專利名稱：A method of creating a speed estimation的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通常通過組合來自多個源的數據形成道路路段上的車輛速度的 速度估計的方法。特定來說但并非排他地，所述數據源包括從GPS (全球定位系統)探測器 導出的速度數據及GSM (全球移動通信系統)數據，但可包括來自各種其它源的數據。
背景技術：
隨著不斷提高的道路交通水平，需要快速產生交通擁堵報告以使得對其的快速響 應(例如，動作)能夠移除交通擁堵的原因，且向接近擁堵區(qū)域的道路用戶報警以允許其采 取適當動作，例如選擇替代線路。現有方法通常依靠通過直接視覺觀察或通過使用各種種類的傳感器(例如，嵌入 于車行道中的相機或接近傳感器)等對車輛的物理檢測。前一種方法可僅提供有限的覆蓋 范圍，因為需要大量的人員，而后一種需要在道路網絡中安裝廣泛且昂貴的基礎設施。還已知使用來自移動電話網絡(例如，GSM網絡)的數據，以獲得進一步的交通信 息源且此種系統的實例顯示于W00245046中。來自移動電話網絡的此種數據可被視為有益 的，因為其提供可在其上評估交通流動(即車輛速度)的進一步數據源。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的第一方面，提供一種形成表示沿道路路段的車輛速度的速度估計的 方法，所述方法包含以下步驟至少從參考數據源獲得參考速度數據且從第二數據源獲得第二速度數據，其中所 述第二源不同于所述參考源；使用所述參考速度數據來檢驗所述第二速度數據且根據所述檢驗來修改所述第 二速度數據；及基于所述經檢驗第二速度數據來產生所述道路路段的車輛速度的估計。此種方法的優(yōu)點為增加車輛速度的估計的總體準確性及相關聯可信度，因為已檢 驗所述第二速度數據。所述方法可包括融合所述參考速度數據與所述第二速度數據以產生提供沿所述 道路路段的車輛速度的估計的經融合速度數據。所述方法可包括融合額外的數據源。因此，在一些實例中，如果所述第二速度數據通過關于所述參考速度數據的檢驗， 那么可不對其進行修改?？蓮钠浍@得速度數據的可能數據源包括以下各項中的任一者來自道路回路的數 據；來自相機的數據；收費所；車牌辨識系統；交通消息頻道(TMC)消息(例如，報警C消 息)；新聞數據(例如，交通播報等)；遠程導航設備(LORAN-C)信號；GPS (全球定位系統) 啟用裝置；GSM(全球移動通信系統)；UMTS(通用移動通信系統)或其它移動電信標準；任 何其它位置數據源。因此，參考數據源及第二數據源可以是這些源中的任一者，但應了解， 所述參考數據源可能被選擇為比所述第二速度數據源更準確的速度數據源，以便可增加對速度數據的可信度。在一些實施例中，所述參考數據可包含正針對其做出車輛速度的估計的道路路段 的速度曲線數據。舉例來說，此種速度曲線數據可以是(例如)TomTom IQ線路中使用的速 度曲線。此種速度曲線可提供在不存在或至少大致不存在擁堵的情形中在一天中的特定時 間對車輛的速度的估計。所述參考數據可與映射數據(包括正針對其產生速度估計的道路 路段上的數據)相關聯。從移動電信裝置導出的數據包括通過(例如)以下各項中的任一者根據發(fā)信數據 的所測量改變來導出每一手機在一位置處的概率小區(qū)轉交、定時提前、信號強度等。在一個特定實施例中，所述參考數據源為從GPS裝置獲得的數據且所述第二數據 源為從移動電信裝置獲得的數據。目前，GSM導出數據比GPS導出數據更廣泛可用但較不 準確。因此，可從所述參考速度數據導出可用于校正所述第二速度數據的校正因子或類似 物。所述方法可應用于多于兩個數據源；即所述參考源及第二源以外的額外數據源。 也就是說，所述方法也可檢驗進一步的數據源。每一進一步數據源可通過來自參考源的數 據檢驗，或者替代地或另外可通過進一步的參考源檢驗。所述方法可包括從分別從所述參考數據源、第二數據源及/或任何其它數據源獲 得的位置數據產生參考速度數據及/或第二速度數據。所述位置數據的數據源可與所述速 度數據的那些數據源相同。在一些實施例中，所述位置數據可包含位置(例如，由柵格參考提供)或類似物， 其通常具有與其所提供的位置相關聯的不確定性程度。舉例來說，由GPS產生的位置數據 往往準確到IOm左右。從GSM導出的位置數據往往準確到200m左右。因此，所述方法可包括以下步驟a到j中的任一者a 在第一時間(tl)處從參考數據源及/或第二數據源捕獲參考位置數據。所述 第二數據源可便利地為移動電信裝置，例如移動電話，其可利用GSM、UMTS或其它此種協 議。由此，從所述第二數據源捕獲所述參考位置數據可包括在給定時間tl處從車輛上的活 動移動電信裝置(可能在使用中)捕獲數據。b 使所述位置數據與按照道路路段(其每一者表示道路網絡的離散部分)界定所 述道路網絡的道路網絡映射數據交叉，以便識別對應于第一地理位置數據的原始可能道路 路段。也就是說，所述方法可使用所述映射數據來限制來自所述位置數據的可能位置。因 此，可從所述參考位置數據源、第二位置數據源及/或額外位置數據源中的每一者產生道 路路段。C:針對原始可能道路路段產生表示車輛已到達原始可能道路中的給定一者上的 位置處的可能性的初始概率向量。此外，此可針對所述數據源中的任一者執(zhí)行。d 在稍后時間t2 = tl+At處從數據源捕獲第二位置，其中At為裝置在第一地 理位置與第二地理位置之間的實際通行時間。此外，此可針對所述數據源中的任一者執(zhí)行。e 使所述第二位置數據與所述道路網絡映射數據交叉，以便識別對應于所述第二 地理位置數據的新的可能道路路段。此外，此可針對所述數據源中的任一者執(zhí)行。f:識別道路網絡中鏈接對應于所述參考位置數據及第二位置數據的可能道路路 段的可用線路，所述線路由一系列道路路段構成。
