浮动车交通信息处理与应用系统核心功能及实现

浮动车交通信息处理与应用系统核心功能及实现

秦玲 张剑飞 郭鹏 桑丽

(交通部公路科学研究院， 北京 100088)

[摘要]本文重点介绍了浮动车交通信息处理与应用系统的核心功能，描述了该系统设计与实现的主要目标、核心算法和系统结构，展望了该系统的应用前景。 [关键词]浮动车；交通信息处理；旅行时间估计；拥堵状态判断

1系统概述

浮动车通常是指具有定位和无线通信装置的车辆，浮动车所采集的数据一般包括时间戳、位置坐标、瞬时速度、行驶方向、运行状态及其他内容(以下简称浮动车运行数据)。浮动车交通信息处理与应用系统在对浮动车运行数据进行分析处理的基础上，实现了实时旅行时间估计和拥堵状态判断、实时交通状况地图展现和查询、实时旅行时间查询、可变情报板旅行时间发布模拟、历史交通信息统计分析和查询等功能。

2核心功能

2.1实时旅行时间估计和拥堵状态判断

通过自主研发与技术创新，浮动车交通信息处理与应用系统完整地实现了实时旅行时间估计和拥堵状态判断的核心流程，从而保证了旅行时间估计和拥堵状态判断的准确性和实时性。这一核心流程主要包括浮动车运行数据采集、地图数据预处理、浮动车异常数据处理、地图匹配、旅行时间和平均行程速度估计、拥堵状态判断等环节，其中，对异常数据的处理贯穿了浮动车交通信息处理的全过程，如图1所示。

图1：基于浮动车运行数据的旅行时间估计和拥堵状态判断核心流程

2.2实时交通状况地图展现和查询

道路拥堵状态判断的结果，可以通过电子地图实时展现，不同颜色分别代表了不同的道路拥堵状态。另外，用户可以查询各个路段实时的旅行时间和平均速度等信息，如图2所示。

图2：实时交通状况地图展现和查询

2.3实时旅行时间查询

浮动车交通信息处理与应用系统提供了三种旅行时间查询的方式：

(1)重要道路任意两点之间旅行时间查询。用户可以选择系统预先设定的重要道路，并进行这条道路上任意两点之间旅行时间的查询，如图3所示。

图3：重要道路旅行时间查询

(2)用户自定义路段旅行时间查询。用户可以通过点击所需经过的交叉路口选择行车路线，查询通过这条路线的旅行时间，如图4所示。

图4：用户自定义路段旅行时间查询

(3)任意两点间最短路径旅行时间查询。用户可以给定起点到终点，查询最短路径的旅行时间，如图5所示。

图5：任意两点间最短路径旅行时间查询

2.4可变情报板旅行时间发布模拟

实时旅行时间估计的结果可以通过可变情报板进行发布，起到交通诱导的作用，浮动车交通信息处理与应用系统进行了可变情报板旅行时间发布的模拟，如图6所示。

图6：可变情报板旅行时间发布模拟

2.5历史交通信息统计分析和查询

浮动车交通信息处理与应用系统对历史交通状况进行了统计分析，揭示出交通系统在时间和空间上的规律性。用户可以查询各个路段的历史交通流量、旅行时间、平均速度等交通状况信息。

3系统设计与实现

浮动车交通信息处理与应用系统设计与实现的主要目标是：能够在较短的时间内完成对几千辆乃至几万辆浮动车所采集的运行数据的加工处理，生成实时、连续、可靠的道路网络旅行时间和拥堵状态等信息。在实现这一核心功能的基础上，分析和挖掘交通管理部门及出行者等对交通状况信息的需求，演示浮动车交通信息多种可能的应用方式。

围绕这一目标，浮动车交通信息处理与应用系统采用了自主创新的核心算法，其中主要包括：第一、基于路段缓冲区数据库的快速浮动车地图匹配算法，该算法采用合理的存储结构和高效的检索方法，提高存储效率和检索效率，在保证匹配率和准确率的同时，大大提高计算速度；第二、旅行时间估计算法，该算法基于道路网络的拓扑结构，在对时间戳和匹配后的位置数据进行加工处理的基础上，通过融合路段的历史旅行时间信息来估计当前时刻的旅行时间。这些算法的采用，在很大程度上保证了旅行时间估计和拥堵状态判断的实时性、连续性和

可靠性。

目前这一系统采用了C/S结构，服务器端主要负责实现浮动车运行数据获取、地图匹配、旅行时间及平均速度估计、拥堵状态判断、统计分析等功能，客户端主要负责完成人机交互的过程，从服务器端获取计算结果，结合GIS技术，实现交通状况信息查询、展现和发布等功能，系统结构如图7所示。

图7：浮动车交通信息处理与应用系统结构

对这一系统结构需要做出两点说明：第一、很多情况下，浮动车运行数据是车队监控与调度系统中现有的，这也正是浮动车交通信息处理与应用系统实施成本较低的一个重要原因。第二、该系统的核心技术是在服务器端实现实时旅行时间估计和拥堵状态判断的流程，客户端仅负责实现人机交互功能。在项目推广实施的过程中，可以根据所确定的用户主体的具体需求，对部署在客户端的交通状况信息查询、展现和发布等应用功能进行定制，并对客户端软件系统的结构进行必要的调整，例如，可以专门针对出行者这一用户主体，在系统中实现通过WEB 界面查询交通状况信息的功能。

4结论及展望

浮动车交通信息处理与应用系统，以较低的实施成本获取较大覆盖范围的道路网络实时交通状况信息。这一系统与其他的交通信息采集与处理技术配合使用，相辅相成，将共同实现及时、全面、准确把握交通状况动态变化趋势及其规律的目标，从而具有重要的社会和经济意义。

参考文献

[1]Mei Chen and Steven I.J. Chien, Dynamic Freeway Travel-Time Prediction with Probe Vehicle Data, Transportation Research Record No.1768, pp.157-161

[2]Cesar A.Quiroga and Darcy Bullock, Travel Time Information Using Global Positioning System and Dynamic Segmentation Techniques, Transportation Research Record No.1660, pp.48-57

[3]温慧敏，孙建平，郭继孚，邓小勇，陈锋，高永，浮动车交通信息采集系统关键技术与实验验证研究，城市交通规划学会2005年年会，2005年12月 [4]孙建平，温慧敏，郭继孚，浮动车交通信息采集系统建设框架研究，第一届中国智能交通年会，2005年12月，上海