專利名稱：一種城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法及系統(tǒng)，為城市道路交通狀態(tài)的判別，屬于城市道路交通監(jiān)控和智能交通識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
進(jìn)行城市道路交通誘導(dǎo)對(duì)均衡交通流在城市路網(wǎng)中的分布從而緩解城市交通擁堵具有重要作用，目前常見(jiàn)的交通誘導(dǎo)方式是在快速路或主干道路邊安裝VMS等交通誘導(dǎo)屏和可變情報(bào)板，這類的設(shè)備往往以示意畫(huà)面的形式對(duì)附近相連幾條主要干道的交通狀態(tài)分段進(jìn)行顯示，并應(yīng)用紅、黃、綠三種顏色分別表示暢通、擁擠、堵塞交通狀態(tài)。其中，暢通狀態(tài)是指車輛行駛不受其他車輛影響，速度均值較高；擁擠狀態(tài)是指交通流速度較低，流量大，但車輛未出現(xiàn)完全停止不行現(xiàn)象；阻塞狀態(tài)是指車輛處于完全停止?fàn)顟B(tài)。而在現(xiàn)有的道路交通狀態(tài)識(shí)別技術(shù)中，對(duì)于交通擁堵?tīng)顟B(tài)模糊集合的論域通常還定義了正常狀態(tài)，其是指車輛行駛受周圍其他車輛影響，速度均值有所降低但仍較高的情形。
但是，現(xiàn)有技術(shù)方案和設(shè)備的有效應(yīng)用前提是能夠?qū)λ杉慕煌鲾?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，進(jìn)而能夠較為準(zhǔn)確地獲取各個(gè)交通干道的實(shí)時(shí)交通狀態(tài)。目前交通狀態(tài)的劃分與判別往往以所檢測(cè)的路段車流平均速度作為依據(jù)，這種方式存在如下問(wèn)題 首先，現(xiàn)有的城市道路交通系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的大系統(tǒng)，僅僅用各路段的車流平均速度并不能完整、準(zhǔn)確地刻畫(huà)出交通流的復(fù)雜狀態(tài)；其次，交通檢測(cè)數(shù)據(jù)可能存在偏差，僅用其中一個(gè)或幾個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)作為分析處理依據(jù)可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤。因此，為了更準(zhǔn)確并全面地表征交通流狀態(tài)，在識(shí)別過(guò)程中應(yīng)盡可能多地考慮包括與交通流狀態(tài)相關(guān)的各類影響因素，而且要求較多的影響因素對(duì)計(jì)算復(fù)雜度及最終結(jié)果的準(zhǔn)確性不應(yīng)產(chǎn)生太大的影響。為此，有必要尋找一種新的方法來(lái)進(jìn)行交通狀態(tài)的識(shí)別。


發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法及系統(tǒng)。本發(fā)明方法首先選擇能夠表征城市道路交通流特性的多個(gè)影響因素并確定最終需要?jiǎng)澐值慕煌顟B(tài)類別，然后對(duì)各影響因素與交通狀態(tài)之間的相互關(guān)系進(jìn)行分析，最終獲得較為準(zhǔn)確的城市道路交通狀態(tài)。本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下 一種城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法，對(duì)每個(gè)交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并在每個(gè)交通流數(shù)據(jù)采樣時(shí)刻進(jìn)行如下步驟 建立經(jīng)典域物元及節(jié)域物元的步驟以交通流模式和交通流數(shù)據(jù)為對(duì)象，基于物元分析法建立不同交通流模式所對(duì)應(yīng)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元，并從中獲取相應(yīng)的經(jīng)典域值和節(jié)域值； 建立待判別交通流模式的物元模型步驟根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)所采集的所述交通流數(shù)據(jù)，建立待判別的交通流模式的物元模型，并獲取所述待判別的交通流模式的影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值，其中，所述影響因素是待判別的交通流模式相對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)； 求取關(guān)聯(lián)函數(shù)值步驟根據(jù)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的經(jīng)典域值和節(jié)域值，以及根據(jù)所述待判別交通流模式的所述影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值，求取各個(gè)影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值； 關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)求和步驟根據(jù)所述各個(gè)影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值，求取每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和； 比較步驟通過(guò)比較所述每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和之間的大小，選擇其中的最大者所對(duì)應(yīng)的交通流模式作為當(dāng)前交通流模式的交通狀態(tài)；以及， 發(fā)布交通狀態(tài)步驟發(fā)布所述當(dāng)前交通流模式的交通狀態(tài)，其為暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)中的一種狀態(tài)。