g:針對所述新的可能道路路段產生表示車輛經由所述可用線路中的一者在稍后 時間t2處已到達所述道路網絡中對應于所述第二地理位置數據的所述新的可能道路路段 中的給定一者上的位置處的可能性的經更新概率向量。此外，此可針對所述數據源中的任 一者執(zhí)行。h:使所述可用線路與構成所述可用線路的所述系列道路路段中的每一者的道路 路段的預期平均車輛速度數據交叉以便確定所述可用線路的預期通行時間。此外，此可針 對所述數據源中的任一者執(zhí)行。i 將所述實際通行時間與所述可用線路的所述預期通行時間相比較以便產生所 述線路的指示當時在其個別道路路段上的車輛交通擁堵程度的延遲因子。此外，此可針對 所述數據源中的任一者執(zhí)行。j 使用給定道路路段確定多個車輛的平均延遲因子，所述平均值至少在已沿行所 述可用線路中的任一者的可能性的基礎上加權?？稍诟鶕奈恢脭祿粗械娜我徽攉@得的位置數據產生所述數據源中的任一者 的速度數據時利用步驟a到j中的一些或全部。雖然步驟a到j可應用于任一數據源，但 其可更適用于具有較低準確度的數據源；舉例來說，例如移動電信裝置。產生具有在一位置 中的較高程度的確定性的位置數據的裝置可能夠僅依賴于所述位置數據而非必須使用映 射數據來限制從所述數據源獲得的位置估計。所述方法可包含在可稱為實時或至少偽實時的事物的基礎上產生車輛速度的估 計。也就是說，可不時地產生速度數據的估計，使得獲得位置數據與從其導出速度數據或獲 得速度數據與檢驗所述速度數據之間存在短的延遲。短的周期可按照分鐘來測量且可小于 大約以下時間中的任一者20分鐘、15分鐘、10分鐘、5分鐘、3分鐘、2分鐘、1分鐘等。所述檢驗過程可包括用加權因子對速度數據進行加權。在一些實施例中，可針對 給定數據源確定所述加權因子。在替代或額外實施例中，所述加權因子對于給定道路路段是特定的。所述方法可 經布置以(可能)通過先前檢驗的結果產生此道路路段加權因子，因此其由歷史數據產生。 此種方法可有助于減小處理負擔，因為其可有助于使所述檢驗過程的初始數據更準確。因此，在一時間周期期間，所述方法可了解將應用于所述第二速度數據的加權因 子。此外，所述方法還可了解用于進一步的速度數據源的加權因子，所述加權因子在與應用 于從所述第二源產生的速度數據的加權因子相比較時通常將不同?？墒箲糜诮o定速度數據的加權因子隨時間而衰減。此衰減可以是指數的，或可 以是線性的，或可以是任何其它合適數學函數(作為基礎)。所屬領域的技術人員應了解， 隨著數據老化，其將變得不能夠充分代表道路路段上的實際狀況且因此期望所述數據對產 生所述道路路段的車輛速度的估計具有較小作用。所述方法可計算來自參考數據源與第二數據源或進一步數據源的速度數據之間 的分布。可分析所述分布且使用此分析的輸出來確定應如何修改所述第二速度數據。所屬 領域的技術人員應了解，一個可能結果是不需要修改。所述方法可計算所述速度數據的正態(tài)分布。此通常針對給定道路路段執(zhí)行。所述 方法可隨后計算所述正態(tài)分布的均值及/或方差。可利用所述均值來確定從所述第二數據源及/或進一步數據源產生的速度數據內的偏置；所屬領域的技術人員應了解，如果所述數據源正提供大致相同的速度數據，那么 所述均值應趨向為零。所述方法可隨后(通常)通過從所述第二速度數據及/或隨后速度 數據移除所述偏置來修改所述第二速度數據及/或所述隨后速度數據以計及所述偏置?？衫盟龇讲顏泶_定從所述第二數據源及/或所述隨后數據源產生的速度數 據內的噪聲級?？蓪㈩愃品椒☉糜趶膮⒖紨祿串a生的速度數據。所述方差可用于產生 道路路段加權因子。所屬領域的技術人員應了解，此類實施例可經布置以便具有給予一致 的速度數據較高加權的作用；即，對任何一個讀數具有更大可信度。所述方法還可給已從相同道路路段上的車輛產生的來自數據源中的每一者的速 度數據指派概率。舉例來說，在其中存在高密度道路路段或其它形式的交通的區(qū)域中，情況 可以是從不同數據源產生的數據可未必全部與相同道路路段相關。應了解，此種趨勢可隨 數據源的準確性降低而增加且還可在其中可存在多條道路接近的城市環(huán)境中增加。在一些實施例中，所述概率可用于道路路段加權因子的產生。因此，其中對參考速 度數據與第二速度數據由在相同道路路段上行進的車輛產生不存在可信度的道路路段將 向由第二數據源及/或隨后數據源產生的速度數據應用較小加權。可以且通常將針對由道路網絡映射數據覆蓋的多個道路路段重復所述方法。實際 上，可針對由所述道路網絡映射數據覆蓋的每一路段重復所述方法。然而，在一些實施例 中，所述方法可限于對針對其具有來自參考數據源及第二(或任何其它)數據源兩者的充 足數據的道路路段執(zhí)行。所述方法可包含使用其中通過所述方法離線了解所述道路路段加權因子的培訓 模式。離線可被視為不產生車輛速度的估計或在確定是否存在擁堵時不利用車輛速度的所 述估計。在其它實施例中，可通過所述方法在線并產生車輛速度的估計了來解所述道路路 段加權因子。所述方法可根據如此產生的車輛速度的估計來確定道路路段上是否存在擁堵?？?將車輛速度的所述估計與所述道路路段的自由流動速度(即，當不存在擁堵時交通將流動 的速度)相比較。所述自由流動速度可由所述道路路段的給出預定時間周期期間的自由流 動速度的速度曲線提供。速度曲線可以是如給出的TomTom IQ線路。假如車輛速度的估計降到自由流動速度的預定百分比或其它測量以下，那么所述 方法可確定所述道路路段上存在擁堵且應發(fā)出報警。根據本發(fā)明的第二方面，提供一種經布置以監(jiān)視沿一個或一個以上給定道路路段 的車輛速度的道路交通網絡報告系統，所述系統包含存儲裝置；及處理電路，其連接到所述存儲裝置；所述存儲裝置經布置以存儲從自參考位置數據源接收的位置數據產生的參考速度數據；及從自第二位置數據源接收的位置數據產生的第二速度數據；所述處理電路經布置以a 處理所述參考速度數據及所述第二速度數據以檢驗所述第二速度數據；b 根據所述檢驗來修改所述第二速度數據
