專利名稱：一種優化型的道路擁塞狀態發現方法
一種優化型的道路擁塞狀態發現方法
技術領域：
本發明涉及一種優化型的道路擁塞狀態發現方法。
背景技術：
浮動車技術，也被稱作“探測車”，已經被廣泛使用，其基本原理是:根據裝備車載全球定位系統的浮動車在其行駛過程中定期記錄的車輛位置，方向和速度信息，應用地圖匹配、路徑推測等相關的計算模型和算法進行處理，使浮動車位置數據和城市道路在時間和空間上關聯起來。哪些路段經常擁堵？在什么時間段經常擁堵？其擁堵程度如何？目前在公眾出行等交通信息服務系統中，這些信息往往只能根據長期的統計資料以及出行者本人的經驗，實現一定程度的交通堵塞點靜態信息服務，尚沒有有效的方法提供動態的交通堵塞點信息服務。這些方式只是長期的數據經驗的累計，無法實現道路中交通堵塞點信息的動態更新。在目前的公共出行等交通信息服務系統中，擁塞信息的發現往往都是通過長期的統計資料以及出行者本人的經驗，提供的信息也主要是靜態的交通擁塞點信息服務。隨著浮動車技術越來越廣泛的應用，本發明結合浮動車的特點提出了一種優化型的道路擁塞狀態發現方法。由浮動車在行駛過程中定期采集車輛編號、位置、速度、時間和車輛類型等信息，數據中心對上述數據進行過濾后，利用位置信息進行地圖匹配得到浮動車所在路段，并結合車輛類型及速度的權重，計算速度的加權平均值，得到速度異常信息，統計一預設時間內各路段速度異常信息出現的次數，若達到預設值，則該路段擁塞。與已有的同類方法相比，該方法結合車輛類型及速度的權重(其中不同的車輛類型權重不同，不同的速度權重不同)，計算速度的加權平均值，得到速度異常信息，可以得到動態的、準確的交通擁塞點的信息。對于各類交通信息服務系統有著重要的意義。
發明內容
本發明要解決的技術問題，在于提供一種優化型的道路擁塞狀態發現方法，是一種更為高效、可靠、動態的道路擁塞狀態發現方法，可提高路段擁塞狀態發現的準確度。本發明是這樣實現的:一種優化型的道路擁塞狀態發現方法，所述方法包括如下步驟:步驟10、浮動車在行駛過程中根據采樣周期τ定期采集車輛編號U、位置1、速度V、時間t和車輛類型h信息,得到浮動車行車數據序列XyXiMui, Ii, Vi, ti； hci/hdi/hei/hfi>,其中i為數據序列X的編號，所述下標c、d、e、f分別代表浮動車中的出租車、私家車、貨車以及公交車，并通過移動蜂窩通信技術傳送到數據中心；步驟20、數據中心對各浮動車行車數據序列進行過濾，并根據位置I的信息與地理信息系統即GIS系統匹配得到浮動車所屬路段，將浮動車行車數據序列存儲到數據庫中對應路段的路段行車信息集；步驟30、數據中心再從數據庫中抽取各路段的路段行車信息集，結合車輛類型及速度的權重后，計算速度的加權平均值，得到速度異常信息；步驟40、統計路段行車信息集在一預設時間段內各路段速度異常信息出現的次數，若達到設定值，則該路段擁塞；從而實現交通擁塞點的識別。進一步地，所述步驟20具體包括如下步驟:步驟21、數據中心對上傳的行車數據序列Xi, XiMui, Ii, Vi, ti； hei/hdi/hei/hfi>,提取Xi的速度信息Vi，對Vi進行數據過濾，即判斷Vi是否小于等于vM，所述vM是系統預設的一速度即當速度Vi大于Vm時，道路不會發生擁堵狀態；若Vi ( Vm,則進入下一步驟,若Vi >VM，則返回步驟21判斷下一個行車數據；步驟22、從行車數據序列Xi中提取位置Ii信息，與GIS系統進行匹配，得到位置Ii所屬的路段rs，其中s為路段編號，并將所述行車數據序列Xi存儲到行車路段數據庫Q中與路段rs對應的路段行車信息集qs中，所述行車路段數據庫Q表示為Q= {qi，Q2, Q3, , qj，其中qs表示路段編號s對應的路段行車信息集。進一步地，所述步驟30具體包括如下步驟:步驟31、從所述行車路段數據庫Q中提取各路段行車信息集qs在當前時間之前的一時間段1\內路段rs的行車數據列Xi，獲得時間段T1內的路段行車信息子集As，即Λ c A ；步驟32、將路段行車信息子集As中各浮動車輛速度Vi信息與一速度權重對照表M進行對照，得到所述速度V的速度權重；所述速度權重對照表M表示為...，mk}，其中mk為速度權重對照序列，即mk=〈ek，ak>，其中下標k為速度權重對照序列編號，其中ε k為所述速度權重對照序列浮動車輛速度的范圍值，a k為所述序列的車輛速度范圍值對應的速度權重，并且所述速度權重與車輛速度大小成正比；
