通狀態(tài)信息、以及路網(wǎng)信息。對(duì)于路段,其包含的信息有:路名,路段編號(hào),路段交通狀態(tài),以及路段節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。對(duì)于任一路段,其封裝格式如下:

其中,Rname為路段名;RID為路段編號(hào);Rstatus為路段的交通狀態(tài);xi,yi(i=1,2,…)為路段的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。對(duì)于整個(gè)路網(wǎng)信息的封裝格式如下:

其中,Mlocx,Mlocy為通過(guò)地圖匹配后用戶(hù)坐標(biāo); Rcount路段數(shù)目;offset為路網(wǎng)數(shù)據(jù)的偏移位置,即TR1的位置。

3.5 整合實(shí)現(xiàn)

圖7為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)模型,本系統(tǒng)客戶(hù)端以Android系統(tǒng)手機(jī)為平臺(tái)。

圖7 DVVMS實(shí)現(xiàn)模型

客戶(hù)端通過(guò)傳感器獲得用戶(hù)所處環(huán)境的數(shù)據(jù),對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝發(fā)送給DVVMS服務(wù)器。服務(wù)器對(duì)這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)解析,根據(jù)其中的位置和方向信息進(jìn)行地圖匹配確定用戶(hù)所在路段,并以此為基礎(chǔ),進(jìn)行虛擬VMS路網(wǎng)規(guī)劃,確定有限數(shù)量與用戶(hù)最為相關(guān)的路段,并分別從路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)和交通狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)路段的幾何輪廓信息和交通狀態(tài)信息,封裝后發(fā)送個(gè)手機(jī)客戶(hù)端。手機(jī)客戶(hù)端對(duì)返回的信息進(jìn)行解析,從而得到原始的路網(wǎng)數(shù)據(jù),進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理后,利用高德地圖覆蓋層API在高德地圖圖層上繪制出相應(yīng)路段信息的虛擬VMS,最終完成實(shí)時(shí)交通狀態(tài)在虛擬VMS上的發(fā)布。

4 相關(guān)實(shí)驗(yàn)

4.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

在實(shí)驗(yàn)中,DVMMS服務(wù)器端的基本硬件配置為2.4 GHz酷睿i5 2430M雙核CPU,6 GB內(nèi)存,后臺(tái)軟件為Apache,后臺(tái)程序用PHP編寫(xiě)。移動(dòng)客戶(hù)端使用的設(shè)備為google Nexus 7平板電腦,其基本配置為1.3 GHz Tegra3 CPU,1 GB的RAM以及16 GB的ROM,Android 4.1操作系統(tǒng)。此外,地圖相關(guān)部分的開(kāi)發(fā)采用高德地圖 Android API V2.0.4版本。

通過(guò)實(shí)驗(yàn),測(cè)量地圖匹配的準(zhǔn)確率以及地圖VMS路網(wǎng)規(guī)劃的有效性,從而證明DVVMS可以準(zhǔn)確高效為用戶(hù)提供實(shí)時(shí)交通狀態(tài)信息。

4.2 實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)驗(yàn)1 地圖匹配準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1目的是測(cè)量地圖匹配結(jié)果的準(zhǔn)確率。實(shí)驗(yàn)中,將隨機(jī)選取的1 000個(gè)經(jīng)過(guò)標(biāo)注的樣本點(diǎn)平均分為5組分別進(jìn)行地圖匹配,將匹配結(jié)果與實(shí)際標(biāo)注結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,統(tǒng)計(jì)每組匹配的準(zhǔn)確率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

圖8 地圖匹配實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知,這5組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的準(zhǔn)確性均在95%以上,說(shuō)明大部分都能正確匹配,其中匹配不成功的原因主要是交叉口處樣本點(diǎn)的模糊性,所謂模糊性是指當(dāng)車(chē)輛駛出某一路口,通過(guò)交叉口進(jìn)入另一路段前過(guò)程中,其所處路段的不明確性,不僅表現(xiàn)在標(biāo)注過(guò)程中的誤差,同時(shí)也會(huì)造成匹配結(jié)果誤差,從而導(dǎo)致其結(jié)果與實(shí)際的標(biāo)注值不同。此外,如果用戶(hù)所處環(huán)境復(fù)雜,GPS衛(wèi)星信號(hào)以及移動(dòng)設(shè)備中測(cè)量用戶(hù)運(yùn)動(dòng)方向的傳感器受到干擾,導(dǎo)致采集結(jié)果的出現(xiàn)較大的誤差,從而最終導(dǎo)致地圖匹配的失敗。

實(shí)驗(yàn)2 路網(wǎng)規(guī)劃有效性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)2主要是用來(lái)測(cè)量DVVMS系統(tǒng)中的路網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)能否提供用戶(hù)有效的信息;當(dāng)傳統(tǒng)移動(dòng)終端的發(fā)布方式包含相同2個(gè)路段時(shí),比較兩者發(fā)布總的發(fā)布路段的總數(shù)量,較低發(fā)布數(shù)量說(shuō)明具有較高的效率。以上海路網(wǎng)為例,如圖9所示。

圖9 路網(wǎng)規(guī)劃有效性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的路徑

實(shí)驗(yàn)路徑為圖中虛線(xiàn),起點(diǎn)為永福路和湖南路交叉口,終點(diǎn)為烏魯木齊中路和長(zhǎng)樂(lè)路交叉口,途經(jīng)的路段為永福路1、永福路2、五原路3、烏魯木齊中路4、烏魯木齊中路5,路段名后面數(shù)字為路段編號(hào)。