c 基于所述經檢驗第二速度數據來產生所述道路路段的車輛速度的估計。所述處理電路還可經布置以融合來自所述參考、第二及任何其它數據源的數據且 從所述經融合速度數據產生所述速度估計。根據本發(fā)明的第三方面，提供一種含有指令的機器可讀媒體，所述指令在由機器 讀取時致使所述機器執(zhí)行本發(fā)明的第一方面的方法或所述方法的至少一部分。根據本發(fā)明的第四方面，提供一種含有指令的機器可讀媒體，所述指令在由機器 讀取時致使所述機器起到本發(fā)明的第二方面的系統或所述系統的至少一部分的作用。在本發(fā)明的以上方面中的任一者中，所述機器可讀媒體可包含以下各項中的任一 者軟磁盤、CD R0M、DVD ROM/RAM(包括-R/-RW及+R/+RW)、硬盤驅動器、存儲器(包括USB 存儲器鍵、SD卡、Memorystick 、壓縮快閃卡等)、磁帶、任何其它形式的磁性光學存儲裝 置、所發(fā)射信號(包括因特網下載、FTP傳送等)、電線或任何其它合適媒體。此外，所屬領域的技術人員應了解，關于本發(fā)明的任何一個方面論述的特征經適 當修正后適合于本發(fā)明的其它方面。


下文將參照附圖以說明性實例的方式描述本發(fā)明的教示的各個方面及體現那些 教示的布置，附圖中圖1 (現有技術)示意性地顯示全球定位系統(GPS)的實例；圖2及3(現有技術)每一者顯示道路網絡的部分及其與移動電信裝置網絡的一 部分的關系；圖4a及4b顯示圖3中所示過程的進一步例示；圖5顯示突出當組合數據源時的考慮因素的曲線圖；及圖6顯示概述所描述的發(fā)明的實施例的流程圖。
具體實施例方式圖1圖解說明可由導航裝置使用的全球定位系統(GPS)的實例性視圖。此類系統 為已知且用于各種目的。一般來說，GPS是基于衛(wèi)星無線電的導航系統，其能夠確定連續(xù)的 位置、速度、時間，且在一些實例中為無限數目的用戶確定方向信息。以前稱作NAVSTAR，所 述GPS并入有在精確的軌道中繞地球運轉的多個衛(wèi)星?；谶@些精確軌道，GPS衛(wèi)星可將 其位置中繼到任何數目的接收單元。然而，應理解，可使用全球定位系統，例如GL0SNASS、歐 洲伽利略定位系統、COMPASS定位系統或IRNSS (印度區(qū)域導航衛(wèi)星系統)。當經特別裝備以接收GPS數據的裝置開始掃描GPS衛(wèi)星信號的射頻時，實施所述 GPS系統。在從GPS衛(wèi)星接收無線電信號時，所述裝置通過多種不同常規(guī)方法中的一者確定 所述衛(wèi)星的精確位置。在多數實例中，所述裝置將繼續(xù)掃描信號直到其已獲取至少三個不 同衛(wèi)星信號(注意，正常不會但可以使用其它三角測量技術僅通過兩個信號來確定位置)。 實施幾何三角測量后，所述接收器利用三個已知位置來確定其自身相對于衛(wèi)星的二維位 置。此可以已知方式完成。另外，獲取第四衛(wèi)星信號將允許所述接收裝置通過相同幾何計 算以已知方式計算其三維位置。可由無限數目的用戶在連續(xù)基礎上實時更新位置及速度數 據。
如圖1中所示，GPS系統大體由參考編號100表示。多個衛(wèi)星120在繞地球124的 軌道中。每一衛(wèi)星120的軌道未必與其它衛(wèi)星120的軌道同步且實際上可能不同步。顯示 GPS接收器140從各個衛(wèi)星120接收擴展頻譜GPS衛(wèi)星信號160。連續(xù)從每一衛(wèi)星120發(fā)射的擴展頻譜信號160利用使用準確原子時鐘實現的準確 頻率標準。作為其數據信號發(fā)射160的部分的每一衛(wèi)星120傳輸指示所述特定衛(wèi)星120的 數據串流。所屬領域的技術人員應了解，GPS接收器裝置140通常從GPS接收器裝置140的 至少三個衛(wèi)星120獲取擴展頻譜GPS衛(wèi)星信號160以通過三角測量來計算其二維位置。額 外信號的獲取(從總共四個衛(wèi)星120產生信號160)準許GPS接收器裝置140以已知方式 計算其三維位置。圖2顯示在由包括多個發(fā)射器/接收器臺8、9及具備移動電信裝置地理定位系統 或中心(MPC) 11 (舉例來說，如參照圖1所簡明描述的基于GPS技術的一者)的呼叫管理系 統10的移動電信裝置網絡7服務的區(qū)域中包含具有名稱Al的主要公路2及具有名稱A2、 A3、A4、A5的各個其它小鄉(xiāng)村道路3的道路網絡1 (未按比例)的部分。當沿著公路Al駕駛具有使用中的車載蜂窩電話或其它移動電信裝置(MS裝置) 的機動車輛12時，定位系統11將周期性地產生所述裝置的地理位置數據。此數據呈或多或 少擴展的地理區(qū)域的形式，此取決于所使用的特定定位系統的精確性，所述區(qū)域在圖2中 由通常具有20米左右的直徑的陰影小區(qū)13(13a、13b到13g)表示。