phpgooglemapapiCrowdITS智能交通体系中的众包

车辆间通信和车辆到根本举动步伐通信是从外部来源获取事宜信息的两种互补形式。
第一种方案是车载自组织无线通信，仅涉及车辆，即 V2V 模型。
第二种方案是车辆到根本举动步伐，涉及基于固定根本举动步伐的无线通信，即 V2I 模型。
这些方案的运用以及常日的 ITS，包括实时安全和方便运用(前向碰撞警告、盲点检测等)、非实时(或靠近实时)的管理和休闲运用(拥塞避免、交通报告等)。
本文的研究重点是非实时 ITS 的运用。

信息网络和扩散是非实时 ITS 运用的关键，在文献中已经研究了不同的方法进行有效的数据传播。
繁芜的路由、中继协议、机会主义和延迟容忍方法已经在 ITS 及其运用中被广泛研究。

本文提出了在 ITS 中利用众包，即 CrowdITS。
众包中的人群能够为了金钱回报或个人知足感，找到原来难以或不能办理的办理方案。
其基本思想是将司机社区与智好手机(人群)结合利用，以帮助实现非实时和靠近实时的 ITS 运用程序。
不再须要在道路上支配繁芜的传感器，也不须要在车辆内支配繁芜的通信设备。

从观点上讲，紧张的变革是网络人的输入，并将其与其他可用来源聚合在一起。
聚合由 CrowdITS 处理做事器处理，该做事器从许多来源(例如，数据库、微博等)拉入信息。
CrowdITS 做事器推送出每个移动电话的司机可能感兴趣的事宜。
根据人群中每个成员的地理位置选择推送内容。
CrowdITS 利用 Google 的云到设备通报(C2DM)做事来进行推送，还设计了一个关键的 ITS 运用：为避免交通拥堵的路径重路由。

一样平常说来，众包便是以公开调集的形式将一项传统上由指定员工完成的事情，外包给一个不愿定的人群。
从技能上讲，众包是一种分布式的问题办理办法和生产模式。
在这种模型中，问题最初因此技能职员和非技能职员都易于理解的形式表示。
这些公式化的问题被广播给一组未知的解算者，即人群。
提交的办理方案也可以由人群本身进行排序和筛选，以探求最佳办理方案集。
终极办理方案归发起问题的组织者(即众包商)所有。
在大多数情形下，个人付出的努力都因此金钱或某种形式的认可来褒奖的。
在其他情形下，个人是为了自己的某个目标（如学习目标）而事情，以是无需金钱褒奖。
这些步骤如图 1 所示。

亚马逊供应了一个众包平台，即 Amazon Mechanical Turk（AMT），众包商在该平台上广播他们的任务，并为每个务定义令人满意的任价格/褒奖（最低 0.01 美元）。
人群接管并从事这些任务，并可能会得到回报。
CrowdDB 提出了一种关系查询处理系统，它利用 AMT 的 API，让工人回答常规搜索引擎常日无法回答的问题。

CROWDITS 系统架构

CrowdITS 是一个面向近实时和非实时 ITS 运用的众包平台，涉及大量用户的数据网络。
在传统的 ITS 中，识别各种与交通干系的统计数据、事宜和意外的任务是由专门的传感设备来处理的。
在 CrowdITS 中，这些任务与其他任务一起由人群(即，车辆的司机或搭客)利用交互模式(例如，语音)、普适模式(例如，GPS 记录)或两种模式共用。
与仅由人群处理任务的众包不同，CrowdITS 是一种稠浊系统，由于它将基于人群的感知与传统的数据网络(例如，道路上和车载传感器)集成在一起。

CrowdITS 架构由三个紧张组件组成。
这些组件是人群感知和界面、信息处理和本地扮装备通报。
CrowdITS 的系统架构如图 2 所示。

A.界面

在智好手机的运用中，界面是非常主要的。
界面可以是交互式的、普遍性的或两者兼而有之。
在交互模式下，人群可以通过两种办法进入界面。
首先是交互式，如图 3-b 所示，个中事宜列表可供选择。
作为一种单点触控界面，它避免了对驾驶员的重大滋扰。

