[發明專利]一種基于ETC門架與卡口通行數據的高速公路擁堵發現方法

有效

• 申請號: 202010612426.8
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111508094B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 宋曉峰;李道勛;季欣凱;吳戡;季瑋;黃倩
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: G07B15/06
• 分類號: G07B15/06;G08G1/01;G06K9/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

1.一種基于ETC門架與卡口通行數據的高速公路擁堵發現方法，其特征在于，該方法具體包括如下步驟：

S1：獲取ETC門架與卡口的基礎信息，包括ETC門架與卡口的所在道路編號、方向、設備樁號與設備編號信息；

S2：使用ETC門架與卡口的基礎信息，以ETC門架與卡口為節點，建立節點之間通行關系的有向圖；所述的有向圖為D=(V,A)，其中，V為有向圖中節點的集合，包含ETC門架與卡口；A為有向圖中邊的集合，以節點u為起始節點、節點v為終止節點的邊記為(u,v)，對于任意兩個節點u、v，如果車輛可以從節點u行駛到節點v，并且不經過任何其他節點，則(u,v)∈A；邊(u,v)的限速為v(u,v)，邊的距離為d(u,v)；

S3：獲取所述的ETC門架與卡口的車輛通行數據，包括門架或者卡口的編號、經過車輛的車牌與車輛經過的時間；

S4：計算每個車輛通過所述的有向圖中每條邊的行程時間，然后根據該邊對應路段的長度獲得每個車輛通過該路段的速度；所述的S4具體通過以下子步驟來實現：

S4.1：計算節點u的出鄰集；

計算出鄰集非空的節點的集合U，；

計算節點u的最長限速行程時間t_max(u)={max(d(u,v) / v(u,v)):(u,v)∈A}；

記d_max(u)為d(u,v)/v(u,v)取最大值時的d(u,v)；

S4.2：對每一個經過節點u的車牌p，如果u∈U，則將車牌放入節點u的待處理車牌列表S(u,p)；

S4.3：對于節點u待處理車牌列表S(u,p)中的車牌p，如果車輛p經過節點u任何一個相鄰的下游節點，計算車牌p經過節點u與相鄰下游節點之間的時間差，記為?t，計算車牌p通過路段的速度為v_p(u,v)=d(u,v)/?t；如果p未經過任何一個相鄰的下游節點，且當前時刻與車牌p經過節點u的時刻的時間差?t'大于t_max(u)，則計算車牌p通過路段的最大速度，并將其作為車牌p通過路段的速度，即v_p(u,v)=v_max=d_max(u)/?t'；

S5：根據S4得到的車輛通過路段的速度，計算路段擁堵指數，發現高速公路擁堵路段。

2.根據權利要求1所述的基于ETC門架與卡口通行數據的高速公路擁堵發現方法，其特征在于，所述的S5通過以下子步驟來實現：

S5.1：計算節點u的最近一分鐘內的通行車輛的速度的集合L，L為S4.3中得到的兩種情況下的速度v_p(u,v)的并集；

S5.2：根據下式計算車牌p的擁堵程度如下：

S5.3：根據下式計算路段(u,v)的擁堵程度J(u,v)和其方差S，然后根據給出的擁堵指數范圍，即可得到擁堵級別；

其中，n為邊(u,v)上最近一分鐘計算獲得的速度值的數量；

當擁堵程度J(u,v)落在擁堵指數范圍 [0-0.2)時，定義擁堵級別為零級，對應的物理含義為暢通；

當擁堵程度J(u,v)落在擁堵指數范圍 [0.2-0.4)時，定義擁堵級別為一級，對應的物理含義為基本暢通；

當擁堵程度J(u,v)落在擁堵指數范圍 [0.4-0.6)時，定義擁堵級別為二級，對應的物理含義為輕度擁堵；

當擁堵程度J(u,v)落在擁堵指數范圍 [0.6-0.8)時，定義擁堵級別為三級，對應的物理含義為中度擁堵；

當擁堵程度J(u,v)落在擁堵指數范圍 [0.8-1]時，定義擁堵級別為四級，對應的物理含義為嚴重擁堵；

S5.4: 根據J(u,v)的值獲得路段的擁堵級別，根據抽樣定理，路段平均速度的分布滿足：

其中μ為速度分布的均值，t(n-1)為t分布，即學生氏分布；

S5.5：計算邊(u,v)在該擁堵級別的置信度

其中，，，x0與x1為當前擁堵級別對應的擁堵指數范圍的上限與下限；

S5.6：如果邊(u,v)的擁堵級別大于等于設定的擁堵級別，則將邊(u,v)所在的路段標記為擁堵路段，并提供擁堵路段的擁堵指數與擁堵置信度。