此地理位置數據通過 擁堵報告系統(CRS) 14與表示道路Al、A2、A3等中的每一者的個別道路路段16 (Ale Alh、 A3a、A3b等)的地理位置的道路交通網絡數據交叉，以確定所述道路路段在一時刻處的速 度數據。因此，所述道路路段(曾在其上產生過速度數據)的此速度數據提供可被視為從 參考源(在此實例中為GPS系統100)產生的參考速度數據。所述個別道路路段16 (Ale、A3a等)通常由道路2、3的在與其它道路3、2的連續(xù) 交叉點17 (其構成包含表示個別道路路段16的地理位置的道路網絡映射數據的數據庫中 的節(jié)點)之間延伸的長度組成。道路2、3在連續(xù)交叉點17之間的長度過長時，通過插入額 外節(jié)點17'來打破此長度以將所述道路劃分成若干道路路段，其中每一道路路段具有不大 于(例如)大約500米的長度。因此，在道路Al的SW端處，使用額外節(jié)點17'來將道路2 破裂為兩個道路路段Ale及Aid。應順便注意，盡管為便于圖解說明及清晰性，所述圖將每一道路顯示為僅一個道 路路段，例如Ale，但實際上此類道路通常將每一者對應于兩個道路路段，例如Ale ‘及 Ale"，其中一者針對沿所述道路的每一行進方向。自然，此影響所涉及的處理的量，因為至 少對于初始地理位置，必須計及兩倍多的道路位置，因為將不知道車輛正在行進的方向。一 旦已捕獲第二地理位置，盡管將變得顯而易見的是所述第二道路位置可僅通過使用朝向一 個方向而非另一方向的那些道路路段的線路鏈接到所述第一道路位置，由此可從考慮中的 道路路段中丟棄后者。擁堵報告系統14耦合15到呼叫管理系統10 (如下文進一步描述)。系統14辨識 道路網絡1的哪些道路路段16對應于(與其一致或兼容)針對車輛12接收的GPS(地理 位置系統)數據。在一些情況下，GPS數據13a、13g將分別與Al公路的僅一個可能道路位置(即，特 定道路路段16-Alc、Alh)兼容。在其它情況下，地理位置數據13c、13e將與在兩個或兩個以上不同道路路段16中的任一者上的車輛兼容。在一種情況下，公路Al的部分(道路路 段Ale)及小鄉(xiāng)村道路A5(道路路段A5a)存在于由地理位置數據13c界定的地理區(qū)域內，且 在另一情況下，公路Al的不同部分(道路路段Alf、Alg)及小鄉(xiāng)村道路A3 (道路路段A3a) 全部與地理位置數據13e兼容。擁堵報告系統14針對此類情況呈現道路位置數據作為概率向量，其包含車輛12 在一個或其它道路路段上的相關概率(參見下文的進一步說明)。所述概率可基于一個或一個以上合適因素，例如，舉例來說，道路在考慮中的地理 區(qū)域內的長度及所述道路的等級。在地理區(qū)域13e的情況下，公路Al比小鄉(xiāng)村道路A3具 有更高的等級且因此Al道路路段具有比道路路段A3a更高的概率級別。另一方面，道路路 段A3a在地理區(qū)域13e內的長度大于道路路段Alf、Alg中的每一者的長度，此往往將加權 車輛在沿另一方向的一個或另一道路路段上的概率，盡管在此特定情況下，仍可能預期等 級的差異勝過道路長度的差異。僅單個道路路段(例如，Alh)與地理位置數據(13g)交叉 時，應了解，此道路的有關部分具有100%或1的概率。一旦已檢測到“活動”(即，正用于發(fā)送及/或接收某種類的MS電信或出于網絡管 理目的而僅與呼叫管理系統10交換數據)的移動MS裝置，也就是說在移動車輛12中的MS 裝置，那么可針對其保持活動的周期的持續(xù)時間對此進行追蹤?？赏ㄟ^使地理位置數據與 道路網絡映射數據交叉來針對其產生第二(及隨后)道路位置數據(13b到13g)(如前文 關于GPS速度數據所描述)，且然后如下文所描述實施額外處理。所屬領域的技術人員應了解，在一些實施例中，如果數據源足夠準確，那么可確定 使位置數據與道路匹配且指派概率可非必需。舉例來說，如果所述位置數據的準確性比道 路路段的特征大小好，那么其完全可足以使位置數據與道路路段匹配，因為將存在對所述 位置將在由所述位置數據指示的道路路段上的足夠高的可信度。在其它實施例中，MS裝置可并不必需對于將使用由所述MS裝置產生的GPS位置 數據追蹤的裝置為活動(即，正用于發(fā)送及/或接收某種類的MS電信或出于網絡管理目的 而僅與呼叫管理系統10交換數據)。舉例來說，所述MS裝置可經布置以通過其它方式加載 GPS位置數據。實際上，所述MS裝置可經布置以存儲GPS位置數據且不時地(其可以是周 期性地或在不固定的周期，例如當通信信道變得可用時)加載所述GPS位置數據。通過構造表示第一道路位置與第二道路位置16之間的可用線路中的每一者的轉 變矩陣來產生表示第二道路位置16 (Aid)的概率向量。在一些情況下(例如，分別對應于 地理位置13a、13b的道路路段Alc — Aid)，將僅存在單個可用的線路Alc — Aid。在其它 情況下(例如，對應于地理位置13b、13c的道路路段Aid、Ale、A5a)，將存在多于一個可用 的線路(Aid — Ale或Ald — A5a)。因此，在車輛從地理位置13b向地理位置13c行進的情 況下，其在公路Al上出發(fā)，但以保持在公路Al上結束或駕駛到小鄉(xiāng)村道路A5上。因此，存 在與所檢測的第一地理位置及第二地理位置兼容的兩個可能可用線路。一旦已僅在道路位置數據(任一車輛當時在任一特定道路上的可能性或可用線 路的相關可能性)的基礎上產生表示已沿行這些可用線路中的任一者的可能性的轉變矩 陣(即，獨立于特定車輛通行數據的“靜態(tài)”轉變矩陣)，那么通過計及所述車輛在所述第一 道路位置與所述第二道路位置之間的實際通行時間At來進一步細化此轉變矩陣。