[發明專利]利用低抽樣率GPS數據的交叉口車輛排隊長度估算方法

有效

• 申請號: 201710514443.6
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107123276B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 孫劍;劉啟遠;唐克雙;張磊;陳曉蕓
• 申請（專利權）人: 蘇州華川交通科技有限公司
• 主分類號: G08G1/065
• 分類號: G08G1/065
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發明公開了一種利用低抽樣率GPS數據的交叉口車輛排隊長度估算方法，利用極低抽樣率的GPS數據進行交叉口排隊長度的估算，作為交叉口信號配時進行優化的依據，對交叉口運行狀態進行估計；通過車輛的軌跡點速度及加速度特征，尋找車輛的排隊起始點和排隊終止點，結合周期的紅燈開始及結束時刻，通過交通波理論及曲線擬合理論估計車輛的排隊集結波和排隊消散波，通過集結波和消散波的交點來確定交叉口的車輛排隊長度；即利用車輛軌跡點的速度大小特征，尋找可能排隊關鍵點和非排隊關鍵點，然后分析可能排隊關鍵點的加速度值的特征，通過可能排隊關鍵點的加速度值特征，尋找排隊起始點和排隊終止點。

技術領域

本發明屬于智能交通領域，涉及一種在非飽和交叉口利用低抽樣率的車輛GPS軌跡數據來估算交叉口的車輛排隊長度方法。

背景技術

隨著智能手機及各類APP的大量普及應用，搭載GPS的智能手機設備可以高效獲取手機的時空位置信息，即軌跡數據。相關出行服務的APP也成為人們交通出行的常用信息平臺，為人們的出行提供便利，而部分出行服務的APP軟件在后臺不停地記錄著其所在車輛的手機時空位置信息。如何利用智能手機產生的高頻GPS車輛時空位置信息為交通行業的發展提供便利成為“互聯網+”時代交通行業的研究重點。

城市交通在整個社會的經濟發展中起著至關重要的作用，隨著城市經濟和社會發展的不斷深入，交通基礎建設資源供給的有限性與需求不斷提升之間的矛盾，使得城市交通擁堵問題日益凸顯，成為阻礙城市進一步發展的一大問題。信號交叉口作為城市交通的咽喉，是城市交通可以正常運行的關鍵。現有的部分交叉口信號控制系統通過運用埋設在交叉口停車線上游地面下的“流量檢測器”設備來檢測各車道的車輛流量，車輛速度等信息，從而優化交叉口的信號配時。“流量檢測器”的布設安裝使信號交叉口控制系統硬件損耗大，建設成本高，且后期人工維護困難，在“互聯網+”時代背景下，這種硬件設備的布設急需變革。

針對上述問題，利用部分手機APP的駕駛員通過交叉口時的手機GPS軌跡數據，來估算整個交叉口各個進口道的排隊長度，這類駕駛員占整個交叉口所有駕駛員比例為5～20％。從而利用排隊長度對交叉口的信號配時進行優化，以替代原有信號控制系統檢測車輛流量的“流量檢測器”硬件設備，可以節省大量信號控制系統的建設、運營及維護成本，同時可對交叉口運行狀態進行更加科學有效的估計。對交通行業的信息化、智能化發展具有重要的推動作用。

發明內容

1、發明目的。

本發明為了解決現有技術中硬件損耗大、建設成本高的問題，而提出了一種利用低抽樣率GPS數據的交叉口車輛排隊長度估算方法，利用交叉口低抽樣率車輛GPS軌跡數據來進行非飽和交叉口所有車輛排隊長度的估算。本發明采用低抽樣率即所獲取的車輛GPS數據占所有車輛的比例不超過20％，并且抽樣的車輛GPS軌跡數據具有一定的時間間隔；非飽和交叉口即交叉口沒有達到飽和狀態，即所有通過交叉口的車輛最多只經歷了一次排隊過程。

2、本發明所采用的技術方案。

本發明提出的利用低抽樣率GPS數據的交叉口車輛排隊長度估算方法，按照如下步驟進行：

(1)在一個交叉口的周期時間內，提取交叉口任意一個進口道在低比例下的車輛GPS軌跡數據，通過車輛累積行駛的距離值，作出提取車輛的累積行駛距離曲線；

(2)排除軌跡中所有軌跡點速度均大于預設值V_min的軌跡數據，剩余的軌跡數據即為周期內經歷排隊的車輛軌跡數據；

(3)對于抽取到的每輛車的軌跡數據，從速度小于V_min的點位中初步判斷排隊關鍵點，小于V_min為排隊關鍵點，大于V_min為非排隊關鍵點；

(4)利用相鄰軌跡點位的速度差和時間差計算某一車輛每個軌跡點上的加速度；