CN103167523B - 速度估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种速度估算方法，包含：一参考值建立步骤；一实际值建立步骤；一近似位置计算步骤；一权重位置计算步骤；一权重位置判断步骤；及一速度计算步骤。本发明的方法利用通信设备与基站间的信号强度集合计算一移动速度，不需额外增设测速装置，具有减少额外架设与维护成本的有益效果。

Description

速度估算方法

技术领域

本发明有关于一种速度估算方法，尤其是一种利用手机与基站间的信号强度推估车速的速度估算方法。

背景技术

行车速度的快慢可表现出一区域的行车顺畅度。为确保一公路能保持较高的行车顺畅度，政府机关必须准确掌握各路段的行车速度，才能及早发现路况不顺的地点，并进行适度的流量管控或路线指引，使过度拥挤的交通获得有效的舒缓。

在交通路况信息取得的方法中，较常见的是设置数个车速检测器。该数个车速检测器分别设置于该公路的数个定点，通过各个车速检测器所撷取的车速信息，判断在各该路段的车辆行驶速度。然而，若该车速检测器设置数量不足，将无法测得部分路段的车速；若设置数量过多，又需耗费大量的架设与维护成本，在准确度与成本支出上难以取得较好的平衡。

除此之外，交通信息也可借助配备GPS的探测车回报。通过该GPS探测车实际行驶于公路上，取得该公路的最新路况信息。然而，通过GPS探测车回报交通信息，通常存在GPS探测车数目不足或时间样本不够等问题，该方式并不能精确的表现出不同路段的车速状况，且过多的GPS探测车也将导致交通更加拥挤，在测得交通信息的同时，也影响了原本的车流量与车速。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种速度估算方法，该速度估算方法可减少额外的架设与维护成本。

本发明的次要目的是提供一种速度估算方法，该速度估算方法可不干扰车流量而取得车速信息。

为达到前述发明目的，本发明的速度估算方法，包含：一参考值建立步骤，决定数个训练位置，并建立各该训练位置与各该基站的一参考信号强度集合；一实际值建立步骤，建立该通信设备与各该基站的一实际信号强度集合及一时间点；一近似位置计算步骤，将该实际信号强度集合与该参考信号强度集合，以一误差方程式进行计算，得到数个强度差值，并将具有较小的强度差值的数个训练位置设定为数个近似位置；一权重位置计算步骤，将数个近似位置利用一权重公式求出该通信设备的一权重位置；一权重位置判断步骤，判断是否存在二连续时间的该权重位置，若不存在，则执行该实际值建立步骤；及一速度计算步骤，经由该权重位置判断步骤判断后，若存在二连续时间的该权重位置，则将二连续时间点的该权重位置利用一速度公式求出相对应的一移动速度。

本发明的速度估算方法，其中该误差方程式为：

，

该R _j 代表该通信设备与第j个基站的实际信号强度，该代表在第i个训练位置与第j个基站的参考信号强度。

本发明的速度估算方法，其中该权重公式为：

该H _a 代表第a个近似位置。该dist(R,H _a )代表该通信设备与第a个近似位置的强度差值。

本发明的速度估算方法，其中该速度公式为：

该T ₁ 代表第一时间点，该loc(R ₁ )代表第一权重位置，该T ₂ 代表第二时间点，该loc(R ₂ )代表第二权重位置。

本发明的有益效果在于：

本发明的速度估算方法，利用生活周遭的基站与通信设备，不需额外增设测速装置，具有减少额外架设与维护成本的有益效果。

本发明的速度估算方法，不需派出特殊用途的探测车实际行驶于路上，具有不干扰车流量而取得车速信息的有益效果。

附图说明

图1：本发明速度估算方法的实施装置图。

图2：本发明速度估算方法的步骤流程图。

图3：本发明速度估算方法的信号强度示意图。

其中：

〔本发明〕

1   运算处理装置           2   基站

3   通信设备               S1  参考值建立步骤

S2  实际值建立步骤         S3  近似位置计算步骤

S4  权重位置计算步骤       S5  权重位置判断步骤

S6  速度计算步骤           L   训练位置

C   参考信号强度集合       R   实际信号强度集合

T   时间点                 H   近似位置。

具体实施方式

为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参照图1所示，本发明速度估算方法的较佳实施例，包含一运算处理装置1、数个基站2及数个通信设备3。该运算处理装置1可与数个基站2进行通信，以获取该数个基站2的一信号资料，该运算处理装置1为一电脑等运算处理器，并可进行资料暂存与运算作业。该数个通信设备3可与数个基站2进行资料交换，且各该通信设备3都分别设于一移动体，使该移动体可通过该通信设备3与基站2进行资料交换。该通信设备3与该移动体的种类在此并不设限，较佳如本实施例中，该通信设备3为一行动(移动)电话，该移动体为行驶于路上的一车辆。

