一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及城市道路實時路況信息處理領(lǐng)域，尤其涉及一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法，包括：(1)交通數(shù)據(jù)源設(shè)備采集固定點路段中的交通流參數(shù)；(2)根據(jù)交通數(shù)據(jù)源設(shè)備類型分別采用閥值算法、svm算法計算路口狀態(tài)、路段狀態(tài)：對于采集參數(shù)少的設(shè)備，采用閥值算法；對于采集參數(shù)多的設(shè)備，采用svm算法；(3)結(jié)合路口狀態(tài)、路段狀態(tài)采用模糊判定法則判斷綜合交通狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果在于：1.本發(fā)明方法應(yīng)用于城市道路實時路況狀態(tài)判斷，可以充分發(fā)揮交通管理系統(tǒng)發(fā)揮的功能，使其能及時、全面、準確地掌握路網(wǎng)道路交通狀況；2.本發(fā)明具有可擴展性、高準確性，具有優(yōu)秀的非線性處理能力。
【專利說明】一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及城市道路實時路況信息處理領(lǐng)域，尤其涉及一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市化進程的加快，我國的機動車擁有量及道路交通流量急劇增加，日益增長的交通需求與城市道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)之間的矛盾已成為目前城市交通的主要矛盾，由此導(dǎo)致交通擁擠和堵塞現(xiàn)象頻頻發(fā)生。
[0003]城市道路實時路況是城市交通一個很重要的部分，它實現(xiàn)了對城市道路路況狀態(tài)的實時評估和交通擁堵的誘導(dǎo)和交通疏散。它融合了多種交通檢測設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進行整合，并評估出道路的實時狀態(tài)。
[0004]由于基于概率分布的融合模型需要大量的人工標(biāo)定，工作量較大，同時缺乏對路網(wǎng)整體狀態(tài)評估準確性的自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整，因此整體評估效果不佳。為了克服已有的道路交通擁堵狀況模型的算法的不夠智能及準確性不夠高，提出一種新的算法實現(xiàn)城市道路實時路況判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為克服上述的不足之處，目的在于提供一種具有高智能、高準確性的城市道路實時路況判斷方法，該方法是一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案達到上述目的:一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法，包括:
[0007](I)交通數(shù)據(jù)源設(shè)備采集固定點路段中的交通流參數(shù)，交通流參數(shù)包括車流量、車輛速度、占有率，占有率包括時間占有率、空間占有率；
[0008](2)根據(jù)交通數(shù)據(jù)源設(shè)備類型分別采用閥值算法、svm算法計算路口狀態(tài)、路段狀態(tài):對于采集參數(shù)少的設(shè)備采用閥值算法；對于采集參數(shù)多的設(shè)備采用svm算法；
[0009](3)結(jié)合路口狀態(tài)、路段狀態(tài)采用模糊判定法則判斷綜合交通狀態(tài)。
[0010]作為優(yōu)選，步驟(2)中，交通數(shù)據(jù)源設(shè)備類型為卡口、視頻、線圈采用閥值算法計算路口狀態(tài)、路段狀態(tài)；交通數(shù)據(jù)源設(shè)備類型為地磁、微波采用SVM支持向量機算法計算路口狀態(tài)、路段狀態(tài)。
[0011]作為優(yōu)選，線圈用于判斷路口狀態(tài)；卡口、微波地磁、視頻用于判斷路段狀態(tài)；路段有浮動車數(shù)據(jù)的，則用浮動車狀態(tài)為模糊判定法則提供輔助判斷。若路段沒有浮動車數(shù)據(jù)，則以路口和路段的綜合判斷狀態(tài)作為最終狀態(tài)。
[0012]作為優(yōu)選，閥值算法包括:
[0013]I)統(tǒng)計時間周期T內(nèi)各交通參數(shù)特性，確定狀態(tài)判斷指標(biāo)參數(shù)，以速度、占有率作為優(yōu)先判別指標(biāo)，依次將其的暢通、繁忙閾值設(shè)定為v0，vl, 01，02 ；[0014]2)在統(tǒng)計時間段內(nèi)每次采集的各車道速度或占有率按照從低到高依次排序，取中間85%個速度值或占有率作為有效數(shù)據(jù)；
