專利名稱：基于時(shí)空關(guān)系的路況預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通信息預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于時(shí)空關(guān)系的路況預(yù)測(cè)技術(shù)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代社會(huì)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，汽車日益普及，城市交通面臨的壓力越來(lái)越大， 交通擁堵日益嚴(yán)重。減輕交通擁堵，有利于節(jié)省駕車人出行時(shí)間、減少燃油消耗、提高城市 經(jīng)濟(jì)效率和促進(jìn)環(huán)境保護(hù)。因此，交通信息服務(wù)系統(tǒng)，是城市智能交通系統(tǒng)的重要組件之 一。交通信息預(yù)測(cè)，是交通信息服務(wù)系統(tǒng)的核心功能。它旨在挖掘交通信息的歷史特征，預(yù) 測(cè)將來(lái)時(shí)間的城市交通狀況，彌補(bǔ)實(shí)時(shí)交通信息采集系統(tǒng)的延遲；它能讓駕車者了解未來(lái) 的交通狀況，以一個(gè)平穩(wěn)的心態(tài)駕車；它基于實(shí)時(shí)交通信息采集系統(tǒng)，卻將實(shí)時(shí)交通信息服 務(wù)拓展至過(guò)去與未來(lái)，具有十分重要的意義。當(dāng)前，移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展和GPS技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為準(zhǔn)確地進(jìn)行實(shí)時(shí)路況 采集提供了基礎(chǔ)?？偟膩?lái)說(shuō)，可以將這項(xiàng)技術(shù)分為固定探測(cè)技術(shù)和移動(dòng)探技術(shù)。固定探測(cè) 技術(shù)是使用廣泛地部署在城市主要干道的包括線圈、雷達(dá)測(cè)速儀、監(jiān)視攝像機(jī)等固定設(shè)備， 采集實(shí)時(shí)交通信息和監(jiān)控交通狀況。移動(dòng)探測(cè)技術(shù)包括浮動(dòng)車技術(shù)和移動(dòng)終端技術(shù)。浮動(dòng) 車是指同時(shí)裝備GPS接收模塊和移動(dòng)通信模塊的車輛；浮動(dòng)車技術(shù)是指實(shí)時(shí)獲取浮動(dòng)車的 地理位置數(shù)據(jù)等車輛相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)定期上載至數(shù)據(jù)中心，然后在 服務(wù)端進(jìn)行地圖匹配計(jì)算和實(shí)時(shí)路況計(jì)算，最后輸出實(shí)時(shí)路況信息到用戶終端。移動(dòng)終端 探測(cè)技術(shù)，是指通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基站定位來(lái)獲取大量移動(dòng)終端用戶的小區(qū)位置，然后分 析用戶的行為模式，找到能反映道路狀況的位置點(diǎn)序列，結(jié)合電子地圖數(shù)據(jù)，計(jì)算出實(shí)時(shí)路 況信息，并提供信息服務(wù)。盡管如此，目前的實(shí)時(shí)路況信息獲取技術(shù)并不能解決滿足用戶所有的需求。在大 多數(shù)情況下，駕車人不僅希望知道當(dāng)前的路況，還希望能知道未來(lái)一段時(shí)間的路況，并繞開(kāi) 擁堵路段；同時(shí)，由于數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)計(jì)算的時(shí)間消耗，目前實(shí)時(shí)路況信息獲取技術(shù)存在一 定時(shí)間延遲，而實(shí)時(shí)路況卻可能瞬息萬(wàn)變。因此，交通信息的預(yù)測(cè)，在實(shí)際應(yīng)用中顯得尤為 重要，也成為最近幾年國(guó)際智能交通研究的熱點(diǎn)。交通信息預(yù)測(cè)技術(shù)，一般是通過(guò)蓄積歷史交通信息，建立適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)模型，諸如時(shí) 間序列模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)模型等，進(jìn)行信息預(yù)測(cè)。一個(gè)真正實(shí)用的 交通信息預(yù)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)滿足兩個(gè)方面的功能一是從預(yù)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)度來(lái)看，應(yīng)支持短期，中 期和長(zhǎng)期交通信息預(yù)測(cè)；二是從預(yù)測(cè)空間范圍來(lái)看，應(yīng)支持全道路網(wǎng)絡(luò)交通信息預(yù)測(cè)，而不 僅僅是主干路或高速路。同時(shí)，道路交通網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)量也很大，預(yù)測(cè)模型本身亦具 有較高復(fù)雜性；因此，如何實(shí)現(xiàn)高性能、高精確的交通信息預(yù)測(cè)，是一個(gè)重要卻困難的研究 課題。在已有的專利和論文中，有一些涉及到了交通信息預(yù)測(cè)的方法和模型。這些方法， 絕大多數(shù)是基于部分主干道路或高速路進(jìn)行，道路網(wǎng)絡(luò)不完整，實(shí)用性不強(qiáng)，模型復(fù)雜性也 相對(duì)較低；另外，絕大多數(shù)未考慮道路網(wǎng)絡(luò)的空間關(guān)系，僅對(duì)單個(gè)路段進(jìn)行預(yù)測(cè)建模，建模方法包括了時(shí)間序列分析、模糊數(shù)學(xué)等。而對(duì)于不多的考慮時(shí)空關(guān)系的交通信息預(yù)測(cè)，也存 在各種各樣的不足。下面介紹一下相關(guān)的專利和論文。專禾Il 文獻(xiàn) 1 “Travel-time Prediction Apparatus, Trave 1-timePrediction Method, Traffic Information Providing System and Program，，(美 國(guó) 專利 US20080097686(A1))介紹了一種基于自回歸時(shí)間序列模型(AR模型)的交通信息預(yù)測(cè)方 法。它以單個(gè)路鏈(link)為處理單元，根據(jù)歷史路況數(shù)據(jù)建立路鏈旅行時(shí)間的時(shí)間序列樣 本數(shù)據(jù)，并建立AR模型進(jìn)行交通信息預(yù)測(cè)。專禾Ij文獻(xiàn)2"System and Method of Predicting Traffic Speed Basedon Speed of Neighboring Link”(美國(guó)專利US20080033630 (Al))介紹了一種基于周邊路鏈的路況 來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前路鏈路況的方法。這個(gè)方法預(yù)先計(jì)算出單個(gè)路鏈兩端點(diǎn)的相鄰路鏈，然后根據(jù) 過(guò)去的路鏈行駛速度，找出當(dāng)時(shí)當(dāng)前路鏈行駛速度和鄰近路鏈行駛速度的相關(guān)關(guān)系，然后 用這個(gè)模型來(lái)進(jìn)行路況預(yù)測(cè)。