[發明專利]基于傅里葉變換的數據驅動交叉口信號控制實際執行周期估計方法

在審

• 申請號: 201910021705.4
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109584581A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 李永強;童帥;馮遠靜;楊程贊;陸超倫;阮嘉烽;陳宇;陳浩
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G08G1/07
• 分類號: G08G1/07;G06K9/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種基于傅里葉變換的數據驅動交叉口信號控制實際執行周期估計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1)從數據庫中獲取某個路口某個車道某一整天的過車數據{p_n}，其中，p_n為第n輛車通過停車線的時刻，單位為一天中的整數秒，n＝1，2，......_N；N為該交叉口該車道該天通過停車線的總車輛數；

2)對該車道當天一整天的過車數據進行快速傅里葉變換，過程如下：

2.1)將過車數據{p_n}轉換成以時間為標號的0/1序列y(t)，時間標號t的單位為一天中的整數秒，計算采用如下公式：

2.2)利用快速傅里葉變換近似計算時域離散序列y(t)的頻域離散幅頻序列Y(f)，在進行快速傅里葉變換時，離散序列的長度選擇為2¹⁷＝131072，并且時域離散序列y(t)的采樣頻率設置為1Hz，因此頻域離散幅頻序列Y(f)的頻域標號f的采樣間隔可以精確到0.00001Hz；

3)分析頻域離散幅頻序列Y(f)的波峰，估計一整天中所有周期值其中M為該天的分段配時中使用的不同周期的個數，過程如下：

3.1)找到頻域離散幅頻序列Y(f)的波峰所對應的頻率{f′_i}，i＝1，2，…，n，n為實際找到的波峰個數，因為在頻域離散幅頻序列Y(f)中的絕大多數頻率f所對應的幅值Y(f)不為0且數值較小，若將這部分頻率中的波峰作為之后分析的樣本會嚴重影響實際估計周期的準確性，因此首先要設定一個閾值K，篩選出頻域離散幅頻序列Y(f)中大于K的那部分離散散幅頻序列Y′(f)；經過多次試驗，閾值K選取為頻域離散幅頻序列Y(f)中從大到小排序第300個點所對應的值；篩選后的離散散幅頻序列Y′(f)為鋸齒波，往往在一個波峰臨近位置還有數個波峰，因此尋找波峰時依據該點峰值大于前后相鄰5個頻率所對應的Y(f)來代表這個區域的波峰，即{f′_i}中的頻率f滿足以下公式：

Y(f-i)＜Y(f)，i＝1，2，3，4，5

Y(f)＞Y(f+i)，i＝1，2，3，4，5

3.2)分析{f′_i}，找出信號燈實際執行周期所對應的頻率{f″_i}，i＝1，2，…，n，n為實際執行的周期個數，因為過車數據序列具有一定的周期特征，在經過傅里葉變換以后，原周期對應頻率以及其2倍頻率位置都會在頻域上出現波峰，利用這個特征對{f′_i}中的頻率進行篩選；若{f′_i}中存在一個頻率f_a和另一個頻率f_b，其中f_a近似等于f_b的2倍，誤差±0.5％，則認為f_a是實際執行的周期所對應的頻率，即f_a和f_b之間滿足以下關系：

1.995＜f_a/f_b＜2.005

找到所有滿足條件的頻率f_a得到實際執行周期所對應的頻率{f″_i}，i＝1，2，…，n，將其中的頻率取倒數即是估計得到的實際執行的周期