優(yōu)選地，所在述建立經(jīng)典域物元及節(jié)域物元的步驟中，所述交通流模式包括暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)四種交通狀態(tài)，各種交通流模式所對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元建立如下
其中，P0j為交通流模式，j＝(1，2，...，m)，m＝4，P01，P02，P03和P04分別對(duì)應(yīng)暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)；C為交通流數(shù)據(jù)全體，ci為所述交通流模式P0j對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)，i＝(1，2，...，n)，n＝3，c1，c2，c3分別表示平均車流速度、道路占有率和平均停車延誤時(shí)間；V0ji為所述交通流模式P0j對(duì)應(yīng)于所述交通流數(shù)據(jù)ci的經(jīng)典域<q0ji，b0ji>； 所述交通流數(shù)據(jù)的節(jié)域物元建立如下
其中，集合P為道路交通流模式的全體；Vpj1，Vpj2，...，Vpjn分別是所述集合P關(guān)于所述交通流數(shù)據(jù)c1，c2，...，cn的P的節(jié)域，對(duì)比后顯然有

(i＝1，2，...，n)。
優(yōu)選地，在所述建立待判別城市道路交通流模式的物元模型步驟中，所述待判別城市道路交通流模式的物元模型建立如下
其中，Rd稱為交通流模式的待識(shí)別物元，Pd表示待識(shí)別交通流模式，Vi表示所述待識(shí)別交通流模式Pd關(guān)于所述影響因素cdi的實(shí)測(cè)數(shù)值。
優(yōu)選地，在所述求取關(guān)聯(lián)函數(shù)值步驟的所述各個(gè)影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值中，第i個(gè)影響因素關(guān)于第j種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值表示如下 其中 優(yōu)選地，在所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)求和步驟中，所述求取每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和完成如下 其中，λ1，λ2，...，λn為各個(gè)特征的權(quán)系數(shù)，且有 優(yōu)選地，比較步驟中，對(duì)應(yīng)于所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)求和步驟中的所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值之和，取Kj0＝maxKj(p)，則確定p屬于交通流模式p0j，進(jìn)而判斷出交通流模式p0j對(duì)應(yīng)的交通狀態(tài)。
一種城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別系統(tǒng)，包括 經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊，該模塊以交通流模式和交通流數(shù)據(jù)為對(duì)象，根據(jù)物元分析法建立所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元，并從中獲取相應(yīng)的經(jīng)典域值和節(jié)域值； 待判別交通流模式的物元模型構(gòu)建模塊，該模塊根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)所采集的交通流數(shù)據(jù)建立起待判別交通流模式的物元模型，并獲取所述待判別的交通流模式的影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值，其中，所述影響因素是待判別的交通流模式相對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)； 關(guān)聯(lián)函數(shù)值求取模塊，該模塊根據(jù)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊輸出的經(jīng)典域值和節(jié)域值，以及根據(jù)所述待判別交通流模式的物元模型構(gòu)建模塊提供的影響因素，求取各個(gè)影響因素關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值； 關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)求和模塊該模塊根據(jù)所述各個(gè)影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值，求取每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和； 比較模塊該模塊通過(guò)比較所述每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和之間的大小，選擇其中的最大者所對(duì)應(yīng)的交通流模式作為當(dāng)前交通流模式的交通狀態(tài)；以及， 發(fā)布交通狀態(tài)模塊該模塊負(fù)責(zé)發(fā)布所述當(dāng)前交通流模式的交通狀態(tài)，其為暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)中的一種狀態(tài)。
優(yōu)選地，所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊中，所述交通流模式包括暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)四種交通狀態(tài)；所述交通流數(shù)據(jù)包括平均車流速度、道路占有率和平均停車延誤時(shí)間；所述不同交通流模式所對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元建立如下
