移動終端交通動態(tài)圖形化信息受信位置研究

引言

常見的移動終端動態(tài)交通信息服務(wù)主要以導(dǎo)航地圖為基礎(chǔ)，加載實時交通信息和發(fā)布消息提示。這種方式常以導(dǎo)航指路為主，動態(tài)交通信息與地圖道路、POI信息以及用戶數(shù)據(jù)等相互疊加，表達容易混淆，用戶對動態(tài)交通信息識別度和體驗效果較差。交通動態(tài)信息圖形化發(fā)布是通過對發(fā)布路網(wǎng)進行抽象簡化后形成簡易路網(wǎng)形，并在簡易圖形基礎(chǔ)上發(fā)布實時路況等交通信息的服務(wù)方式。大量的路邊可變信息標志使用了圖形化理念，所發(fā)布的動態(tài)信息簡潔直觀、內(nèi)容易懂，深受駕駛?cè)藛T歡迎?；谝苿咏K端的圖形化發(fā)布則是借鑒圖形化發(fā)布優(yōu)點，在移動終端上合成并展示動態(tài)交通圖形化數(shù)據(jù),這將有助于提高交通動態(tài)信息的識別度和信息誘導(dǎo)效果。

在建設(shè)移動終端圖形化發(fā)布系統(tǒng)時，應(yīng)注意移動終端與固定圖形化可變信息標志之間的區(qū)別，充分考慮移動終端可移動性以及實時在線特性，在關(guān)鍵的位置發(fā)布合理的圖形信息,才可提高信息服務(wù)誘導(dǎo)效果，降低信息服務(wù)成本。

1受信距離及組成

1.1受信距離

駕駛員只有在具有多條道路可選交通分流點之前獲取信息才會做出線路調(diào)整的決定，因此合理的接收信息的位置將是信息有效性的前提和保障。受信源于日語，是指終端收到觸發(fā)并接收信息的意思。受信位置是指車輛在行駛過程中車載終端開始請求信息或數(shù)據(jù)的觸發(fā)位置點。受信距離是指受信位置與道路交叉口之間的距離。通常駕駛員獲得信息并調(diào)整線路一般需要信息發(fā)現(xiàn)與識讀、信息判斷與決策、駕駛操作與完成等三個階段［2］o圖1所示是駕駛?cè)藛T處理信息過程示意圖。由于駕駛員獲取信息和駕駛操作過程中車輛仍處在移動狀態(tài)，所以，駕駛員信息獲取的位置對其信息的判斷和安全駕駛至關(guān)重要。若受信位置離交叉口距離過短，駕駛員將沒有充足的時間和足夠的安全距離來改變行駛線路；距離過長,信息顯示時間過長，駕駛員對信息的敏感性降低，也將會影響服務(wù)誘導(dǎo)效果。

1.2 受信距離組成

根據(jù)移動互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸特點和駕駛員常規(guī)駕駛行為，受信距離可由圖 2 所示的五部分組成。其中，A 點表示受信位置 ；B 點表示信息顯示位置 ；C 點表示決策完成位置 ；D 點表示變道動作完成位置 ；E 點表示交叉口停車距離位置 ；F點表示交叉口中心點。L1 表示從請求信息開始到顯示信息之間的行駛距離 ；L2 表示駕駛員識讀信息并做出判斷過程中行駛距離 ；L3 表示駕駛員變換車道需要的水平行駛距離 ；L4 表示進入交叉口前禁止變線的距離；L5 表示停車線到路口中心點的距離。從圖 2 可見，受信位置點與距離交叉口的距離公式為 ：

2受信距離的計算模型

2.1網(wǎng)絡(luò)延時的計算方法

Li中距離主要由于受信請求數(shù)據(jù)到信息顯示之間的時延 導(dǎo)致［3］，因此Li=ViAti（Vi表示車速，Ati表示請求數(shù)據(jù)到信息 顯示之間的時延）。Ati主要由移動互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)時延和移動 終端系統(tǒng)本身時延組成，其中網(wǎng)絡(luò)時延占Ati比重最大。

圖3所示是通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時延示意圖。由圖3可見，移 動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)延遲包括無線信道的接入延遲、信道安排 延遲、傳輸時延和通信骨干網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲，以及與外部網(wǎng)絡(luò) PDN （公用數(shù)據(jù)網(wǎng)）的交換延遲叫 因為移動互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時延 既受到移動通信服務(wù)基站數(shù)量、周邊環(huán)境等影響較大，還受 到接入骨干網(wǎng)之間網(wǎng)絡(luò)影響，影響因素頗多，無準確計算方式?？梢圆捎脺y試方法記錄終端請求時間和信息顯示的時間，計 算之間差值來獲取平均時延。

2.2信息閱讀影響系數(shù)的計算

駕駛員在識讀信息過程中，會對其正常形式的車速產(chǎn)生 影響，因此L2可表示為L2=Av2At2o其中，人表示駕駛員閱讀 信息時的車速影響系數(shù)，At,表示駕駛員閱讀信息到采取行動 前之間的思考和決策時間。車速的影響會根據(jù)信息表達簡繁 程度略有不同。研究資料顯示，路邊可變信息標志顯示模糊 或者信息較為復(fù)雜時，會降低駕駛員50%以上的速度，簡潔 的也會影響5%左右的速度，思考時間根據(jù)復(fù)雜程度一般為 4.7~1.2 s［5］。對移動終端顯示的信息對駕駛行為的影響分析目 前鮮有資料?？紤]到車載設(shè)備可視性較好和所需識別圖形化 的簡易程度，通常X可在0.1~0.2之間，At?在1.2~2.5 s之間 選擇。