將As中同一浮動車輛類型，即分別將出租車、私家車、貨車以及公交車的車輛速度與對應的速度權重的乘積進行累加，得到出租車、私家車、貨車以及公交車各自對應的速度
加權平均值Γ即'Ρ-Σ ν,χαρ ,其中％為速度'對應的速度權重且j e i，獲得速度加權平均值序列Bs，所述見=KVcJrdJreJf >，所述出租車速度加權平均值為K、私家車速
度加權平均值Sprf、貨車速度加權平均值為Ffi以及公交車速度加權平均值為P,；步驟33、將所述速度加權平均值序列Bs中各速度加權平均值分別乘以相對應的車輛類型權重P，并進行累加，得到路段&的速度加權平均值即
Vs =Fe X凡+ Frf +Fe X凡+Γ/Xj^，其中P。, pd, pe, pf分別為出租車、私家車、貨車以及公交車對應的車輛類型權重，并且P。> Pd > Pe > Pf;步驟34、設定一速度值Vt/，當車輛速度小于Vt/時，則判定車輛以超低速信息行駛，即異常；判斷^是否小于Vt/，若是，則記錄為速度異常信息，并存儲到行車路段數據庫Q中；若否，則執行步驟35 ；步驟35、判斷s是否是最后一個路段編號，若是，則系統返回步驟10 ;若否，則將s加I重復步驟31。進一步地，所述步驟40具體包括如下步驟:
步驟41、設定一數值N，當速度異常信息次數超過N時，則判定為一交通擁堵點；步驟42、從行車數據庫Q中提取在一預設時間段T2內路段rs的速度異常信息，并統計速度異常信息次數\，且路段編號s的初始值為1，所述的T2等于整數倍的T1 ;判斷ns是否大于N，若是，則識別該路段為交通堵塞點；若否，則執行下一步驟；步驟43、判斷s是否是最后一個路段編號，若是，則系統返回步驟10 ;若否，則將s加I重復步驟41。本發明具有如下優點:本發明為交通信息服務系統提出一種更為高效、可靠、動態的道路擁塞狀態發現方法，可提高路段擁塞狀態發現的準確度。在該方法中，為了實現道路擁塞狀態發現，首先利用浮動車在行駛過程中定期采集車輛編號、位置、速度、時間和車輛類型等信息，并將采集得到的數據傳送到數據中心；同時數據中心對上述數據進行過濾，并根據位置信息與GIS系統匹配得到浮動車所在路段，將浮動車數據存儲到歷史記錄數據庫中該路段對應的位置；再次數據中心從歷史記錄數據庫中抽取各路段的路段信息集，結合車輛類型及速度的權重，計算速度的加權平均值，得到速度異常信息；最后統計一預設時間內各路段速度異常信息出現的次數，若達到預設值，則該路段擁塞；從而實現交通擁塞點的識別。
下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的說明。圖1是本發明的系統流程圖。圖2是本發明的數據過濾、匹配算法流程圖。圖3是本發明 中速度異常信息獲取算法流程圖。圖4是本發明中交通擁塞點識別算法流程圖。
具體實施方式請參閱圖1 4所示，對本發明的實施例進行詳細的說明。本發明涉及一種優化型的道路擁塞狀態發現方法，所述方法包括如下步驟:步驟10、浮動車在行駛過程中根據采樣周期τ定期采集車輛編號U、位置1、速度V、時間t和車輛類型h信息,得到浮動車行車數據序列XyXiMui, Ii, Vi, ti； hci/hdi/hei/hfi>,其中i為數據序列X的編號，所述下標c、d、e、f分別代表浮動車中的出租車、私家車、貨車以及公交車，并通過移動蜂窩通信技術傳送到數據中心；步驟20、數據中心對各浮動車行車數據序列進行過濾，并根據位置I的信息與地理信息系統即GIS系統匹配得到浮動車所屬路段，將浮動車行車數據序列存儲到數據庫中對應路段的路段行車信息集；步驟30、數據中心再從數據庫中抽取各路段的路段行車信息集，結合車輛類型及速度的權重后，計算速度的加權平均值，得到速度異常信息；步驟40、統計路段行車信息集在一預設時間段內各路段速度異常信息出現的次數，若達到設定值，則該路段擁塞；從而實現交通擁塞點的識別。較優的，所述步驟20具體包括如下步驟:步驟21、數據中心對上傳的行車數據序列Xi, XiMui, Ii, Vi, ti； hu/hdi/hd/hfi〉,提取Xi的速度信息Vi，對Vi進行數據過濾，即判斷Vi是否小于等于VM，所述Vm是系統預設的一速度即當速度Vi大于Vm時，道路不會發生擁堵狀態；若Vi ( Vm,則進入下一步驟,若Vi >VM，則返回步驟21判斷下一個行車數據； 步驟22、從行車數據序列Xi中提取位置Ii信息，與GIS系統進行匹配，得到位置Ii所屬的路段rs，其中s為路段編號，并將所述行車數據序列Xi存儲到行車路段數據庫Q中與路段rs對應的路段行車信息集qs中，所述行車路段數據庫Q表示為Q= {qi，Q2, Q3, , qj，其中qs表示路段編號s對應的路段行車信息集。