TWI497460B - 車流均速計算系統及其車流均速計算方法 - Google Patents

車流均速計算系統及其車流均速計算方法 Download PDF

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Pei Sen Liu
Kuen Tai Chen
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車流均速計算系統及其車流均速計算方法
本發明係關於一種車流均速計算系統及其車流均速計算方法。更具體而言，本發明之車流均速計算系統及其車流均速計算方法主要係進一步利用鄰近車體之速度判斷實際車流速度。
特定路段之交通流量偵測及預估，通常為交通流量控管或駕駛者是否需改道之重要依據，因此，其準確性確具相當程度之重要性。而於習知技術中，通常係透過架構系統(infrastructure-based system)以及非架構系統(infrastructure-free system)二種方式進行特定交通路段之交通流量偵測。
具體而言，於架構系統中，通常係於特定路段裝設感應器或影像偵測裝置(如地面感應線圈或攝影機)，用以直接判斷車輛之移動狀態，並據以計算車輛之速度。然而，此種方式之硬體成本偏高，且使用範圍非常有限。
另一方面，於非架構系統中，通常係利用設置於一般車輛(如公車或計程車等)之速度回報裝置，直接向系統回報其於特定路段之行駛速度。然而，由於此種方式僅具有單一車輛之速度回報，因此，其準確度非常容易受到車輛之行駛特性影響(如公車通常具較低之速度，而計程車通常具較高之速度)。
綜上所述，如何針對特定路段之實際交通狀況，以準確、大偵測範圍且低成本之方式，計算車流速度，乃業界亟需努力之目標。
為解決前述問題，本發明提供了一種車流均速計算系統及其車流均速計算方法，其主要係利用系統行動主體之速度，同時結合鄰近車體之速度，更精確地判斷實際車流速度。
為完成前述目的，本發明提供了一種車流均速計算系統，包含計算模組以及行動主體。行動主體更包含主體測速器、雷達測速器以及收發器。主體測速器用以判斷行動主體之主體速度。雷達測速器用以偵測鄰近車體之至少一速度。收發器透過網路與計算模組連線，用以將主體速度以及鄰近車體之至少一速度傳送至計算模組。計算模組根據主體速度以及鄰近車體之至少一速度計算車流均速。
為完成前述目的，本發明另提供一種用於前述車流均速計算系統之車流均速計算方法，包含下列步驟：(a)令主體測速器判斷行動主體之主體速度；(b)令雷達測速器偵測鄰近車體之至少一速度；(c)令收發器將主體速度以及鄰近車體之至少一速度傳送至計算模組；及(d)令計算模組根據主體速度以及鄰近車體之至少一速度計算車流均速。
透過上述所揭露之技術特徵，本發明之車流均速計算系統及其車流均速計算方法將得以準確、大偵測範圍且低成本之方式，完成特定路段之車流速度計算。
以下將透過實施例來解釋本發明內容。然而，本發明的實施例並非用以限制本發明需在如實施例所述之任何環境、應用或方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而 非用以直接限制本發明。需說明者，以下實施例及圖示中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示。
請參考第1A-1B圖。其中，第1A圖係為本發明第一實施例之一車流均速計算系統1道路應用之示意圖，車流均速計算系統1包含一行動主體11以及一計算模組13；第1B圖係為本發明第一實施例之行動主體11之示意圖，行動主體11包含一主體測速器111、一雷達測速器113以及一收發器115。
須特別說明者，於第一實施例中，行動主體11與計算模組13係分開設置，然其並非用以限制本發明之實施態樣，本領域技術人員應可透過本發明揭露技術，輕易思及將計算模組13設置於行動主體11上之態樣。
另外，第一實施例之行動主體11係為車輛，且計算模組13係為電腦伺服器。然同樣地，其並非用以限制行動主體11以及計算模組13之實施態樣，本領域技術人員亦可透過本發明揭露技術，輕易思及行動主體11可為任何具機動性移動物件，計算模組13係為具計算能力之裝置。第一實施例之元件互動將於下文中予以進一步闡述。
首先，主體測速器111係設置於行動主體11內之速度偵測器，用以偵測行動主體11之一主體速度U。而雷達測速器113係設置於行動主體11上之速度偵測器，用以偵測一鄰近車體2之至少一速度V。接著，收發器115透過網路與計算模組13連線，並將主體速度U以及鄰近車體2之至少一速度V傳送至計算模組13。隨後，計算模組13便可根據主體速度U以及鄰近車體2之至少一速 度V，計算一車流均速，而此車流均速即為符合實際車流速度之最佳值。另外，本領域技術人員應可透過前述本發明技術內容得知，當雷達測速器偵測之鄰近車體之速度資料筆數越多(如鄰近車體之複數速度V1 ~VN )，計算模組所計算出之車流均速將更為準確，此處將不再贅述。
需特別說明者，為加強雷達測速裝置113偵測鄰近車體2之至少一速度V之準確度，雷達測速裝置113根據主體速度U，利用都卜勒效應(Doppler effect)判斷鄰近車體2之至少一速度V。然而，其並非用以限制本發明之雷達測速裝置113判斷鄰近車體2之至少一速度V之方式。
