王升東 王祎 田鎳

一.研究背景

隨著智能手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電子地圖在導(dǎo)航和路線擁堵提示方面得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)采集智能手機(jī)上GPS的信號(hào)，綜合分析車速和定位信息，可有效獲取道路的通行狀態(tài)。當(dāng)?shù)缆烦霈F(xiàn)擁堵時(shí)，目前各類電子地圖通過(guò)不同顏色可有效標(biāo)準(zhǔn)出路段的通行狀況。駕駛?cè)嘶虺丝屯ㄟ^(guò)觀察電子地圖，可有效提前獲取前方道路的通行狀態(tài)，并及時(shí)的對(duì)自身行駛路線進(jìn)行調(diào)整。

目前，當(dāng)某個(gè)車道出現(xiàn)交通事故或者其他非正常情況時(shí)，大量車輛被逼迫進(jìn)行換道，而且在事故點(diǎn)附近的通行秩序往往混亂，嚴(yán)重降低了道路的通行效率。從目前電子地圖使用角度而言，現(xiàn)有的方法可以提示出前方的擁堵點(diǎn)，但對(duì)擁堵點(diǎn)哪個(gè)車道被封閉、哪個(gè)車道可以通行無(wú)法做出判斷。如果駕駛?cè)四芴崆矮@知哪個(gè)車道被封閉，則可以提前變換車道，而不是到事故點(diǎn)才臨時(shí)換道，可以有效避免不必要的擁堵。通過(guò)設(shè)計(jì)一種方案，提供一種使智能手機(jī)對(duì)事故車道進(jìn)行判讀的基本方法，將事故車道信息向所有正在使用電子地圖的智能手機(jī)發(fā)送，告知駕駛?cè)饲胺侥膫€(gè)車道被封閉，提醒駕駛?cè)颂崆皳Q道，達(dá)到“預(yù)警在先，規(guī)避擁堵”的效果。

二、研究目標(biāo)

研究目標(biāo)在于提供一種智能手機(jī)對(duì)事故車道進(jìn)行判讀的基本方法，通過(guò)采集智能手機(jī)的各種信號(hào)進(jìn)行綜合分析，獲知前方道路的通行狀態(tài)，再通過(guò)電子地圖告知駕駛?cè)饲胺侥膫€(gè)車道被封閉，提醒駕駛?cè)颂崆皳Q道，通過(guò)對(duì)智能手機(jī)上的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲知前方道路的通行狀態(tài)以及擁堵路段的具體信息（事故癱瘓車道以及可通行車道），設(shè)計(jì)出可通行方案，并且將其通過(guò)電子地圖反饋給駕駛員與司機(jī)。目前的電子地圖存在的問(wèn)題是：

缺點(diǎn)一：消息存在延時(shí)情況

在實(shí)際應(yīng)用上，信息的傳遞導(dǎo)航系統(tǒng)上顯示為橙色，表示行車緩慢。從后視鏡上可以看到后面還有長(zhǎng)長(zhǎng)的車龍。實(shí)時(shí)路況上顯示的路況與實(shí)際略有出入。

缺點(diǎn)二：導(dǎo)航路線與路況信息容易混淆

一般情況下，在導(dǎo)航地圖上，綠色代表暢通，橙色（或黃色）代表?yè)頂D，紅色代表堵塞，紫色代表導(dǎo)航路線。各種顏色與導(dǎo)航路線重疊在一切，用戶在使用的時(shí)候容易造成視覺錯(cuò)誤，把TMC實(shí)時(shí)路況顯示的信息當(dāng)成是導(dǎo)航路線。而且當(dāng)放大地圖比例的時(shí)候，地圖變小，這種情況更容易發(fā)生。數(shù)據(jù)未必全面。這一點(diǎn)隨著裝機(jī)人數(shù)不斷增加，會(huì)持續(xù)好轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)。即便已經(jīng)很快，但多少會(huì)有時(shí)差，加之手機(jī)網(wǎng)絡(luò)刷新時(shí)延。涉及變量太多。路上情況千變?nèi)f化，偶發(fā)的一個(gè)交通事故，又或者前車的幾個(gè)剎車變道，都可能引發(fā)整條道路的速度降低。即便前兩項(xiàng)原因不斷優(yōu)化，但是如果你已在這條路上，錯(cuò)綜復(fù)雜的原因，也會(huì)讓你發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)無(wú)預(yù)計(jì)的美好。這一條對(duì)結(jié)果影響的權(quán)重可能最大。集體選擇悖論，當(dāng)大家都選擇躲避擁堵時(shí)，會(huì)不會(huì)反而造成在推薦路線產(chǎn)生新的擁堵，這個(gè)問(wèn)題需要算法的優(yōu)化。