較優的，所述步驟30具體包括如下步驟:步驟31、從所述行車路段數據庫Q中提取各路段行車信息集qs在當前時間之前的一時間段T1內路段rs的行車數據列Xi，獲得時間段T1內的路段行車信息子集As，即As cqs.J步驟32、將路段行車信息子集As中各浮動車輛速度Vi信息與一速度權重對照表M進行對照，得到所述速度V的速度權重；所述速度權重對照表M表示為M= Im1, m2，m3，..., mk},其中mk為速度權重對照序列，即mk=〈ek，ak>，其中下標k為速度權重對照序列編號，其中ε k為所述速度權重對照序列浮動車輛速度的范圍值，a k為所述序列的車輛速度范圍值對應的速度權重，并且所述速度權重與車輛速度大小成正比；將As中同一浮動車輛類型，即分別將出租車、私家車、貨車以及公交車的車輛速度與對應的速度權重的乘積進行累加，得到出租車、私家車、貨車以及公交車各自對應的速度
加權平均值f即P = ZO7 其中為速度'對應的速度權重且j e i，獲得速度加權平均值序列Bs，所述& =<Vc,Vd,Ve,Vf >，所述出租車速度加權平均值力Γ私家車速度加
權平均值為Prf、貨車 速度加權平均值為R以及公交車速度加權平均值為，步驟33、將所述速度加權平均值序列Bs中各速度加權平均值分別乘以相對應的車輛類型權重P，并進行累加，得到路段匕的速度加權平均值即
= Vc X P, + 1.'丨 X Pj + Vc X Pa + I, I X P ,
，其中p。，pd, pe, Pf分別為出租車、私家車、貨車以及公交車對應的車輛類型權重，并且P。> Pd > Pe > Pf;步驟34、設定一速度值Vt/，當車輛速度小于Vt/時，則判定車輛以超低速信息行駛，即異常；判斷f是否小于Vt/，若是，則記錄為速度異常信息，并存儲到行車路段數據庫Q中；若否，則執行步驟35 ；步驟35、判斷s是否是最后一個路段編號，若是，則系統返回步驟10 ;若否，則將s加I重復步驟31。較優的，所述步驟40具體包括如下步驟:步驟41、設定一數值N，當速度異常信息次數超過N時，則判定為一交通擁堵點；步驟42、從行車數據庫Q中提取在一預設時間段T2內路段rs的速度異常信息，并統計速度異常信息次數\，且路段編號s的初始值為1，所述的T2等于整數倍的T1 ;判斷ns是否大于N，若是，則識別該路段為交通堵塞點；若否，則執行下一步驟；
步驟43、判斷s是否是最后一個路段編號，若是，則系統返回步驟10 ;若否，則將s加I重復步驟41。例如，本發明步驟32中的速度權重對照表M可用下表I表示:表I速度權重對照表M
權利要求
1.一種優化型的道路擁塞狀態發現方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟: 步驟10、浮動車在行駛過程中根據采樣周期τ定期采集車輛編號U、位置1、速度V、時間t和車輛類型h信息，得到浮動車行車數據序列Xi，Xi=〈Ui，Ii, Vi, ti； hd/hJk/h。，其中i為數據序列X的編號，所述下標C、d、e、f分別代表浮動車中的出租車、私家車、貨車以及公交車，并通過移動蜂窩通信技術傳送到數據中心； 步驟20、數據中心對各浮動車行車數據序列進行過濾，并根據位置I的信息與地理信息系統即GIS系統匹配得到浮動車所屬路段，將浮動車行車數據序列存儲到數據庫中對應路段的路段行車信息集； 步驟30、數據中心再從數據庫中抽取各路段的路段行車信息集，結合車輛類型及速度的權重后，計算速度的加權平均值，得到速度異常信息； 步驟40、統計路段行車信息集在一預設時間段內各路段速度異常信息出現的次數，若達到設定值，則該路段擁塞；從而實現交通擁塞點的識別。
