CN104637300B - 公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，包括GPS装置、摄像头控制模块、通信及数据解析模块、电子地图显示模块、用户界面模块、数据库操作模块、标志牌信息数据库、统计分析模块和报表生成模块。本发明针对当前交通标志普查主要基于人工手段的现象，能够有效解决现有方式存在的调查效率低、精度差、数据统计分析麻烦、外业及内业任务繁重等不足等问题，可大大提高效率并实现交通标志牌的网络化、信息化，为车路协同、车基交互及地图导航提供数据支撑。

Description

公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统

技术领域

本发明属于智慧交通领域，特别是一种公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统。

背景技术

国家公路网规划调整对公路标志普查及优化提出了迫切需求。国家公路网的规划调整，要求交通标志标线与之相适应，以满足不同功能道路运行与安全的需要。高速公路重命名及编号工作必须与交通标志的调整协调一致，规范标准的制定及调整也必须建立在对现有交通标志的普查、评估及优化的基础之上。

随着物联网、车联网、传感网等概念与技术的发展，交通智能化水平得到极大提高，同时，也对基础设施智能信息化水平及人员的管理水平提出了更高的要求。在交通标志方面，现有导航设备可以提供部分限速、测速监控、指路标志等信息，但是仍存在信息不全、更新滞后的问题。在交通标志的日常维护与管养时，对道路交通标志的属性、位置、状态及其与周边道路环境的关系等没有建立完整的数据库，对交通标志的增减或者调整，也未能在数据库中予以体现，而这仅仅是交通标志智能信息化最基础的内容之一。通过在交通标志普查，建立交通标志的全网(全国公路网)数据库，是未来交通标志的信息化基础。

交通标志普查是道路运营与管理阶段的重要工作。交通标志在运营管理阶段是一个动态变化的设施，对其普查及调整优化是日常重要工作之一。目前，多数城市对交通标志的普查主要基于人工手段，这种方式存在调查效率低、精度差、数据统计分析麻烦、外业及内业任务繁重等不足。另外一个缺点在于调查所得的交通标志信息，仅有桩号信息，没有其它可用于联网的位置信息(如经纬度)，因此难以加载于全线或全网(全市甚至全国路网)，也难以与其它等级相同道路的横向对比分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统。

实现本发明目的的技术方案为：一种公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，包括GPS装置、摄像头、摄像头控制模块、通信及数据解析模块、电子地图显示模块、用户界面模块、数据库操作模块、标志牌信息数据库、统计分析模块和报表生成模块；

所述GPS装置与通信及数据解析模块相连，将采集到的地理坐标打包后发送给通信及数据解析模块，通信及数据解析模块对地理坐标进行接收和拆包处理；

所述通信及数据解析模块与用户界面软件相连，将拆包得到的地理坐标数据发送给用户界面模块；

所述摄像头和摄像头控制模块相连，摄像头控制模块实时调节摄像头焦距和曝光度，摄像头采集的图像视频传输到摄像头控制模块，并进行格式转换、缩放、显示和存储处理；所述摄像头控制模块与用户界面软件相连，将处理后的图像视频数据发送给用户界面模块；

所述用户界面模块接收地理坐标数据和图像视频数据，通过电子地图显示模块将标志牌显示在电子地图中；

所述用户界面模块将接收的地理坐标数据和图像视频数据传输给数据库操作模块，数据库操作模块对接收到的数据进行转义、查询、存储和修改处理；同时用户界面模块可调用数据库操作模块的数据；

所述用户界面模块和数据库操作模块均与给报表生成模块相连，报表生成模块对数据进行查询与重定向到报表文件的处理；

所述数据库操作模块与标志牌信息数据库相连，标志牌信息数据库与统计分析模块相连，统计分析模块依据古典概率模型和现代统计学方法对标志牌信息进行统计分析，所述报表生成模块和统计分析模块生成报表文件。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明可在行车过程实时记录各种交通标志牌的经纬度地理坐标、标志类型、版面形式、架设形式、左/右侧等信息；(2)本发明能够采集标志牌图像，并根据参考桩号自动计算/核算桩号，同时将这些信息以富标注的形式动态添加至电子地图；(3)本发明能够在普查结束后，对标志牌信息进行统计分类，自动生成数据报表；(4)本发明可大大提高效率并实现交通标志牌的网络化、信息化，为车路协同、车基交互及地图导航提供数据支撑。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统的结构框图。

具体实施方式

结合图1，本发明的一种公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，包括GPS装置、摄像头、摄像头控制模块、通信及数据解析模块、电子地图显示模块、用户界面模块、数据库操作模块、标志牌信息数据库、统计分析模块和报表生成模块；

