[發(fā)明專利]一種基于邊緣計(jì)算的交叉口信號(hào)控制移動(dòng)調(diào)優(yōu)裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010628268.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN111899537B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳敬龍;徐文軒;任毅龍;張樂(lè);于海洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東摩西網(wǎng)絡(luò)科技有限公司;北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/081
• 分類號(hào): G08G1/081;G08G1/096;G08G1/01;G06N3/02
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)琨知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37278
• 代理人: 龐慶芳

1.一種基于邊緣計(jì)算的交叉口信號(hào)控制移動(dòng)調(diào)優(yōu)裝置，其特征在于：所述裝置包括多源信息接收與存儲(chǔ)單元、邊緣計(jì)算單元和基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)調(diào)優(yōu)單元；

所述多源信息接收與存儲(chǔ)單元通過(guò)邊緣5G通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)接收路側(cè)傳感設(shè)備發(fā)送的交叉口實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)；

所述邊緣計(jì)算單元用于接收多源信息接收與存儲(chǔ)單元采集到的交叉口實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并對(duì)其進(jìn)行處理；

所述基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)調(diào)優(yōu)單元基于邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行交叉口信號(hào)的調(diào)整與優(yōu)化；

所述基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)調(diào)優(yōu)單元采用基于值的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)自適應(yīng)信號(hào)控制優(yōu)化方法，

所述基于值的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)自適應(yīng)信號(hào)控制優(yōu)化方法步驟如下：

步驟1：將智能路側(cè)設(shè)備采集的交叉口歷史數(shù)據(jù)匯聚到城市交通控制中心，將每一離散時(shí)間區(qū)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合與分組，采用多種性能指標(biāo)的特征值來(lái)表示交叉口的狀態(tài)信息；

步驟2：搭建仿真平臺(tái)，對(duì)上述步驟所得的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真模擬；

步驟3：基于步驟2的仿真平臺(tái)所得的仿真模擬結(jié)果得到下一狀態(tài)交叉口的性能指標(biāo)集合，建立交叉口性能綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)U，如下：

ω₁+ω₂+ω₃＝1

其中：ω₁，ω₂，ω₃為指標(biāo)所占綜合指標(biāo)的權(quán)重；

S_delay為交叉口1級(jí)服務(wù)水平下車均延誤上限值；

S_queue為交叉口1級(jí)服務(wù)水平下平均排隊(duì)長(zhǎng)度上限值；

S_tc為交叉口1級(jí)服務(wù)水平下每小時(shí)沖突次數(shù)的上限值；

Delay為車均延誤；

Queue為平均排隊(duì)長(zhǎng)度；

TC為每小時(shí)沖突次數(shù)；

通過(guò)上述所得的交叉口性能綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)U，給出相應(yīng)的獎(jiǎng)懲值R，具體如下：

將所有的仿真模擬輸入樣本池，然后初始化深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，再?gòu)臉颖境刂须S機(jī)選擇一條樣本通過(guò)時(shí)序差分公式更新網(wǎng)絡(luò)的Q值，如下：

s′←s

其中，Q(s，a)為交叉口狀態(tài)s時(shí)采取動(dòng)作為a時(shí)的目標(biāo)函數(shù)值；

Q(s′，a′)為交叉口狀態(tài)為s′時(shí)采取動(dòng)作為a′時(shí)的目標(biāo)函數(shù)值；

α為學(xué)習(xí)效率；

γ為折扣因子；

R為回報(bào)函數(shù)；

s′為狀態(tài)s選取動(dòng)作a到達(dá)的下一狀態(tài)；

直至深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的Q值收斂，得各個(gè)狀態(tài)下，交叉口的最優(yōu)控制方案；

步驟4：將上述步驟3所得的各個(gè)狀態(tài)下，交叉口的最優(yōu)控制方案內(nèi)置在所述移動(dòng)調(diào)優(yōu)裝置的信號(hào)調(diào)優(yōu)單元進(jìn)行交叉口信號(hào)控制方案的實(shí)時(shí)調(diào)優(yōu)，并且定期更新深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，保證深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)適應(yīng)交叉口，

當(dāng)城市交通控制中心預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出擁堵預(yù)警時(shí)，中心通過(guò)交叉口關(guān)鍵度識(shí)別算法識(shí)別當(dāng)前交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下的關(guān)鍵交叉口，交叉口關(guān)鍵度計(jì)算如下：

E_k＝β_RR_k+β_TT_k

β_R+β_T＝1

其中，E_k為交叉口關(guān)鍵度；

R_k為采用歸一化處理后的交叉口道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲担?/p>

T_k為采用歸一化處理后的交叉口交通流特征值；

β_R、β_T分別為交叉口道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲岛徒徊婵诮煌魈卣髦嫡冀徊婵陉P(guān)鍵度的權(quán)重值；

所述調(diào)優(yōu)裝置在交通系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)，對(duì)交叉口關(guān)鍵度E_k值進(jìn)行排序，根據(jù)交通系統(tǒng)規(guī)模選取需要進(jìn)行調(diào)優(yōu)的關(guān)鍵交叉口數(shù)量，將等數(shù)量的移動(dòng)調(diào)優(yōu)裝置內(nèi)置到此時(shí)刻交通系統(tǒng)關(guān)鍵交叉口對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)優(yōu)單元并將其分別移動(dòng)到對(duì)應(yīng)交叉口邊緣，以對(duì)其信號(hào)控制方案進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整與優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于邊緣計(jì)算的交叉口信號(hào)控制移動(dòng)調(diào)優(yōu)裝置，其特征在于：所述多源信息接收與存儲(chǔ)單元對(duì)接收到的交叉口狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)清除，保持多源信息接收與存儲(chǔ)單元只保留最近時(shí)段接收的數(shù)據(jù)。