请参照图2所示，本发明的速度估算方法，包含一参考值建立步骤S1、一实际值建立步骤S2、一近似位置计算步骤S3、一权重位置计算步骤S4、一权重位置判断步骤S5及一速度计算步骤S6。

该参考值建立步骤S1，决定数个训练位置L，并建立各该训练位置L与各该基站2的一参考信号强度集合C。该参考信号强度集合C可表示成：

              （1）

其中，该表示在第i个训练位置L与第j个基站2的参考信号强度。更详言之，各该数个训练位置L固设于一区域，且该区域具有数个基站2。请参照图3所示，一训练位置L ₁ 对该基站21、基站22及基站23分别具有一参考信号强度、一参考信号强度及一参考信号强度，该训练位置L ₁ 与各该基站2的参考信号强度集合可表示成 =；同理，一训练位置L ₂ 与各该基站2的参考信号强度集合可表示成=。该参考信号强度集合C可预先储存于该运算处理装置1，以待下一步的运算。

该实际值建立步骤S2，建立该通信设备3与各该基站2的一实际信号强度集合R及一时间点T。该实际信号强度集合R可表示成：

                    （2）

其中，该R _j 表示该通信设备3与第j个基站2的实际信号强度。请再参照图3所示，该通信设备3对该基站21、基站22及基站23分别具有一实际信号强度、一实际信号强度及一实际信号强度，该通信设备3与各该基站2的实际信号强度集合R _j 可表示成R_j=。该通信设备3与各该基站2所对应的该实际信号强度，可借助各该基站2传送至该运算处理装置1，以待下一步的运算。

该近似位置计算步骤S3，将该实际信号强度集合R与该参考信号强度集合C，以一误差方程式进行计算，得到数个强度差值，并将具有较小的强度差值的数个训练位置L设定为数个近似位置H。在本实施例中，该误差方程式可表示为：

                   （3）

更详言之，当该实际信号强度集合R与该参考信号强度集合C利用该误差方程式进行计算后，会得到与该训练位置L数量相等的强度差值。假设该通信设备3的实际信号强度集合R，与第i+1个训练位置L的参考信号强度集合C具有较小差异，该通信设备3与第i+1个训练位置L的强度差值也会较小，即表示二者具有较接近的位置。为减少该通信设备3的位置与该训练位置L的判断误差，在本实施例中，挑选强度差值较小的数个训练位置L作为数个近似位置H，以进行权重位置的判断，该数量在此并不设限，可如本实施例中具有k个强度差值。

该权重位置计算步骤S4，将数个近似位置H利用一权重公式求出该通信设备3的一权重位置。该权重公式在此并不设限，在本实施例中，可表示成：

      （4）

其中，该H _a 代表第a个近似位置H。该dist(R,H _a )代表该通信设备3与第a个近似位置H的强度差值。借助该权重公式的计算后，可通过该k个近似位置H判断该通信设备3的权重位置loc(R)，并将该权重位置loc(R)储存于该运算处理装置1。

该权重位置判断步骤S5，判断是否存在二连续时间的该权重位置loc(R)，若不存在，则执行该实际值建立步骤。当经过该权重位置计算步骤S4后，该运算处理装置1已得到该通信设备3于该时间点T的权重位置loc(R)，为求得该通信设备3的移动速度，必须要有二连续时间的该权重位置loc(R)，通过二连续时间与该权重位置loc(R)的差异，判断该通信设备的移动速度，若该运算处理装置1仅具有该通信设备3的单一笔时间点T与权重位置loc(R)，则执行该实际值建立步骤S2，再对该通信设备3计算另一笔时间点T与权重位置loc(R)。

该速度计算步骤S6，经由该权重位置判断步骤S5判断后，若存在二连续时间的该权重位置loc(R)，则将二连续时间点的该权重位置loc(R)利用一速度公式求出相对应的一移动速度。在本实施例中，该通信设备3经由该实际值建立步骤S2至该权重位置计算步骤S4后，可在第一时间点T ₁ 得到第一权重位置loc(R ₁ )，在第二时间点T ₂ 得到第二权重位置loc(R ₂ )，并以该速度公式计算该通信设备3的移动速度，该速度公式可表示成：