所述GPS装置与通信及数据解析模块相连，将采集到的地理坐标打包后发送给通信及数据解析模块，通信及数据解析模块对地理坐标进行接收和拆包处理；

所述通信及数据解析模块与用户界面软件相连，将拆包得到的地理坐标数据发送给用户界面模块；

所述摄像头和摄像头控制模块相连，摄像头控制模块实时调节摄像头焦距和曝光度，摄像头采集的图像视频传输到摄像头控制模块，并进行格式转换、缩放、显示和存储处理；

所述摄像头控制模块与用户界面软件相连，将处理后的图像视频数据发送给用户界面模块；

所述用户界面模块接收地理坐标数据和图像视频数据，通过电子地图显示模块将标志牌显示在电子地图中；

所述用户界面模块将接收的GPS以及图像视频数据传输给数据库操作模块，数据库操作模块对接收到的数据进行转义、查询、存储和修改处理；同时用户界面模块可以调用数据库操作模块的数据；

所述用户界面模块以及数据库操作模块将数据信息传输给报表生成模块，报表生成模块对数据进行查询与重定向到报表文件的处理；

所述数据库操作模块将处理过的数据信息传输给标志牌信息数据库，同时数据库操作模块也可以调用标志牌信息数据库的数据；

所述标志牌信息数据库将数据传输给统计分析模块，统计分析模块依据古典概率模型和现代统计学方法对标志牌信息进行统计分析，同时标志牌信息数据库也可以调用统计分析模块的统计数据；

所述报表生成模块和统计分析模块将处理过的数据传输并生成报表文件。

所述标志牌信息为纬度地理坐标、标志类型、版面形式、架设形式、左/右侧以及桩号中的一种或多种。

所述GPS装置通过无线或有线通信方式将当前的经纬度坐标定时发送给通信及数据解析模块；所述无线通信方式包括Wifi，蓝牙，Zigbee和GPRS。

所述摄像头控制模块、通信及数据解析模块、电子地图显示模块、用户界面模块、数据库操作模块、标志牌信息数据库、统计分析模块和报表生成模块均集成在计算机中，所述计算机通过路由器与GPS模块相连，通过USB接口与摄像头连接。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

结合图1，一种公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，包括能够获取标志牌地理坐标的GPS装置00、通信及数据解析模块01、能够拍摄标志牌照片的摄像头02、摄像头控制模块03、电子地图显示模块04、自动计算桩号模块05、能够选择或输入标志牌信息的用户界面模块06、数据库操作模块07、能够自动生成报表文件的报表生成模块08、标志牌信息数据库09、能够对标志牌数据进行统计分析的统计分析模块10和报表文件11；

GPS装置00向GPS卫星请求该设备当前的经纬度坐标，并定时发送给通信及数据解析模块01。GPS装置00和通信及数据解析模块01通信通过Wifi无线通信，通信及数据解析模块01接收GPS装置发送过来的数据，并将其解析成为有效代码，用于后续操作。

摄像头02通过摄像头控制模块03与用户界面模块在逻辑上与物理上同时建立连接，接收用户发送的指令，即时采集标志牌的照片或者记录行车视频。

电子地图显示模块04，本实施例中该模块是通过将百度地图加载到用户界面中实现的，可以将标志牌的任何信息封装在一起，以富标注的形式自动标记在指定地理坐标处。

自动计算桩号模块05，将公路起点的经纬度地理坐标和桩号作为参考，利用GPS装置得到的当前标志牌经纬度坐标、地理常识和立体几何知识，自动计算当前标志牌的桩号。同时，用户可以手动输入参考桩号，这时系统便以此为依据实现桩号的自动核算，以尽可能减小累积误差，具体计算方法为：

d_lati＝lati_c-lati_r

d_longi＝longi_c-longi_r

$D_{\mathrm{rc}}=2R\×\arcsin \sqrt{{\sin }^2\frac{d_{\mathrm{lati}}}{2}+\cos \left({\mathrm{lati}}_c\right)\×\cos \left({\mathrm{lati}}_r\right)\×{\sin }^2\frac{d_{\mathrm{longi}}}{2}}$

N_c＝N_r+D_rc

其中，输入参数为参考点的经纬度坐标(longi_r,lati_r),当前点的经纬度坐标(longi_c,lati_c)和参考点的桩号N_r，输出参数为当前点的桩号N_c。在算法中，首先要算出当前点和参考点坐标之间的距离(以千米为单位)，然后在参考点桩号的基础上加上该距离即为当前点的桩号。只要设置好参考点的坐标和桩号，就可以根据当前点的地理坐标自动计算出当前点的桩号。为了防止误差累积，可以在千米桩处更换参考点信息。

