[發(fā)明專利]一種基于梯度下降的城市道路交通噪聲測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410249302.2
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104008644A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁建立;呂宗磊;徐濤;李國;趙志強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民航大學(xué)
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G01H17/00;G06F17/50
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 鄭乘澄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及屬于噪聲監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于梯度下降的城市道路交通噪聲測量方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國汽車保有量急劇增加，城市交通量迅速增加。交通噪聲污染對道路沿線居民正常生活、工作、學(xué)習(xí)、休息環(huán)境的干擾程度和范圍也隨之加劇和擴大。交通噪聲污染已經(jīng)逐漸變成道路沿線特別是交通主干道沿線居民最為關(guān)注的環(huán)境污染問題。據(jù)調(diào)查：噪聲會對人的心理和機體同時產(chǎn)生不良影響，特別是對神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成危害。因此，為了適應(yīng)交通的快速發(fā)展，控制和減少交通噪聲真的是當(dāng)務(wù)之急。

由于國內(nèi)的城市道路交通噪聲的測量裝置十分簡陋，大致分為兩種情況：一是缺少預(yù)測算法，導(dǎo)致想要得到較高的測量覆蓋率就必須分布大量的測量裝置，造成了資源的浪費；二是其預(yù)測算法缺乏適應(yīng)能力，導(dǎo)致很難達到較高的預(yù)測精度。我國目前對城市道路交通噪聲的預(yù)測都是依靠國外的經(jīng)驗及方法(如美國聯(lián)邦公路局(FHWA)提出的FHWA)，并沒有形成統(tǒng)一的計算和預(yù)測方法。而現(xiàn)有的噪聲預(yù)測方法需要基于比較復(fù)雜的假設(shè)，城市道路的環(huán)境條件也千差萬別，計算模型難以考慮周全。傳統(tǒng)的城市道路交通噪聲預(yù)測主要是利用實際數(shù)據(jù)根據(jù)噪聲評估標(biāo)準(zhǔn)以及噪聲計算公式得到，誤差較大且不利于對未來城市道路交通噪聲狀況的預(yù)測。近幾年來，我國城市道路周圍的噪聲問題日益突出，因此有必要盡快研究算法，開發(fā)適用于我國的城市道路交通噪聲測量裝置。

F.Van?Den?Berg等人的研究表明，利用從實測數(shù)據(jù)中挖掘到的規(guī)律、模式與聲學(xué)理論計算模型進行結(jié)合可以有效地提高噪聲的預(yù)測準(zhǔn)確率。機器學(xué)習(xí)方法是通過實測數(shù)據(jù)建立噪聲預(yù)測模型的主要方法之一，然而目前國內(nèi)機器學(xué)習(xí)方法在城市道路交通噪聲預(yù)測方面應(yīng)用還比較匱乏，將機器學(xué)習(xí)方法用于城市道路交通噪聲數(shù)據(jù)預(yù)測，以提高預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，成為一種必要的趨勢。

總體來說，傳統(tǒng)的城市道路交通噪聲測量裝置存在以下問題：

(1)在有限監(jiān)測點的情況下，測量覆蓋率低。

(2)經(jīng)驗參數(shù)不適合具體環(huán)境，導(dǎo)致測量準(zhǔn)確率低。

(3)現(xiàn)存的預(yù)測模型中大多數(shù)缺乏學(xué)習(xí)能力，使得預(yù)測結(jié)果很難得到修正和優(yōu)化，預(yù)測的精度很難提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于梯度下降的城市道路交通噪聲測量方法。所述測量方法先對某監(jiān)測點處的交通噪聲、車速和車流量及其覆蓋范圍內(nèi)的車速和車流量進行采集，然后將采集到的該監(jiān)測點處的數(shù)據(jù)輸入已有模型，以三個經(jīng)驗參數(shù)為相應(yīng)的權(quán)值，根據(jù)梯度下降算法訓(xùn)練學(xué)習(xí)模型，經(jīng)過若干次迭代，直到各權(quán)值達到最優(yōu)或者其變化落在誤差允許范圍內(nèi)，從而確定最終的預(yù)測模型。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種基于梯度下降的城市道路交通噪聲測量方法，包括如下步驟：

步驟一：收集某條城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)歸一化處理；所述城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)包括各監(jiān)測點處的交通噪聲、車速和車流量及其覆蓋范圍內(nèi)的車速和車流量等信息；

步驟二：提取所述城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)中各監(jiān)測點處的數(shù)據(jù)構(gòu)建得到城市道路交通噪聲預(yù)測的訓(xùn)練樣例集合D，D＝{(t_d,N_d,V_d)|d＝1,2,…,n}，其中t_d為實測噪聲等級，N_d為平均小時車流量，V_d為平均行駛速度，n是訓(xùn)練樣例集合D中樣本數(shù)據(jù)的個數(shù)；提取剩余城市道路交通噪聲原始數(shù)據(jù)構(gòu)建得到城市道路交通噪聲預(yù)測的預(yù)測樣例集合D^*；

步驟三：對所述訓(xùn)練樣例集合D進行訓(xùn)練，得到滿足精度要求的城市道路交通噪聲預(yù)測模型，具體過程為：

S3.1:根據(jù)線聲源模型：