其中，P0j為交通流模式，j＝(1，2，...，m)，m＝4；ci為所述交通流模式P0j的的交通流數(shù)據(jù)，i＝(1，2，...，n)，n＝3；V0ji為所述交通流模式P0j對(duì)應(yīng)于所述影響因素ci的量值范圍，即經(jīng)典域<a0ji，b0ji>； 所述交通流數(shù)據(jù)的節(jié)域物元建立如下
其中，P為所述交通流模式的全體；Vpj1，Vpj2，...，Vpjn分別是P關(guān)于c1，c2，...，cn的的節(jié)域，對(duì)比后顯然有

(i＝1，2，...，n)。
優(yōu)選地，所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值求取模塊根據(jù)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊中獲取的經(jīng)典域值和節(jié)域值，以及根據(jù)從所述待判別交通流模式的物元模型構(gòu)建模塊獲取的所述影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，求取第i個(gè)影響因素關(guān)于第j類交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值如下 其中，vi所述影響因素是所述交通流數(shù)據(jù)，且有 優(yōu)選地，所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)模塊求取所檢測(cè)的各類交通流數(shù)據(jù)針對(duì)每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值之和如下 其中，λ1，λ2，...，λn為各個(gè)特征的權(quán)系數(shù)，且有 所述比較模塊比較對(duì)應(yīng)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值之和，取Kj0＝max Kj(p)，則確定p屬于交通流模式p0j，進(jìn)而判斷出交通流模式p0j對(duì)應(yīng)的交通狀態(tài)。
本發(fā)明方法通過(guò)將城市道路的交通流模式劃分為四種交通狀態(tài)，對(duì)采集到的交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，進(jìn)而準(zhǔn)確地獲取城市道路交通流的四種交通狀態(tài)。通過(guò)將交通狀態(tài)發(fā)布到相應(yīng)的VMS上，可使駕駛員了解相關(guān)道路當(dāng)前的交通信息，為駕駛員選擇合適的路徑提供有益的幫助，從而使城市交通減少擁阻，提高城市交通系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。



本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
圖1根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的城市道路交通狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法的工作流程圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的城市道路交通狀態(tài)實(shí)時(shí)判別系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述 本發(fā)明方法將城市道路的交通流模式定義為暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)四種交通狀態(tài)；交通流模式對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)包括平均車流速度、道路占有率和平均停車延誤時(shí)間。現(xiàn)以北京市某路口及相連路段為例，某一采樣時(shí)刻該交通路由所采集的交通流數(shù)據(jù)為平均車流速度v＝2km/h；道路占有率η＝0.18％；以及，平均停車延誤時(shí)間τ＝30s。在此基礎(chǔ)上，對(duì)每個(gè)交通流模式所對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，圖1是根據(jù)本發(fā)明的城市道路交通狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法的工作流程圖，如圖1所示，在每個(gè)交通流數(shù)據(jù)采樣時(shí)刻進(jìn)行如下步驟 步驟1建立經(jīng)典域物元及節(jié)域物元，其以交通流模式和交通流數(shù)據(jù)為對(duì)象，基于物元分析法建立不同交通流模式所對(duì)應(yīng)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元，并從中獲取相應(yīng)的經(jīng)典域值和節(jié)域值。交通流模式的交通狀態(tài)識(shí)別條件的經(jīng)典域物元可定義如下 Rd1，Rd2，Rd3，Rd4分別表示速度、占有率、停車延誤時(shí)間三種交通流影響因素作用下暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和堵塞狀態(tài)這四種交通流模式的經(jīng)典物元。
交通狀態(tài)識(shí)別條件的節(jié)域物元可定義如下 Rp1，Rp2，Rp3，Rp4分別表示三種影響因素下暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和堵塞狀態(tài)這四種交通流模式的節(jié)域物元。
其中經(jīng)典域和節(jié)域的數(shù)值由下列步驟得出 (1)確定交通流平均速度、占有率、平均停車延誤時(shí)間對(duì)堵塞狀態(tài)、擁擠狀態(tài)、正常狀態(tài)和暢通狀態(tài)這四種交通狀態(tài)的隸屬度 上式中i表示交通狀態(tài)為暢通狀態(tài)，j表示交通流速度特征，或i表示交通狀態(tài)為堵塞狀態(tài)，j表示交通流占有率或停車延誤時(shí)間特征。