非專利文獻(xiàn) 1 “Traffic Flow Forecasting Using a Spatio-temporalBayesian Network Predictor"(發(fā)表于ICANN 2005年會(huì)議論文集)介紹了一種基于時(shí)空關(guān)系貝葉 斯網(wǎng)絡(luò)的交通信息預(yù)測(cè)方法。非專利文獻(xiàn)2 "Space Time Modeling of Traffic Flow”(發(fā)表于 2002 年 IEEE TRANSACTIONS ON FUZZY SYSTEMS)提出了一種交通流的時(shí)空建模方法。這個(gè)方法中，空間 特征通過(guò)使用基于距離估計(jì)的權(quán)值矩陣被考慮進(jìn)入預(yù)測(cè)模型中，建立時(shí)空自回歸滑動(dòng)平均 模型以用于短時(shí)交通信息預(yù)測(cè)。在上面提到的相關(guān)解決方案中，專利文獻(xiàn)1以路鏈為基礎(chǔ)，建立每個(gè)路鏈旅行時(shí) 間的自回歸模型用于預(yù)測(cè)。這個(gè)方法僅考慮了時(shí)間維度，完全忽略了道路路鏈之間的相互 關(guān)系，僅體現(xiàn)單個(gè)路鏈的歷史路況特征，無(wú)法體現(xiàn)當(dāng)周邊路鏈路況發(fā)生變化對(duì)當(dāng)前路鏈的 影響。專利文獻(xiàn)2利用鄰接路鏈的旅行速度來(lái)計(jì)算當(dāng)前路鏈的旅行速度。這個(gè)方法實(shí)質(zhì)上 不是對(duì)未來(lái)時(shí)間的路況預(yù)測(cè)，而是在對(duì)當(dāng)前時(shí)間內(nèi)，用已知的路鏈行駛速度去計(jì)算周邊的 路鏈行駛速度。另外，對(duì)于路況而言，相同的行駛速度可能代表不同的擁堵程度，以速度作 為樣本值是不合理的。論文文獻(xiàn)1使用的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建比較復(fù)雜，當(dāng)進(jìn)行大規(guī)模道路網(wǎng) 絡(luò)的交通信息預(yù)測(cè)時(shí)，這種方法效率很低下。論文文獻(xiàn)2提出的方法以距離遠(yuǎn)近區(qū)分空間 關(guān)系的影響程度，實(shí)質(zhì)上忽略了道路關(guān)鍵鏈接節(jié)點(diǎn)對(duì)道路交通流的影響；同時(shí)該方法僅以 交通流量衡量道路路況，未考慮不同級(jí)別道路自身能容納交通流量是不一樣的。綜上，現(xiàn)有方法對(duì)于路況預(yù)測(cè)仍然存在不足，集中體現(xiàn)在對(duì)空間關(guān)系的挖掘不足， 包括如何確定空間影響范圍，如何分配空間影響對(duì)象的權(quán)重，如何統(tǒng)一路況的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如 何挖掘當(dāng)前道路與空間影響范圍內(nèi)道路歷史路況的關(guān)系。另外，有的方法選擇的預(yù)測(cè)模型 不具備擴(kuò)展性，在預(yù)測(cè)范圍擴(kuò)大時(shí)，系統(tǒng)效率指數(shù)級(jí)別下降。很明顯，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立交通信息預(yù)測(cè)模型，僅對(duì)單個(gè)路段做時(shí)間序列分析是 不夠的，還應(yīng)考慮上下游道路的影響。因?yàn)榈缆肪W(wǎng)絡(luò)中的路段有很強(qiáng)的相互影響，舉例來(lái) 講，一條道路的前繼道路發(fā)生了擁堵，那么這條道路發(fā)生擁堵的可能性會(huì)很大；一條道路后 續(xù)道路暢通，那么這條道路暢通的可能性也很大。因此，我們需要一種考慮了時(shí)間和空間兩 個(gè)維度的分析模型來(lái)建立交通信息預(yù)測(cè)模型。時(shí)間序列模型，是一種常用的預(yù)測(cè)與控制模型，它以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，挖掘出統(tǒng)計(jì)規(guī)律，并用于預(yù)測(cè)。時(shí)空自回歸滑動(dòng)平均模型(STARMA = Space-Iime Auto Regression Moving Average)，是一種考慮了空間關(guān)系的通用時(shí)間序列模型，適用于時(shí)空統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分 析。這個(gè)模型可以應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，如區(qū)域經(jīng)濟(jì)、氣象分析等。在使用這個(gè)模型時(shí)，如何 定義空間關(guān)系是核心問(wèn)題，包括用什么對(duì)象作為空間分析、如何判定對(duì)一個(gè)空間對(duì)象的有 影響的空間范圍、如何確定這個(gè)范圍中各個(gè)空間對(duì)象的影響權(quán)重等。本發(fā)明旨在提供一種基于時(shí)空關(guān)系的、充分考慮道路交通網(wǎng)絡(luò)空間特征、高精度、 高性能的路況預(yù)測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種路段空間影響度確定方法，包 括空間范圍確定步驟，針對(duì)道路網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)路段，確定對(duì)該路段具有影響的空間 范圍，其中，空間范圍具有空間階數(shù)N，N是等于或大于1的整數(shù)；影響路段提取步驟，在所確定的空間范圍內(nèi)，從道路網(wǎng)絡(luò)中提取該路段的周邊路 段，作為該路段的N階影響路段；空間關(guān)系確定步驟，將每一個(gè)路段與其每一個(gè)N階影響路段之間的空間關(guān)系劃分 到預(yù)定的空間關(guān)系類型之一；相關(guān)度學(xué)習(xí)步驟，針對(duì)所劃分的空間關(guān)系類型，對(duì)該路段及該空間關(guān)系類型的N 階影響路段的歷史路況數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，學(xué)習(xí)該空間關(guān)系類型下該路段與其N階影響 路段的路段相關(guān)度；空間影響度確定步驟，根據(jù)學(xué)習(xí)的路段相關(guān)度，為該路段確定空間階數(shù)N下的空 間影響度，空間影響度反映了該路段受到其N階影響路段影響的程度。這樣，充分考慮了道路交通網(wǎng)絡(luò)本身的空間關(guān)系，并能夠考慮到不同的空間階數(shù) 的空間范圍內(nèi)，周邊路段的周邊路況變化對(duì)當(dāng)前路段的影響。由此，在實(shí)際預(yù)測(cè)時(shí)，如果一 個(gè)節(jié)點(diǎn)或路段發(fā)生路況變換，能迅速反應(yīng)在對(duì)應(yīng)的空間范圍內(nèi)，這是僅考慮單個(gè)路段的預(yù) 測(cè)算法無(wú)法做到的。優(yōu)選地，在空間范圍確定步驟中，根據(jù)道路網(wǎng)絡(luò)中路段之間的空間相對(duì)位置，為每 一個(gè)路段確定對(duì)該路段具有影響的空間范圍。這樣，從路段的空間相對(duì)位置方面，例如是否直接相鄰和/或距離遠(yuǎn)近等因素，考 慮影響范圍的確定。