一种基于北斗大数据的etc通道布局分析方法
技术领域
1.本发明涉及智慧交通技术领域，具体涉及一种基于北斗大数据的etc通道布局分析方法。
背景技术：
2.etc(electronic toll collection)，中文翻译是电子不停车收费(电子收费)，是高速公路或桥梁自动收费。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站etc车道上的微波天线之间进行的专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过高速公路或桥梁收费站无需停车而能交纳高速公路或桥梁费用的目的。
3.自高速公路全国联网运营以来，etc用户持续攀升。据了解，2020年在网高速公路使用etc的车辆，已占通行总量的70％以上。目前，etc车道布局合理性缺少动态分析。
技术实现要素：
4.为解决上述问题，本发明提供了一种基于北斗大数据的etc通道布局分析方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种基于北斗大数据的etc通道布局分析方法，包括以下步骤：
7.1)通过北斗差分高精度定位，实时获取车辆位置、所在车道、车速及方向信息；
8.2)根据获取的车辆位置、所在车道、车速及方向信息并结合路网信息预判途经线路及etc车道；
9.3)获取出对应etc车道的通车平均速度
10.4)根据t时间段内各车辆通过车道后的通车速度v及该时段内该车道的通车平均速度计算t时间段内各通车在该车道的通车速度偏差系数cv；
11.5)根据t时间段内各通车的通车速度偏差系数cv，计算出t时间段内平均偏差系数
12.6)根据获得的平均偏差系数分析车辆通行效率，进而判断etc通道布局的合理性。
13.进一步的，步骤3)获取出对应etc车道的通车平均速度具体为：
14.获取预设时长t时间段内对应etc车道通车速度，t时间段内所有通车速度的平均值即为通车平均速度
15.进一步的，预设时长t时刻保持为最近时间。
16.进一步的，步骤4)中cv的表达式为：其中v为车辆通过车道后的通车速度。
17.进一步的，步骤5)中的表达式为：其中cv1....cvn分别为t时间段内第一辆至第n辆车的通车速度偏差系数。
18.进一步的，步骤6)具体为：
19.以cv为变量绘制etc车道cv曲线，根据曲线平滑度及cv曲线数值判断etc通道布局的合理性。
20.作为进一步优选的，在预设的监控时长内，当cv曲线平滑且-1/2≤cv≤1/5时，则判定etc通道布局合理；否则，判定etc通道布局为不合理。
21.在具有相同硬件基础的情况下，本发明方法具有一定的通配性，因此，本发明还提供一种计算机可读的存储介质，所述的存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行实现上述基于北斗大数据的etc通道布局分析方法。
22.本发明的有益效果在于：
23.本发明提供的基于北斗大数据的etc通道布局分析方法根据偏差系数cv曲线，分析判断etc通道布局合理性，为etc通道改进优化及调速提供数据参考，进一步增强etc用户体验感，适宜进一步推广应用。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.一种基于北斗大数据的etc通道布局分析方法，包括以下步骤：
26.1)通过北斗差分高精度定位，实时获取车辆位置(经纬高)、所在车道、车速及方向信息；
27.2)根据获取的车辆位置、所在车道、车速及方向信息并结合路网信息预判途经线路及etc车道；其中，路网信息数据结构分为点、线和面类型，每种类型均采用点坐标来表示，数据特征包括收费站点、线路、etc感应区间等。
28.3)获取出对应etc车道的通车平均速度具体为：
29.获取预设时长t时间段内对应etc车道通车速度，t时间段内所有通车速度的平均值即为通车平均速度其中预设时长t时刻保持为最近时间，使数据动态更新，时刻保持为最近时间的通车平均速度即步骤3)为获取最近t时段内对应etc车道通车平均速度
30.4)根据t时间段内各车辆通过车道后的通车速度v及该时段内该车道的通车平均速度计算t时间段内各通车在该车道的通车速度偏差系数cv；解得cv的表达式为：其中v为车辆通过车道后的通车速度。
31.5)根据t时间段内各通车的通车速度偏差系数cv，计算出t时间段内平均偏差系数
32.步骤5)进一步拓展说明如下：
33.预设时长t时间段内通过车辆共n辆，计算出这n辆车的通车平均速度t时段内通过etc车道后的第一车的通车速度v1，与对应时间段内的平均速度比较得到第一通车速度偏差进一步计算第一通车速度偏差系数cv1，其中，解得如此类推分别算出这n辆车的通车速度偏差系数cv；根据算得的cv1....cvn算出表达式为：
34.6)根据获得的平均偏差系数分析车辆通行效率，进而判断etc通道布局的合理性；具体为：以cv为变量绘制etc车道cv曲线，根据曲线平滑度及cv曲线数值判断etc通道布局的合理性。
35.步骤6)进一步拓展说明如下：
36.本发明通过车辆通行效率对etc通道布局合理性进行判断，当该etc车道车辆通行效率较高时，则可判定该etc通道布局合理，反之则判断其不合理。
