[發(fā)明專利]一種基于傳染病模型的路網(wǎng)擁堵傳播態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010540611.0
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN111710161A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李大慶;劉詩炎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/01
• 分類號(hào): G08G1/01;G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 杜陽陽

1.一種基于傳染病模型的路網(wǎng)擁堵傳播態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括：

獲取當(dāng)前時(shí)刻的路網(wǎng)數(shù)據(jù)；

根據(jù)路段種類，對(duì)路網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行路段劃分，得到每個(gè)路段種類的路段集合；所述路段種類包括：擁堵路段、易被傳播擁堵的暢通路段和不易被傳播擁堵的暢通路段；

根據(jù)每個(gè)路段種類的路段集合，基于傳染病模型，對(duì)設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)每個(gè)時(shí)刻的路網(wǎng)擁堵情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到路網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；所述路網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)包括每個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的每個(gè)路段種類的路段集合；

獲取路網(wǎng)擁堵傳播評(píng)價(jià)指標(biāo)；所述路網(wǎng)擁堵傳播評(píng)價(jià)指標(biāo)包括傳播規(guī)模、傳播時(shí)長(zhǎng)和傳播速度；

結(jié)合所述路網(wǎng)擁堵傳播評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)所述路網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到當(dāng)前時(shí)刻路網(wǎng)擁堵傳播態(tài)勢(shì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳染病模型的路網(wǎng)擁堵傳播態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)路段種類，對(duì)路網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行路段劃分，得到每個(gè)路段種類的路段集合，具體包括：

獲取當(dāng)前時(shí)刻每個(gè)路段的相對(duì)速度；所述路段的相對(duì)速度為路段的實(shí)際速度與所述路段分位點(diǎn)速度的比值；所述分位點(diǎn)速度為在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)將所述路段是速度按照大小排序后，在設(shè)定分位點(diǎn)位置的速度；

判斷所述相對(duì)速度是否小于擁堵閾值；

當(dāng)所述相對(duì)速度小于擁堵閾值時(shí)，確定所述相對(duì)速度對(duì)應(yīng)的路段為擁堵路段；

當(dāng)所述相對(duì)速度不小于所述擁堵閾值時(shí)，確定所述相對(duì)速度對(duì)應(yīng)的路段為暢通路段；

確定每個(gè)暢通路段對(duì)應(yīng)的擁堵路段比例；所述擁堵路段比例為與所述暢通路段相連的所有路段中擁堵路段數(shù)量所占的比例；

判斷所述擁堵路段比例是否大于比例閾值；

當(dāng)所述擁堵路段比例大于所述比例閾值時(shí)，確定所述擁堵路段比例對(duì)應(yīng)的暢通路段為易被傳播擁堵的暢通路段；

當(dāng)所述擁堵路段比例不大于所述比例閾值時(shí)，確定所述擁堵路段比例對(duì)應(yīng)的暢通路段為不易被傳播擁堵的暢通路段。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳染病模型的路網(wǎng)擁堵傳播態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)路段種類的路段集合，基于傳染病模型，對(duì)設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)每個(gè)時(shí)刻的路網(wǎng)擁堵情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到路網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，之前還包括：

根據(jù)每個(gè)路段種類的路段集合，確定傳染病模型；所述傳染病模型包括：SIS模型、SIR模型、SIRS模型和SEIR模型；

獲取路網(wǎng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)；所述路網(wǎng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)為設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，每個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的每個(gè)路段種類的路段集合；

將所述路網(wǎng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)輸入所述傳染病模型，得到所述路網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；所述路網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，每個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的每個(gè)路段種類的路段預(yù)測(cè)集合；

計(jì)算所述路網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與所述路網(wǎng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)之間的殘差；

判斷所述殘差是否小于殘差閾值；

當(dāng)所述殘差不小于所述殘差閾值時(shí)，采用加權(quán)最小二乘法擬合模型參數(shù)，對(duì)所述傳染病模型的參數(shù)進(jìn)行更新；并返回將所述路網(wǎng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)輸入所述傳染病模型，得到所述路網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的步驟；

當(dāng)所述殘差小于所述殘差閾值時(shí)，訓(xùn)練結(jié)束，得到訓(xùn)練好的傳染病模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳染病模型的路網(wǎng)擁堵傳播態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)路段種類的路段集合，基于傳染病模型，對(duì)設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)每個(gè)時(shí)刻的路網(wǎng)擁堵情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到路網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，具體包括：

獲取所述設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)每個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一概率、第二概率和第三概率；所述第一概率為易被傳播擁堵的暢通路段轉(zhuǎn)變?yōu)閾矶侣范蔚母怕剩龅诙怕蕿閾矶侣范位謴?fù)為暢通路段的概率，所述第三概率為恢復(fù)后的暢通路段轉(zhuǎn)變?yōu)橐妆粋鞑矶碌臅惩范蔚母怕剩?/p>

利用公式對(duì)每個(gè)時(shí)刻的路網(wǎng)擁堵情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到路網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；其中，C_t表示時(shí)刻t時(shí)擁堵路段集合的規(guī)模，表示時(shí)刻t時(shí)擁堵路段集合的規(guī)模C_t的變化量；F_t表示時(shí)刻t時(shí)易被傳播擁堵的暢通路段集合的規(guī)模，表示時(shí)刻t時(shí)易被傳播擁堵的暢通路段集合的規(guī)模F_t的變化量；R_t表示時(shí)刻t時(shí)不易被傳播擁堵的暢通路段集合的規(guī)模，表示時(shí)刻t時(shí)不易被傳播擁堵的暢通路段集合的規(guī)模R_t的變化量；β表示第一概率，γ表示第二概率，ξ表示第三概率。