上式中i表示交通狀態(tài)為暢通狀態(tài)，j表示交通流占有率或停車延誤時(shí)間特征，或i表示交通狀態(tài)為堵塞狀態(tài)，j表示交通流速度特征。
上式中i表示交通狀態(tài)為正?；驌頂D狀態(tài)，j表示交通流占有率、停車延誤時(shí)間或速度特征。
(2)上述各隸屬度函數(shù)中的門限值aij，bij，cij，dij確定如下 表1在各種城市道路交通狀態(tài)下的速度、占有率和停車延誤的門限值
步驟2建立待判別交通流模式的物元模型，其根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)所采集的所述交通流數(shù)據(jù)，建立待判別的交通流模式的物元模型，并獲取所述待判別的交通流模式的影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值，其中，所述影響因素是待判別的交通流模式相對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)； 設(shè)待識(shí)別道路交通狀態(tài)物元如下 對(duì)影響交通流模式的影響因素的量值采用極差化方法進(jìn)行無(wú)量綱處理 其中，Vi是第i個(gè)影響因素針對(duì)某個(gè)(如第j個(gè))模式的節(jié)域或經(jīng)典域的原始數(shù)據(jù)，V′i為極差化后的數(shù)據(jù)，Vimax，Vimin分別為第i因素的最大評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值和最小評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。
步驟3求取關(guān)聯(lián)函數(shù)值，其根據(jù)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的經(jīng)典域值和節(jié)域值，以及根據(jù)所述待判別交通流模式的所述影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值，求取各個(gè)影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值。在一個(gè)實(shí)施例中，求取第i個(gè)影響因素關(guān)于第j類交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值如下 其中，vi所述影響因素是所述交通流數(shù)據(jù)，且有 設(shè)vi是第i個(gè)影響因素；v1，v2，v3的值是通過(guò)和表1對(duì)應(yīng)并歸一化后得到。則關(guān)聯(lián)度計(jì)算如下 則由求取關(guān)聯(lián)函數(shù)的計(jì)算公式可計(jì)算得到 同理 且有 步驟4關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)求和，其根據(jù)所述各個(gè)影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值，求取每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和。所述求取每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和可由下式完成 其中，λ1，λ2，...，λn為各個(gè)特征的權(quán)系數(shù)，且有 結(jié)合步驟4的計(jì)算結(jié)果，利用步驟5的加權(quán)和公式 通過(guò)專家調(diào)查確定權(quán)重分別為0.2，0.3，0.5，則每種交流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和具體求取方式如下 步驟5比較步驟，其通過(guò)比較所述每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和之間的大小，選擇其中的最大者所對(duì)應(yīng)的交通流模式作為當(dāng)前交通流模式的交通狀態(tài)。
由于對(duì)于暢通和堵塞兩種狀態(tài)來(lái)說(shuō)，待識(shí)別物元的三種影響因素的數(shù)值均處于節(jié)域之外，所以上述交通狀態(tài)判別只需針對(duì)正常與擁擠兩種狀態(tài)進(jìn)行，由于K3(p)＞K2(p)，所以根據(jù)計(jì)算結(jié)果最終可判別該交通狀態(tài)為擁擠狀態(tài)。
步驟6發(fā)布交通狀態(tài)，其發(fā)布所述當(dāng)前交通流模式的交通狀態(tài)，其為暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)中的一種狀態(tài)。
在中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)工作站上通過(guò)串口或網(wǎng)絡(luò)接口等相應(yīng)的VMS設(shè)備發(fā)布道路交通擁擠信息。
