[發(fā)明專利]一種短時(shí)交通流量預(yù)測(cè)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710123398.1
• 申請(qǐng)日: 2017-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN108538050B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史文中;王閏杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港理工大學(xué)深圳研究院
• 主分類號(hào): G08G1/01
• 分類號(hào): G08G1/01
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 陽開亮

1.一種短時(shí)交通流量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括：

獲取宏觀交通流模型；

確定狀態(tài)向量、狀態(tài)方程、觀測(cè)向量和觀測(cè)方程；

構(gòu)建用于交通流量預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)框架；

將不同觀測(cè)時(shí)段類型的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類采樣，具體為：根據(jù)不同時(shí)間段交通流量值分布不同，將交通流量觀測(cè)數(shù)據(jù)分為工作日、周末和節(jié)假日；

融合歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)，基于調(diào)整的集合卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)同化方法，補(bǔ)齊當(dāng)前時(shí)刻路段缺失的觀測(cè)值，具體為：基于調(diào)整的集合卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)同化方法，將所述宏觀交通流模型的預(yù)報(bào)值與歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)相融合，得到當(dāng)前時(shí)刻的路網(wǎng)中路段缺失的交通流量觀測(cè)值；

基于所述數(shù)據(jù)同化方法，對(duì)所述宏觀交通流模型的模型參數(shù)進(jìn)行修正調(diào)整；

利用調(diào)整模型參數(shù)后的所述宏觀交通流模型，對(duì)未來時(shí)刻的交通流量進(jìn)行預(yù)測(cè)；

其中，基于調(diào)整的集合卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)同化方法預(yù)測(cè)交通流量的實(shí)現(xiàn)過程具體包括：

已知，為第i-1時(shí)刻的狀態(tài)向量的分析值，亦稱為背景場(chǎng)，

為第i-1時(shí)刻的樣本的狀態(tài)向量的分析值，m為集合樣本數(shù)；

第一步：通過狀態(tài)方程獲得當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)向量的預(yù)報(bào)值即：

其中，為當(dāng)前時(shí)刻樣本狀態(tài)向量的預(yù)報(bào)值，為當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)向量的預(yù)測(cè)值，M_i-1為i-1時(shí)刻的狀態(tài)方程；

第二步：計(jì)算狀態(tài)向量的預(yù)報(bào)誤差協(xié)方差矩陣P_i^f，即：

第三步：計(jì)算觀測(cè)新息即：

其中：H為觀測(cè)算子，即由狀態(tài)空間到觀測(cè)空間的映射關(guān)系，y^o為觀測(cè)值，y^b為利用狀態(tài)向量通過觀測(cè)算子得到的觀測(cè)信息，為利用狀態(tài)向量通過觀測(cè)算子得到的觀測(cè)信息的方差，為觀測(cè)值的方差；

第四步：使用線性回歸將觀測(cè)新息投影到模型空間網(wǎng)格點(diǎn)上，用于計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的樣本狀態(tài)向量的分析值即：

其中，c_j為投影系數(shù)；

第五步：當(dāng)循環(huán)次數(shù)小于指定循環(huán)次數(shù)時(shí)，返回到第一步；

第六步：計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)分析值即：

第七步：計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)分析值的誤差協(xié)方差矩陣P_i^a，即：

2.如權(quán)利要求1所述的交通流量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述宏觀交通流模型具體為：

q_i(t)＝β(v_i(t)·ρ_i(t))+(1-β)(v_i+1(t)·ρ_i+1(t)) (3)

其中：ρ_i(t)為路段i上t時(shí)刻的交通密度；

v_i(t)為路段i上t時(shí)刻車輛的平均速度；

q_i(t)為在t時(shí)刻路段i和路段i+1間邊界點(diǎn)上的交通流量；

r_i(t)，s_i(t)分別是在t時(shí)刻路段i上流入和流出的流量值；

Δt為時(shí)間增益；

λ_i為在路段i上的車道個(gè)數(shù)；

v_e(·)為平衡態(tài)時(shí)的速度，可以通過公式(4)獲得，其中：

v_f，ρ_cr，α分別是道路暢通時(shí)的自由速率、臨界交通密度、速度方程的指數(shù)。

τ，η，κ是模型參數(shù)；

β是權(quán)重參數(shù)，取值范圍為(0，1)。

3.如權(quán)利要求1或2所述的交通流量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述確定狀態(tài)向量、狀態(tài)方程、觀測(cè)向量和觀測(cè)方程，具體為：

將交通密度和平均速度作為狀態(tài)向量X(t)，即X(t)＝(ρ，v)_t；將交通流量作為觀測(cè)向量Y(t)，即Y(t)＝(q)_t；將所述宏觀交通流模型中的公式(1)和公式(2)作為狀態(tài)方程，公式(3)作為觀測(cè)方程。