優(yōu)選地，在空間范圍確定步驟中，針對(duì)道路網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)路段，確定從該路段出發(fā) 在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)可達(dá)到的空間范圍，作為對(duì)該路段具有影響的空間范圍。這樣，可以從時(shí)間度量方面考慮影響范圍的確定。例如，可以找到從當(dāng)前路段出 發(fā)，以基于歷史數(shù)據(jù)的平均行駛速度或當(dāng)前速度，在預(yù)定時(shí)間段上可以達(dá)到的空間范圍。例 如，該預(yù)定時(shí)間段可以是路況數(shù)據(jù)采集周期或周期的倍數(shù)，從而更加方便了路況數(shù)據(jù)的分 析。優(yōu)選地，在相關(guān)度學(xué)習(xí)步驟中，將每一個(gè)路段與其每一個(gè)N階影響路段之間的空 間關(guān)系劃分到預(yù)定的空間關(guān)系類型之一，并針對(duì)所劃分的空間關(guān)系類型，對(duì)該路段及該空 間關(guān)系類型的N階影響路段的歷史路況數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，學(xué)習(xí)該空間關(guān)系類型下該路段與其N階影響路段的路段相關(guān)度。優(yōu)選地，預(yù)定的空間關(guān)系類型包括無(wú)關(guān)系，前繼直行， 前繼合并，前繼交叉，前繼分流，后續(xù)直行，后續(xù)合并，后續(xù)交叉，后續(xù)分流?；蛘?，預(yù)定的空 間關(guān)系類型包括直行，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)。這樣，將路段與其影響路段的空間關(guān)系分成各個(gè)類型，能夠區(qū)別地考慮不同路段 空間關(guān)系帶來(lái)的不同影響。優(yōu)選地，在空間影響度確定步驟中，根據(jù)每一個(gè)路段與其各個(gè)N階影響路段之間 的路段相關(guān)度，向N階影響路段中每一個(gè)影響路段分配影響權(quán)重，并利用影響權(quán)重確定N階 影響路段中每一個(gè)影響路段對(duì)該路段的空間影響度。這樣，能夠反映出在不同的路段空間關(guān)系下，各個(gè)影響路段對(duì)當(dāng)前路段的影響程度。優(yōu)選地，每一個(gè)路段受到其各個(gè)N階影響路段的空間影響度采用矢量形式表示， 矢量的維數(shù)等于N階影響路段的數(shù)目。或者，多個(gè)路段中所有路段之間的空間影響度采用 MXM矩陣形式表示，M等于多個(gè)路段的數(shù)目，矩陣的每一行或每一列表示多個(gè)路段之一受 到其各個(gè)N階影響路段的空間影響度。這樣，采用矢量或矩陣形式形象、簡(jiǎn)要地反映多個(gè)路段之間的空間關(guān)系，矢量或矩 陣能夠方便地代入時(shí)間序列模型中作為空間算子，有利于簡(jiǎn)化后續(xù)模型建立和預(yù)測(cè)過(guò)程。優(yōu)選地，上述確定方法還針對(duì)改變的空間階數(shù)N，通過(guò)空間范圍確定步驟、影響路 段提取步驟、空間關(guān)系確定步驟、相關(guān)度學(xué)習(xí)步驟和空間影響度確定步驟，為每一個(gè)路段確 定在改變后的空間階數(shù)N下的空間影響度。上述確定方法還可以包括存儲(chǔ)步驟，為每一個(gè) 路段存儲(chǔ)為其確定的至少一個(gè)空間階數(shù)N下的空間影響度。這樣，能夠充分考慮道路交通網(wǎng)絡(luò)中全路段的空間關(guān)系，獲得多個(gè)不同空間階數(shù) 下，各階周邊路段的周邊路況變化對(duì)當(dāng)前路段的影響，由此能夠反映出整體路況。此外，在 實(shí)際預(yù)測(cè)時(shí)，能夠根據(jù)待預(yù)測(cè)的時(shí)間段或路況條件，選擇合適地空間階數(shù)，確定預(yù)測(cè)所考慮 的空間范圍，有利于進(jìn)行更加靈活和有效的路況預(yù)測(cè)。優(yōu)選地，針對(duì)一天中的特定時(shí)間段，歷史路況數(shù)據(jù)至少包括每個(gè)路段的如下歷史 路況數(shù)據(jù)之一車輛在該路段上的行駛速度；車輛經(jīng)過(guò)該路段所需的行駛時(shí)間；路段擁堵 度，表示車輛經(jīng)過(guò)該路段實(shí)際所需的行駛時(shí)間與理想情況下所需的行駛時(shí)間之比，或者表 示車輛在該路段上的實(shí)際行駛速度與理想行駛速度之比。對(duì)于路況而言，相同的行駛速度/行駛時(shí)間可能代表不同的擁堵程度，例如干道 和輔路的規(guī)定速度本來(lái)就存在較大差別，因此以速度/行駛時(shí)間作為樣本值可能無(wú)法正確 反映道路的擁堵程度。因此，本發(fā)明采用路段擁堵度作為歷史路況數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析，統(tǒng)一了 空間范圍路況的度量標(biāo)準(zhǔn)，更符合實(shí)際地對(duì)空間范圍路況進(jìn)行度量，有利于提高預(yù)測(cè)精度。優(yōu)選地，路段包括作為道路網(wǎng)絡(luò)的基本道路單元的路鏈；或者對(duì)路鏈進(jìn)行重構(gòu) 而獲得的道路段落；或者道路網(wǎng)絡(luò)中從一個(gè)路口到另一個(gè)路口的道路段落。這樣，本發(fā)明能夠不再基于傳統(tǒng)的以長(zhǎng)度較短、路況特征不穩(wěn)定的路鏈，而基于實(shí) 際生活中較重要的道路節(jié)點(diǎn)之間的道路段落為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)象。此外，采用對(duì)路鏈進(jìn)行重構(gòu) 而獲得的道路段落，由此以經(jīng)過(guò)整合的、數(shù)量較少的道路段落為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)象，能夠提供計(jì) 算效率和預(yù)測(cè)精度。這樣，能夠考慮到不同的時(shí)間段上每個(gè)路段的不同情況，為每個(gè)路段建立不同時(shí)間范圍和空間范圍上的預(yù)測(cè)模型，從而能夠更加靈活有效地進(jìn)行路況預(yù)測(cè)。根據(jù)本發(fā)明另一方面，提出了一種路況預(yù)測(cè)方法，包括預(yù)測(cè)輸入獲取步驟，獲取一個(gè)或多個(gè)時(shí)間段上多個(gè)路段的實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)，作為預(yù) 測(cè)輸入；路況預(yù)測(cè)模型選擇步驟，根據(jù)待預(yù)測(cè)的未來(lái)時(shí)間段和/或指定的時(shí)間階數(shù)和/或 空間階數(shù)，為多個(gè)路段中待預(yù)測(cè)的每一個(gè)路段選擇路況預(yù)測(cè)模型，路況預(yù)測(cè)模型是考慮到 空間關(guān)系的時(shí)間序列模型，其中空間關(guān)系由上述路段空間影響度確定方法確定的路段之間 的空間影響度表示；路況預(yù)測(cè)步驟，利用預(yù)測(cè)輸入和所選的路況預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)每一個(gè)路段在特定時(shí) 間段之后的未來(lái)時(shí)間段上的路況。根據(jù)待預(yù)測(cè)的未來(lái)時(shí)間段和/或指定的時(shí)間階數(shù)和/或空間階數(shù)來(lái)選擇預(yù)測(cè)模 型，能夠進(jìn)行更加靈活的預(yù)測(cè)。