圖10為當(dāng)用戶(hù)分別在永福路1、永福路2、五原路3和烏魯木齊中路4上時(shí),產(chǎn)生的虛擬VMS效果。表1為動(dòng)態(tài)虛擬誘導(dǎo)系統(tǒng)與傳統(tǒng)發(fā)布方式效率對(duì)比。

表1中第1級(jí)路段表示用戶(hù)在當(dāng)前路段所要通過(guò)的下一條路段;第2級(jí)路段為經(jīng)過(guò)第一級(jí)路段選擇的下一條路段;是否有效列表示用戶(hù)所規(guī)劃的路段是否包含在虛擬誘導(dǎo)屏內(nèi);傳統(tǒng)方式發(fā)布路段數(shù)量是通過(guò)至少包含該兩級(jí)路段時(shí),發(fā)布的總路段數(shù)量的平均值來(lái)測(cè)量的。

圖10 DVVMS在不同路段產(chǎn)生的效果

表1 路網(wǎng)規(guī)劃有效性實(shí)驗(yàn)

通過(guò)表1可以發(fā)現(xiàn),DVVMS發(fā)布路段的數(shù)量在沒(méi)有遺漏用戶(hù)所選擇路段的情況下,較傳統(tǒng)發(fā)布方式平均減少了70%,說(shuō)明該發(fā)布方式具有更高的效率,這是由于DVVMS的路網(wǎng)拓?fù)湟?guī)劃是有針對(duì)性的根據(jù)用戶(hù)所在路段來(lái)規(guī)劃所要發(fā)布路段,排除了不必要發(fā)布的路段。不僅如此,傳統(tǒng)發(fā)布方式發(fā)布至少上面所述兩級(jí)路段,需要經(jīng)過(guò)多次的手工調(diào)整,否則,其發(fā)布路段數(shù)量將會(huì)更多,而手工調(diào)整在駕駛員的行駛過(guò)程中是十分不便的。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種虛擬交通誘導(dǎo)屏的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法。該方法利用終端設(shè)備采集用戶(hù)所處的環(huán)境數(shù)據(jù),過(guò)濾多余的道路,為用戶(hù)提供更具細(xì)粒度、更符合用戶(hù)需求路段的實(shí)時(shí)交通狀態(tài)信息。該方法的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括:(1)通過(guò)利用用戶(hù)環(huán)境數(shù)據(jù)和地圖匹配算法提高定位精確度;(2)通過(guò)路網(wǎng)規(guī)劃精簡(jiǎn)發(fā)布內(nèi)容;(3)數(shù)據(jù)交換技術(shù)以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換保證系統(tǒng)的適用范圍;(4)通過(guò)地圖匹配準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)和路網(wǎng)規(guī)劃有效性實(shí)驗(yàn)證明了動(dòng)態(tài)虛擬交通誘導(dǎo)系統(tǒng)較傳統(tǒng)交通狀態(tài)發(fā)布方式,在定位精度方面更加精確,在發(fā)布內(nèi)容方面更簡(jiǎn)潔?；谏鲜鲅芯?下一步計(jì)劃引入更多用戶(hù)環(huán)境參數(shù),并與用戶(hù)歷史數(shù)據(jù)結(jié)合,量化用戶(hù)對(duì)每一條道路的需求度,過(guò)濾用戶(hù)不關(guān)心的道路數(shù)據(jù),更進(jìn)一步減少發(fā)布的信息量,提高系統(tǒng)的發(fā)布效率。

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編輯 索書(shū)志

A Dynamic Virtual Traffic Guidance System Based on Location Service

CHEN Jin-long,XIA Ying-jie
(Hangzhou Institute of Service Engineering,Hangzhou Normal University,Hangzhou 311121,China)

Traffic guidance system is a method publishing the processed traffic data in a public platform and as a reference for the user to select the path.Amount of information user receiving in a short time,not only a effects the identify rate of information,but also distracts the driver’s attention,threats to their safety.Aiming at this problem,a system is proposed with a method of road network dynamic programming.With the environmental data of users and mapmatching algorithm to improve the accuracy of locate position.the method of road network dynamic programming is involved into this system to reduce the unnecessary road status information,and the data exchange technology and coordinate transformation are used to improve system performance at the application of the mobile terminal.Experimental results show that the system can prove the positioning accuracy rate is above 95%,and compared with the traditional method of publication,which can effectively reduce the amount of information published by 70%.

Variable Message Signs(VMS);traffic guidance;virtual;map-matching;mobile terminal

1000-3428(2014)10-0296-08

A

TP391

10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.055

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61002009);浙江省科技計(jì)劃基金資助重大項(xiàng)目(2012C01035-1);浙江省自然科學(xué)基金資助重點(diǎn)項(xiàng)目(LZ13F020004)。

陳金龍(1988-),男,碩士研究生,主研方向:智能交通系統(tǒng);夏瑩杰(通訊作者),副教授、博士。

2013-07-22

2013-09-29E-mail:kinglong_chen@163.com

中文引用格式:陳金龍,夏瑩杰.一種基于位置服務(wù)的動(dòng)態(tài)虛擬交通誘導(dǎo)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程,2014,40(10):296-303.

英文引用格式:Chen Jinlong,Xia Yingjie.A Dynamic Virtual Traffic Guidance System Based on Location Service[J]. Computer Engineering,2014,40(10):296-303.