本發(fā)明涉及道路交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于GPS數(shù)據(jù)和交通事故類型的擁堵時間預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

交通事故會引發(fā)大范圍的交通擁堵，增加車輛油耗和廢氣排放，帶來能源消耗和環(huán)境污染問題。一旦發(fā)生交通事故，部分道路就會被占用或者封閉，事故發(fā)生地點通行能力降低，無法滿足交通需求，進而導(dǎo)致交通擁堵，增加二次事故發(fā)生的可能性。同時，司機在等待事故處理、緩慢跟進通行過程中會產(chǎn)生急躁或者消極的情緒，也極易引發(fā)行駛車輛之間的沖突(剮蹭)等，增加二次事故發(fā)生的可能性。此時，如果能盡可能準確的預(yù)測到通過事故發(fā)生地的時間，為后續(xù)司機提供時間參考，將會穩(wěn)定他們的情緒，促進事故后續(xù)車輛安全有序通過事故發(fā)生地，同時也能提前合理安排自己的行程。

現(xiàn)有道路擁堵時間的獲取一般通過獲取多個交通特性參數(shù)，包括車輛占有率、車流量、車輛平均速度和車頭時距等；然后將獲取到的交通特性參數(shù)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法得到將要擁堵的時間?，F(xiàn)有技術(shù)僅通過獲取擁堵道路上的交通特性參數(shù)來判斷擁堵的等待時間，其沒有考慮對于交通事故導(dǎo)致的擁堵；因此，現(xiàn)有道路擁堵時間的獲取方法不準確，不能實時的反應(yīng)道路擁堵的實際狀況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種基于GPS數(shù)據(jù)和交通事故類型的擁堵時間預(yù)測方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于GPS數(shù)據(jù)和交通事故類型的擁堵時間預(yù)測方法，包括：

確定交通事故類型、事故處理時間t、事故發(fā)生時刻t₁及事故的經(jīng)緯度坐標；

擁堵車流中的車輛定時上傳GPS數(shù)據(jù)和時間，所述GPS數(shù)據(jù)包括車輛的經(jīng)緯度坐標；

一車輛在t₂時刻請求通過事故地點的時間T：

若t₂時刻處于事故的處理時間t₁+t內(nèi)，根據(jù)Haversine公式計算該車輛距事故地點的距離d；t₂時刻該車輛的初始速度為0，根據(jù)公式(1)計算該車輛通過距離d所需的時間t₃，根據(jù)公式(2)得到T；其中：

T＝t₁+t-t₂+t₃ (2)

式中：a為該車輛在距離d內(nèi)的平均加速度。

作為本發(fā)明的進一步改進，若t₂時刻處于事故的處理時間t₁+t外，則：

假設(shè)該車輛位于Q點，Q點與事故地點O點之間還存在Q₁,Q₂，…，Q_n-1,Q_n個點有汽車在行駛；

基于Q₁到Q_n點各車輛提交的GPS數(shù)據(jù)與上一次提交的GPS數(shù)據(jù)，通過Haversine公式計算各車輛在前后兩次測量時間內(nèi)行駛的距離，然后除以測量時間分別求出每輛車的行駛速度分別為v₁，v₂…v_n-1，v_n；

基于Q點的GPS數(shù)據(jù)和Q₁到Q_n點最后一次提交的GPS數(shù)據(jù)，通過Haversine公式分別求出Q到Q₁的距離S₁，Q₁到Q₂的距離S₂，……，Q_n-1到O的距離S_n；根據(jù)公式(3)得到T；

作為本發(fā)明的進一步改進，所述平均加速度a的計算方法為：

假設(shè)該車輛在距離d內(nèi)該車輛共上傳1,2,···,N次GPS數(shù)據(jù)和時間，該車輛在第一次上傳數(shù)據(jù)時的初始加速度a₁＝0；

通過Haversine公式計算相鄰兩次測量時間內(nèi)該車輛行駛的距離d₁₂、d₂₃、…、d_(N-1,N)，并d₁₂、d₂₃、…、d_(N-1,N)及測量時間計算出相鄰兩次測量時間內(nèi)的加速度分別為a₁₂、a₂₃、…、a_(N-1,N)；

