[發明專利]一種公交車站點間行程時間預測方法

有效

• 申請號: 201210059696.6
• 申請日: 2012-03-08
• 公開（公告）號: CN102610088A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 王煒;王寶杰;楊敏
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G08G1/00
• 分類號: G08G1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種公交車站點間行程時間預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

(A)采集公交運行線路信息、公交車輛運行信息和公交GPS運行數據；

(B)根據步驟(A)中得到的公交運行線路信息與公交GPS運行數據，計算第k班次公交車在路段L_i的行程時間y(k)，其中k為公交車發車班次，L_i為站點間路段編號且i＝1，2…N_c-1，N_c為公交線路站點個數；

(C)建立公交車輛行程時間的狀態空間模型，設計卡爾曼濾波遞推算法；

(D)結合步驟(A)中采集的公交車輛運行信息和步驟(C)中設計的卡爾曼濾波遞推算法，引入遺忘因子，建立自適應衰減濾波行程時間預測算法模型；

(E)根據步驟(A)中采集的公交車輛運行信息和公交運行線路信息，選擇濾波啟動值模型和系統噪聲模型；

(F)輸出公交車輛站點間行程時間預測值T(k+1/k)。

2.根據權利要求1所述的公交車站點間行程時間預測方法，其特征在于：所述步驟(A)中，公交運行線路信息包括公交線路走向、線路里程、公交站點位置與站點個數N_c、路段與交叉口交通管控形式；公交車輛運行信息包括公交車發車時間間隔h、公交客流高峰時段，以及公交車輛運行時的天氣狀況、道路狀況和交通狀況；公交GPS運行數據包括公交站點名稱、公交車輛車牌編號、公交車輛班次編號k、公交車輛發車時刻、公交車輛駛入站點時刻和公交車輛駛離站點時刻。

3.根據權利要求1所述的公交車站點間行程時間預測方法，其特征在于：所述步驟(C)包括如下步驟：

(C1)建立公交車輛行程時間的狀態空間模型為：

T(k+1/k)＝Φ(k)T(k/k)+B(k)μ(k)+Γ(k)ω(k)，y(k)＝H(k)T(k/k)+v(k)

其中，T(k+1/k)是對第k+1班次公交車行程時間的預測值，T(k/k)是將第k班次公交車行程時間的預測值T(k/k-1)用第k班次公交車行程時間的實際觀測值y(k)修正而得到的最優值，Φ(k)為狀態轉移矩陣，B(k)為控制向量矩陣，Γ(k)為系統噪聲矩陣，H(k)為系統觀測矩陣，μ(k)為控制向量，ω(k)為輸入白噪聲，v(k)為系統觀測噪聲，且E[ω(k)]＝0，E[v(k)]＝0；

(C2)設計公交車輛行程時間的卡爾曼濾波遞推算法為：

T(k+1/k+1)＝T(k+1/k)+G(k+1)[y(k+1)-T(k+1/k)]

T(k+1/k)＝T(k/k)

G(k+1)＝P(k+1/k)[P(k+1/k)+R(k)]^-1

P(k+1/k)＝P(k/k)+Q(k)

P(k+1/k+1)＝[I_n-G(k+1)]P(k+1/k)

其中，T(k+1/k)是第k+1班次公交車行程時間的預測值，T(k+1/k+1)是將第k+1班次公交車行程時間的預測值T(k+1/k)用第k+1班次公交車行程時間的實際觀測值y(k+1)修正而得到的最優值，T(k/k)是將第k班次公交車行程時間的預測值T(k/k-1)用第k班次公交車行程時間的實際觀測值y(k)修正而得到的最優值，G(k+1)是第k+1班次公交車輛行程時間預測的濾波預報器增益，P(k+1/k)是第k+1班次公交車輛行程時間的預報誤差方差陣，P(k/k)是對第k班次公交車輛行程時間預報誤差方差陣修正而得的最優值，P(k+1/k+1)是對第k+1班次公交車輛行程時間預報誤差方差陣修正而得的最優值，Q(k)為輸入白噪聲方差，R(k)為系統觀測噪聲方差，I_n是一個單位矩陣。

4.根據權利要求1或3所述的公交車站點間行程時間預測方法，其特征在于：所述步驟(D)包括如下步驟：

將遺忘因子λ(k+1)引入公交車行程時間預報誤差方差陣的運算過程中：P^*(k+1/k)＝λ(k+1)P(k/k)+Q(k)，其中P^*(k+1/k)為用遺忘因子修正的k+1班次公交車輛行程時間的預報誤差方差陣，且λ(k+1)≥1。