[發明專利]基于擁塞等級預測分析的路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202010510358.4
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111693060B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 李長樂;張和和;岳文偉;陳越
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;黎漢華

1.一種基于擁塞等級預測分析的路徑規劃方法，其特征在于，包括如下：

(1)輸入城市道路探測線圈數據或其他道路傳感器數據；

(2)提取探測線圈中某條道路的平均速度數據，并根據道路狀態劃分的暢通、輕微堵塞、堵塞、嚴重堵塞這四個等級各自速度范圍，判斷該道路狀態；

(3)確定道路條件，包括道路拓撲結構、時間、天氣，并為這些因素賦予相應的變量值，每隔一個時間段統計一次在不同條件下的道路狀態；對道路條件的量化以及不同條件下的道路狀態的統計，實現如下：

(3a)對道路條件進行量化：

將道路拓撲結構表示為R_i＝{R_1i,R_2i,R_3i}，其中i表示不同的道路，R_1i,R_2i,R_3i分別表示道路i的道路長度、道路等級以及道路緊密性；

將時間表示為T_t＝{T_1t,T_2t,T_3t}，其中T_1t,T_2t,T_3t分別表示t時刻在一天中時間是否為高峰期、一個星期中時間是否為工作日及一年中時間是否為節假日或旅游旺季；

將天氣表示為W_t＝{W_1t,W_2t}，其中W_1t,W_2t分別表示在t時刻時是否為雨雪天氣、出行氣溫是否可接受；

(3b)設道路總數為m，統計一條道路上不同條件下的道路狀態，即從一天的固定時間開始檢測，每隔5分鐘檢測一次，記錄下當時狀態與道路條件，得到該條道路上的不同時刻的狀態為S₁＝{l_t|R₁,T_t,W_t}，其中t＝{t₁,t₂,...,t_n,...}，t_n表示第n次檢測狀態的時刻,l_t表示在t時刻道路的狀態；

(3c)對其他道路以相同方式進行道路狀態檢測，得出相應的狀態集S₂＝{l_t|R₂,T_t,W_t},S₃＝{l_t|R₃,T_t,W_t},…,S_m＝{l_t|R_m,T_t,W_t}，其中t＝{t₁,t₂,...,t_n,...}，即可得出全部狀態集S＝{S_i|i∈{1,2,...,m}}；

(4)將馬爾可夫鏈中一個統計時間段后某一道路狀態轉移到另一狀態的概率定義為一步轉移概率，根據(3)中大量的統計數據，得出不同條件下各道路狀態之間的一步轉移概率，將每個道路條件下的一步轉移概率依次連接組合，得出每個道路條件下的馬爾可夫鏈；

(5)對(3)和(4)統計數據中道路條件和相應的一步轉移概率進行機器學習，得出一步轉移概率和道路拓撲結構、時間、天氣這些道路條件的對應關系；

(6)將預測道路的道路條件作為輸入量，通過(5)中的對應關系得出預測道路狀態的一步轉移概率，將該條件下的一步轉移概率依次連接組合，得出一條確定的馬爾可夫鏈作為預測道路狀態轉移鏈；

(7)通過預測道路狀態轉移鏈的一步轉移概率矩陣計算此道路從當前狀態經k步轉移后轉移到某個狀態的概率即車輛到達預測道路時處于某種擁塞程度或暢通的概率，k由車輛從當前位置到預測道路經過的時間來確定；

(8)將不同道路狀態的概率閾值分別設為d_j,j∈{1,2,3,4}，將分別與d_j進行比較，判斷預測道路是否可以通行：若同時滿足則預測道路可通行，選擇車輛路線中下一段道路進行預測；否則，該預測道路不可通行，為車輛重新選擇行駛路線再進行預測。