優(yōu)選地，路況預(yù)測(cè)模型是包括時(shí)空自回歸模型STAR，或者時(shí)空自回歸滑動(dòng)平均模 型 STARMA。STAR和STARMA是一種考慮了空間關(guān)系的通用時(shí)間序列模型，適用于時(shí)空統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)的分析，以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，挖掘出統(tǒng)計(jì)規(guī)律，并用于預(yù)測(cè)。本發(fā)明采用此類考慮了空間 關(guān)系的通用時(shí)間序列模型，能夠在無(wú)需對(duì)基本模型進(jìn)行更改的前提下，引入新穎的空間算 子，體現(xiàn)出周邊路況變化對(duì)當(dāng)前路段的影響，提供了預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。優(yōu)選地，在實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)獲取步驟之后，還包括數(shù)據(jù)差異分析步驟，分析獲取的 實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)與歷史路況數(shù)據(jù)的差異，并根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整獲取的實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)，將調(diào)整 后的實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)輸入。采用統(tǒng)計(jì)平均方法對(duì)實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。這樣，能夠排除實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)中不合理或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，提高預(yù)測(cè)輸入的準(zhǔn)確性，從 而提供預(yù)測(cè)結(jié)果的精度。本發(fā)明還提供了一種路段空間影響度確定裝置和一種路況預(yù)測(cè)裝置。此外，本發(fā)明還提供了 一種路況預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。綜上所述，本發(fā)明能夠提供以下優(yōu)點(diǎn)-以經(jīng)過(guò)整合的、數(shù)量較少的路段為基礎(chǔ)，以路段空間影響度為空間算子，采用特 殊的時(shí)間序列模型-STARMA模型，大大提高了性能；-考慮了多階空間相關(guān)關(guān)系，在實(shí)際預(yù)測(cè)時(shí)，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)或路段發(fā)生路況變換， 能迅速反應(yīng)在對(duì)應(yīng)的空間范圍內(nèi)；這是僅考慮單個(gè)路段的預(yù)測(cè)算法無(wú)法做到的；-能夠考慮多個(gè)空間階數(shù)上周邊路段對(duì)當(dāng)前路段的影響，不僅能用于將來(lái)時(shí)間的 路況預(yù)測(cè)，還能用于當(dāng)前時(shí)間的路況補(bǔ)償計(jì)算，以提高路況覆蓋率；-提出擁堵度概念，更符合實(shí)際地對(duì)空間范圍路況進(jìn)行度量，有利于提高預(yù)測(cè)精 度；-針對(duì)全道路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。


通過(guò)下面結(jié)合

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，將使本發(fā)明的上述及其它目的、特 征和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，其中
圖1是路況預(yù)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)架示意圖；圖2是采用時(shí)間度量的空間影響范圍的示意圖；圖3是圖1所示的路段空間影響度確定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是路段空間影響度確定方法的流程圖；圖5是圖1所示的路況預(yù)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是路況預(yù)測(cè)方法的流程圖；圖7(a) (b)示出了本發(fā)明實(shí)施例中道路網(wǎng)絡(luò)中路段的空間關(guān)系的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有路況預(yù)測(cè)技術(shù)中對(duì)路段之間的空間影響程度的考慮不足，無(wú)法在預(yù)測(cè)過(guò)程中 充分利用路段之間的空間關(guān)系。本發(fā)明在對(duì)如何確定空間影響范圍，如何分配空間影響對(duì) 象的權(quán)重，如何統(tǒng)一路況的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如何挖掘當(dāng)前道路與空間影響范圍內(nèi)道路歷史路況 的關(guān)系等方面進(jìn)行了探討，提出了基于時(shí)空關(guān)系的路況預(yù)測(cè)系統(tǒng)及其方法。如圖1所示，根 據(jù)本發(fā)明的路況預(yù)測(cè)系統(tǒng)1主要包括路段空間影響度確定裝置10，為多個(gè)路段中每一個(gè) 待預(yù)測(cè)路段確定其受到周邊路段的空間影響度；路況預(yù)測(cè)模型建立裝置20，利用路段空間 影響度確定裝置10確定的空間影響度以及多個(gè)路段的歷史路況數(shù)據(jù)，為多個(gè)路段中每一 個(gè)待預(yù)測(cè)路段建立路況預(yù)測(cè)模型；以及路況預(yù)測(cè)裝置30，利用實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)和由路況預(yù)測(cè) 模型建立裝置20建立的路況預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間段上多個(gè)路段中待預(yù)測(cè)路段的路況。 在本發(fā)明的路況預(yù)測(cè)系統(tǒng)中，各個(gè)裝置10、20和30可以是分離的，或者是任意兩個(gè)、或者是 三個(gè)集成在一起的。并且各個(gè)裝置10、20、30各自也可以是由分離或集成的功能單元構(gòu)成 的。此外，路況預(yù)測(cè)系統(tǒng)還可以包括道路網(wǎng)絡(luò)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)40，用于存儲(chǔ)道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；以 及/或者歷史路況數(shù)據(jù)庫(kù)50，用于存儲(chǔ)多個(gè)路段的歷史路況數(shù)據(jù)，這些歷史路況數(shù)據(jù)可以 是針對(duì)一天中的特定時(shí)間段，車輛在該路段上的行駛速度、車輛經(jīng)過(guò)該路段所需的行駛時(shí) 間、或者路段擁堵度。此外，歷史路況數(shù)據(jù)可以是經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)處理的數(shù)據(jù)，例如是采用常規(guī)統(tǒng) 計(jì)方法去除了野值、尖峰值、或者進(jìn)行了差異分析的歷史數(shù)據(jù)。