[0015]其中，統(tǒng)計時間周期為T分鐘，數(shù)據(jù)上傳頻率為P秒/次，車道數(shù)為N ；
[0016]T分鐘內(nèi)上傳記錄最多為TX 60 XN/P條；中心接收到數(shù)據(jù)條數(shù)M條，取值范圍為0〈 = M〈 = TX60XN/P ；
[0017]3)根據(jù)上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)及擁堵狀態(tài)，設(shè)定各參數(shù)閾值，分別計算各車道擁堵狀態(tài)；
[0018]4)統(tǒng)計出暢通、擁堵、繁忙狀態(tài)的概率，概率最高的為該路段狀態(tài)。
[0019]作為優(yōu)選，svm算法包括:
[0020]I)實時采集交通流參數(shù)，并將采集到的交通流參數(shù)作為歷史數(shù)據(jù)保存；交通流參數(shù)包括車流量、車輛速度、占有率，占有率包括時間占有率、空間占有率；
[0021]2)提取歷史數(shù)據(jù)，采用道路分類的聚類算法將歷史數(shù)據(jù)劃分為若干子集，使得每個子集內(nèi)的數(shù)據(jù)在模式上盡可能相似，然后在每一個子集中抽取少量代表構(gòu)成訓(xùn)練集，并人工標(biāo)注這個小訓(xùn)練集作為svm模型；
[0022]3)實時采集的交通流參數(shù)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理:判斷每個車道的流量數(shù)據(jù)丟失或正常或異常，部分丟失數(shù)據(jù)或部分異常數(shù)據(jù)用該種交通數(shù)據(jù)源設(shè)備的其他車道的流量替代或用其他交通數(shù)據(jù)源設(shè)備該車道替代或其他相鄰路段替代；提取85%的交通流參數(shù)計算綜合車輛速度、綜合占有率；
[0023]4)將數(shù)據(jù)預(yù)處理后的交通流參數(shù)帶入svm模型，得到交通擁堵狀態(tài)。
[0024]作為優(yōu)選，道路分類的聚類算法包括:對道路進行等級劃分，劃分標(biāo)準為:主干道為一等級，該等級下劃分3個等級；次干道為二等級，該等級下劃分3個等級；采集等級劃分道路一周內(nèi)的早晚高峰及平峰車流量、車輛速度、占有率，將采集數(shù)據(jù)作為matlab聚類算法的輸入得到分類結(jié)果；建立道路擁堵模型，設(shè)定各個道路等級的擁堵、繁忙和暢通的界定值。
[0025]作為優(yōu)選，所述模糊判定法則包括:
[0026]I)路口狀態(tài)為暢通時:路段狀態(tài)為暢通或繁忙，則綜合交通狀態(tài)為暢通；路段狀態(tài)為擁堵，則綜合交通狀態(tài)為繁忙；
[0027]2)路口狀態(tài)為繁忙時:路段狀態(tài)為暢通或繁忙，則綜合交通狀態(tài)為繁忙；路段狀態(tài)為擁堵，則綜合交通狀態(tài)為擁堵；
[0028]3)路口狀態(tài)為擁堵時:路段狀態(tài)為繁忙或擁堵，則綜合交通狀態(tài)為擁堵；路口狀態(tài)為暢通，則綜合交通狀態(tài)為繁忙。
[0029]本發(fā)明的有益效果在于:1、本發(fā)明方法應(yīng)用于城市道路實時路況狀態(tài)判斷，可以充分發(fā)揮交通管理系統(tǒng)發(fā)揮的功能，使其能及時、全面、準確地掌握路網(wǎng)道路交通狀況，實時研判路網(wǎng)宏觀交通運行態(tài)勢，提升交通信息綜合分析研判水平，及時準確發(fā)布交通管理服務(wù)信息；2、本發(fā)明具有可擴展性、高準確性，具有優(yōu)秀的非線性處理能力，該方法時間復(fù)雜性低，能夠應(yīng)用在道路復(fù)雜、車流密集的路網(wǎng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明的步驟流程圖；
[0031]圖2是閥值算法的步驟流程圖；[0032]圖3是svm算法的步驟流程圖；
[0033]圖4是道路分類的聚類算法的步驟流程圖；
[0034]圖5是數(shù)據(jù)預(yù)處理的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此:
[0036]實施例1:如圖1所示，一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法，包括:
[0037](I)交通數(shù)據(jù)源設(shè)備采集固定點路段中的交通流參數(shù)，交通流參數(shù)包括車流量、車輛速度、占有率，占有率包括時間占有率、空間占有率；
[0038](2)根據(jù)交通數(shù)據(jù)源設(shè)備類型分別采用閥值算法、svm算法計算路口狀態(tài)、路段狀態(tài):對于采集參少的設(shè)備，采用閥值算法；對于采集參數(shù)多的設(shè)備，采用svm算法；
