[發(fā)明專利]一種基于交通大數(shù)據(jù)平臺與中觀仿真模型的預測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010825580.3
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111951553B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設計）人: 吳超騰;高霄;沈丹鳳;蔡章輝;張璐
• 申請（專利權）人: 上海電科智能系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G06Q10/04;G06F30/27;G06F30/18
• 代理公司: 上海璀匯知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31367
• 代理人: 王文穎

本發(fā)明適用于交通信息服務與應用領域，提供了一種基于大數(shù)據(jù)平臺的中觀交通仿真預測方法，包括：大數(shù)據(jù)平臺構建、仿真基礎平臺構建、OD檢測及修正、流密速模型標定和基于卡爾曼濾波的狀態(tài)估計及推演模塊。該仿真系統(tǒng)能夠充分利用和挖掘多源數(shù)據(jù)的價值，基于數(shù)據(jù)融合和誤差估計，提高OD和交通流數(shù)據(jù)精度，為基于供需的交通狀態(tài)還原及預測提供基礎，實現(xiàn)短期及管控情況下交通流模擬推演。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于交通大數(shù)據(jù)平臺與中觀仿真模型的交通預測方法，屬于智能交通信息服務與應用技術領域。

背景技術

為了解決經(jīng)濟發(fā)展過程中產(chǎn)生的需求與小汽車保有量增長導致的交通擁堵、環(huán)境污染等問題，各類交通管理部門建設了大量的交通誘導與管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的建設一方面提高了交通運行在線監(jiān)控、交通誘導、匝道管理等管控措施效率；另一方面積累了海量的交通流與交通事故信息。由于交通擁堵的成因、緩解與解決需要交通規(guī)劃與交通設計導致的交通供需平衡以及各個交通管理系統(tǒng)無縫銜接協(xié)同，僅僅依靠單個交通管理系統(tǒng)能夠解決或者緩解的交通擁堵問題是非常有限的。而為了對交通規(guī)劃、設計、精細化協(xié)同管理中的交通組織管理、交通事件預警和評估、交通基礎設施規(guī)劃建設、交通政策可行性分析研究提供量化的決策依據(jù)，需整合各個交通管理平臺交通流與業(yè)務管理數(shù)據(jù)資源，基于交通仿真模型對真實交通系統(tǒng)及管理方案進行整合建模，對各種措施的效果進行預測評估，進而為決策提供依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是：交通規(guī)劃、交通設計與協(xié)同管理中決策憑借經(jīng)驗無量化科學依據(jù)。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是提供了一種基于交通大數(shù)據(jù)平臺與中觀仿真模型建模及預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

利用交通大數(shù)據(jù)平臺獲取用于訓練中觀仿真模型的訓練集，訓練后的中觀仿真模型基于交通大數(shù)據(jù)平臺實時采集的數(shù)據(jù)對交通狀態(tài)進行預測，其中：

觀仿真模型的構建及利用該觀仿真模型進行預測包括以下步驟：

步驟1、模型選取

中觀模型采用下式(1)和式(2)所示交通流離散狀態(tài)方程，將整條路劃分為N段路段，第i段路段的長度為Δ_i，在每條路段的首、末端均設有交通檢測器，以檢測周期T提供實測的交通流量q_i(k)、平均速度v_i(k)數(shù)據(jù)作為中觀模型的輸入，q_i(k)為第i個路段到第i+1個路段在kT時刻的車流流量，v_i(k)第i個路段kT時刻的車流空間平均速度，有：

q_i(k)＝αρ_i(k)v_i(k)+(1-α)ρ_i+1(k)v_i+1(k) (1)

式(1)、(2)、(3)、(4)中：ρ_i(k)為第i個路段kT時刻的車流密度；r_i(k)為第i個路段kT時刻的入口匝道車流率；s_i(k)為第i個路段kT時刻的出口匝道車流率；v_f表示車流自由行駛速度；ρ_cr表示臨界密度，即車流量達到最大時的車流密度；b、τ、γ、δ、λ、α為方程的調(diào)整系數(shù)；ρ表示密度；v(ρ)表示速度；

步驟2、狀態(tài)估計模型

采用Kalman濾波器對誤差進行估計，對于非線性系統(tǒng)有：

x(k+1)＝f[x(k)]+Г[x(k)]w(k) (5)

y(k+1)＝h[x(k+1)]+v(k+1) (6)