a₁₂與a₂₃取平均值得a₁₃；

a₁₃與a₃₄取平均值得a₁₄；

…

a_(1,N-1)與a_(N-1,N)取平均值得a_(1,N)，即a。

作為本發(fā)明的進一步改進，當(dāng)該路段的限速為v_max，則該車輛通過距離d所需的時間t₃為：

根據(jù)公式(4)求得S_max，若S_max≥d，則根據(jù)公式(1)計算t₃；

若S_max＜d，則由公式(5)計算t₃；

作為本發(fā)明的進一步改進，所述交通事故類型分為五類：車輛間的交通事故、車輛與行人的交通事故、機動車對非機動車的交通事故及車輛自身事故。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明是在事故發(fā)生后，對當(dāng)前事故影響范圍內(nèi)的具體行駛車輛信息進行采集，然后通過事故類型和GPS進行估算得到車輛實際通過擁堵路段的具體時間，數(shù)據(jù)更加真實可靠，預(yù)測結(jié)果更加準確可靠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實施例公開的基于GPS數(shù)據(jù)和交通事故類型的擁堵時間預(yù)測方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一種實施例公開的汽車擁堵示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明以GPS數(shù)據(jù)和交通事故類型為基礎(chǔ)，對由交通事故引起的交通擁堵進行分析，對交通事故發(fā)生后的后續(xù)車輛等待時間進行研究，建立事故發(fā)生后的道路擁堵等待時間預(yù)測模型。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述：

本發(fā)明提供一種基于GPS數(shù)據(jù)和交通事故類型的擁堵時間預(yù)測方法，包括：

步驟1、前提條件假設(shè)：

a、擁堵車流中的車輛借助車載GPS或者手機定時上傳GPS數(shù)據(jù)和時間，GPS數(shù)據(jù)包括車輛的經(jīng)緯度坐標。

b、通過用戶提交，得知交通事故類型、事故處理時間、事故發(fā)生時刻及事故的經(jīng)緯度坐標；其中：

按事故的對象可將交通事故分為五類：a、車輛間的交通事故；b、車輛與行人的交通事故；c、機動車對非機動車的交通事故；d、車輛自身事故；e、車輛對固定物的事故。每當(dāng)發(fā)生交通事故時，擁堵車流最前方第一輛車通過移動客戶端手動將事故類型上傳服務(wù)器，上傳的速度和時間信息，而通過該車輛定時上傳的地理位置和時間，可以計算出該車的速度，若速度為零或地理位置不變則表示車輛已停止，若不為零或地理位置改變則表示車輛已啟動，從而能夠得到該事故的處理時間。服務(wù)器會對每次事故的時間進行計算，然后與之前服務(wù)器中存在的該交通事故的平均處理時間數(shù)據(jù)取平均值，進一步得到該事故的平均處理時間。通過上述方法對各種交通事故類型的處理時間進行統(tǒng)計，估算出各種交通事故處理分別需要的平均時間，然后將該時間作為本文擁堵時間預(yù)測算法中從事故發(fā)生到恢復(fù)交通所需要的時間。我們可以假設(shè)五種交通事故類型對應(yīng)的平均處理時間分別為t_a，t_b，t_c，t_d，t_e，作為下文中的計算需要。

c、道路都是直的。

步驟2、車輛行駛的速度可以通過以下測量方法獲得：

通過GPS設(shè)備連續(xù)獲取車輛的經(jīng)緯度坐標，算出測量時間內(nèi)行駛的距離，然后除以測量時間便可以得到車輛的速度。

地球半徑Radius＝6371.004km；

假設(shè)前后兩點的經(jīng)緯度坐標分別為：A(latitude1，longitude1)，B(latitude2，longitude2),記錄的時間分別為t₁，t₂。采用Haversine公式計算；

其中

haversin(θ)＝sin²(θ/2)＝(1-cos(θ))/2 (2)

式中：R為地球半徑；表示兩點的緯度；Δλ表示兩點經(jīng)度的差值。

即R＝Radius，Δλ＝longitude2-longitude1。代入公式，即可求出AB之間的距離d。

車輛行駛速度為：

v＝d/(t₂-t₁) (3)

步驟3、事故未處理完的路程時間預(yù)測：

假設(shè)t₀時刻在坐標O點(latitude0，longitude0)發(fā)生了交通事故a，那么t_a時刻事故基本處理完畢，交通恢復(fù)暢通。若在t₀到t_a時刻有用戶請求擁堵時間提示，假設(shè)該用戶是位于坐標P(latitude1，longitude1)點的車輛，在t₁時刻請求獲取通過該擁堵路段的時間。