道路網(wǎng)絡(luò)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)40可 以采用已知的道路網(wǎng)絡(luò)，例如GPS電子地圖等。歷史路況數(shù)據(jù)庫(kù)也可以是已知的。此外，實(shí) 時(shí)路況數(shù)據(jù)可以是從已有的路況監(jiān)控系統(tǒng)或?qū)崟r(shí)路況數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得的。為了更加清楚 簡(jiǎn)潔地說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)思，本文中省略了對(duì)已知技術(shù)或功能部分的具體描述。下面主 要描述上述路段空間影響度確定部分10、路況預(yù)測(cè)模型建立部分20和路況預(yù)測(cè)部分30。在現(xiàn)有路況預(yù)測(cè)技術(shù)中，絕大多數(shù)是基于部分主干道路或高速路進(jìn)行的，道路網(wǎng) 絡(luò)不完整，實(shí)用性不強(qiáng)。對(duì)于城市交通，一些輔路上的交通狀況的影響也很重要，其可能直 接或間接反映了主干道或環(huán)路上的交通狀況?？紤]到該需求，本發(fā)明的路況預(yù)測(cè)系統(tǒng)可以 是針對(duì)全道路網(wǎng)絡(luò)而開(kāi)發(fā)的。為了清楚說(shuō)明本發(fā)明的構(gòu)思，首先對(duì)幾個(gè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行說(shuō)明。路段在本發(fā)明中，路段可以是作為已知的道路網(wǎng)絡(luò)的基本道路單元的路鏈 (link)，或者是對(duì)路鏈進(jìn)行重構(gòu)而獲得的道路段落；或者是道路網(wǎng)絡(luò)中從一個(gè)路口到另一 個(gè)路口的道路段落。對(duì)于作為基本道路單元的路鏈而言，其長(zhǎng)度較短、路況特征不穩(wěn)定。因 此，本發(fā)明的路段可以是對(duì)路鏈進(jìn)行例如整合等處理而獲得重構(gòu)的道路段落，根據(jù)實(shí)際情 況，路段可以包括一個(gè)或多個(gè)路鏈。這樣，可以減少預(yù)測(cè)對(duì)象的數(shù)目，提高預(yù)測(cè)速度和效率。此外，路段還可以是實(shí)際道路中較重要的道路節(jié)點(diǎn)之間的道路段落，以提供更加實(shí)用的路 況信息。路段的設(shè)置可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用來(lái)進(jìn)行。“時(shí)間階數(shù)”，“空間階數(shù)”這里以已知的用于時(shí)空統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)析的時(shí)間序列模型-時(shí) 空自回歸滑動(dòng)平均模型STARMA為例進(jìn)行說(shuō)明。時(shí)空自回歸滑動(dòng)平均模型STARMA的通用表 達(dá)式如下
ρ hq mk4 = Σ Σ Φμ^^κ - Σ Σ ν,α^ + at
Α=1/=0眾=1/二0其中，Zt表示隨機(jī)序列t時(shí)刻的輸出，ρ表示時(shí)間滯后階數(shù)，Xk表示空間滯后階數(shù)， W1表示空間算子，一般為1階空間相關(guān)關(guān)系矩陣，Φ kl表示k時(shí)間階數(shù)1空間階數(shù)的自回歸 相關(guān)系數(shù)Pt表示隨機(jī)序列在t時(shí)刻的輸入，通常為白噪聲序列，q表示滑動(dòng)平均階數(shù)，mk表 示滑動(dòng)平均空間滯后階數(shù)，表示k時(shí)間階數(shù)1空間階數(shù)的滑動(dòng)平均相關(guān)系數(shù)。k是時(shí)間 階數(shù)，1是空間階數(shù)，在上述STARMA中，采用的滯后的階數(shù)。例如，在應(yīng)用于預(yù)測(cè)領(lǐng)域時(shí)，要
預(yù)測(cè)在隨機(jī)序列t時(shí)刻的輸出zt，則可以采用在t-1、t-2........t-k，1彡k彡p，等時(shí)刻
的輸出，那么，對(duì)于Zt而言，其1階隨機(jī)序列輸出是指在時(shí)刻t-Ι的輸出zt_i，k階隨機(jī)序列 輸出是指在時(shí)刻t-k的輸出zt_k。顯然，ρ越大，時(shí)間階數(shù)k的取值可以越大，考慮到的時(shí)間 范圍越大。在STARMA中，預(yù)測(cè)在隨機(jī)序列t時(shí)刻的輸出Zt時(shí)，不僅要考慮滯后的各個(gè)時(shí)刻 的序列輸出對(duì)Zt的影響，還要考慮到空間影響，W1即是代表空間影響的空間算子，1是空間 階數(shù)，入1;表示在時(shí)間階數(shù)k下要考慮的空間階數(shù)范圍，Ako 1等于0時(shí)，表示只考 慮待預(yù)測(cè)對(duì)象本身，1等于1，表示還要考慮到待預(yù)測(cè)對(duì)象的1階影響對(duì)象對(duì)其的影響，1階 影響對(duì)象一般是指在空間上與待預(yù)測(cè)對(duì)象關(guān)系最緊密的周邊對(duì)象，2階周邊對(duì)象可以是在 空間上與待預(yù)測(cè)對(duì)象關(guān)系較為緊密的周邊對(duì)象。在路況預(yù)測(cè)中，可以根據(jù)空間相對(duì)位置或 時(shí)間度量來(lái)確定對(duì)當(dāng)前路段具有影響的空間范圍。根據(jù)空間相對(duì)位置，1階影響對(duì)象可以是 指與當(dāng)前路段直接相鄰的周邊路段，2階影響對(duì)象可以是與當(dāng)前路段的1階周邊路段直接 相鄰的路段。類似地，也可以是相距某個(gè)距離，等等。根據(jù)時(shí)間度量，1階影響對(duì)象可以是從 當(dāng)前路段出發(fā)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)達(dá)到的空間范圍內(nèi)、該當(dāng)前路段的周邊路段。這里，可以找到 從當(dāng)前路段出發(fā)，以基于當(dāng)前路段歷史數(shù)據(jù)的平均行駛速度或當(dāng)前速度，在預(yù)定時(shí)間段上 可以達(dá)到的空間范圍。該預(yù)定時(shí)間段可以是路況數(shù)據(jù)采集周期或周期的倍數(shù)，例如5分鐘、 半個(gè)小時(shí)或1個(gè)小時(shí)。圖2示出了以5分鐘為例的空間影響范圍的示意圖。從當(dāng)前路段出 發(fā)在5分鐘內(nèi)能夠達(dá)到的空間范圍具有空間階數(shù)1，該范圍內(nèi)的周邊路段就是當(dāng)前路段的1 階影響路段。從當(dāng)前路段出發(fā)在5分鐘至10分鐘這一時(shí)間段上可以達(dá)到的空間范圍具有 空間階數(shù)2，該范圍內(nèi)的周邊路段就是當(dāng)前路段的2階影響路段。在上述公式中，Xk越大， 空間階數(shù)1的取值可以越大，考慮到的空間范圍越大。擁堵度如上所述，本發(fā)明的路況預(yù)測(cè)系統(tǒng)可以是針對(duì)全道路網(wǎng)絡(luò)而開(kāi)發(fā)的，全道 路網(wǎng)絡(luò)不僅包括環(huán)路、高速路等主干道，還包括輔路等非主干道。在傳統(tǒng)的路況預(yù)測(cè)算法 中，如果僅從單個(gè)路段的時(shí)間序列進(jìn)行分析，采用路段旅行時(shí)間或行駛速度都是正確的；但 是，如果考慮了道路網(wǎng)絡(luò)的空間影響關(guān)系，采用路段的旅行時(shí)間或行駛速度將不能準(zhǔn)確表 達(dá)路況的空間含義。不同類型的道路，具有不同的車道數(shù)據(jù)和車流容納能力；同一個(gè)行駛速 度，在不同等級(jí)的道路上，代表的擁堵程度可能是不一樣的。舉例來(lái)說(shuō)，60千米/小時(shí)的行 駛速度，在高速公路上不表示路況暢通，但在一般城市道路中，卻表示路況暢通。因此，在基于時(shí)空關(guān)系進(jìn)行路況預(yù)測(cè)時(shí)，需要考慮到不同的道路物理屬性，需要用一個(gè)統(tǒng)一的指標(biāo)來(lái) 表示道路路況的擁堵程度，在本發(fā)明中，我們使用擁堵度CI (Congestion Indication)表示 一段道路的擁堵程度，它的含義可以是車輛在路段上實(shí)時(shí)的行駛時(shí)間與理想狀態(tài)下行駛時(shí) 間的比值CI(X11) = -^-