擁堵報告系統14還保存與沿特定道路路段的預期行進速度相關的數據。此可僅基于道路的等級(舉例來說，公路60mph且小鄉(xiāng)村道路35mph)，或可以是針對所述個別道 路路段產生的速度曲線，或可計及預定額外因素(例如，一天中的某一時間、一周中的某一 天)，或甚至可涉及在線更新，其中(舉例來說)平均道路交通速度已由于交通量而在給定 周期期間以某種程度減小，但所述道路尚未經受將實際擾亂流動且阻礙交通以合理穩(wěn)定的 速率流動的任何特定事故或環(huán)境。通過比較第一道路位置與第二道路位置之間的實際及預期車輛通行時間Δ tx，即 可產生表示此車輛已沿特定線路行進的可能性的時間相依轉變矩陣。因此，舉例來說，如 果所述車輛在第一道路路段Ald與第二道路路段Ale (沿著公路Al)之間的預期通行時間 為22秒且對于第二道路路段A5a(從公路Al到小鄉(xiāng)村道路A5上)為58秒且實際時間為 30秒，那么可看到，實際時間比第一線路的預期時間慢，但顯著比第二線路的預期時間快。 假設通常車輛比所述預期速度快得多的可能性顯著小于所述車輛比所述預期速度慢的可 能性，那么擁堵報告系統14將調整初始轉變矩陣以相對于折向到小鄉(xiāng)村道路A5上的線路 Ald — A5a的概率增加保持在主公路Al上的線路Ald — Ale的概率。出于確定預期通行時間的目的，當然必需知道已行進的距離。此信息通常對于正 被處理的道路網絡映射數據內的每一道路路段可用。在地理位置13c的情況下，可看到，在捕獲此位置13c時，車輛可定位于道路路段 Ale (或A5a)的前半段中的任何地方。在地理位置13b的情況下，所述車輛可在道路路段 Ale的(NE)端處或在道路路段Ald的前半段中的任何地方。為促進預期通行時間Atx的 計算，所述系統每當(例如)所述車輛在地理位置13與其兼容的(或每一)道路路段16 的最早部分時作出標準假設。應了解，當車輛沿行一個線路而非另一線路的概率增加時，那么可反復使用此以 進一步細化表示當前道路位置的向量及表示通向其的線路的轉變矩陣。因此，舉例來說，如 果時間相依矩陣指示特定車輛沿行停留在公路Al上的線路Ald — Ale而非折向到小鄉(xiāng)村 道路A5上的線路Ald — A5a的高概率，那么可使用此來不僅細化從地理位置13c導出的經 更新第二概率向量，而且細化從先前地理位置13b導出的較早產生的第一概率向量。舉例來說，地理位置13b與在道路路段Ale或Ald中的任一者上的車輛12 —致。 前一概率將暗示較大的行進距離且因此暗示給定通行時間的較高速度。如果此較高速度顯 著大于預期速度，那么此將顯著減小車輛在道路路段Ale上的概率且增加所述車輛在道路 路段Ald上的概率，由此增加已沿行線路Aid —Ale的概率且降低線路Alc — Ale的概率。當已產生表示給定時間處可能道路路段位置16的相關可能性及已沿行到相應道 路路段位置的可用線路中的任一者的相關可能性(在過濾掉低概率線路之后)的概率向 量，那么可將所述線路分割成其道路路段的若干路段，每一路段表示特定道路的給定長度， 且所述線路的實際通行時間跨越所述路段道路的若干路段分布(與其長度及預期道路速 度成比例)，且擁堵報告系統14針對每一路段道路路段產生考慮中的特定車輛的預期通行 時間報告。在一些實施例中，盡管擁堵報告系統14通過將整個線路的個別道路路段中的每 一者的預期通行時間相加來產生所述整個線路的預期通行時間Δ tx，且然后將此劃分成所 檢測的實際通行時間At以產生所述整個線路的延遲因子。雖然所述延遲因子原則上可在 所述線路中所包括的不同道路路段之間變化_舉例來說，當從擁堵的公路折向到小道路上時，但出于最實際的目的，可便利地假設(相同)延遲因子同等地適用于所述線路中所包括 的道路路段中的每一者。擁堵報告系統14然后將針對給定道路路段針對所有可用車輛產生的延遲因子報 告求平均以獲得所述特定道路路段的平均延遲因子。用于此的延遲因子報告可僅為當時產 生的那些延遲因子報告，但更通常將包括至少一些較早的報告，其已合適地老化或衰減以 減小其在所述求平均過程中的加權。這樣獲得的平均延遲因子給出所述道路路段上的車輛 交通在當時經受的延遲(如果有)的指示且因此給出所述道路網絡那里的擁堵狀態(tài)或程 度。圖3圖解說明使用另一種類的系統產生相同道路網絡1中的地理位置數據。在此 情況下，呼叫管理系統10不具有專用地理定位系統，而是擁堵報告系統14利用呼叫管理系 統10的組成段。此種數據源可被視為產生第二速度數據的第二速度數據源。更詳細來說，圖3中的呼叫管理系統10依靠使用定時提前區(qū)來管理MS裝置與發(fā) 射器/接收器臺8、9之間的呼叫的接收及發(fā)射。因此，當呼叫管理系統10檢測到活動MS 裝置(即，在使用中的MS裝置)時，其不斷監(jiān)視所述裝置在哪個定時提前區(qū)中。這些定時 提前區(qū)呈部分環(huán)形區(qū)21的形式，其與相鄰區(qū)具有有限的重疊，在所述重疊處所述MS裝置所 經受的定時提前遞增或遞減。當活動MS裝置(在車輛12上)進入所述重疊區(qū)域時，所述裝置可以所述第一或 第二定時提前區(qū)下的定時提前操作。因此，所述裝置可在所述第一定時提前區(qū)與所述第二 定時提前區(qū)之間的所述重疊區(qū)域(便利地稱為定時提前邊界區(qū))內的任一點處從所述第一 定時提前切換到所述第二定時提前_且實際上可來回轉換直到其離開所述重疊區(qū)域且完 全脫離所述第一定時提前區(qū)。