[0039](3)結(jié)合路口狀態(tài)、路段狀態(tài)采用模糊判定法則判斷綜合交通狀態(tài)，模糊判定法則為:
[0040]3.1)路口狀態(tài)為暢通時:路段狀態(tài)為暢通或繁忙，則綜合交通狀態(tài)為暢通；路段狀態(tài)為擁堵，則綜合交通狀態(tài)為繁忙；
[0041]3.2)路口狀態(tài)為繁忙時:路段狀態(tài)為暢通或繁忙，則綜合交通狀態(tài)為繁忙；路段狀態(tài)為擁堵，則綜合交通狀態(tài)為擁堵；
[0042]3.3)路口狀態(tài)為擁堵時:路段狀態(tài)為繁忙或擁堵，則綜合交通狀態(tài)為擁堵；路口狀態(tài)為暢通，則綜合交通狀態(tài)為繁忙。
[0043]如圖2所示，閥值算法包括:
[0044]I)統(tǒng)計時間周期T內(nèi)各交通參數(shù)特性，確定狀態(tài)判斷指標(biāo)參數(shù)，以速度、占有率作為優(yōu)先判別指標(biāo)，依次將其的暢通、繁忙閾值設(shè)定為v0，vl, 01，02 ；
[0045]2)在統(tǒng)計時間段內(nèi)每次采集的各車道速度或占有率按照從低到高依次排序，取中間85%個速度值或占有率作為有效數(shù)據(jù)；
[0046]其中，統(tǒng)計時間周期為T分鐘，數(shù)據(jù)上傳頻率為P秒/次，車道數(shù)為N ；
[0047]T分鐘內(nèi)上傳記錄最多為TX 60 XN/P條；中心接收到數(shù)據(jù)條數(shù)M條，取值范圍為0〈 = M〈 = TX60XN/P ；
[0048]3)根據(jù)上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)及擁堵狀態(tài)，設(shè)定各參數(shù)閾值，分別計算各車道擁堵狀態(tài)；
[0049]4)統(tǒng)計出暢通、擁堵、繁忙狀態(tài)的概率，概率最高的為該路段狀態(tài)。
[0050]參見圖3所示，svm算法包括:
[0051]I)實時采集交通流參數(shù)，并將采集到的交通流參數(shù)作為歷史數(shù)據(jù)保存；交通流參數(shù)包括車流量、車輛速度、占有率，占有率包括時間占有率、空間占有率；
[0052]2)提取歷史數(shù)據(jù)，采用道路分類的聚類算法將歷史數(shù)據(jù)劃分為若干子集，使得每個子集內(nèi)的數(shù)據(jù)在模式上盡可能相似，然后在每一個子集中抽取少量代表構(gòu)成訓(xùn)練集，并人工標(biāo)注這個小訓(xùn)練集作為svm模型；
[0053]3)實時采集的交通流參數(shù)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理:判斷每個車道的流量數(shù)據(jù)丟失或正常或異常，部分丟失數(shù)據(jù)或部分異常數(shù)據(jù)用該種交通數(shù)據(jù)源設(shè)備的其他車道的流量替代或用其他交通數(shù)據(jù)源設(shè)備該車道替代或其他相鄰路段替代；提取85%的交通流參數(shù)計算綜合車輛速度、綜合占有率；
[0054]4)將數(shù)據(jù)預(yù)處理后的交通流參數(shù)帶入svm模型，得到交通擁堵狀態(tài)。
[0055]在svm算法中，采用道路分類的聚類算法對歷史數(shù)據(jù)進行劃分，如圖4所示，道路分類的聚類算法包括:道路分類分為二等級，等級的劃分是以主次干道為標(biāo)準，主干道為一等級，次干道為二等級。其中等級的基礎(chǔ)上又各劃分為三類，一等級分為mainiOadll、mainroadl2、mainroadl3, 二等級分為 subroad21、subroad22、subroad23。劃分的標(biāo)準是:統(tǒng)計全部道路一周的不同設(shè)備早晚高峰、平峰的流量，速度占有率和車道數(shù)，然后采用聚類算法在matlab下對每一等級的道路分類，分別分為3類。
[0056]道路的擁堵模型是根據(jù)每種類型道路的高峰、平峰的歷史數(shù)據(jù)及對應(yīng)的狀態(tài)設(shè)定調(diào)整的，每種道路類型選幾條有代表性的道路，觀察它們的歷史數(shù)據(jù)的規(guī)律設(shè)定擁堵、繁忙和暢通的界定值，界定值如表1所示:
[0057]
【權(quán)利要求】
