[發(fā)明專利]一種基于微波雷達數(shù)據(jù)的道路交通狀態(tài)估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310487384.X
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103578273B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建元;柳展;徐建軍;溫曉岳;呂卓;周煜遠
• 申請（專利權(quán)）人: 銀江股份有限公司
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能交通領(lǐng)域，涉及一種城市道路交通狀態(tài)估計方法。

背景技術(shù)

城市交通狀態(tài)估計指的是運用交通傳感器收集的數(shù)據(jù)，基于交通工程的基本理論和人們的認(rèn)知習(xí)慣，采用合理的信息科學(xué)方法，實時判定一組路段的實際運行狀態(tài)。典型地，路段運行狀態(tài)包括：暢通、緩行和擁堵。當(dāng)前，主要的交通狀態(tài)估計方法是基于浮動車數(shù)據(jù)的技術(shù)和基于地感線圈的技術(shù)。浮動車技術(shù)只需根據(jù)速度的閾值來判定交通狀態(tài)，此方法雖簡單實用，但由于浮動車在時空分布上具有不均衡性，導(dǎo)致獲得的數(shù)據(jù)存在著時空空缺，有較高的缺失率。典型地，地感線圈損壞率很高，也不足以支撐高空間覆蓋率的交通狀態(tài)估計。因此，研發(fā)基于其它數(shù)據(jù)源的交通狀態(tài)估計技術(shù)是非常必要的，例如微波雷達傳感器。

微波雷達傳感器可檢測斷面速度、流量和車道占有率三個指標(biāo)?？紤]到判別精度可能受到各種測量誤差的影響，用單個指標(biāo)判別交通狀態(tài)是不可取的，而多個不準(zhǔn)確的指標(biāo)卻有可能綜合得出更合理的結(jié)果。然而，已有的專利“201010561751.2”給出的方法采用了占有率或者飽和度的單一指標(biāo)作為輸入。采用飽和度這一指標(biāo)是非常有益的，然而計算飽和度需要用綠信比和道路通行能力兩個基本指標(biāo)，綠信比難以獲得而且是人工可調(diào)的，道路通行能力值往往采用理想值，沒有考慮到實際的交通外環(huán)境的影響，因此飽和度的計算很難實現(xiàn)，可能在個別路段發(fā)揮作用，但無法普遍應(yīng)用于所有微波監(jiān)測路段。因此，論文“基于模糊綜合判定的道路交通狀態(tài)分析模型”雖采用了飽和度這一指標(biāo)，但只能處理個別路段的情況，難以在工程上推廣使用。已有的專利“200910089374.4”提出的方法只針對快速路采用速度、流量、車道占有率三個指標(biāo)作為輸入來判定交通狀態(tài)，然而采用的模型參數(shù)均為經(jīng)驗參數(shù)，實際上每條快速路的實際情況并不相同，經(jīng)驗參數(shù)也應(yīng)該有所區(qū)別，若對每條路都設(shè)置經(jīng)驗參數(shù)，則訓(xùn)練分類器的工作量極其大，無法完成。另外，若再考慮主干路、次干路等所有其他路段，則任務(wù)量之大非實際工程應(yīng)用能夠接受的，更不幸的是，這樣的方法會隨著綠信比的調(diào)整，城市道路交通基礎(chǔ)設(shè)施的改變，快速淘汰。

綜上，現(xiàn)有的技術(shù)中，采用單個交通指標(biāo)不可?。徊捎脴?biāo)準(zhǔn)的飽和度難以計算和普遍應(yīng)用；完全采用經(jīng)驗參數(shù)的模型不具有可持續(xù)性，模型很容易被交通設(shè)施、信號控制和交通外環(huán)境的變化所淘汰。

因此，需要一種能夠敏捷估計飽和度的方法，也需要一種針對每條路段普遍適用的“模板級”路況估計框架，能夠階段性地自適應(yīng)更新模型參數(shù)，以適應(yīng)交通基礎(chǔ)設(shè)施、綠信比調(diào)整、交通外環(huán)境的變化。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有道路交通狀態(tài)估計方法的模型不具有可持續(xù)性、自適應(yīng)能力差、實用性較差的不足,本發(fā)明提供了一種模型具有良好的可持續(xù)性、自適應(yīng)性能力強、實用性良好的基于微波雷達數(shù)據(jù)的道路交通狀態(tài)估計方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于微波雷達數(shù)據(jù)的道路交通狀態(tài)估計方法，所述估計方法包括以下步驟：

步驟1：統(tǒng)計獲取路段最大通行能力并估計飽和度

采用5分鐘流量的歷史最大值來表達路段的最大通行能力，將估計的路段通行能力記作ECAP；5分鐘路段飽和度近似表達為實際通過的車輛數(shù)與ECAP的比值，記作B；

步驟2：統(tǒng)計計算各路段5分鐘斷面速度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差

對于某條路段，計算得到的5分鐘斷面速度均值記作E和標(biāo)準(zhǔn)差記作S；

步驟3：為每條路段自動生成個性化的隸屬度函數(shù)

輸入值包括飽和度的估計值B和5分鐘斷面平均速度均為精確數(shù)值，需要首先將這些量進行模糊化操作，模糊化的方法是設(shè)計隸屬度函數(shù)將輸入映射為隸屬度值，隸屬度的取值范圍為[0,1]，采用三角形函數(shù)或梯形函數(shù)作為模糊化方法，并基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計量來自動計算隸屬度；

步驟4：基于模糊規(guī)則進行推理

基于交通工程的基本理論和認(rèn)知習(xí)慣，給出如下的模糊規(guī)則矩陣，如下表1：

表1

在模糊規(guī)則的基礎(chǔ)上，分別賦予暢通、緩行和擁堵三個常數(shù)，分別為暢通常數(shù)、緩行常數(shù)和擁堵常數(shù)，然后對于每一組輸入數(shù)據(jù)（速度，飽和度）用如下方法計算每一條規(guī)則的強度：

x?AND?y=min(truth(x),truth(y))