[發明專利]基于藍牙無線短程通信技術的交通信息采集平臺

在審

• 申請號: 201711126063.1
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107886724A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 沈湘萍;張治;孫丹;王霄;歐陽海;郝正;劉逸霏
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;H04W4/44;H04W4/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于藍牙無線短程通信技術的的交通信息采集平臺，其具體包括藍牙交通檢測設備、藍牙后臺管理控制系統、藍牙移動客戶端；藍牙移動客戶端通過藍牙方式和藍牙交通檢測設備進行雙向通信，藍牙交通檢測設備通過有線或無線網絡和藍牙后臺管理控制系統進行雙向通信；

藍牙移動客戶端為安裝在移動設備上的應用軟件，其用于向藍牙交通檢測設備發送移動設備藍牙的MAC地址和車輛相關參數信息；并且接受藍牙交通檢測設備提供的服務信息；

藍牙交通檢測設備按照一定間隔安裝于道路兩側，用于接受藍牙移動客戶端發送的移動設備藍牙的MAC地址和車輛相關參數信息，并將藍牙交通檢測設備的位置信息，接收到的移動設備藍牙的MAC地址和車輛相關參數信息，以及接收到移動設備藍牙的MAC地址和車輛相關參數信息的時間戳進行打包，將打包后的數據進行加密后發送給藍牙后臺管理控制系統；并接受藍牙后臺管理控制系統發送的服務信息和控制信息，根據藍牙后臺管理控制系統的控制信息進行設備管理和控制；

藍牙后臺管理控制系統，對藍牙交通檢測設備進行實時監聽，接收藍牙交通檢測設備發送的加密數據，對加密數據進行解密獲得相關信息，通過算法對信息進行分析計算，得出道路行駛時間、平均速度、路網運行狀況交通特征參數，并向藍牙交通檢測設備發送交通特征參數服務信息；并且向藍牙交通檢測設備發送控制命令。

2.根據權利要求1所述的基于藍牙無線短程通信技術的的交通信息采集平臺，其特征在于：藍牙交通信息檢測設備包括藍牙串口模塊、通信模塊、控制單元、存儲單元、嵌入式軟件系統和視頻采集組件；

控制單元分別與藍牙串口模塊、通信模塊、嵌入式軟件系統和視頻采集組件相連，藍牙串口模塊與存儲單元和嵌入式軟件系統相連；控制單元用于控制

嵌入式軟件系統包括，數據采集與發送模塊、控制指令模塊、設備自檢模塊、遠程控制模塊、時鐘同步模塊、物聯網連接接口、視頻控制組件；

控制單元用于藍牙交通信息檢測設備的信號處理和信令處理，以及各個組成部分之間的信號和信令交換；

視頻采集組件用于對路況和車輛信息進行錄像；

通信模塊用于通過無效或有線方式和遠端的藍牙后臺管理控制系統進行通信；

藍牙串口模塊采用藍牙4.0，通過嵌入式軟件控制和算法優化，完成掃描所經車輛藍牙設備ID。

3.根據權利要求2所述的基于藍牙無線短程通信技術的的交通信息采集平臺，其特征在于：藍牙串口模塊進一步用于，

通過嵌入式軟件控制結合GPS模塊，完成掃描所經車輛精確位置和通過時間信息；支持距離100米的class1控制，配合3dbi以上的天線模塊，檢測車輛速度在0-140km/h范圍內的過往車輛；具有搜索功能并經串口打印地址碼信息，并能設定搜索和停頓時間。

4.根據權利要求2所述的基于藍牙無線短程通信技術的的交通信息采集平臺，其特征在于：藍牙串口模塊進一步具有兩種工作模式，根據使用需要，配置3dbi以上的全向天線，可采集雙向車道所經車輛數據；配置定向天線，可采集單向車道所經車輛數據，提高藍牙采集的偵測率。

5.根據權利要求2所述的基于藍牙無線短程通信技術的的交通信息采集平臺，其特征在于：藍牙后臺管理控制系統實時監聽道路布設的各個處于正常工作狀態的藍牙交通信息檢測設備發送的信息，通過一定算法得出旅行時間、平均速度、路網運行狀況重要交通特征參數，具體如下，

旅行時間TL是指通過路網中長度為L一段路程從起點到終點所需花費的總時間，通過藍牙交通信息檢測設備發送的第一個時間戳和最后一個時間戳之間的差值獲得；

平均速度AS指兩點間路段長度和行駛時間之比，當路網某段接近或者超過其容量時，平均速度會降低，根據兩個藍牙交通信息檢測設備的位置計算得到距離差值，并且根據兩個藍牙交通信息檢測設備發送信息的時間戳獲得時間差值，根據距離差值和時間差值獲得平均速度；

擁堵測量可以通過采集到的車輛信息和車輛平均速度進行估測道路擁堵情況。

6.根據權利要求2所述的基于藍牙無線短程通信技術的的交通信息采集平臺，其特征在于：藍牙后臺管理控制系統要對獲得的信號和計算出的數據信息進行樣本規模的設置和數據清洗操作；

(1)樣本規模的設置

如果假設在一個已知的兩套路側控制單元對之間有正常的行駛時間分布，已知樣本標準偏差s，獲取最小的樣本規模n需要去估算速度在95％的錯誤邊界內M，當n＝4*s2/M2；即更小的錯誤邊界要求有更多的樣本規模，反之亦然；如果樣本規模足夠大的，正確的行駛時間的變化將更接近于正態分布；慮到藍牙的開啟比例，在計算行駛時間及平均速度時所取的匹配車輛的樣本規模初步確定為10；

(2)數據清洗

數據清洗是消除錯誤數據的過程，以便得到更為準確的結果；如果在已知的兩套路側控制單元對之間有足夠的樣本規模，那么路段速度分布希望是正態分布；如果速度分步是斜的或非正態的，這說明了用于計算的原始數據是有問題的；采用如下公式來消除不合理的偏斜速度：

Skewness(偏度)＞max(C，3*SES)and kurtosis(峰度)＞2*SEK其中，

SEK=24/N,]]>

N＝樣本規模，取10

C＝0.8(小客車)

通過對原始數據的分析，存在同一設備在同分鐘內檢測到多條相同車輛藍牙ID的情況，對于此類數據將留下時間戳為最早的車輛藍牙信息，其它相同的車輛信息將被過濾。