原則上，當所述MS裝置從所述第一定時提前切換到所述第二 定時提前時，所述呼叫管理系統所知道的所有事物是其在所述第二定時提前區(qū)內某處的位 置處，所述位置可在所述重疊區(qū)域內部或外部。實際上，給出地理定位數據的連續(xù)捕獲之間 的短時間間隔(通常0. 5秒)，那么我們將知道，當已檢測到定時提前切換時，所述裝置肯定 在此短時間間隔期間的某時在所述重疊區(qū)內，且通過用有限程度的定時不確定性替代較大 程度的位置不確定性，可假設，在地理位置捕獲在檢測到定時提前切換時發(fā)生的情況下，所 述MS裝置在所述有限重疊區(qū)域(定時提前邊界區(qū))內而非整個新定時提前區(qū)內。從圖3中 可看到，甚至更有限的定時提前邊界區(qū)22的地理區(qū)域仍可遠遠大于由圖2中所使用的GPS 系統所界定的地理區(qū)域13，且因此將通常含有較大數目的道路路段，以使得所獲得的地理 定位數據將與較大數目的道路路段位置兼容。還可看到，所述地理區(qū)域通常較大，因此所確定的通行時間(在不同道路路段位 置之間)更長。此將對屬于各個可能道路位置及其之間的可用線路的概率具有負面影響， 使得將通常對可能道路位置及線路的個別識別具有較小可信度。然而，原則上，擁堵報告系 統14以與上文所描述方式大致類似的方式操作，將預期通行時間與實際通行時間相比較， 且確定個別道路路段的平均延遲因子。進一步參照圖4a及4b對此進行圖解說明，其中基站400 (其可能是GSM基站)提 供于包含三條道路1、2及3 (其每一者如上文所論述被劃分成道路路段)的道路網絡402 附近。區(qū)404圖解說明MS裝置的最確鑿的位置區(qū)域。因此，在圖4a中將看到，車輛的位置 可對應于若干道路路段，其包括為道路1及2的部分的那些道路路段。
圖4b顯示進一步視圖，其中所檢測的TA區(qū)擴展為顯示為406的區(qū)域。車輛位置 可對應于道路1及2上的位置。使用上文所描述的技術，通過追蹤連續(xù)位置，可最終確定所 述車輛所采取的線路。從圖4a中將看到，當MS裝置移動得更遠離基站400時，那么其可位于其中的區(qū)域 擴展。因此，所述MS裝置離基站400越遠，那么其位置的不確定性越大且越需要使用其它 源來弄清楚所述位置。如上文所描述，盡管其較不準確，但GSM探測數據技術(即，使用MS裝置)具有以 下優(yōu)點其鑒于使用中的裝置的數目(當與能夠使用GPS以極接近于視為實時的時間返回 位置的裝置相比時)而提供高穿透的數據覆蓋。應了解，為有效幫助避免交通擁堵，有利地 在線執(zhí)行對道路路段上的速度的估計，其中獲得位置數據與產生所述道路路段的所述速度 估計之間存在約幾分鐘的延遲。盡管本文中描述使用定時提前(TA)測量，但其它實施例可使用電信系統的其它 控制信號，例如服務小區(qū)ID、手機從一個小區(qū)到下一服務小區(qū)的轉交、信號強度等，其每一 者也可用于確定手機的位置。因此，從以上論述將看到，使用GSM位置數據可導致車輛位置的不確定性，尤其在 密集的道路網絡中。因此，從此產生的任何速度數據的準確性也可為有限的準確性。另外， 也可難以確定不同類型的交通之間的差異；舉例來說，如果鐵路軌道在道路附近通過，那么 可難以確定GSM數據從所述道路還是鐵路產生。因此，從上文中將看到，可使用從不同源導出的位置數據(以上實例中的GPS及 GSM數據)來確定車輛的位置。所屬領域的技術人員應了解，其它數據源也是可行的且包 括來自道路回路的數據；來自相機的數據；交通消息頻道(TMC)消息(例如，報警C消 息)；新聞數據(例如，交通播報等)；遠程導航設備(LORAN-C)信號；來自收費所的數據； 車牌辨識系統或任何其它位置數據源。來自這些源中的每一者的數據將具有優(yōu)點且也具有 缺點，上文論述了其中一些。由此，通過檢驗從各種源產生的數據，增加可產生的速度數據 的質量及/或數量變得可能。通常，使用來自更準確源的速度數據作為參考數據以檢驗來 自較不準確源的速度數據。來自不同源的數據的此種組合可被視為現在關于本發(fā)明的實施例描述的數據融 合過程。然而，在正描述的實施例中且在執(zhí)行所述融合之前，在GPS位置數據(參考數據 源)與GSM位置數據(第二數據源)之間進行交叉確認(即，檢驗)，以便分析從所述GSM 位置數據產生的速度數據的可靠性。為清晰起見，參照特定數據源(GSM及GPS)作以下說明。然而，所屬領域的技術人 員應了解，正描述的方法經適當修正后可應用于從其它數據源產生的速度數據。從對于其存在充足數據的每一道路路段的位置數據(GPS及GSM兩者)計算平均 速度(步驟600、602)。此通過如上文所論述計算從位置數據計算的速度觀察的經加權平 均值來完成。這些觀察中的每一者由真實速度在觀察左右的給定范圍內的概率的估計補充 (此估計可稱為“準確性”)-步驟604。此準確性用作所述觀察的加權以產生道路路段加權 因子-步驟606。通過GPS探測器的先驗加權來校準所述觀察的準確性估計；S卩，根據所述數據的 源來產生加權因子。根據上文應了解，從GPS位置數據產生的位置數據固有地比從GSM位置數據產生的位置數據準確。對于GSM導出觀察，如下文進一步描述，基于與GPS導出數據 的比較來了解每一道路路段的加權因子。所屬領域的技術人員應了解，老化的速度觀察的貼切性隨著時間降低；隨著時間 流逝，速度觀察較不可能反映道路路段上的交通流動的情形。為計及此準確性損失，使用指 數函數隨時間降低觀察的估計的加權因子；即，使其衰減-步驟608。如果所述準確性降到 給定值以下，那么最終從所述系統移除所述觀察。因此，一旦從其導出的位置數據比預定時 間老，那么可能從所述系統移除所述速度觀察。