移动终端交通动态图形化信息受信位置研究

引言

常见的移动终端动态交通信息服务主要以导航地图为基础，加载实时交通信息和发布消息提示。这种方式常以导航指路为主，动态交通信息与地图道路、POI信息以及用户数据等相互叠加，表达容易混淆，用户对动态交通信息识别度和体验效果较差。交通动态信息图形化发布是通过对发布路网进行抽象简化后形成简易路网形，并在简易图形基础上发布实时路况等交通信息的服务方式。大量的路边可变信息标志使用了图形化理念，所发布的动态信息简洁直观、内容易懂，深受驾驶人员欢迎。基于移动终端的图形化发布则是借鉴图形化发布优点，在移动终端上合成并展示动态交通图形化数据,这将有助于提高交通动态信息的识别度和信息诱导效果。

在建设移动终端图形化发布系统时，应注意移动终端与固定图形化可变信息标志之间的区别，充分考虑移动终端可移动性以及实时在线特性，在关键的位置发布合理的图形信息,才可提高信息服务诱导效果，降低信息服务成本。

1受信距离及组成

1.1受信距离

驾驶员只有在具有多条道路可选交通分流点之前获取信息才会做出线路调整的决定，因此合理的接收信息的位置将是信息有效性的前提和保障。受信源于日语，是指终端收到触发并接收信息的意思。受信位置是指车辆在行驶过程中车载终端开始请求信息或数据的触发位置点。受信距离是指受信位置与道路交叉口之间的距离。通常驾驶员获得信息并调整线路一般需要信息发现与识读、信息判断与决策、驾驶操作与完成等三个阶段［2］o图1所示是驾驶人员处理信息过程示意图。由于驾驶员获取信息和驾驶操作过程中车辆仍处在移动状态，所以，驾驶员信息获取的位置对其信息的判断和安全驾驶至关重要。若受信位置离交叉口距离过短，驾驶员将没有充足的时间和足够的安全距离来改变行驶线路；距离过长,信息显示时间过长，驾驶员对信息的敏感性降低，也将会影响服务诱导效果。

1.2 受信距离组成

根据移动互联网信息传输特点和驾驶员常规驾驶行为，受信距离可由图 2 所示的五部分组成。其中，A 点表示受信位置 ；B 点表示信息显示位置 ；C 点表示决策完成位置 ；D 点表示变道动作完成位置 ；E 点表示交叉口停车距离位置 ；F点表示交叉口中心点。L1 表示从请求信息开始到显示信息之间的行驶距离 ；L2 表示驾驶员识读信息并做出判断过程中行驶距离 ；L3 表示驾驶员变换车道需要的水平行驶距离 ；L4 表示进入交叉口前禁止变线的距离；L5 表示停车线到路口中心点的距离。从图 2 可见，受信位置点与距离交叉口的距离公式为 ：

2受信距离的计算模型

2.1网络延时的计算方法

Li中距离主要由于受信请求数据到信息显示之间的时延 导致［3］，因此Li=ViAti（Vi表示车速，Ati表示请求数据到信息 显示之间的时延）。Ati主要由移动互联网的网络时延和移动 终端系统本身时延组成，其中网络时延占Ati比重最大。

图3所示是通信系统网络时延示意图。由图3可见，移 动通信系统的网络延迟包括无线信道的接入延迟、信道安排 延迟、传输时延和通信骨干网络的传输延迟，以及与外部网络 PDN （公用数据网）的交换延迟叫 因为移动互联网网络时延 既受到移动通信服务基站数量、周边环境等影响较大，还受 到接入骨干网之间网络影响，影响因素颇多，无准确计算方式。可以采用测试方法记录终端请求时间和信息显示的时间，计 算之间差值来获取平均时延。

2.2信息阅读影响系数的计算

驾驶员在识读信息过程中，会对其正常形式的车速产生 影响，因此L2可表示为L2=Av2At2o其中，人表示驾驶员阅读 信息时的车速影响系数，At,表示驾驶员阅读信息到采取行动 前之间的思考和决策时间。车速的影响会根据信息表达简繁 程度略有不同。研究资料显示，路边可变信息标志显示模糊 或者信息较为复杂时，会降低驾驶员50%以上的速度，简洁 的也会影响5%左右的速度，思考时间根据复杂程度一般为 4.7~1.2 s［5］。对移动终端显示的信息对驾驶行为的影响分析目 前鲜有资料。考虑到车载设备可视性较好和所需识别图形化 的简易程度，通常X可在0.1~0.2之间，At?在1.2~2.5 s之间 选择。