實(shí)施例2，如圖2所示的城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別系統(tǒng)，仍以以北京市某交通路口及相連路段為例，以該交通路口及相連路段為對(duì)象所建立的城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別系統(tǒng)包括 經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊，該模塊以交通流模式和交通流數(shù)據(jù)為對(duì)象，根據(jù)物元分析法建立所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元，并從中獲取相應(yīng)的經(jīng)典域值和節(jié)域值； 待判別交通流模式的物元模型構(gòu)建模塊，該模塊根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)所采集的交通流數(shù)據(jù)建立起待判別交通流模式的物元模型，并獲取影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值； 關(guān)聯(lián)函數(shù)值求取模塊，該模塊根據(jù)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊輸出的經(jīng)典域值和節(jié)域值，以及根據(jù)所述待判別交通流模式的物元模型構(gòu)建模塊提供的影響因素，求取各個(gè)影響因素關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值； 關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)模塊，該模塊根據(jù)所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值求取模塊求取的各個(gè)影響因素關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值，求取所檢測(cè)的各類交通流數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值之和； 比較模塊，該模塊通過(guò)比較所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)模塊輸出的各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值之和之間的大小，選擇其中的最大者所對(duì)應(yīng)的交通流模式作為當(dāng)前交通流所處的交通狀態(tài)；以及， 交通狀態(tài)發(fā)布模塊，該模塊負(fù)責(zé)發(fā)布所述比較模塊輸出的當(dāng)前交通流模式的交通狀態(tài)暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)其中的一種狀態(tài)。
該城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別系統(tǒng)進(jìn)一步包括以下技術(shù)特征 所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊中，所述交通流模式包括暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)四種交通狀態(tài)；所述交通流數(shù)據(jù)包括平均車流速度、道路占有率和平均停車延誤時(shí)間；所述不同交通流模式所對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元建立如下
其中，P0j為交通流模式(j＝1，2，...，m)，m＝4；ci為所述交通流模式P0j的特征，即所述交通流模式的影響因素(i＝1，2，...，n)，n＝3；V0ji為所述交通流模式P0j對(duì)應(yīng)于所述影響因素ci的量值范圍，即經(jīng)典域<a0ji，b0ji>； 所述交通流數(shù)據(jù)的節(jié)域物元建立如下
其中，P為道路交通流模式的全體；Vp1，Vp2，...，Vpn分別是P關(guān)于c1，c2，...，cn的取值范圍，即集合P的節(jié)域，對(duì)比后顯然有

(i＝1，2，...，n)。
所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值求取模塊根據(jù)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊中獲取的經(jīng)典域值和節(jié)域值，以及根據(jù)從待判別交通流模式的物元模型構(gòu)建模塊獲取的所述影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，求取第i個(gè)影響因素關(guān)于第j類交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值如下 其中 所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)模塊求取所檢測(cè)的各類交通流數(shù)據(jù)針對(duì)每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值之和如下 其中，λ1，λ2，...，λn為各個(gè)特征的權(quán)系數(shù)，且有 所述比較模塊比較對(duì)應(yīng)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值之和，取Kj0＝max Kj(p)，則確定p屬于交通流模式p0j，進(jìn)而判斷出交通流模式p0j對(duì)應(yīng)的交通狀態(tài)。
本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書(shū)及其等效范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法，其特征在于對(duì)每個(gè)交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并在每個(gè)交通流數(shù)據(jù)采樣時(shí)刻進(jìn)行如下步驟
建立經(jīng)典域物元及節(jié)域物元的步驟以交通流模式和交通流數(shù)據(jù)為對(duì)象，基于物元分析法建立不同交通流模式所對(duì)應(yīng)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元，并從中獲取相應(yīng)的經(jīng)典域值和節(jié)域值；
建立待判別交通流模式的物元模型步驟根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)所采集的所述交通流數(shù)據(jù)，建立待判別的交通流模式的物元模型，并獲取所述待判別的交通流模式的影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值，其中，所述影響因素是待判別的交通流模式相對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)；
