[發(fā)明專利]一種基于智能博弈的交通流元胞自動機模型的實現(xiàn)方法

有效

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• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107301289B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 鄧麗珍;劉清賀;朱虎
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G08G1/01
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李吉寬

本發(fā)明公開了一種基于智能博弈的交通流元胞自動機模型的實現(xiàn)方法，該方法包括如下步驟：步驟1：在模擬之前，首先設定模擬時間長度，參數(shù)λ，最大速度值v_max，并入?yún)^(qū)域的前后道路數(shù)、長度及連接方式的預設數(shù)值；步驟2：在模擬開始時，從原點距離＝0的位置依照泊松分布隨機生成車輛，初始速度基于泊松分布生成；步驟3：對已生成車輛判斷位置坐標，確定其所在區(qū)域，根據(jù)不同的改進規(guī)則依次判斷速度參數(shù)；步驟4：結合步驟3確定的速度進行位置更新和狀態(tài)標志更新，依據(jù)狀態(tài)標志顯示和記錄相關數(shù)據(jù)或圖像；步驟5：判斷時間是否達到仿真時間，否則返回上述步驟。本發(fā)明在高速等路況分析，交通檢測，收費站設計領域提供了技術支撐，具有較強的實用價值。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于智能博弈的交通流元胞自動機模型的實現(xiàn)方法，屬于交通流量監(jiān)測，預測應用技術領域。

背景技術

元胞自動機是一個將時間和空間都離散化處理的動力系統(tǒng)。散布在規(guī)則格網(wǎng)中的每一個元胞取有限的離散狀態(tài)，遵循同樣的作用規(guī)則，依據(jù)確定的局部規(guī)則作同步更新。系統(tǒng)通過大量元胞的簡單的相互作用而構成精態(tài)系統(tǒng)的演化，從而有效的演示復雜系統(tǒng)的變化趨勢。其精髓在于利用不同情況的特點自制獨特的元胞演變規(guī)則，使得自動機操作靈活而精準。

隨著全球的交通網(wǎng)絡的迅速發(fā)展，人們更加關注交通相關的研究工作，元胞自動機在此類領域起到了非常重要的作用。元胞自動機模型(也稱為NaSch模型)首先由德國學者Nagel與Schreckenberg在1992年的論文Kai Nagel,Michael Schreckenberg.Acellular automaton model for freeway traffic.Journal de Physique I,EDPSciences,1992,2(12),pp.2221-2229.提出的，該模型一經(jīng)發(fā)表便很快應用在交通流量監(jiān)測，預測等領域。然而隨著現(xiàn)在交通系統(tǒng)的越加復雜，關于單向交通的研究越來越少。為了更好地延續(xù)元胞自動機的活力，越來越多的道路復雜的合并模式出現(xiàn)在學術領域。尤其在高速公路上，涉及到公路或收費站等的不同的合并模式是必要的。

高度的精確性是模型可行性的保障，否則模型會失去可信度。而延拓性則使模型可以靈活應對各種動態(tài)情況的發(fā)生。為了進一步提高應對各種路況的交通流模型的精確度與延拓性，需要對基本的交通流元胞自動機模型進行動態(tài)參數(shù)的修改。傳統(tǒng)的交通流元胞自動機模型的實質是在基于實際情況而提出的元胞演變規(guī)則下在一定的動態(tài)演示空間中以每一個等時間間隔為步長模擬整體變化趨勢。

但實際上，傳統(tǒng)元胞自動機模型模型及相關改版模型中鮮有精確性和延拓性均較好的模型提出。但是，高度的精確性是模型可行性的保障，而延拓性則使模型可以靈活應對各種動態(tài)情況的發(fā)生。為進一步提高應對各種路況的交通流模型的精確度與延拓性。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于設計了一種基于智能博弈的交通流元胞自動機模型的實現(xiàn)方法，通過利用元胞自動機原理合理設置元胞更新規(guī)則，以對復雜的實際并入道路區(qū)域交通進行仿真。該方法針對諸如高速公路上收費站路況的扇入?yún)^(qū)域的基于智能博弈的交通流元胞自動機模型，它既能對此類路況進行高精度的模擬，同時，通過動態(tài)參數(shù)的加入使該模型具有更好的延拓性。其具體步驟如下：①初始化參數(shù)設定：仿真時間，每小時的平均車流量，最大速度，并入?yún)^(qū)域的前后道路數(shù)、長度及連接方式；②初始位置依照泊松分布隨機生成車輛，并產生該車輛相關參數(shù)(心理值，位置坐標，速度，狀態(tài)標志)；③對已生成車輛判斷位置坐標，確定其所在區(qū)域(直行區(qū)域依照相應的執(zhí)行區(qū)域元胞自動機模型改進規(guī)則判斷速度，博弈區(qū)域依照博弈區(qū)域改進規(guī)則判斷速度)；④結合上一步確定的速度進行位置更新以及狀態(tài)標志更新，并依據(jù)狀態(tài)標志顯示和記錄相關數(shù)據(jù)或圖像；⑤判斷時間是否達到仿真時間，否則再次執(zhí)行以上步驟。本發(fā)明著重分析了人在面對交叉路或歸并道路時的心理以及不同心里變化情況，具有較好的精度與延拓性。該方法為高速等路況分析，交通檢測，收費站設計的領域提供了技術支撐，具有較強的實用價值。