                   （4）

借助上述速度公式，可得到该通信装置3于时间点T ₁ 至T ₂ 间的移动速度，在本实施例中，该通信装置3结合该车体并与该车体同时进行移动，故可通过该通信装置3的信号强度变化，达到车辆的速度检测。

本发明的速度估算方法，利用生活周遭的基站与通信设备，不需额外增设测速装置，具有减少额外架设与维护成本的功效。

本发明的速度估算方法，不需派出特殊用途的探测车实际行驶于路上，具有不干扰车流量而取得车速信息的功效。

但以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施范围；故，凡依本发明申请专利范围及创作说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，都应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (1)

1.一种速度估算方法，其特征在于，包含：

一个参考值建立步骤，决定数个训练位置，并建立各该训练位置与数个基站的一个参考信号强度集合；

一个实际值建立步骤，于一个时间点上建立一个通信设备与各该基站的一个实际信号强度集合；

一个近似位置计算步骤，将该实际信号强度集合与该参考信号强度集合，以一个误差方程式进行计算，得到数个强度差值，并将具有较小的强度差值的数个训练位置设定为数个近似位置；

一个权重位置计算步骤，将数个近似位置利用一个权重公式求出该通信设备的一个权重位置；

一个权重位置判断步骤，判断是否存在二个连续时间的该权重位置，若不存在，则执行该实际值建立步骤；及

一个速度计算步骤，经由该权重位置判断步骤判断后，若存在两个连续时间的该权重位置，则将两个连续时间点的该权重位置利用一个速度公式求出相对应的一个移动速度；

其中该误差方程式为：

$\mathrm{dist}(R,L_i)=\sqrt{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(R_j-C_{\mathrm{ij}})}^2},$

该R_j代表该通信设备与第j个基站的实际信号强度，该R代表一个实际信号强度集合，该C_ij代表在第i个训练位置Li与第j个基站的参考信号强度，该n代表该基站的数量，该dist(R,L_i)代表该实际信号强度集合R与第i个训练位置L_i的参考信号强度C_ij所计算得到的强度差值；

其中该权重公式为：

$\mathrm{loc}\left(R\right)=\frac{\underset{a=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}[\frac{\mathrm{dist}(R,H_k)-\mathrm{dist}(R,H_a)}{\mathrm{dist}(R,H_k)-\mathrm{dist}(R,H_1)}\×H_a]}{\underset{a=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{dist}(R,H_k)-\mathrm{dist}(R,H_a)}{\mathrm{dist}(R,H_k)-\mathrm{dist}(R,H_1)}},$

该H₁代表第1个近似位置，该H_a代表第a个近似位置，该H_k代表第k个近似位置，该k代表该强度差值较小的该近似位置的数量，该dist(R,H₁)代表该通信设备的实际信号强度集合R与第1个近似位置H₁的强度差值；该dist(R,H_a)代表该通信设备的实际信号强度集合R与第a个近似位置H_a的强度差值；该dist(R,H_k)代表该通信设备的实际信号强度集合R与第k个近似位置H_k的强度差值，该loc(R)代表由该实际信号强度集合R相关之数个近似位置的强度差值所计算产生的一个权重位置；

其中该速度公式为：

$v_{\mathrm{1,2}}=\frac{[\mathrm{loc}\left(R_1\right),\mathrm{loc}\left(R_2\right)}{[T_1,T_2]},$

该T₁代表第一时间点，该R₁代表在该第一时间点T₁的该实际信号强度集合，该loc(R₁)代表在第一时间点T₁的该实际信号强度集合所计算产生的第一权重位置，该T₂代表第二时间点，该R₂代表在该第二时间点T₂的该实际信号强度集合，该loc(R₂)代表在第二时间点T₂的该实际信号强度集合所计算产生的第二权重位置，该[loc(R₁),loc(R₂)]代表该第一权重位置loc(R₁)与该第二权重位置loc(R₂)之间的权重位置距离值，该[T₁,T₂]代表该第一时间点T₁与该第二时间点T₂之间的时间差值，该v_1,2代表该权重位置距离值[loc(R₁),loc(R₂)]除以该时间差值[T₁,T₂]所计算产生的一个移动速度值。