求取關(guān)聯(lián)函數(shù)值步驟根據(jù)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的經(jīng)典域值和節(jié)域值，以及根據(jù)所述待判別交通流模式的所述影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值，求取各個(gè)影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值；
關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)求和步驟根據(jù)所述各個(gè)影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值，求取每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和；
比較步驟通過(guò)比較所述每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和之間的大小，選擇其中的最大者所對(duì)應(yīng)的交通流模式作為當(dāng)前交通流模式的交通狀態(tài)；以及，
發(fā)布交通狀態(tài)步驟發(fā)布所述當(dāng)前交通流模式的交通狀態(tài)，其為暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)中的一種狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法，其特征在于，所在述建立經(jīng)典域物元及節(jié)域物元的步驟中，所述交通流模式包括暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)四種交通狀態(tài)，各種交通流模式所對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元建立如下
其中，P0j為交通流模式，j＝(1，2，...，m)，m＝4，P01，P02，P03和P04分別對(duì)應(yīng)暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)；C為交通流數(shù)據(jù)全體，ci為所述交通流模式P0j對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)，i＝(1，2，...，n)，n＝3，c1，c2，c3分別表示平均車流速度、道路占有率和平均停車延誤時(shí)間；V0ji為所述交通流模式P0j對(duì)應(yīng)于所述交通流數(shù)據(jù)ci的經(jīng)典域<a0ji，b0ji>；
所述交通流數(shù)據(jù)的節(jié)域物元建立如下
其中，集合P為道路交通流模式的全體；Vpj1，Vpj2，...，Vpjn分別是所述集合P關(guān)于所述交通流數(shù)據(jù)c1，c2，...，cn的P的節(jié)域，對(duì)比后顯然有
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法，其特征在于，在所述建立待判別城市道路交通流模式的物元模型步驟中，所述待判別城市道路交通流模式的物元模型建立如下
其中，Rd稱為交通流模式的待識(shí)別物元，Pd表示待識(shí)別交通流模式，Vi表示所述待識(shí)別交通流模式Pd關(guān)于所述影響因素cdi的實(shí)測(cè)數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法，其特征在于，在所述求取關(guān)聯(lián)函數(shù)值步驟的所述各個(gè)影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值中，第i個(gè)影響因素關(guān)于第j種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值表示如下
其中
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法，其特征在于，在所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)求和步驟中，所述求取每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和完成如下
其中，λ1，λ2，...，λn為各個(gè)特征的權(quán)系數(shù)，且有
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法，其特征在于所述比較步驟中，對(duì)應(yīng)于所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)求和步驟的所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值之和，取Kj0＝max Kj(p)，則確定p屬于交通流模式p0j，進(jìn)而判斷出交通流模式p0j對(duì)應(yīng)的交通狀態(tài)。
7.一種城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別系統(tǒng)，其特征在于，包括
經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊，該模塊以交通流模式和交通流數(shù)據(jù)為對(duì)象，根據(jù)物元分析法建立所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元，并從中獲取相應(yīng)的經(jīng)典域值和節(jié)域值；
待判別交通流模式的物元模型構(gòu)建模塊，該模塊根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)所采集的交通流數(shù)據(jù)建立起待判別交通流模式的物元模型，并獲取所述待判別的交通流模式的影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值，其中，所述影響因素是待判別的交通流模式相對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)；
