[發明專利]一種基于邊緣計算的交叉口信號控制移動調優裝置和方法

有效

• 申請號: 202010628268.5
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111899537B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 陳敬龍;徐文軒;任毅龍;張樂;于海洋
• 申請（專利權）人: 山東摩西網絡科技有限公司;北京航空航天大學
• 主分類號: G08G1/081
• 分類號: G08G1/081;G08G1/096;G08G1/01;G06N3/02
• 代理公司: 濟南譽琨知識產權代理事務所(普通合伙) 37278
• 代理人: 龐慶芳

本發明提供了一種基于邊緣計算的交叉口信號控制移動調優裝置，所述裝置包括多源信息接收與存儲單元、邊緣計算單元和基于深度神經網絡的信號調優單元；所述多源信息接收與存儲單元通過邊緣5G通信網絡實時接收路側傳感設備發送的交叉口實時狀態數據并對其進行存儲；所述邊緣計算單元用于接收多源信息接收與存儲單元采集到的交叉口實時狀態信息，并對其進行處理；所述基于深度神經網絡的信號調優單元基于數據處理結果進行交叉口信號的調整與優化。本發明所提供的移動調優裝置可以對一個交通系統的交叉口進行調優，當交通系統擁堵時，可將其內置此時關鍵交叉口的信號調優單元并移動至該交叉口進行調優，提高關鍵交叉口的運行效率，緩解交通系統擁堵。

技術領域

本發明屬于交通控制領域，具體涉及一種基于邊緣計算的交叉口信號控制移動調優裝置和方法。

背景技術

隨著經濟發展，城市機動車數量大幅增加，城市交通擁擠與堵塞時常發生，交叉口作為交通流匯聚與疏散的關鍵節點，很大程度上影響著城市交通系統運行的安全與效率。傳統的交叉口信號控制多為依據經驗而設定的定時信號控制，面對交叉口車流的動態性與復雜性，傳統的信號控制方案往往不能滿足交叉口對于安全與效率的要求，容易引起擁擠堵塞，從而影響交通系統的安全與整體運行效率。

當前面對交叉口的擁擠與堵塞等問題，交通管理部門往往采取現場人工手動調節信號燈的方法，人工調節信號燈的方法雖然有一定的效果，但人工調節信號燈不具有穩定性且會增加交叉口的安全隱患。為了更好的解決交通系統的擁堵問題，現有一種采取云端控制的方法對關鍵交叉口進行控制的方法，但云端控制具有網絡延時高和網絡寬帶不足等限制，使得在云端對交叉口進行控制不能滿足交叉口控制的實時性需求。為了使得交叉口信號調優裝置可以對交叉口狀態信息進行實時響應，需要在交叉口邊緣安裝信號調優裝置，但是給每個交叉口邊緣都安裝信號調優裝置會導致資源的極大浪費，對于整個城市的交通系統來說，關鍵交叉口是動態變化的，在部分交叉口的邊緣固定信號調優裝置也不能滿足交通系統調優的需求。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于邊緣計算的交叉口信號控制移動調優裝置，該裝置包括多源信息接收與存儲單元、邊緣計算單元和基于深度神經網絡的信號調優單元；

所述多源信息接收與存儲單元通過邊緣5G通信網絡實時接收路側傳感設備發送的交叉口實時狀態數據并對其進行存儲；

所述邊緣計算單元用于接收多源信息接收與存儲單元采集到的交叉口實時狀態信息，并對其進行處理；

所述基于深度神經網絡的信號調優單元基于邊緣計算數據處理結果進行交叉口信號的調整與優化。

優選的，所述多源信息接收與存儲單元對接收到的交叉口狀態數據進行滑動清除，保持多源信息接收與存儲單元只保留最近時段接收的數據。

優選的，所述邊緣計算單元基于邊緣計算對實時接收到的交叉口大量的數據信息進行快速處理反饋。

優選的，所述數據處理步驟如下：

S1：對多源信息接收與存儲單元接收到的數據進行預處理操作，對無用的數據進行過濾；

S2：對預處理過的數據進行融合及分組，提取出交叉口各進道的特征信息，所述特征信息包括進口道的平均車速V_i、平均交通流量Q_i以及進口車道飽和度θ_i。

優選的，所述步驟S2中，對采集到的上個信號控制方案的交叉口數據先進行離散化處理，再選擇對應的各相位綠燈時間作為離散區間，精確到各相位描述交叉口狀態，如下：

其中：是交叉口在i狀態下第j相位相關進口道的平均車速；

是交叉口在i狀態下第j相位相關進口道的平均車流量；

是交叉口在i狀態下第j相位相關進口道的最大飽和度。