在正描述的實施例中，所述預定時間為大約5分鐘，以使得從位置數據產生的速 度數據反映可被視為道路路段上的“實時”狀況的事物。然而，在其它實施例中，所述預定 時間可以是其它周期，例如大約以下各項中的任一者3分鐘、10分鐘、15分鐘、30分鐘或更長。隨著時間流逝，針對已產生給定道路路段的速度的每一數據源構建所述道路路段 的速度數據的記錄。在正描述的實施例中，此包括GSM及GPS數據兩者。在其它實施例中， 進一步的數據源也可產生給定道路路段的速度數據。為增加任何一個數據源的準確性，可使用一個數據源的特性來改善由另一數據源 產生的速度。在正描述的實施例中，使用GPS數據來檢驗GSM數據且修改所述GSM數據，以 增加針對給定道路路段產生的速度數據的準確性。將進一步關于圖5對此進行描述，圖5突出從GPS及GSM兩個源產生的速度數據之 間的偏置且將用于解釋從關于道路路段的GSM數據產生的速度數據的偏置及如何使用GPS 數據來計及此偏置。所述曲線圖的水平軸表示從GPS數據計算的沿道路路段的車輛的速度數據(即， 速度)且所述曲線圖的垂直軸表示從GSM數據計算的沿道路路段的車輛的速度曲線數據 (即，速度)。兩個源的最佳速度匹配由從左向右延伸的45°線500表示(S卩，其中GPS速 度等于GSM速度)。所述曲線圖的陰影指示實際相關性所在之處，其中較高相關性由朝向位 于所述圖的右邊的比例尺的頂部的陰影指示(即，垂直線)。將看到，兩個數據源之間的相關性往往高于線500，此指示GSM速度數據對于任一 給定道路路段往往比從GPS數據計算的速度數據高。如上文所論述，從GPS源產生的數據 具有較高準確性，但與從GSM源產生的數據相比往往具有較低覆蓋范圍。因此，在正描述的實施例中，可使用在從GSM源接收數據的預定時間周期內接收 的從GPS源接收的數據來檢驗所述GSM數據的質量；即，了解所述GSM數據的質量。在本實 施例中，此預定時間為大約1分鐘，但在其它實施例中情況并不需要如此且可使用其它時 間周期例如15秒、30秒、45秒、75秒、90秒、105秒、2分鐘、3分鐘、5分鐘等。為執(zhí)行此檢驗，針對每一道路路段計算兩個統計數據群組(a)從GPS及GSM數據源產生的速度數據的偏離的分布的統計數據-步驟610，及(b)GSM數據描述與GPS數據相同的交通狀態(tài)的概率(步驟612)。此嘗試確保通 過數據來參考所述道路路段。舉例來說，參照圖2，當道路路段Al與道路路段A5彼此鄰近 時數據與道路路段Al相關而非與道路路段A5相關的概率是什么？進一步論述檢驗的第一步驟(a)，假設正態(tài)分布將存在于給定道路路段的從GPS 及GSM數據源產生的速度數據之間。在正描述的實施例中，計算此分布的前兩個矩(均值及方差)。如果從來自GSM源的數據產生的速度數據中不存在系統偏置，那么所述均值應最 佳趨向于0。如果所述均值顯著不同于0，那么使用其來校正從GSM源產生的速度數據。因 此，所述均值可被視為可從GSM源移除的偏置_步驟614。所述方差為關于所述道路路段的GSM探測數據的噪聲的量化符(quantifier)。 所述方差的倒數在稍后的融合過程期間用作對照其它源將應用于從GSM數據產生的速度 數據的加權。因此，在從GSM測量產生的速度數據中具有高偏置的道路路段將具有在稍后 融合過程中應用于其的較低加權。因此，可使用所述方差來修改道路路段加權因子-步驟 616。進一步論述檢驗的第二步驟(b)，假設從GPS及GSM數據源產生的速度數據之間 的正態(tài)分布非針對所有道路路段成立。在一些道路路段上，觀察到多峰分布，其可能是由于 與來自其它道路(例如，圖3中的道路Al及A5)的GSM數據的系統不匹配數據、其它交通 模式(例如，MS裝置在鄰近道路的火車中行進)等造成的。為量化此效應，針對每一道路 路段維持額外的統計數據。這些統計數據描述針對在GPS源報告擁堵的同時使GSM源報告 自由流速度且反之亦然的情況下的概率。此被解譯為看到道路路段上的不規(guī)則GSM源的風 險。此外，可利用此評估來修改道路路段加權因子618?；诖酥R，確定應在超過預定置信度之前報告給定道路路段上的擁堵的GSM源 的數目；即，確定所述道路路段上存在擁堵。使用此可信度估計來決定道路路段上真正存在 應用旗標表示的擁堵。盡管上文論述了從GPS及GSM源獲得的速度數據之間的比較，但也可在其它數據 源之間執(zhí)行類似分析?？蛇M行此以使得任何一個數據源的優(yōu)點減輕另一數據源的缺點。舉 例來說，對速度偏置的了解可基于報警C協議應用于交通事故消息。可分析報警C協議的 每個LOS (服務等級)播報的速度范圍并對照來自GPS源(或其它數據源)的數據進行調 諧，如針對從GPS及GSM源產生的速度數據之間的比較的情況關于圖5所描述。由于TMC 服務等級事件的經聚合速度范圍，用于速度計算的先驗加權與來自其它數據源(例如，GPS 源)的連續(xù)速度范圍相比往往較低。一旦已執(zhí)行以上處理，那么對從任何給定道路路段的不同源產生的速度數據具有 增加的置信度且可將來自各個源的速度數據組合；即融合。此融合產生針對其存在充足數 據的每一道路路段的單個經融合速度數據_步驟620。使用所述經融合速度數據來確定任何一個道路路段上是否存在可稱為交通事故 (即，擁堵)的事物。如果所述道路路段的所述車輛速度的經融合速度數據下降到預定閾值 速度以下那么確定此情況。在此實施例中此閾值被確定為道路路段的自由流動速度的分數 (即，百分比)。所述自由流動速度為車輛通常沿所述道路路段通過的速度。