關(guān)聯(lián)函數(shù)值求取模塊，該模塊根據(jù)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊輸出的經(jīng)典域值和節(jié)域值，以及根據(jù)所述待判別交通流模式的物元模型構(gòu)建模塊提供的影響因素，求取各個(gè)影響因素關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值；
關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)求和模塊該模塊根據(jù)所述各個(gè)影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)值關(guān)于各種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值，求取每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和；
比較模塊該模塊通過(guò)比較所述每個(gè)影響因素關(guān)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值的加權(quán)和之間的大小，選擇其中的最大者所對(duì)應(yīng)的交通流模式作為當(dāng)前交通流模式的交通狀態(tài)；以及，
發(fā)布交通狀態(tài)模塊該模塊負(fù)責(zé)發(fā)布所述當(dāng)前交通流模式的交通狀態(tài)，其為暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)中的一種狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別系統(tǒng)，其特征在于，所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊中，所述交通流模式包括暢通狀態(tài)、正常狀態(tài)、擁擠狀態(tài)和阻塞狀態(tài)四種交通狀態(tài)；所述交通流數(shù)據(jù)包括平均車流速度、道路占有率和平均停車延誤時(shí)間；所述不同交通流模式所對(duì)應(yīng)的交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元建立如下
其中，P0j為交通流模式，j＝(1，2，...，m)，m＝4；ci為所述交通流模式P0j的的交通流數(shù)據(jù)，i＝(1，2，...，n)，n＝3；V0ji為所述交通流模式P0j對(duì)應(yīng)于所述影響因素ci的量值范圍，即經(jīng)典域<a0ji，b0ji>；
所述交通流數(shù)據(jù)的節(jié)域物元建立如下
其中，P為所述交通流模式的全體；Vpj1，Vpj2，...，Vpjn分別是P關(guān)于c1，c2，...，cn的的節(jié)域，對(duì)比后顯然有
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別系統(tǒng)，其特征在于，所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值求取模塊根據(jù)所述交通流數(shù)據(jù)的經(jīng)典域物元和節(jié)域物元的構(gòu)建模塊中獲取的經(jīng)典域值和節(jié)域值，以及根據(jù)從所述待判別交通流模式的物元模型構(gòu)建模塊獲取的所述影響因素的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，求取第i個(gè)影響因素關(guān)于第j類交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值如下
其中，vi所述影響因素是所述交通流數(shù)據(jù)，且有
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別系統(tǒng)，其特征在于，所述關(guān)聯(lián)函數(shù)值加權(quán)模塊求取所檢測(cè)的各類交通流數(shù)據(jù)針對(duì)每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值之和如下
其中，λ1，λ2，...，λn為各個(gè)特征的權(quán)系數(shù)，且有
所述比較模塊比較對(duì)應(yīng)于每種交通流模式的關(guān)聯(lián)函數(shù)值之和，取Kj0＝max Kj(p)，則確定p屬于交通流模式p0j，進(jìn)而判斷出交通流模式p0j對(duì)應(yīng)的交通狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種城市道路交通流狀態(tài)實(shí)時(shí)判別方法及系統(tǒng)，屬于城市道路交通監(jiān)視和智能交通識(shí)別領(lǐng)域。本發(fā)明方法及系統(tǒng)通過(guò)將城市道路的交通流模式劃分為四種交通狀態(tài)，對(duì)所采集的交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過(guò)建立交通流模式的識(shí)別模型對(duì)各種交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，進(jìn)而準(zhǔn)確地獲取城市道路交通流的四種交通狀態(tài)。本發(fā)明方法及系統(tǒng)能夠使城市道路交通流的判別更為合理和準(zhǔn)確，為駕駛員進(jìn)行最佳的路徑選擇提供有益幫助，從而緩解城市交通擁堵問(wèn)題，提高城市交通運(yùn)營(yíng)效率。
文檔編號(hào)G08G1/01GK101783074SQ20101011095
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者張永忠, 劉小明, 張福生, 王力, 熊昌鎮(zhèn), 陳兆盟, 張海波 申請(qǐng)人:北方工業(yè)大學(xué)