第二，利用语音命令，预先配置可用的命令集。
利用语音命令，人群可以指定事宜、严重性、和其他元数据(例如，个人)。
利用任一输入办法事宜都会被自动标记上当前韶光和地理位置。
记录的韶光用于过滤掉不干系条款并设置过期韶光。
转换为 Geohash 的地理位置用于对事宜进行分组，并向人群的移动设备发送关照。
司机可以导航到预设的目的地，在途中会接管到道路存在问题的关照。
主界面如图 3-a 所示。
在普适模式下，移动电话定期输入其感知数据(例如 GPS)，这些数据可以用来确定车辆的速率和方向，交通拥堵情形。
目前，Google 舆图中的交通图层是利用普适方法获取的。
然而，这种方法的报告功能有限，即只能报告特定类型的事宜。
目前，研究正在进一步评估不同报告方法的技能和非技能方面。

Geohash 用于映射和链接来自不同来源的多个事宜。
Geohash 是一种基于分层空间数据构造的纬度/经度地理编码系统，该构造将空间细分为格网形状的桶。
得到的哈希是一个字符串，用作唯一标识符来表示天下上任何地方的一个点。
Geohash 具有任意精度，这是由于它的编码机制许可利用可变大小的字符串，因此具有灵巧的精度。
由于这个属性，任何附近的地方含有类似前缀 geohash 字符串。
换句话说，相同的前缀越长，这两个位置就越靠近。

B.信息处理

CrowdITS 处理做事器供应三种紧张做事。
个中包括信息检索和存储、注册和身份验证，以及到移动设备确当地化通报。
此外，还可以开拓附加做事，例如存档和流量预测、信息验证、网络做事等。

ITS 中有大量的信息源。
数据源和数据量的数量哀求具有可伸缩和可扩展的体系构造。
本文提出了一种基于插件的集中式 CrowdITS 处理做事器框架，它将供应对 ITS 可用的大量信息源和数据量的可伸缩和可扩展的利用。
这种体系构造的总体框架如图 4 所示。
每个信息流由其自己的插件处理，该插件处理传入的数据包，将其存档到单独的储存库中，并为核心单元供应 API 以拉入或推送、查询和更新数据。
为了平衡繁重的人群事情负载，可以配置不同的插件来处理地理位置的子集，即只处理一系列的 Geohash。

通过 CrowdITS 做事器的核心组件，可以将归档到各种数据库中的信息检索，过滤并汇总为故意义的信息。
与事宜干系的信息会进行地理哈希处理，然后将利用 Google 的云端到设备通报做事将其推送到订阅的设备。
利用 REST API，也可以利用标准网络浏览器查看与 Google 舆图和路况图层集成的更新信息。
本文的系统是利用 PHP 实现的。
对付存储库和舆图，利用 PHP 中的 MySQL 和 Google 舆图中的 PHP-Google-map-api 3.0 版。

C.本地扮装备信息通报

人群天生大量信息，然后将这些信息与其他来源聚合，为任何 Geohash 网格天生故意义的事宜。
人群订阅其各自感兴趣的网格以得到潜在关照。
这些关照可以由移动电话拉取或由处理做事器推送到移动电话。
CrowdITS 采取推送机制，既节能又减少了手机的通信开销。
为了实现这一点，本文将 CrowdITS 与 Google 供应的基于云的通报做事(即云到设备通报(C2DM))集成在一起，如图 5 所示。

移动电话利用电子邮件地址向 C2DM 注册(步骤-1)。
注册 ID(R-ID)对付每个设备和运用对是唯一的，因此许可多个运用利用 C2DM 做事。
R-ID 被发送到 CrowdITS 做事器(步骤-2)，在那里它登录到中心数据库。
CrowdITS 做事器向 C2DM 做事器认证(步骤-3)并吸收 AUTH 令牌。
在针对任何移动电话的关照的情形下，由订阅的 Geohash 上的任何更新通过其关联的 R-ID 来丈量，CrowdITS 做事器利用其自己的 AUTH 令牌和移动电话 R-ID 将事宜数据推送到 C2DM 上(步骤-4)。
C2DM 在内部验证令牌，将路由到适当的做事器，然后将其排队(步骤 6-8)。
终极利用持久的 TCP/IP 会话将推送到移动电话(步骤-9)。
目前，C2DM 做事仅适用于 Android 设备。