1.一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法，其特征在于: (1)交通數(shù)據(jù)源設(shè)備采集固定點路段中的交通流參數(shù)，交通流參數(shù)包括車流量、車輛速度、占有率，占有率包括時間占有率、空間占有率； (2)根據(jù)交通數(shù)據(jù)源設(shè)備類型分別采用閥值算法、svm算法計算路口狀態(tài)、路段狀態(tài):對于采集參數(shù)少的設(shè)備采用閥值算法；對于采集參數(shù)多的設(shè)備采用svm算法； (3)結(jié)合路口狀態(tài)、路段狀態(tài)采用模糊判定法則判斷綜合交通狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法，其特征在于，步驟(2)中，交通數(shù)據(jù)源設(shè)備類型為卡口、視頻、線圈采用閥值算法計算路口狀態(tài)、路段狀態(tài)；交通數(shù)據(jù)源設(shè)備類型為地磁、微波、浮動車采用svm算法計算路口狀態(tài)、路段狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法，其特征在于，線圈用于判斷路口狀態(tài)；卡口、微波地磁、視頻用于判斷路段狀態(tài)；浮動車為模糊判定法則提供輔助判斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法，其特征在于，閥值算法包括:. 1)統(tǒng)計時間周期T內(nèi)各交通參數(shù)特性，確定狀態(tài)判斷指標(biāo)參數(shù)，以速度、占有率作為優(yōu)先判別指標(biāo)，依次將其的暢通、繁忙閾值設(shè)定為vO，vl, 01，02 ； . 2)在統(tǒng)計時間段內(nèi)每次采集的各車道速度或占有率按照從低到高依次排序，取中間.85%個速度值或占有率作為有效數(shù)據(jù)； 其中，統(tǒng)計時間周期為T分鐘，數(shù)據(jù)上傳頻率為P秒/次，車道數(shù)為N ； T分鐘內(nèi)上傳記錄最多為T X 60 X N/P條；中心接收到數(shù)據(jù)條數(shù)M條，取值范圍為0〈=M〈 = TX60XN/P ；. 3)根據(jù)上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)及擁堵狀態(tài)，設(shè)定各參數(shù)閾值，分別計算各車道擁堵狀態(tài)； .4)統(tǒng)計出暢通、擁堵、繁忙狀態(tài)的概率，概率最高的為該路段狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法，其特征在于，svm算法包括: .1)實時采集交通流參數(shù)，并將采集到的交通流參數(shù)作為歷史數(shù)據(jù)保存；交通流參數(shù)包括車流量、車輛速度、占有率，占有率包括時間占有率、空間占有率； . 2)提取歷史數(shù)據(jù)，采用道路分類的聚類算法將歷史數(shù)據(jù)劃分為若干子集，使得每個子集內(nèi)的數(shù)據(jù)在模式上盡可能相似，然后在每一個子集中抽取少量代表構(gòu)成訓(xùn)練集，并人工標(biāo)注這個小訓(xùn)練集作為svm模型； . 3)實時采集的交通流參數(shù)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理:判斷每個車道的流量數(shù)據(jù)丟失或正?；虍惓?，部分丟失數(shù)據(jù)或部分異常數(shù)據(jù)用該種交通數(shù)據(jù)源設(shè)備的其他車道的流量替代或用其他交通數(shù)據(jù)源設(shè)備該車道替代或其他相鄰路段替代；提取85%的交通流參數(shù)計算綜合車輛速度、綜合占有率；. 4)將數(shù)據(jù)預(yù)處理后的交通流參數(shù)帶入svm模型，得到交通擁堵狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法，其特征在于，道路分類的聚類算法包括:對道路進行等級劃分，劃分標(biāo)準為:主干道為一等級，該等級下劃分3個等級；次干道為二等級，該等級下劃分3個等級；采集等級劃分道路一周內(nèi)的早晚高峰及平峰車流量、車輛速度、占有率，將采集數(shù)據(jù)作為matlab聚類算法的輸入得到分類結(jié)果；建立道路擁堵模型，設(shè)定各個道路等級的擁堵、繁忙和暢通的界定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種svm與模糊判斷相結(jié)合的道路實時路況的判斷方法，其特征在于，所述模糊判定法則包括: 1)路口狀態(tài)為暢通時:路段狀態(tài)為暢通或繁忙，則綜合交通狀態(tài)為暢通；路段狀態(tài)為擁堵，則綜合交通狀態(tài)為繁忙； 2)路口狀態(tài)為繁忙時:路段狀態(tài)為暢通或繁忙，則綜合交通狀態(tài)為繁忙；路段狀態(tài)為擁堵，則綜合交通狀態(tài)為擁堵； 3)路口狀態(tài)為擁堵時:路段狀態(tài)為繁忙或擁堵，則綜合交通狀態(tài)為擁堵；路口狀態(tài)為暢通，則綜合交通狀態(tài)為繁忙。
【文檔編號】G08G1/065GK104021671SQ201410210223
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】武東亮, 王玉華, 徐佳健, 孫安安, 應(yīng)康平, 張鑫 申請人:浙江銀江研究院有限公司