37.根据获得的平均偏差系数判断车载etc感应偏差，分析当前车辆通行效率，方法如下：
38.当时，过车速度接近平均过车速度，越趋近于0感应偏差越小，即通行效率较高，进而判定该etc车道布局较合理；
39.当时，过车速度低于平均过车速度，值越大感应偏差越大(负偏离)，通行效率越低，因此判定该etc车道布局较不合理；
40.当某时段内cv值长时间出现cv≥1情况时，则可判定该etc车道处于通行异常状态，异常状态包括感应范围异常、交易不成功、起落杆异常等。此时，可通知运维人员可对该etc车道进行维护。
41.当时，过车速度高于平均过车速度，绝对值越大感应偏差越大(正偏离)，通行效率越高；
42.但当时，感应距离较远、跟车紧的情况下，容易造成多车干扰导致后车感应前车通行的异常情况。且时，过车速度较为正常，过车体验感较为良好，进而判定该etc车道布局较合理。
43.以cv为变量绘制etc车道cv曲线，分析判断etc通道布局合理性。
44.具体分析如下：
45.由步骤4)公式可知，当过车速度趋近平均车速的情况下，偏差系数cv
趋近于0。因此，当车道过车偏差系数cv曲线越为平滑且越趋近于0，通行车辆感应偏差越小，etc通道布局越为合理。
46.通过试验结果及大数据分析得出如下结论：
47.在预设的监控时长内，当cv曲线平滑且-1/2≤cv≤1/5时，则判定etc通道布局合理；否则，判定etc通道布局为不合理。
48.作为进一步改进的，运维及相关管理部门可实时获取道路运行数据，保障etc通道及道路的高效运行，当etc通道布局不合理时，系统可自动发出提醒。
49.作为进一步改进的，设置一时长阀值(该值为经验值根据实际情况进行设定)，当cv曲线cv值超出-1/2～1/5范围的时长小于该时长阀值时，则判定etc通道布局仍为合理；当cv曲线cv值超出-1/2～1/5范围的时长大于该时长阀值时，则判定etc通道布局不合理。当某个别车辆损坏、行驶缓慢等造成的拥堵，该种设置能够避免特殊情况下的误判，提升了etc通道布局合理性判定的准确度。
50.另外，在本发明实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
51.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
52.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
技术领域
1.本发明涉及智慧交通技术领域，具体涉及一种基于北斗大数据的etc通道布局分析方法。
背景技术：
2.etc(electronic toll collection)，中文翻译是电子不停车收费(电子收费)，是高速公路或桥梁自动收费。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站etc车道上的微波天线之间进行的专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过高速公路或桥梁收费站无需停车而能交纳高速公路或桥梁费用的目的。
3.自高速公路全国联网运营以来，etc用户持续攀升。据了解，2020年在网高速公路使用etc的车辆，已占通行总量的70％以上。目前，etc车道布局合理性缺少动态分析。
技术实现要素：
4.为解决上述问题，本发明提供了一种基于北斗大数据的etc通道布局分析方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种基于北斗大数据的etc通道布局分析方法，包括以下步骤：
7.1)通过北斗差分高精度定位，实时获取车辆位置、所在车道、车速及方向信息；
8.2)根据获取的车辆位置、所在车道、车速及方向信息并结合路网信息预判途经线路及etc车道；
9.3)获取出对应etc车道的通车平均速度
10.4)根据t时间段内各车辆通过车道后的通车速度v及该时段内该车道的通车平均速度计算t时间段内各通车在该车道的通车速度偏差系数cv；
11.5)根据t时间段内各通车的通车速度偏差系数cv，计算出t时间段内平均偏差系数
12.6)根据获得的平均偏差系数分析车辆通行效率，进而判断etc通道布局的合理性。
13.进一步的，步骤3)获取出对应etc车道的通车平均速度具体为：
14.获取预设时长t时间段内对应etc车道通车速度，t时间段内所有通车速度的平均值即为通车平均速度
15.进一步的，预设时长t时刻保持为最近时间。
16.进一步的，步骤4)中cv的表达式为：其中v为车辆通过车道后的通车速度。
17.进一步的，步骤5)中的表达式为：其中cv1....cvn分别为t时间段内第一辆至第n辆车的通车速度偏差系数。
18.进一步的，步骤6)具体为：
19.以cv为变量绘制etc车道cv曲线，根据曲线平滑度及cv曲线数值判断etc通道布局的合理性。
20.作为进一步优选的，在预设的监控时长内，当cv曲线平滑且-1/2≤cv≤1/5时，则判定etc通道布局合理；否则，判定etc通道布局为不合理。