通過公式(1)、(2)求出OP之間的距離為d_op。

假設(shè)該路段限速為v_max，加速度為服務(wù)器中記錄的該次交通事故所堵塞的交通區(qū)域的加速度數(shù)值a，其中a的初始值為0。當(dāng)該區(qū)域內(nèi)每輛車每次上傳到服務(wù)器的GPS坐標，與上次該車上傳的GPS坐標進行比較，若發(fā)生變化，則計算該車的加速度，然后與服務(wù)器保存的數(shù)值a進行比較，若a＝0，則a的值等于該車的加速度值，若不等于0，則求平均值。若GPS坐標前后沒有變化，即車輛加速度為0，處于靜止狀態(tài)，則不做處理。

加速度公式為：

v＝v₀+at (4)

其中v₀＝0，若S_max≥d_op，則由公式(5)可得通過該路段的時間t_op：

若S_max＜d_op，則由公式(4)、(5)可得通過該路段的時間

最后，預(yù)測車輛在t₁時刻從P點通過O點的時間為T_op，T_op即擁堵時間；

T_op＝t_a-t₁+t_op (8)

步驟4、事故處理完成后，汽車開始行駛后的路程時間預(yù)測：

事故已經(jīng)處理完畢，汽車已經(jīng)開始緩慢啟動，此時正在緩慢啟動的位于坐標Q(latitude2，longitude2)點的車輛，在t₂時刻請求獲取通過該擁堵路段的時間提示，也就是從Q點通過O點所用的時間。

假設(shè)在Q點和O點之間，還存在Q₁,Q₂，…，Q_n-1,Q_n個點有汽車在行駛，如圖1所示。

根據(jù)Q₁到Q_n點提交的GPS坐標與上一次提交的GPS坐標，通過公式(1)、(2)、(3)可以分別求出每輛車的行駛速度分別為v₁，v₂…v_n-1，v_n。

根據(jù)Q點的GPS坐標和Q₁到Q_n點最后一次提交的GPS坐標，分別求出Q到Q₁的距離S₁，Q₁到Q₂的距離S₂，……，Q_n-1到O的距離S_n。則從Q點到O點的時間可以估算為T_op，T_op即擁堵時間；

因為考慮到了道路上行駛車流中所有車輛的速度，所以通過公式(9)的計算，比單獨使用加速度來計算會更加精確。

優(yōu)選的，所述平均加速度a的計算方法為：

假設(shè)該車輛在距離d內(nèi)該車輛共上傳1,2,···,N次GPS數(shù)據(jù)和時間，該車輛在第一次上傳數(shù)據(jù)時的初始加速度a₁＝0；

通過Haversine公式計算相鄰兩次測量時間內(nèi)該車輛行駛的距離d₁₂、d₂₃、…、d_(N-1,N)，并d₁₂、d₂₃、…、d_(N-1,N)及測量時間計算出相鄰兩次測量時間內(nèi)的加速度分別為a₁₂、a₂₃、…、a_(N-1,N)；

a₁₂與a₂₃取平均值得a₁₃；

a₁₃與a₃₄取平均值得a₁₄；

…

a_(1,N-1)與a_(N-1,N)取平均值得a_(1,N)，即a。

實施例1：

本發(fā)明提供一種基于GPS數(shù)據(jù)和交通事故類型的擁堵時間預(yù)測方法，包括：

(1)數(shù)據(jù)設(shè)定：

假設(shè)下午17時在西大望路北工大西門路口C點(39.881911,116.48398)向北行駛方向發(fā)生一起交通事故，有兩輛車分別標記為A和B。A車位于事故后方擁堵車流的中間位置，GPS坐標點為(39.880876,116.483971)，B車位于事故后方擁堵車流的靠后位置，GPS坐標點為(39.879478,116.483984)。假設(shè)該交通事故是由于同向車輛發(fā)生碰撞導(dǎo)致，屬于車輛間的交通事故。假設(shè)該種交通事故一般處理時間為15分鐘。該路段限速40Km/h，約11m/s，一般車輛加速度為8m/s²。

(2)模型計算求解：

采用Haversine公式(1)、(2)分別求出，AC之間的距離約為115米，BC之間的距離約為271米。17時10分，A車請求服務(wù)器通過C點的時間。此時事故還未處理完畢，通過公式(7)可得：

再由公式(8)可得A車通過C點的時間約為5分11秒。

若B車請求服務(wù)器通過C點的時間，同上，通過公式(7)、(8)可得，B車通過C點的時間約為5分25秒。

本發(fā)明是在事故發(fā)生后，對當(dāng)前事故影響范圍內(nèi)的具體行駛車輛信息進行采集，然后通過事故類型和GPS進行估算得到車輛實際通過擁堵路段的具體時間，數(shù)據(jù)更加真實可靠，預(yù)測結(jié)果更加準確可靠。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。