一種基于空間交通特性Kernel-KNN匹配的道路交通狀態(tài)獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于交通狀態(tài)獲取領(lǐng)域，涉及一種道路交通狀態(tài)獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 道路交通狀態(tài)獲取是進(jìn)行交通流控制和誘導(dǎo)等交通管理的重要前提，是制定交通 安全管理策略、交通事故檢測(cè)、交通事故致因分析等交通安全保障措施的必要基礎(chǔ)，是交通 基礎(chǔ)設(shè)施管理、監(jiān)控和維護(hù)不可缺少的第一手資料。因此交通狀態(tài)獲取是交通管理、交通安 全保障和交通基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控維護(hù)的基礎(chǔ)性重要問題。
[0003] 在既有的道路交通狀態(tài)獲取方法中，一方面，由于道路交通系統(tǒng)的復(fù)雜多變性，當(dāng) 路段自身的道路交通狀態(tài)數(shù)據(jù)不可用時(shí)，缺乏有效的廣泛性的道路交通狀態(tài)獲取方法；另 一方面，非參數(shù)模型（KNN)中對(duì)總體分布的一般性假設(shè)條件的范圍很寬，基于非參數(shù)統(tǒng)計(jì) 建立的模型具有較好的魯棒性和適應(yīng)性，但既有的方法缺乏對(duì)道路交通狀態(tài)多維多粒度特 性的充分考慮。存在的技術(shù)缺陷是：準(zhǔn)確性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服已有道路交通狀態(tài)獲取方法的準(zhǔn)確性較差的不足，本發(fā)明提供了一種有 效獲取道路交通狀態(tài)、準(zhǔn)確性較好的基于空間交通特性Kernel-KNN匹配的道路交通狀態(tài) 獲取方法。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 一種基于空間交通特性Kernel-KNN匹配的道路交通狀態(tài)獲取方法，所述獲取方 法包括以下步驟：
[0007] (1)建立道路交通特征參考序列：
[0008] 設(shè)計(jì)道路交通特征參考序列，提取具有代表性的道路交通數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處 理，獲取目標(biāo)路段及與其空間關(guān)聯(lián)路段的道路交通運(yùn)行特征信息，并存入道路交通運(yùn)行特 征參考序列；
[0009] (2)構(gòu)建空間道路交通數(shù)據(jù)序列的核函數(shù)：
[0010] 選取與目標(biāo)路段空間關(guān)聯(lián)路段的多維多粒度的道路交通數(shù)據(jù)序列，利用核函數(shù)將 該道路交通數(shù)據(jù)序列映射到特征空間，構(gòu)建空間道路交通數(shù)據(jù)序列的核函數(shù)；
[0011] (3)基于Kernel-KNN獲取道路交通狀態(tài)：
[0012] 提取空間道路交通特征參考數(shù)據(jù)序列和當(dāng)前空間道路交通數(shù)據(jù)序列，獲取空間道 路交通特征參考數(shù)據(jù)序列和當(dāng)前空間道路交通數(shù)據(jù)序列在高維特征空間的歐式距離，通過KNN方法選取k個(gè)最近鄰道路交通特征參考數(shù)據(jù)序列；從道路交通特征參考數(shù)據(jù)序列中，選 取這k個(gè)最近鄰道路交通特征參考數(shù)據(jù)序列對(duì)應(yīng)的目標(biāo)路段的道路交通狀態(tài)，最后通過對(duì) 這k個(gè)道路交通狀態(tài)加權(quán)平均獲取道路交通狀態(tài)。
[0013] 進(jìn)一步，所述步驟（1)中，假設(shè)交通流檢測(cè)器采集交通狀態(tài)信息的時(shí)間間隔為 At，單一交通流檢測(cè)器每天采集的交通狀態(tài)信息的數(shù)量為Nm，設(shè)定選取的時(shí)間維度為cXAt，選取的道路交通參數(shù)粒度為d，選取的與目標(biāo)路段空間關(guān)聯(lián)且數(shù)據(jù)可用的路段條數(shù) 為r，則t時(shí)刻選取的空間道路交通數(shù)據(jù)序列X(t)為：
[0014] X(t) = [Sx (t-(c-l)At) ???S^t-At)Sx (t)
[0015] S2 (t_ (c_l)At)…S2 (t_At)S2 (t)
[0016] …
[0017] Sr (t_ (c_l)At)…Sr (t_At)Sr (t)]T
[0018] Sj(t) = [Sjt)Sj2(t) ???Sjd(t)]T