用户界面模块06接收用户的所有操作：选择或输入标志牌相关信息，接收采集图像视频的指令，显示电子地图等，它将所有功能模块有机地结合在一起，提供一个非常友好的用户界面，其中标志牌相关信息包括纬度地理坐标、标志类型、版面形式、架设形式、左/右侧以及桩号。

报表生成模块08，通过数据库操作模块07从标志牌信息数据库09中查询到指定信息，组成用户所关心的数据，生成报表文件11。

标志牌信息数据库09，本实施例中为MySQL数据库，支持标志牌信息数据的添加、查询、更改和删除等操作，这是本系统的数据仓库，所有功能基本上都围绕它展开：采集到的标志牌信息保存在其中，生成报表时的数据取自于它，统计分析的数据也直接或间接地来自于它。

统计分析模块10，从标志牌信息数据库09中查询到指定信息，利用统计学知识、机器学习和数据挖掘算法对标志牌的经纬度地理坐标、标志类型、版面形式、架设形式、左/右侧等信息进行分析处理，以完成标志牌的限速、指示、警告、提示、禁令等分类，状态评估等功能，为标志牌的建立、维护和替换给出意见。

本实施例以安装了Windows操作系统和MySQL数据库的普通笔记本电脑为中心，外接GPS模块和图像采集模块，使用路由器、便携AP或借助Wifi共享精灵构建局域网实现通信功能。

本发明针对当前交通标志普查主要基于人工手段的现象，能够有效解决现有方式存在的调查效率低、精度差、数据统计分析麻烦、外业及内业任务繁重等不足等问题，可大大提高效率并实现交通标志牌的网络化、信息化，为车路协同、车基交互及地图导航提供数据支撑。

Claims (8)

1.一种公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，其特征在于，包括GPS装置、摄像头、摄像头控制模块、通信及数据解析模块、电子地图显示模块、用户界面模块、数据库操作模块、标志牌信息数据库、统计分析模块和报表生成模块；

所述GPS装置与通信及数据解析模块相连，将采集到的地理坐标打包后发送给通信及数据解析模块，通信及数据解析模块对地理坐标进行接收和拆包处理；

所述通信及数据解析模块与用户界面模块相连，将拆包得到的地理坐标数据发送给用户界面模块；

所述摄像头和摄像头控制模块相连，摄像头控制模块实时调节摄像头焦距和曝光度，摄像头采集的图像视频传输到摄像头控制模块，并进行格式转换、缩放、显示和存储处理；所述摄像头控制模块与用户界面模块相连，将处理后的图像视频数据发送给用户界面模块；

所述用户界面模块接收地理坐标数据和图像视频数据，通过电子地图显示模块将标志牌显示在电子地图中；

所述用户界面模块将接收的地理坐标数据和图像视频数据传输给数据库操作模块，数据库操作模块对接收到的数据进行转义、查询、存储和修改处理；同时用户界面模块可调用数据库操作模块的数据；

所述用户界面模块和数据库操作模块均与报表生成模块相连，报表生成模块对数据进行查询与重定向到报表文件的处理；

所述数据库操作模块与标志牌信息数据库相连，标志牌信息数据库与统计分析模块相连，统计分析模块依据古典概率模型和现代统计学方法对标志牌信息进行统计分析，所述报表生成模块和统计分析模块生成报表文件。

2.根据权利要求1所述的公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，其特征在于，所述标志牌信息为纬度地理坐标、标志类型、版面形式、架设形式、左/右侧以及桩号中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，其特征在于，所述GPS装置通过无线或有线通信方式将当前的经纬度坐标定时发送给通信及数据解析模块。

4.根据权利要求3所述的公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，其特征在于，所述无线通信方式为Wifi、蓝牙、Zigbee或GPRS。

5.根据权利要求1所述的公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，其特征在于，所述摄像头控制模块、通信及数据解析模块、电子地图显示模块、用户界面模块、数据库操作模块、标志牌信息数据库、统计分析模块和报表生成模块均集成在计算机中，所述计算机与GPS模块和摄像头连接。

6.根据权利要求5所述的公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，其特征在于，所述计算机通过路由器与GPS模块相连。

7.根据权利要求5所述的公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，其特征在于，所述计算机通过USB接口与摄像头连接。

8.根据权利要求1所述的公路交通标志牌信息化普查分析与展示系统，其特征在于，所述GPS装置为G-Mouse卫星接收器或者具有GPS定位功能的android手机；标志牌信息数据库为SQL Server数据库或者MySQL数据库。