[发明专利]一种基于WIFI信号的交通畅行等级检测系统

摘要

本发明公开了一种基于WIFI信号的交通畅行等级检测系统，包括多个子网络，每个子网络包含一个主机和若干个分机，所述分机通过无线被动感知模式，采集由移动终端设备基于Wifi协议随机向四周环境发送的广播式数据包，并筛选其中带有移动终端设备ID信息的数据包进行检索，主机将手机到的数据进行统一存储和打上时间标签，并上传至数据服务器中存储，并通过数据分析得到交通断面流速、断面流速、聚合平均旅行时间的检测值，并确定路段的交通畅行等级。本发明本发明基于便携移动终端唯一ID、采集数据时间戳和检测设备位置信息的宏观交通信息检测算法，实现对移动终端采集数据的数据挖掘和分析，可应用于道路交通畅行等级检测。

主权项

1.一种基于WIFI信号的交通畅行等级检测系统，沿交通道路部署检测设备系统，所述检测设备系统包括多个子网络，每个子网络包含一个主机和若干个分机，所述分机通过无线被动感知模式，采集由移动终端设备基于Wifi协议随机向四周环境发送的广播式数据包，并筛选其中带有移动终端设备ID信息的数据包进行检索，打上分机标签后上传至主机，主机将收集 到的数据进行统一存储和打上时间标签，并上传至数据服务器中存储，并通过数据分析得到宏观断面流量、断面流速、聚合平均旅行时间的检测值，并确定路段的交通畅行等级；所述数据的分析包括以下步骤：步骤1：通过分机采集完整时间段的数据D，其中，D_ij表示第j个子网第i号分机数据；N表示子网的个数，M表示第j个子网中的分机个数；步骤2：对数据进行切片并提取待分析路段S及完整时间段(T‑Δt)的数据D_s'，式中D_is为第s子网下编号为i的分机所采集到的数据；步骤3：对部署的子网络与对应实际路段S进行空间匹配，得到子网络主机与对应路段的编号信息及该子网络的分机部署情况列表；步骤4：对各分机采集的数据根据移动终端设备ID号进行排序，建立数据矩阵{Tower(i,s),t}；步骤5：将建立的ID数据列表按出现在不同数据矩阵的次数进行分类：对于在时间段Δt内，移动终端ID仅在子网络单个分机出现的，对该移动终端ID对应的数据单独提取进行后续有效性分析；对于在时间段Δt内，移动终端ID在子网络两个及以上分机出现的，该移动终端ID对应的数据直接作为有效数据；步骤6：对于在时间段Δt内，移动终端ID仅在子网络单个分机出现的，对该移动终端ID对应的数据单独提取进行后续有效性分析：1、当在Δt时间内，该移动终端ID在单个分机的数据矩阵TOWER中重复出现，且多个移动终端ID出现以上情况，标识对应路段为拥堵状况，并将该类ID数据记为有效数据；2、当在Δt时间内，未发现该移动终端ID在单个分机数据矩阵TOWER中重复出现，则遍历该子网络对应路段S前后的子网络是否出现相同的ID号，如果未出现，则将该ID数据作为噪声数据处理，如果在其他子网络中出现，则标识入有效数据列表；步骤7：重复步骤4～6直到数据处理完毕；步骤8：将经过步骤5和6处理所得的有效数据进行归并，并根据数据矩阵TOWER所对应物理空间中的位置及出现的时间先后顺序，并将ID数据矩阵区分为双向，并对每个单向数据进行后续处理；步骤9：在T‑Δt到T时间段内，单向有效数据总量为V，V＝D{ID}，并通过以下方法进行实际宏观断面流量、断面流速、聚合平均旅行时间的检测和计算：(1)实际宏观断面流量V(T)的计算：式中，IDi是编号为i的分机所采集到的数据，F(·)为有效ID数据的拟合函数，x为子网内分机总数，i为子网内分机编号；(2)断面流速v(Ln‑Lm)的计算：式中，v(L_n‑L_m)为该子网下L_m至L_n路段的平均流速，v′(n‑m)为第j个子网中通过编号为m至n号分机计算得到的平均流速(即编号m和n分机之间的平均流速)；k为ID数据的编号，x为ID数据的总数；L_n为第j个子网内编号为n的分机的物理位置；为第k个ID号被该子网中编号为n的分机所采集的时刻；Δ(k)为第k个ID号在计算数据的有效数据中所占的权重值；i为该子网中分机的总数，n，m，n′，m′均为第j号子网内分机编号，其中n′至m′的覆盖段包含了n至m的覆盖段；ω(n′,m′)表示通过编号为(n′，m′)分机矩阵计算L_n'至L_m′平均速度时该组结果所占的权重系数矩阵；(3)聚合平均旅行时间T(Ln‑Lm)的计算：式中，T(L_n‑L_m)为子网下L_m至L_n路段的聚合平均旅行时间；i为子网下分机总数；为第k个ID号被该子网中编号为n的分机所采集的时刻；n，m，n′，m′均为第j号子网内分机编号；ω(n′,m′)表示通过编号为(n′，m′)分机矩阵计算L_n'至L_m′聚合平均旅行时间时该组结果所占的权重系数矩阵；步骤10：设定路段的饱和流量为V0，该路段限速速度为v0，该路段里程为D，并设定交通畅行等级，如下式所示：通过将V(T)，v(Ln‑Lm)，T(Ln‑Lm)与上式进行比较，从而确认该路段当前的畅行等级。