以下將透過數學式，解釋為何利用鄰近車體之速度進行車流均速判斷，將可計算得較符合實際車流之速度。假設傳統探針車(Probe Vehicle)於測量時，其均速為，且之期望值，其中，N u 為探針車測得之資料筆數，u j 為探針車j之速度。據此，習知探針車所計算出之平均車速將具有一估計誤差變異數，且，其中，為實際車流速度期望值。據此，可計算化簡得，其中，為探針車分佈變異數。
如此一來，透過化簡後之公式可知，即便有無限筆探針車資料，使可視為零時，然探針車所計算出之平均車速 之估計誤差變異數仍具有之差異。
反觀本發明，假設本發明之車流均速計算系統計算所得之車流均速為，其中，N U 為鄰車速度資料筆數，Z j 為所偵測之鄰車j之速度。則本發明之車流均速計算系統計算之車流均速將具有估計誤差變異數，其中，為實際車流速度期望值。此時，由於本發明之車流均速計算系統計算之，其期望值為，則可計算化簡得，σ 2 為車流均速計算系統之行動主體之分佈變異數。
如此一來，透過化簡後之公式可知，當有無限筆行動主體資料，使可視為零時，本發明之車流均速計算系統所計算出之平均車速之估計誤差變異數將為零，換言之，則本發明之車流均速計算系統計算出之平均車速將為實際之車流均速。
請參考第2A-2B圖。其中，第2A圖為本發明第二實施例之一車流均速計算系統1’道路應用之示意圖，第2B圖係為本發明第二實施例之一行動主體11’之示意圖。其中，須特別說明者，第二實施例中與先前實施例之系統架構及網絡連接環境相同，因此符號相同之元件功能亦同，於此不再贅述。而第二實施例與先前實施例之差異在於，第二實施例中，行動主體11’更包含一定位 裝置117。
同樣地，主體測速器111係設置於行動主體11’內之速度偵測器，用以偵測行動主體11’之主體速度U。而雷達測速器113係設置於行動主體11’上之速度偵測器，用以偵測鄰近車體2之至少一速度V，而定位裝置117係設置於行動主體11’上，用以判斷行動主體11’之一主體位置110。
接著，收發器115透過網路與計算模組13連線，並將主體位置110、主體速度U以及鄰近車體2之至少一速度V傳送至計算模組13。隨後，計算模組13便可根據主體位置110、主體速度U以及鄰近車體2之至少一速度V，計算行動主體11’於主體位置110處之車流均速。
需特別說明者，本發明第二實施例之定位裝置117可為一全球定位系統(Global Positioning System)裝置，而主體位置110係包含一全球定位系統座標。然而，其並非用以限制本發明定位裝置以及主體位置之實施態樣。
本發明之一第三實施例係為一車流均速計算方法，其流程圖請參考第3圖。第三實施例之方法係用於一車流均速系統(例如前述實施例之車流均速系統1)，包含一行動主體以及一計算模組。該行動主體設有一主體測速器、一雷達測速器以及一收發器。第三實施例之詳細步驟如下所述。
首先，執行步驟301，令該主體測速器判斷該行動主體之一主體速度。執行步驟302，令該雷達測速器偵測一鄰近車體之至少一速 度。執行步驟303，令該收發器將該主體速度以及該鄰近車體之該至少一速度傳送至該計算模組。最後，執行步驟304，令該計算模組根據該主體速度以及該鄰近車體之該至少一速度計算一車流均速。類似地，於步驟302中，為加強該雷達測速裝置偵測該鄰近車體之該至少一速度之準確度，該雷達測速裝置係可根據該主體速度，利用都卜勒效應判斷該鄰近車體之至少一速度。
本發明之一第四實施例係為一車流均速計算方法，其流程圖請參考第4圖。第四實施例之方法係用於一車流均速系統(例如前述實施例之車流均速系統1’)，包含一行動主體以及一計算模組。該行動主體設有一主體測速器、一雷達測速器、一收發器以及一定位裝置。第四實施例之詳細步驟如下所述。
首先，執行步驟401，令該主體測速器判斷該行動主體之一主體速度。執行步驟402，令該雷達測速器偵測一鄰近車體之至少一速度。執行步驟403，令該定位裝置判斷該行動主體之一主體位置。執行步驟404，令該收發器將該主體位置、該主體速度以及該鄰近車體之該至少一速度傳送至該計算模組。最後，執行步驟405，令該計算模組根據該主體位置、該主體速度以及該鄰近車體之該至少一速度，計算該主體位置之一車流均速。
類似地，本發明第四實施例之該定位裝置可為一全球定位系統裝置，而該主體位置係包含一全球定位系統座標。然而，其同樣非用以限制本發明定位裝置以及主體位置之實施態樣。
綜上所述，本發明之車流均速計算系統及其車流均速計算方法將得以準確、大偵測範圍且低成本之方式，完成特定路段之車流 速度計算。
惟上述實施例僅為例示性說明本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技藝之人士可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
1、1’‧‧‧車流均速計算系統
11、11’‧‧‧行動主體
110‧‧‧主體位置
111‧‧‧主體測速器
113‧‧‧雷達測速器
115‧‧‧收發器
117‧‧‧定位裝置
13‧‧‧計算模組
2‧‧‧鄰近車體
U‧‧‧主體速度
V‧‧‧鄰近車體之至少一速度
第1A圖係本發明之第一實施例之車流均速計算系統道路應用之示意圖；第1B圖係為本發明之第一實施例之行動主體之示意圖；第2A圖係本發明之第二實施例之車流均速計算系統道路應用之示意圖；第2B圖係為本發明之第二實施例之行動主體之示意圖；第3圖係本發明之第三實施例之車流均速計算方法之流程圖；以及第4圖係本發明之第四實施例之車流均速計算方法之流程圖。
1‧‧‧車流均速計算系統
11‧‧‧行動主體
13‧‧‧計算模組
2‧‧‧鄰近車體
U‧‧‧主體速度
V‧‧‧鄰近車體之至少一速度