2.根據權利要求1所述的一種優化型的道路擁塞狀態發現方法，其特征在于:所述步驟20具體包括如下步驟: 步驟21、數據中心對上傳的行車數據序列Xi, XiMui, Ii, Vi, t” hu/hdi/hd/hfi〉,提取Xi的速度信息Vi，對Vi進行數據過濾，即判斷Vi是否小于等于％，所述V。是系統預設的一速度即當速度Vi大于Vtl時，道路不會發生擁堵狀態；若Vi ( V0,則進入下一步驟,若Vi > V0,則返回步驟21判斷下一個行車數據； 步驟22、從行車數據序列Xi中提取位置Ii信息，與GIS系統進行匹配，得到位置Ii所屬的路段^，其中s為路段編號，并將所述行車數據序列Xi存儲到行車路段數據庫Q中與路段rs對應的路段行車信息集qs中，所述行車路段數據庫Q表示為Q= {qi，Q2, Q3, , qj，其中qs表示路段編號s對應的路段行車信息集。
3.根據權利要求2所述的一種優化型的道路擁塞狀態發現方法，其特征在于:所述步驟30具體包括如下步驟: 步驟31、從所述行車路段數據庫Q中提取各路段行車信息集qs在當前時間之前的一時間段T1內路段rs的行車數據列Xi，獲得時間段T1內的路段行車信息子集As，即A cJs; 步驟32、將路段行車信息子集As中各浮動車輛速度Vi信息與一速度權重對照表M進行對照，得到所述速度V的速度權重； 所述速度權重對照表M表示為M=Im1, m2, m3，...，mk}，其中mk為速度權重對照序列，即mk=< ε k, ak>，其中下標k為速度權重對照序列編號，其中ε k為所述速度權重對照序列浮動車輛速度的范圍值，a k為所述序列的車輛速度范圍值對應的速度權重，并且所述速度權重與車輛速度大小成正比； 將As中同一浮動車輛類型，即分別將出租車、私家車、貨車以及公交車的車輛速度與對應的速度權重的乘積進行累加，得到出租車、私家車、貨車以及公交車各自對應的速度加權平均值P，即P = Σ(ν, Xa丨、,其中為速度Vj對應的速度權重且j e i，獲得速度加權平均值序列Bs，所述見=<Vc,VdJeJf > ,所述出租車速度加權平均值為艮、私家車速度加權平均值為1、貨車速度加權平均值為Pe以及公交車速度加權平均值為；步驟33、將所述速度加權平均值序列Bs中各速度加權平均值分別乘以相對應的車輛類型權重P，并進行累力口，得到路段&的速度加權平均值即vs = Vc Xpc+ Vd Xpd+Ve Xpe+ Vj XP,其中P。，Pd, Pe, Pf分別為出租車、私家車、貨車以及公交車對應的車輛類型權重，并且P。> Pd > Pe > Pf;步驟34、設定一速度值Vt/，當車輛速度小于Vt/時，則判定車輛以超低速信息行駛，即異常；判斷^是否小于Vt/，若是，則記錄為速度異常信息，并存儲到行車路段數據庫Q中；若否，則執行步驟35; 步驟35、判斷s是否是最后一個路段編號，若是，則系統返回步驟10 ;若否，則將s加I重復步驟31。
4.根據權利要求3所述的一種優化型的道路擁塞狀態發現方法，其特征在于:所述步驟40具體包括如下步驟: 步驟41、設定一數值N，當速度異常信息次數超過N時，則判定為一交通擁堵點； 步驟42、從行車數據庫Q中提取在一預設時間段T2內路段rs的速度異常信息，并統計速度異常信息次數ns，且路段編號s的初始值為1，所述的T2等于整數倍的T1 ;判斷ns是否大于N，若是，則識別該路段為交通堵塞點；若否，則執行下一步驟； 步驟43、 判斷s是否是最后一個路段編號，若是，則系統返回步驟10 ;若否，則將s加I重復步驟41。
全文摘要
本發明提供一種優化型的道路擁塞狀態發現方法，步驟如下一、利用浮動車在行駛過程中定期采集車輛編號、位置、速度、時間和車輛類型等信息，并傳送到數據中心；二、數據中心對上述數據進行過濾，并根據位置信息與GIS系統匹配得到浮動車所在路段，將浮動車數據存儲到行車路段數據庫中該路段對應的位置；三、數據中心從行車路段數據庫中抽取各路段的路段信息集，結合車輛類型及速度的權重，計算速度的加權平均值，得到速度異常信息；四、統計一預設時間內各路段速度異常信息出現的次數，若達到預設值，則該路段擁塞；從而實現交通擁塞點的識別。本發明是一種更為高效、可靠、動態的道路擁塞狀態發現方法，可提高路段擁塞狀態發現的準確度。
文檔編號G08G1/01GK103226892SQ20131011880
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月8日 優先權日2013年4月8日
發明者方衛東, 鄒復民, 蔣新華, 賴宏圖, 廖律超, 朱銓, 徐翔, 陳培淇, 林家振 申請人:福建工程學院