一些實施例中 的自由流動速度根據一天的時間而變化(舉例來說，所述自由流動速度可由(例如)來自 TomTom IQ線路的速度曲線給出)，而在其它實施例中可以是所述道路路段的設定速度。當道路路段或多個相鄰道路路段通過事故閾值(即，在此實施例中，確定經融合 速度數據指示低于自由流動速度的預定百分比的車輛速度)時且因此沿所述路段行進的 車輛將具有比交通報警可向用戶報警事故的通常情況長的延遲。在一些實施例中，可通過觀看連接的道路路段且確定這些路段是否顯示延遲來確 定延遲的總長度。如果此類連接的路段不顯示延遲，那么可傳遞總延遲作為跨越所述連接的道路路段的延遲。所屬領域的技術人員應了解，連接未必意指彼此鄰近且之間可存在道 路路段。此是由于在交通隊列中可發(fā)生所謂的停駛狀況，其中交通可突然開始移動而后立 刻停止。因此，一些道路路段可顯示高自由流動速度，盡管在擁堵區(qū)域內。所屬領域的技術人員還應很好地理解，雖然本文中所描述的實施例通過軟件實施 某些功能性，但所述功能性可同等地完全實施于硬件中(舉例來說，通過一個或一個以上 ASIC(專用集成電路)或實際上通過硬件與軟件的混合。因此，本發(fā)明的范圍不應被解釋為 僅限于實施于軟件中。最后，還應注意，雖然所附權利要求書陳述本文中所描述特征的特定組合，但本發(fā) 明的范圍并不限于上文所請求的所述特定組合，而是擴展以囊括本文中所揭示特征或實施 例的任一組合，而不管所述特定組合當時是否已明確列舉于所附權利要求書中。本文參考GSM移動電信系統。所屬領域的技術人員應了解，存在可行的各種其 它傳輸協議且GSM僅用作實例。舉例來說，其它協議可包括UMTS (通用移動電信系統)、 GPRS (通用包無線電服務)、CDMA2000、TD-SCDMA等。實際上，此可擴展到其它技術，例如 WiMax, WIFI 等。
權利要求
一種形成表示沿一個或一個以上道路路段的車輛速度的速度估計的方法，所述方法包含以下步驟至少從參考數據源獲得參考速度數據且從第二數據源獲得第二速度數據，其中所述第二源不同于所述參考且所述速度數據指示沿所述或每一道路路段的車輛速度；使用所述參考速度數據來檢驗所述第二速度數據且根據所述檢驗來修改所述第二速度數據；及至少基于所述經檢驗第二速度數據來產生所述或每一道路路段的車輛速度的估計。
2.根據權利要求1所述的方法，其包括從分別從所述參考數據源及第二其它數據源獲 得的位置數據產生所述參考速度數據及/或所述第二速度數據的初始步驟。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述檢驗過程包括用一個或一個以上加權因 子加權速度數據，所述一個或一個以上加權因子可以是針對給定速度數據源確定的，可以 是通過從較早數據了解的。
4.根據任一前述權利要求所述的方法，其經布置以基于先前檢驗的結果來產生道路路 段加權因子。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其中使應用于給定速度數據的所述或每一加權因 子隨時間而衰減。
6.根據權利要求4或5所述的方法，其給已從相同道路路段上的車輛產生的來自所述 數據源中的每一者的所述速度數據指派概率且使用此概率來產生或至少修改所述道路路 段加權因子。
7.根據任一前述權利要求所述的方法，其計算來自所述參考數據源及所述第二數據源 的速度數據之間的分布，所述分布可為正態(tài)分布。
8.根據權利要求7所述的方法，其計算所述正態(tài)分布的均值及/或方差。
9.根據任一前述權利要求所述的方法，其確定從第二數據源產生的所述速度數據內的 速度偏置且隨后修改所述第二速度數據以計及所述偏置。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其利用所述方差來確定從所述第二數據源產生的 所述速度數據內的噪聲級且可在產生所述道路路段加權因子時利用此確定。
11.根據任一前述權利要求所述的方法，假如所述速度估計降到預定閾值以下，那么所 述方法報告一個或一個以上道路路段的延遲。
12.—種經布置以監(jiān)視一個或一個以上給定道路路段的速度數據的道路交通網絡報告 系統，所述系統包含存儲裝置；及處理電路，其連接到所述存儲裝置；所述存儲裝置經布置以存儲從自參考位置數據源接收的位置數據產生的參考速度數據；及從自第二位置數據源接收的位置數據產生的第二速度數據；所述處理電路經布置以a 處理所述參考速度數據及所述第二速度數據以檢驗所述第二速度數據；b 根據所述檢驗來修改所述第二速度數據c 通過融合所述參考速度數據與所述第二速度數據來產生經融合速度數據以產生所述道路路段的車輛速度的估計。
13.根據權利要求12所述的系統，其中所述處理電路經布置以假如所述速度估計降到 預定閾值以下，那么產生延遲警告。
14.一種含有指令的機器可讀媒體，所述指令在加載到機器上時'1.致使所述機器執(zhí)行根據權利要求1到11中任一權利要求所述的方法；或'2.致使所述機器起到根據權利要求12或13所述的系統或所述系統的至少部分的作
全文摘要
文檔編號G01S19/52GK101952867SQ20098010543
公開日2011年1月19日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權日2008年4月23日
發(fā)明者Groenhuijzen Lucien, Mieth Peter, Schafer Ralf-Peter, Schuurbiers Rob, Lorkowski Stefan 申請人:Tomtom Int Bv