2.3車道變換距離的計算

L3主要是駕駛員變換車道行駛的距離。計算汽車從一個 車道變換到另外一個車道的過程比較復(fù)雜，這與車流密度、行 駛速度以及道路寬度有很大的關(guān)系。根據(jù)研究成果,L3可表 示為:

其中，n 表示變換的車道數(shù)量，l* 表示變換一個車道行駛的距離。表示變道減速或者調(diào)整方向所需要行駛的距離。v12表示采取行動前的車速，v22表示采取行動后的車速，z為道路阻力系數(shù)，{為路面附著系數(shù)。其中z=+fi，f為滾動阻力系數(shù)，i為道路縱坡度。圖4所示是變換車道行駛距離示意圖。

由圖 4 可見，若車輛 A、B 并行行駛，A 加速超車到 B 前，兩輛車行駛的距離分別為：

假設(shè)變道車輛變道動作完成時，超車車輛剛好運動至被 超車輛前，這種情況下即可認為是完成車道變換的最基本條 件，即H x （x為超車車身長度）。由于超車時間較短，可 以假設(shè)超車車輛A為a均加速運動，被超車車輛勻速運動。設(shè) V = Va cos b， g =a cos b，由于超車前水平初速度相同，則 公式可以調(diào)整為：

可得 ：

超車車輛超過被超車輛后減速，可視為與被超車輛速度一致，則 L3 可調(diào)整為 ：

2.4交叉口相關(guān)位置的計算

交叉口由于受到土地、交通管理等因素的制約，取值不 相同，一般可以通過現(xiàn)場測量獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。不具有現(xiàn)場測 量條件的，可以參閱地面道路交叉口設(shè)計規(guī)程中相關(guān)計算方 法獲取［9'10］:

乙=10”, n表示路口平均信號周期等待車輛數(shù)量。L距離 一般在6~18 m間取值，即宜應(yīng)保留一輛車距離。

3受信距離的計算實例

選取上海市徐匯區(qū)斜土路東向西方向與東安路交叉口的 受信位置進行實地測試，方案如圖5所示。圖中A為受信位置, B為交叉口中心位置。

圖5  斜土路東安路受信距離計算實例

對于網(wǎng)絡(luò)時延測試，由于測試獲取的平均時延存在隨機 性，需要在不同的環(huán)境和不同車速條件下多次測試，通過聚 類方法剔除異變數(shù)據(jù)后計算樣本數(shù)據(jù)的平均值［1七經(jīng)測試, 在車速為10 km/h、20 km/h、60 km/h時候的平均時延分別為 1.216 s、1.412 s、2.844 s。

考慮到圖形化的簡易程度和車內(nèi)閱讀移動終端視線條件 較好，車速影響因子X取0.85,反應(yīng)時間t2取2 s。

通過牌照識別系統(tǒng)獲取一定樣本量的車輛號牌數(shù)據(jù)。抽 取測試樣本1 054輛車，經(jīng)本數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)車長3.6~5.2 m的乘 用車占樣本量的71.7%,排量在1.5~2.0 L之間的約占65%。根據(jù)專業(yè)網(wǎng)站的實測數(shù)據(jù)，對這個范圍內(nèi)的車輛進行統(tǒng)計分析, 可得x平均值取值為4.2 m, g取值為0.26 G（G為重力加速度）。

在高峰時段進行交叉口車輛排隊數(shù)據(jù)調(diào)查，獲取n的平 均值為6。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，所得到的受信距離如表1所列。

表1受信距離計算表

鑒于駕駛員獲取信息的受信距離對其信息的判斷和安全 駕駛至關(guān)重要，在設(shè)置受信位置時應(yīng)保障駕駛?cè)藛T有充足和 足夠的距離去思考、判斷并調(diào)整線路。根據(jù)計算和實地測量, 在限速60 km/h普通地面道路交叉口前，應(yīng)保證受信距離在 600~700 m ；在限速80 km/h城市快速路互通立交前或出口 匝道前，應(yīng)保證受信距離在870~1 200 m之間；在限速120 km/h高速公路互通立交前或出口匝道前，應(yīng)保證受信距離在 900~2 240 m 之間。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和智能手機的不斷發(fā)展，移動終端將成 為交通信息服務(wù)的核心領(lǐng)域。在建設(shè)面向移動終端發(fā)布的交通 信息圖形化系統(tǒng)時，除了受信位置以外，還應(yīng)該重點考慮如下 兩點：

第一，在進行路網(wǎng)圖形簡化設(shè)計時，既要考慮突出重點 道路和主要道路，也要適當保持原有的交通特征，避免造成 原有路徑識別誤解。

第二，在進行圖形化信息服務(wù)時，除了圖形以外，還可 以適當考慮語音、動態(tài)圖符或者視頻等形式提示駕駛?cè)藛T，輔 助提高信息識別度。

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