Claims (8)

  1. 一種用於一車流均速計算系統之車流均速計算方法，該車流均速系統包含一行動主體以及一計算模組，該行動主體設有一主體測速器、一雷達測速器以及一收發器，該收發器透過網路與該計算模組連線，該車流均速計算方法包含下列步驟：(a)令該主體測速器判斷該行動主體之一主體速度；(b)令該雷達測速器偵測複數鄰近車體之複數速度；(c)令該收發器將該主體速度以及該等鄰近車體之該等速度傳送至該計算模組；及(d)令該計算模組根據該主體速度以及該等鄰近車體之該等速度計算一車流均速。
  2. 如請求項1所述之車流均速計算方法，其中，該行動主體更包含一定位裝置，該車流均速計算方法更於步驟(c)前包含：(e)令該定位裝置判斷該行動主體之一主體位置；其中，步驟(c)更包含：(c1)令該收發器將該主體位置、該主體速度以及該等鄰近車體之該等速度傳送至該計算模組；其中，步驟(d)更包含：(d1)令該計算模組根據該主體位置、該主體速度以及該等鄰近車體之該等速度，計算該主體位置之該車流均速。
  3. 如請求項2所述之車流均速計算方法，其中，該定位裝置係為一全球定位系統(Global Positioning System)裝置，該主體位置係包含一全球定位系統座標。
  4. 如請求項1所述之車流均速計算方法，其中，步驟(b)更包 含：(b1)令該雷達測速裝置根據該主體速度，利用都卜勒效應(Doppler effect)計算該等鄰近車體之該等速度。
  5. 一種車流均速計算系統，包含：一計算模組；以及一行動主體，包含：一主體測速器，用以判斷該行動主體之一主體速度；一雷達測速器，用以偵測複數鄰近車體之複數速度；以及一收發器，透過網路與該計算模組連線，用以將該主體速度以及該等鄰近車體之該等速度傳送至該計算模組；其中，該計算模組根據該主體速度以及該等鄰近車體之該等速度計算一車流均速。
  6. 如請求項5所述之車流均速計算系統，其中，該行動主體更包含：一定位裝置，用以判斷該行動主體之一主體位置；其中，該收發器更用以將該主體位置、該主體速度以及該等鄰近車體之該等速度傳送至該計算模組，該計算模組更用以根據該主體位置、該主體速度以及該等車體之該等速度，計算該主體位置之該車流均速。
  7. 如請求項5所述之車流均速計算系統，其中，該定位裝置係為一全球定位系統(Global Positioning System)裝置，該主體位置係包含一全球定位系統座標。
  8. 如請求項5所述之車流均速計算系統，其中，該雷達測速裝 置係根據該主體速度，利用都卜勒效應(Doppler effect)計算該等鄰近車體之該等速度。
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財團法人中華顧問工程司,"整合式交通資訊系統平台發展計畫－都市交通資訊整合規劃與建置",92年11月27日 *

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