三、方法原理

新的方法的原理是通過(guò)安裝于智能手機(jī)上的各種傳感器對(duì)車輛行駛狀態(tài)進(jìn)行分析，并對(duì)處于一定范圍內(nèi)的大量智能手機(jī)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而判斷這些智能手機(jī)的GPS數(shù)據(jù)和陀螺儀數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)了一定的規(guī)律性，并進(jìn)而判斷哪個(gè)車道被封閉，然后利用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將車道封閉信息發(fā)送給其他正在使用電子地圖的智能手機(jī)用戶。

（1）智能手機(jī)數(shù)據(jù)采集：對(duì)所有正使用電子地圖的智能手機(jī)，采集智能手機(jī)GPS和陀螺儀的數(shù)據(jù)。

（2）判斷路段是否出現(xiàn)了擁堵：對(duì)所有采集到的智能手機(jī)數(shù)據(jù)，如果在相同運(yùn)行方向，在200米范圍內(nèi)出現(xiàn)平均車速低于10km/h的智能手機(jī)數(shù)量超過(guò)50，則認(rèn)為該路段出現(xiàn)了擁堵。

（3）判斷擁堵路段的車道封閉狀態(tài)。對(duì)于擁堵路段，對(duì)上述平均車速低于10km/h的智能手機(jī)對(duì)應(yīng)的擺角速度進(jìn)行分析，如果所有的擺角速度數(shù)值的絕對(duì)值全部小于5.0°/s，則認(rèn)為是所有車道處于擁堵狀況，此時(shí)結(jié)束工作，進(jìn)入下一次判斷流程。

（4）判斷哪條車道被封閉：對(duì)上述平均車速低于10km/h的智能手機(jī)對(duì)應(yīng)的橫擺角速度進(jìn)行分析從而得到了路況信息。

（5）將車道封閉結(jié)果發(fā)送至所有正在使用電子地圖的智能手機(jī)，提醒駕駛?cè)颂崆皳Q道，以提升事故擁堵路段的通行效率。

其可以簡(jiǎn)單定義為Internet上的GIS，它采用當(dāng)前主流的通信、應(yīng)用協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)，不但具有傳統(tǒng)GIS系統(tǒng)的功能，還具有利用Internet優(yōu)勢(shì)的特有功能，大大增強(qiáng)了GIS軟件的開放性。具有如下特點(diǎn)：

1.只需要在服務(wù)器端配備GIS軟件，客戶端可通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)服務(wù)器，而不需要專門安裝GIS軟件，盡管有時(shí)也需要安裝一些插件，但使用成本仍比完全配備整套GIS軟件低得多；

2.用頁(yè)面取代窗口，簡(jiǎn)單易用，用戶不需要具備專業(yè)知識(shí)，大大降低了操作難度；

3.用戶可以透明地訪問(wèn)GIS數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)異構(gòu)共享，而不需要關(guān)心其服務(wù)器究竟采用什么GIS軟件。

用戶可以在瀏覽器上通過(guò)瀏覽網(wǎng)頁(yè)向IIS/應(yīng)用服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，IIS/應(yīng)用服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求并由GIS服務(wù)器接收請(qǐng)求，進(jìn)行處理、分析、計(jì)算后，向GIS數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，獲得地圖數(shù)據(jù)，并將地圖生成為GIF圖片，最后由IIS/應(yīng)用服務(wù)器生成標(biāo)準(zhǔn)HTML文件，一并發(fā)回瀏覽器端。地圖縮放主要向用戶提供對(duì)地圖的放大、縮小、移動(dòng)、復(fù)位和更新等顯示操作。用戶通過(guò)點(diǎn)擊代表各功能的按鈕（其中某些操作還需要點(diǎn)擊地圖以獲取地圖坐標(biāo)，如放大和縮小），把操作參數(shù)傳遞給處理函數(shù)，由該函數(shù)確定顯示的地圖范圍

方法的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)掌控路段信息，繞路防堵對(duì)于車主來(lái)說(shuō)，最頭疼的可能不是只漲不跌的油費(fèi)，也都不是各種繁瑣的保養(yǎng)，反而是日日活在擁堵的道路當(dāng)中，過(guò)著有車比沒車更緩慢的生活。而掌握了實(shí)時(shí)路況，則可以給予車主選擇其他道路的主動(dòng)權(quán)。部分車主也會(huì)通過(guò)交通電臺(tái)等方式獲取交通路況，其實(shí)這也是獲取實(shí)時(shí)路況的一種方式。但是與TMC相比，就缺乏一種宏觀的資訊，很容易剛逃過(guò)了一條擁堵的道路，又陷入了另外一條擁堵的道路。

四、總結(jié)

如果駕駛?cè)四芴崆矮@知哪個(gè)車道被封閉，則可以提前變換車道，而不是到事故點(diǎn)才臨時(shí)換道，可以有效避免不必要的擁堵，可以提醒駕駛?cè)颂崆皳Q道，達(dá)到“預(yù)警在先，規(guī)避擁堵”的效果。