/,normal其中，Ti,t表示索引為i的路段X上在t時(shí)刻/時(shí)間段的行駛時(shí)間，Ti,_al表示索 引為i的路段X上在理想狀態(tài)下的行駛時(shí)間?；蛘撸瑩矶露菴I可以是車輛在路段上實(shí)時(shí)的行駛速度與理想狀態(tài)下行駛速度的 比值CI(X11)=^-
!,normal其中，Vi,t表示索引為i的路段X上在t時(shí)刻/時(shí)間段的行駛速度，Vi,_al表示索 引為i的路段X上在理想狀態(tài)下的行駛速度。這樣，統(tǒng)一了空間范圍路況的度量標(biāo)準(zhǔn)，更符合實(shí)際地對(duì)空間范圍路況進(jìn)行度量， 有利于提高預(yù)測(cè)精度。本發(fā)明的擁堵度還可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)想到的其他方式 來(lái)表示，例如上述擁堵度CI的倒數(shù)等，這些顯而易見(jiàn)的變型都包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。在本發(fā)明的預(yù)測(cè)過(guò)程中，擁堵度CI可以是根據(jù)現(xiàn)有實(shí)時(shí)路況信息采集系統(tǒng)采集的行駛 速度、行駛時(shí)間而實(shí)時(shí)計(jì)算的。下面，結(jié)合上述術(shù)語(yǔ)說(shuō)明，主要描述路段空間影響度確定裝置10、路況預(yù)測(cè)模型建 立裝置20和路況預(yù)測(cè)裝置30。圖3是圖1所示的路段空間影響度確定裝置10的結(jié)構(gòu)示意圖，路段空間影響度的 確定是本發(fā)明挖掘路段之間的空間關(guān)系的關(guān)鍵所在，主要目的在于確定各階周邊路段的周 邊路況變化對(duì)當(dāng)前路段的影響。如圖3所示，在本實(shí)施例中，路段空間影響度確定裝置10 包括空間范圍確定單元110，針對(duì)道路網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)路段，確定對(duì)該路段具有影響的空間 范圍，其中，空間范圍具有空間階數(shù)N，N是等于或大于1的整數(shù)；影響路段提取單元120，在 所確定的空間范圍內(nèi)，從道路網(wǎng)絡(luò)中提取該路段的周邊路段，作為該路段的N階影響路段； 空間關(guān)系確定單元130，將每一個(gè)路段與其每一個(gè)N階影響路段之間的空間關(guān)系劃分到預(yù) 定的空間關(guān)系類型之一；相關(guān)度學(xué)習(xí)單元140，針對(duì)所劃分的空間關(guān)系類型，對(duì)該路段及該 空間關(guān)系類型的N階影響路段的歷史路況數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，學(xué)習(xí)該空間關(guān)系類型下該 路段與其N階影響路段的路段相關(guān)度；空間影響度確定單元140，根據(jù)學(xué)習(xí)的路段相關(guān)度， 為該路段的N階影響路段確定空間影響度，空間影響度反映了該路段受到其N階影響路段 影響的程度。如上對(duì)空間階數(shù)的說(shuō)明可以看出，空間范圍確定單元110可以根據(jù)空間相對(duì)位置 或時(shí)間度量來(lái)確定對(duì)當(dāng)前路段具有影響的空間范圍。下面對(duì)兩種方式分別進(jìn)行說(shuō)明?？臻g范圍確定單元110可以根據(jù)當(dāng)前路段與周邊路段的空間相對(duì)位置來(lái)確定對(duì) 當(dāng)前路段具有影響的空間范圍。1階影響路段可以是指與當(dāng)前路段直接相鄰的周邊路段，2 階影響路段可以是與當(dāng)前路段的1階影響路段直接相鄰的路段。考慮空間相鄰關(guān)系只是作 為示例，以清楚說(shuō)明本發(fā)明，本發(fā)明不限于此，例如，可以設(shè)定一個(gè)距離，1階影響路段可以是指與當(dāng)前路段相距該距離的周邊路段，2階影響路段可以是指與當(dāng)前路段相距該距離的 2倍的周邊路段，以此類推?？臻g范圍確定單元110也可以采用時(shí)間度量來(lái)確定對(duì)當(dāng)前路段具有影響的空間 范圍，例如圖2所示的從當(dāng)前路段出發(fā)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)達(dá)到的空間范圍。可以找到從當(dāng)前 路段出發(fā)，以基于當(dāng)前路段歷史數(shù)據(jù)的平均行駛速度或當(dāng)前速度，在預(yù)定時(shí)間段上可以達(dá) 到的空間范圍。該預(yù)定時(shí)間段可以是路況數(shù)據(jù)采集周期或周期的倍數(shù)，從而能夠方便對(duì)路 況數(shù)據(jù)的采集和分析。影響路段提取單元120可以從上述確定的空間階數(shù)N的空間范圍中提取的N階影 響路段。對(duì)于N階影響路段，如何充分考慮其對(duì)當(dāng)前路段的影響度呢？空間關(guān)系確定單元130確定的多個(gè)路段之間的空間關(guān)系是本發(fā)明的關(guān)鍵之一。本 申請(qǐng)發(fā)明人通過(guò)分析道路網(wǎng)絡(luò)和歷史路況數(shù)據(jù)，認(rèn)識(shí)到不同形態(tài)的道路鏈接方式對(duì)相互道 路路況的影響程度是不一樣的。舉例來(lái)說(shuō)，在同一個(gè)路口，直行道路路況比交叉道路路況的 相互影響程度要大很多。因此，在本發(fā)明中，預(yù)先定義了多種路段的空間關(guān)系的類型，并將 多個(gè)路段的空間關(guān)系劃分為預(yù)定的空間關(guān)系類型之一。表1示出了圖7(a)所示的本發(fā)明 實(shí)施例中采用的空間關(guān)系類型，分別以代碼0、A H代表。這九種空間關(guān)系類型僅僅作為 常見(jiàn)空間關(guān)系的示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)想任何其他空間關(guān)系，或者根據(jù)實(shí)際需求定 義其他空間關(guān)系的類型，這些都涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。例如，空間關(guān)系的類型還可 以包括直行，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)。表1路段空間關(guān)系類型
權(quán)利要求