21.在具有相同硬件基础的情况下，本发明方法具有一定的通配性，因此，本发明还提供一种计算机可读的存储介质，所述的存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行实现上述基于北斗大数据的etc通道布局分析方法。
22.本发明的有益效果在于：
23.本发明提供的基于北斗大数据的etc通道布局分析方法根据偏差系数cv曲线，分析判断etc通道布局合理性，为etc通道改进优化及调速提供数据参考，进一步增强etc用户体验感，适宜进一步推广应用。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.一种基于北斗大数据的etc通道布局分析方法，包括以下步骤：
26.1)通过北斗差分高精度定位，实时获取车辆位置(经纬高)、所在车道、车速及方向信息；
27.2)根据获取的车辆位置、所在车道、车速及方向信息并结合路网信息预判途经线路及etc车道；其中，路网信息数据结构分为点、线和面类型，每种类型均采用点坐标来表示，数据特征包括收费站点、线路、etc感应区间等。
28.3)获取出对应etc车道的通车平均速度具体为：
29.获取预设时长t时间段内对应etc车道通车速度，t时间段内所有通车速度的平均值即为通车平均速度其中预设时长t时刻保持为最近时间，使数据动态更新，时刻保持为最近时间的通车平均速度即步骤3)为获取最近t时段内对应etc车道通车平均速度
30.4)根据t时间段内各车辆通过车道后的通车速度v及该时段内该车道的通车平均速度计算t时间段内各通车在该车道的通车速度偏差系数cv；解得cv的表达式为：其中v为车辆通过车道后的通车速度。
31.5)根据t时间段内各通车的通车速度偏差系数cv，计算出t时间段内平均偏差系数
32.步骤5)进一步拓展说明如下：
33.预设时长t时间段内通过车辆共n辆，计算出这n辆车的通车平均速度t时段内通过etc车道后的第一车的通车速度v1，与对应时间段内的平均速度比较得到第一通车速度偏差进一步计算第一通车速度偏差系数cv1，其中，解得如此类推分别算出这n辆车的通车速度偏差系数cv；根据算得的cv1....cvn算出表达式为：
34.6)根据获得的平均偏差系数分析车辆通行效率，进而判断etc通道布局的合理性；具体为：以cv为变量绘制etc车道cv曲线，根据曲线平滑度及cv曲线数值判断etc通道布局的合理性。
35.步骤6)进一步拓展说明如下：
36.本发明通过车辆通行效率对etc通道布局合理性进行判断，当该etc车道车辆通行效率较高时，则可判定该etc通道布局合理，反之则判断其不合理。
37.根据获得的平均偏差系数判断车载etc感应偏差，分析当前车辆通行效率，方法如下：
38.当时，过车速度接近平均过车速度，越趋近于0感应偏差越小，即通行效率较高，进而判定该etc车道布局较合理；
39.当时，过车速度低于平均过车速度，值越大感应偏差越大(负偏离)，通行效率越低，因此判定该etc车道布局较不合理；
40.当某时段内cv值长时间出现cv≥1情况时，则可判定该etc车道处于通行异常状态，异常状态包括感应范围异常、交易不成功、起落杆异常等。此时，可通知运维人员可对该etc车道进行维护。
41.当时，过车速度高于平均过车速度，绝对值越大感应偏差越大(正偏离)，通行效率越高；
42.但当时，感应距离较远、跟车紧的情况下，容易造成多车干扰导致后车感应前车通行的异常情况。且时，过车速度较为正常，过车体验感较为良好，进而判定该etc车道布局较合理。
43.以cv为变量绘制etc车道cv曲线，分析判断etc通道布局合理性。
44.具体分析如下：
45.由步骤4)公式可知，当过车速度趋近平均车速的情况下，偏差系数cv
趋近于0。因此，当车道过车偏差系数cv曲线越为平滑且越趋近于0，通行车辆感应偏差越小，etc通道布局越为合理。
46.通过试验结果及大数据分析得出如下结论：
47.在预设的监控时长内，当cv曲线平滑且-1/2≤cv≤1/5时，则判定etc通道布局合理；否则，判定etc通道布局为不合理。
48.作为进一步改进的，运维及相关管理部门可实时获取道路运行数据，保障etc通道及道路的高效运行，当etc通道布局不合理时，系统可自动发出提醒。
49.作为进一步改进的，设置一时长阀值(该值为经验值根据实际情况进行设定)，当cv曲线cv值超出-1/2～1/5范围的时长小于该时长阀值时，则判定etc通道布局仍为合理；当cv曲线cv值超出-1/2～1/5范围的时长大于该时长阀值时，则判定etc通道布局不合理。当某个别车辆损坏、行驶缓慢等造成的拥堵，该种设置能够避免特殊情况下的误判，提升了etc通道布局合理性判定的准确度。
50.另外，在本发明实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
51.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
52.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
再多了解一些
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