[0019] 其中，Sjt-G-l)At)為時(shí)間段[t-(c-l)At，t-(c-l)At+At]內(nèi)第 1 條路段的 道路交通狀態(tài)參數(shù)集，Sjt-At)為時(shí)間段[t_At，t]內(nèi)第1條路段的道路交通狀態(tài)參數(shù) 集，S2 (t-(c-l)At)為時(shí)間段[t-(c-l)At，t-(c-l)At+At]第2條路段的道路交通狀態(tài) 參數(shù)集，S2(t_At)為時(shí)間段[t-At，t]內(nèi)第2條路段的道路交通狀態(tài)參數(shù)集，Sjt-(c-l) At)為時(shí)間段[t-(c-l)At，t-(c-l)At+At]內(nèi)第r條路段的道路交通狀態(tài)參數(shù)集， Sr(t-At)為時(shí)間段[t-At，t]第r條路段的道路交通狀態(tài)參數(shù)集，Sjt)為時(shí)間段[t， t+At]內(nèi)第j條路段的道路交通狀態(tài)參數(shù)集，j= 1，2，…r，Sjjt)為內(nèi)第j條路段在時(shí) 間段[t，t+At]內(nèi)第i種道路交通狀態(tài)參數(shù)值，i= 1，2，…d;
[0020] 所述步驟將空間道路交通數(shù)據(jù)序列X(t)通過非線性映射d)映射到高維特征空間 得到(x(t))，則特征空間中h時(shí)刻和t2時(shí)刻的空間道路交通數(shù)據(jù)序列高維特征的點(diǎn)積 用Mercer核表示為：
[0021] K(x(t1)?x(t2)) = <d> (xa^),d> (X(t2))>〇
[0022] 再進(jìn)一步，所述步驟（3)中，基于空間交通特性Kemel-KNN獲取道路交通狀態(tài)的 過程如下：
[0023] 步驟3. 1 :不同道路交通數(shù)據(jù)序列的選取
[0024] 設(shè)定共選取a天的道路交通狀態(tài)數(shù)據(jù)建立道路交通特征參考序列，則道路交通特 征參考序列中每條路段的交通狀態(tài)信息的數(shù)量為aXN^。定義道路交通特征參考序列中第 h個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)刻為〇!?At)，c_l彡h彡（aXN^-l)，則該時(shí)刻的空間道路交通特征參考 數(shù)據(jù)序列Xs(h?At)為：
[0025] Xs(h? At) = [Sx(h? At- (c-1) At) ???Sx(h?At-At) Sx(h?At)
[0026] S2(h? At_ (c_l)At) ??? S2(h? At_At)S2(h?At)
[0027] …
[0028] Sr(h? At_ (c_l)At) ??? Sr(h? At_At)Sr(h?At)]T
[0029] Sj(h? At) =[Sji(h? At)Sj2(h?At) ???Sjd(h?At)]T
[0030] 其中，Si(h?At_(c_l)At)為時(shí)間段[h?At_(c_l)At，h?At_(c_l)At+At] 內(nèi)第1條路段的道路交通特征參考值，Si(h?At_At)為時(shí)間段[h?At_At，h?At] 內(nèi)第1條路段的道路交通特征參考值；S2(h?At-(c-l)At)為時(shí)間段[h?At-(c-l) At，h?At_(c_l)At+At]內(nèi)第2條路段的道路交通特征參考值，S2(h?At_At)為時(shí)間 段[h?At_At，h?At]內(nèi)第2條路段的道路交通特征參考值；Sjh?At-(c-l)At)為 時(shí)間段[h.At_(c_l)At，h.At_(c_l)At+At]內(nèi)第r條路段的道路交通特征參考值， Sjh?At_At)為時(shí)間段[h?At_At，h?At]內(nèi)第r條路段的道路交通特征參考值； Sj(h?At)為時(shí)間段[h?At，h?At+At]內(nèi)第j條路段的道路交通特征參考值，j= 1， 2，…r，Sji(h?At)為第j條路段在時(shí)間段[h?At，（h+1)At]內(nèi)的第i種道路交通狀態(tài) 參數(shù)參考值，i= 1，2，???(! ；c-l彡h彡（aXN'1);
[0031]、為當(dāng)前時(shí)間刻度，則當(dāng)前時(shí)刻選取的空間道路交通數(shù)據(jù)序列X(tN)為：
[0032] X(tN) =[Sj(tN-(c-l)At) ???S^t^At)Sj(tN)
[0033]S2 (tN_ (c_l)At) ...S2 (tN_At)S2 (tN)
[0034] …
[0035] Sr(tN-(c-l)At) ???Sr(tN-At)Sr(tN)]T
[0036]Sj(tN) = [SjJtN)Sj2(tN) ...Sjd(tN)]T
[0037] 其中，Sjtff^c-l)At)為時(shí)間段[tN_(c_l)At,tN_(c_l)At+At]內(nèi)第 1 條路段 的道路交通狀態(tài)參數(shù)集，Si(tN_At)為時(shí)間段[tN_At，tN]內(nèi)第1條路段的道路交通狀態(tài) 參數(shù)集，S2(tN_(c_l)At)為時(shí)間段[tN_(c_l)At,tN_(c_l)At+At]內(nèi)第2條路段的道路 交通狀態(tài)參數(shù)集，S2(tN_At)為時(shí)間段[tN_At，tN]內(nèi)第2條路段的道路交通狀態(tài)參數(shù)集， Sjtj^c-l)At)為時(shí)間段[tN_(c_l)At，tN_(c_l)At+At]內(nèi)第r條路段的道路交通狀態(tài)