1.一種路段空間影響度確定方法，包括空間范圍確定步驟，針對(duì)道路網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)路段，確定對(duì)該路段具有影響的空間范圍， 其中，空間范圍具有空間階數(shù)N，N是等于或大于1的整數(shù)；影響路段提取步驟，在所確定的空間范圍內(nèi)，從道路網(wǎng)絡(luò)中提取該路段的周邊路段，作 為該路段的N階影響路段；空間關(guān)系確定步驟，將每一個(gè)路段與其每一個(gè)N階影響路段之間的空間關(guān)系劃分到預(yù) 定的空間關(guān)系類型之一；相關(guān)度學(xué)習(xí)步驟，針對(duì)所劃分的空間關(guān)系類型，對(duì)該路段及該空間關(guān)系類型的N階影 響路段的歷史路況數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，學(xué)習(xí)該空間關(guān)系類型下該路段與其N階影響路段 的路段相關(guān)度；空間影響度確定步驟，根據(jù)學(xué)習(xí)的路段相關(guān)度，為該路段確定空間階數(shù)N下的空間影 響度，空間影響度反映了該路段受到其N階影響路段影響的程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在空間范圍確定步驟中，根據(jù)道路網(wǎng)絡(luò)中路段之 間的空間相對(duì)位置，為每一個(gè)路段確定對(duì)該路段具有影響的空間范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在空間范圍確定步驟中，針對(duì)道路網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè) 路段，確定從該路段出發(fā)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)可達(dá)到的空間范圍，作為對(duì)該路段具有影響的空 間范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，預(yù)定的空間關(guān)系類型包括無(wú)關(guān)系，前繼直行，前 繼合并，前繼交叉，前繼分流，后續(xù)直行，后續(xù)合并，后續(xù)交叉，后續(xù)分流；或者預(yù)定的空間關(guān)系類型包括直行，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在空間影響度確定步驟中，根據(jù)每一個(gè)路段與其 各個(gè)N階影響路段之間的路段相關(guān)度，向N階影響路段中每一個(gè)影響路段分配影響權(quán)重，并 利用影響權(quán)重確定N階影響路段中每一個(gè)影響路段對(duì)該路段的空間影響度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，每一個(gè)路段受到其各個(gè)N階影響路段的空間影響 度采用矢量形式表示，矢量的維數(shù)等于N階影響路段的數(shù)目。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，多個(gè)路段中所有路段之間的空間影響度采用 MXM矩陣形式表示，M等于多個(gè)路段的數(shù)目，矩陣的每一行或每一列表示多個(gè)路段之一受 到其各個(gè)N階影響路段的空間影響度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，針對(duì)改變的空間階數(shù)N，通過(guò)空間范圍確定步驟、 影響路段提取步驟、空間關(guān)系確定步驟、相關(guān)度學(xué)習(xí)步驟和空間影響度確定步驟，為每一個(gè) 路段確定在改變后的空間階數(shù)N下的空間影響度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，還包括存儲(chǔ)步驟，為每一個(gè)路段存儲(chǔ)為其確定的 至少一個(gè)空間階數(shù)N下的空間影響度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，針對(duì)一天中的特定時(shí)間段，歷史路況數(shù)據(jù)至少 包括每個(gè)路段的如下歷史路況數(shù)據(jù)之一車輛在該路段上的行駛速度；車輛經(jīng)過(guò)該路段所需的行駛時(shí)間；路段擁堵度，表示車輛經(jīng)過(guò)該路段實(shí)際所需的行駛時(shí)間與理想情況下所需的行駛時(shí)間 之比，或者表示車輛在該路段上的實(shí)際行駛速度與理想行駛速度之比。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，路段包括作為道路網(wǎng)絡(luò)的基本道路單元的路鏈；或者對(duì)路鏈進(jìn)行重構(gòu)而獲得的道路段落；或者道路網(wǎng)絡(luò)中從一個(gè)路口到另一個(gè)路口的道路段落。
12.一種路況預(yù)測(cè)方法，包括預(yù)測(cè)輸入獲取步驟，獲取一個(gè)或多個(gè)時(shí)間段上多個(gè)路段的實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)，作為預(yù)測(cè)輸入；路況預(yù)測(cè)模型選擇步驟，根據(jù)待預(yù)測(cè)的未來(lái)時(shí)間段和/或指定的時(shí)間階數(shù)和/或空間 階數(shù)，為多個(gè)路段中待預(yù)測(cè)的每一個(gè)路段選擇路況預(yù)測(cè)模型，所述路況預(yù)測(cè)模型是考慮到 空間關(guān)系的時(shí)間序列模型，其中空間關(guān)系由根據(jù)權(quán)利要求1-11之一所述的路段空間影響 度確定方法而確定的路段之間的空間影響度表示；路況預(yù)測(cè)步驟，利用預(yù)測(cè)輸入和所選的路況預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)每一個(gè)路段在特定時(shí)間段 之后的未來(lái)時(shí)間段上的路況。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，路況預(yù)測(cè)模型包括時(shí)空自回歸模型STAR，或者 時(shí)空自回歸滑動(dòng)平均模型STARMA。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在預(yù)測(cè)輸入獲取步驟之后，還包括數(shù)據(jù)差異 分析步驟，分析獲取的實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)與歷史路況數(shù)據(jù)的差異，并根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整獲取的 實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)，將調(diào)整后的實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)輸入。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在數(shù)據(jù)差異分析步驟中，采用統(tǒng)計(jì)平均方法對(duì) 實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。