运用：实时无拥塞路径

本节将描述一个主要的和基本的 ITS 运用程序的开拓，即避免拥塞的流量重新路由。
据估计，对付大城市和小城市，每位司机每年的拥堵整天职别约为 1000 美元和 200 美元。
除了其他办理方案外，还利用交通报告来帮助通勤者预测和避免交通问题。
传统上，分别利用摄像机和无线电/电视进行网络和广播。
然而，这样的常日是过期的宏级别信息，并且不向司机供应替代的无拥塞路径。
某些基于移动电话的导航运用，例如谷歌舆图，供应不是最新的或不完全的业务层。
这些缺陷是由于其普遍的操作模式，只有特定类型的事宜是可报告的。
图 6 显示了 GPS 轨迹的快照，将 GPS 与 Google 舆图和 CrowdITS 无拥塞路径重路由运用程序结合利用。
以红星表示的事宜(例如碰撞)在到达前几分钟由人群记录。
基于 GPS 的导航运用程序无法识别任何此类情形(图 6-a)，而 CrowdITS 会找到另一条无拥堵路径并及时勾引司机(图 6-b)。

本研究开拓了 Android 平台和 iPhone 平台的无拥塞路径重路由运用。
Android 和 iPhone 的主界面截图分别如图 3 和图 6-b 所示。
为了供应无拥塞的路径重路由，该运用程序利用了 Google Maps、CrowdITS、CloudMade 和 C2DMAPI。
利用图 3-a 所示的主屏幕，用户输入(自动完成)目的地址。
输入的地址作为 HTTP 要求被传送到 Google 舆图做事器，并吸收包含所有可能的匹配地址的 JSON 格式的相应。
用户当前 GPS 位置和从匹配中终极挑选的地址分别用作路径源和目的地。

利用 REST 将来源和目标对以及其他必要的选项发送到 CloudMade 做事器。
CloudMade 做事器返回 JSON 相应，个中包括所需目的地的经纬度对形式的导航信息。
这些信息被转换成它们各自的 Geohash，与 R-ID(从 C2DM 得到)一起用于 CrowdITS 的事宜关照订阅。
驾驶员参考得到的路径信息前往目的地。
解析后的 JSON 相应还用于利用 Google 舆图绘制路线。
驾驶员如果看到可报告的事宜，可以利用命令或触摸界面进行报告。

一旦收到来自 Google C2DM 的任何纬度经度对形式的关照，CloudMade 要求就会重新发起。
这些从人群和其他来源网络和聚合的关照由 CrowdITS 上传到 C2DM 中。
新形成的 CloudMade 要求包含初始目的地、当前 GPS 位置以及关照的纬度和经度对。
如果发生任何路径变动，将利用新打算的 Geohash 区域重新订阅 CrowdITS 做事器，并相应地重新方案路线。
重复这个过程，直达到到目的地。
全体过程如图 7 所示。
作为移动电话关照的替代，CrowdITS 做事器为聚合的交通信息供应网络接口。
图 8 是 CrowdITS 网页的快照，显示了利用 Google 舆图的人群发布事宜(赤色)、MTO 记录事宜(橙色)和路况图层的聚合视图。

结论

智能交通系统(ITS)是政府、学术界和工业部门关注的一个生动领域。
本文提出在非实时 ITS 运用中利用众包。
其动机是不须要在道路上支配繁芜的传感器，也不须要在车辆内支配繁芜的通信设备也可以实现 ITS 运用。
本文描述了 ITS(CrowdITS)中众包的设计，阐明了各种架构组件，并报告了 Android 和 iPhone 手机上无拥塞路径重路由运用的开拓情形。
本研究仍旧须要战胜许多技能和非技能寻衅，以便在更广泛的运用范围内采取众包。
紧张的研究寻衅是设计高效的数据聚合和验证算法、路况预测和高效的人群报告界面设计。
作为未来的事情，作者操持评估和报告 CrowdITS 系统的广泛支配和性能，同时开拓其他 ITS 运用程序。

本文由南京大学软件学院2019级硕士吉品翻译转述

本论文转述项目受到国家自然科学基金重点项目（项目号：61932012，61832009）支持。