2.3车道变换距离的计算

L3主要是驾驶员变换车道行驶的距离。计算汽车从一个 车道变换到另外一个车道的过程比较复杂，这与车流密度、行 驶速度以及道路宽度有很大的关系。根据研究成果,L3可表 示为:

其中，n 表示变换的车道数量，l* 表示变换一个车道行驶的距离。表示变道减速或者调整方向所需要行驶的距离。v12表示采取行动前的车速，v22表示采取行动后的车速，z为道路阻力系数，{为路面附着系数。其中z=+fi，f为滚动阻力系数，i为道路纵坡度。图4所示是变换车道行驶距离示意图。

由图 4 可见，若车辆 A、B 并行行驶，A 加速超车到 B 前，两辆车行驶的距离分别为：

假设变道车辆变道动作完成时，超车车辆刚好运动至被 超车辆前，这种情况下即可认为是完成车道变换的最基本条 件，即H x （x为超车车身长度）。由于超车时间较短，可 以假设超车车辆A为a均加速运动，被超车车辆匀速运动。设 V = Va cos b， g =a cos b，由于超车前水平初速度相同，则 公式可以调整为：

可得 ：

超车车辆超过被超车辆后减速，可视为与被超车辆速度一致，则 L3 可调整为 ：

2.4交叉口相关位置的计算

交叉口由于受到土地、交通管理等因素的制约，取值不 相同，一般可以通过现场测量获取相关数据。不具有现场测 量条件的，可以参阅地面道路交叉口设计规程中相关计算方 法获取［9'10］:

乙=10”, n表示路口平均信号周期等待车辆数量。L距离 一般在6~18 m间取值，即宜应保留一辆车距离。

3受信距离的计算实例

选取上海市徐汇区斜土路东向西方向与东安路交叉口的 受信位置进行实地测试，方案如图5所示。图中A为受信位置, B为交叉口中心位置。

图5  斜土路东安路受信距离计算实例

对于网络时延测试，由于测试获取的平均时延存在随机 性，需要在不同的环境和不同车速条件下多次测试，通过聚 类方法剔除异变数据后计算样本数据的平均值［1七经测试, 在车速为10 km/h、20 km/h、60 km/h时候的平均时延分别为 1.216 s、1.412 s、2.844 s。

考虑到图形化的简易程度和车内阅读移动终端视线条件 较好，车速影响因子X取0.85,反应时间t2取2 s。

通过牌照识别系统获取一定样本量的车辆号牌数据。抽 取测试样本1 054辆车，经本数据中发现车长3.6~5.2 m的乘 用车占样本量的71.7%,排量在1.5~2.0 L之间的约占65%。根据专业网站的实测数据，对这个范围内的车辆进行统计分析, 可得x平均值取值为4.2 m, g取值为0.26 G（G为重力加速度）。

在高峰时段进行交叉口车辆排队数据调查，获取n的平 均值为6。

将相关数据代入公式，所得到的受信距离如表1所列。

表1受信距离计算表

鉴于驾驶员获取信息的受信距离对其信息的判断和安全 驾驶至关重要，在设置受信位置时应保障驾驶人员有充足和 足够的距离去思考、判断并调整线路。根据计算和实地测量, 在限速60 km/h普通地面道路交叉口前，应保证受信距离在 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，应保证受信距离在870~1 200 m之间；在限速120 km/h高速公路互通立交前或出口匝道前，应保证受信距离在 900~2 240 m 之间。

随着移动互联网和智能手机的不断发展，移动终端将成 为交通信息服务的核心领域。在建设面向移动终端发布的交通 信息图形化系统时，除了受信位置以外，还应该重点考虑如下 两点：

第一，在进行路网图形简化设计时，既要考虑突出重点 道路和主要道路，也要适当保持原有的交通特征，避免造成 原有路径识别误解。

第二，在进行图形化信息服务时，除了图形以外，还可 以适当考虑语音、动态图符或者视频等形式提示驾驶人员，辅 助提高信息识别度。

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