16.一種路段空間影響度確定裝置，包括空間范圍確定單元，針對(duì)道路網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)路段，確定對(duì)該路段具有影響的空間范圍， 其中，空間范圍具有空間階數(shù)N，N是等于或大于1的整數(shù)；影響路段提取單元，在所確定的空間范圍內(nèi)，從道路網(wǎng)絡(luò)中提取該路段的周邊路段，作 為該路段的N階影響路段；空間關(guān)系確定單元，將每一個(gè)路段與其每一個(gè)N階影響路段之間的空間關(guān)系劃分到預(yù) 定的空間關(guān)系類型之一；相關(guān)度學(xué)習(xí)單元，針對(duì)所劃分的空間關(guān)系類型，對(duì)該路段及該空間關(guān)系類型的N階影 響路段的歷史路況數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，學(xué)習(xí)該空間關(guān)系類型下該路段與其N階影響路段 的路段相關(guān)度；空間影響度確定單元，根據(jù)學(xué)習(xí)的路段相關(guān)度，為該路段的N階影響路段確定空間影 響度，空間影響度反映了該路段受到其N階影響路段影響的程度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，空間范圍確定單元根據(jù)道路網(wǎng)絡(luò)中路段之間 的空間相對(duì)位置，為每一個(gè)路段確定對(duì)該路段具有影響的空間范圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，空間范圍確定單元針對(duì)道路網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)路 段，確定從該路段出發(fā)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)可達(dá)到的空間范圍，作為對(duì)該路段具有影響的空間 范圍。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，空間影響度確定單元根據(jù)每一個(gè)路段與其各 個(gè)N階影響路段之間的路段相關(guān)度，向N階影響路段中每一個(gè)影響路段分配影響權(quán)重，并利用影響權(quán)重確定N階影響路段中每一個(gè)影響路段對(duì)該路段的空間影響度。
20.一種路況預(yù)測(cè)裝置，包括預(yù)測(cè)輸入獲取單元，獲取一個(gè)或多個(gè)時(shí)間段上多個(gè)路段的實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)，作為預(yù)測(cè)輸入；路況預(yù)測(cè)模型選擇單元，根據(jù)待預(yù)測(cè)的未來(lái)時(shí)間段和/或指定的時(shí)間階數(shù)和/或空間 階數(shù)，為多個(gè)路段中待預(yù)測(cè)的每一個(gè)路段選擇路況預(yù)測(cè)模型，所述路況預(yù)測(cè)模型是考慮到 空間關(guān)系的時(shí)間序列模型，其中空間關(guān)系由根據(jù)權(quán)利要求16-19之一所述的路段空間影響 度確定裝置確定的路段之間的空間影響度表示；路況預(yù)測(cè)單元，利用預(yù)測(cè)輸入和所選的路況預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)每一個(gè)路段在特定時(shí)間段 之后的未來(lái)時(shí)間段上的路況。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，還包括數(shù)據(jù)差異分析單元，分析由預(yù)測(cè)輸入獲取 單元獲取的實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)與歷史路況數(shù)據(jù)的差異，并根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整獲取的實(shí)時(shí)路況數(shù) 據(jù)，將調(diào)整后的實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)輸入。
22.一種基于時(shí)空關(guān)系的路況預(yù)測(cè)方法，包括路段空間影響度確定步驟，利用權(quán)利要求1-11之一所述的路段空間影響度確定方法， 為多個(gè)路段中每一個(gè)待預(yù)測(cè)路段確定其受到周邊路段的空間影響度；路況預(yù)測(cè)模型建立步驟，利用在路段空間影響度確定步驟確定的空間影響度以及多個(gè) 路段的歷史路況數(shù)據(jù)，為多個(gè)路段中每一個(gè)待預(yù)測(cè)路段建立路況預(yù)測(cè)模型；以及路況預(yù)測(cè)步驟，利用實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)和在路況預(yù)測(cè)模型建立步驟中建立的路況預(yù)測(cè)模 型，預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間段上多個(gè)路段中待預(yù)測(cè)路段的路況。
23.一種基于時(shí)空關(guān)系的路況預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括路段空間影響度確定部分，利用權(quán)利要求16-19之一所述的路段空間影響度確定裝 置，為多個(gè)路段中每一個(gè)待預(yù)測(cè)路段確定其受到周邊路段的空間影響度；路況預(yù)測(cè)模型建立部分，利用路段空間影響度確定部分確定的空間影響度以及多個(gè)路 段的歷史路況數(shù)據(jù)，為多個(gè)路段中每一個(gè)待預(yù)測(cè)路段建立路況預(yù)測(cè)模型；以及路況預(yù)測(cè)部分，利用實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)和由路況預(yù)測(cè)模型建立部分建立的路況預(yù)測(cè)模型， 預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間段上多個(gè)路段中待預(yù)測(cè)路段的路況。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于時(shí)空關(guān)系的路況預(yù)測(cè)系統(tǒng)及其方法，包括路段空間影響度確定部分，為多個(gè)路段中每一個(gè)待預(yù)測(cè)路段確定其受到周邊路段的空間影響度；路況預(yù)測(cè)模型建立部分，利用確定的空間影響度以及多個(gè)路段的歷史路況數(shù)據(jù)，為待預(yù)測(cè)路段建立路況預(yù)測(cè)模型；以及路況預(yù)測(cè)部分，利用實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)和路況預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間段上待預(yù)測(cè)路段的路況。本發(fā)明還公開(kāi)了路況空間影響度確定裝置及其方法、以及路況預(yù)測(cè)裝置及其方法。本發(fā)明以路段空間影響度為空間算子，結(jié)合時(shí)間序列模型，能夠考慮到多個(gè)空間階數(shù)上周邊路段對(duì)當(dāng)前路段的影響更符合實(shí)際地對(duì)空間范圍路況進(jìn)行度量，有利于提高預(yù)測(cè)精度。
文檔編號(hào)G08G1/01GK102110365SQ20091026561
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者伍濤, 何君艦, 劉曉煒, 王少亞, 胡衛(wèi)松, 饒佳 申請(qǐng)人:日電(中國(guó))有限公司