基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方法，首先獲取公交車和出租車的原始GPS數(shù)據(jù)；提取所有進(jìn)入目標(biāo)信號(hào)交叉口區(qū)域的浮動(dòng)車的行車軌跡數(shù)據(jù)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)向特征標(biāo)識(shí)及構(gòu)建GPS數(shù)據(jù)集；進(jìn)行車型特征標(biāo)識(shí)及構(gòu)建公交車和出租車通行時(shí)間數(shù)據(jù)集；提取交叉口各轉(zhuǎn)向上的公交車和出租車通行時(shí)間數(shù)據(jù)；計(jì)算平均通行時(shí)間；本發(fā)明提供的估計(jì)信號(hào)交叉口區(qū)域平均通行時(shí)間的方法；在利用GPS數(shù)據(jù)分析城市路段通行時(shí)間時(shí)，綜合考慮了大型車和小型車的GPS數(shù)據(jù)，既能滿足實(shí)時(shí)性應(yīng)用需求，又具有較高精度的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方法，從而提高信號(hào)交叉口的服務(wù)水平。能更真實(shí)地反映路段的平均通行時(shí)間。
【專利說(shuō)明】
基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì) 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及交通信息檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào) 交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 信號(hào)交叉口是城市路網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，該區(qū)域的通行時(shí)間能有效反映城市道路的交 通狀態(tài)和服務(wù)水平。然而城市路網(wǎng)車流本身存在很大的隨機(jī)性，尤其是在信號(hào)交叉口區(qū)域， 交叉口通過(guò)信號(hào)燈的控制作用使各方向車流周期性獲得通行權(quán)，這進(jìn)一步加劇了該區(qū)域車 流的隨機(jī)性，導(dǎo)致該區(qū)域通行時(shí)間存在非常大的不確定性。因此，準(zhǔn)確、可靠地估計(jì)該區(qū)域 的平均通行時(shí)間，將促進(jìn)交叉口服務(wù)水平的提升并為交叉口的設(shè)計(jì)和規(guī)劃提供更可靠的數(shù) 據(jù)基礎(chǔ)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 目前，現(xiàn)有的基于GPS數(shù)據(jù)的路段平均通行時(shí)間估計(jì)方面的研究，大多是針對(duì)沒(méi)有 信號(hào)控制的高速路和城市快速路路段，而城市路網(wǎng)信號(hào)交叉口路段的研究較少。此外，在數(shù) 據(jù)源方面，大多數(shù)僅利用一種類型的浮動(dòng)車GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行研究（例如僅采用公交GPS數(shù)據(jù)或 出租GPS數(shù)據(jù)），單一的數(shù)據(jù)源無(wú)法全面的體現(xiàn)復(fù)雜的交通狀態(tài)，尤其是在信號(hào)交叉口路段， 車流隨機(jī)性更強(qiáng)，進(jìn)一步加劇了該區(qū)域路網(wǎng)的復(fù)雜程度。
[0004] 城市道路上運(yùn)行的車輛不僅有小型車也有大型車，小型車相較于大型車而言具有 啟動(dòng)快、加速性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此，在利用GPS數(shù)據(jù)分析城市路段通行時(shí)間時(shí)，需充分考慮兩 種車型的特點(diǎn)，才能更真實(shí)地反映路段的平均通行時(shí)間。特別是在信號(hào)交叉口區(qū)域，車輛啟 停頻繁，車輛性能對(duì)在信號(hào)交叉口區(qū)域的通行時(shí)間的影響更大。
[0005] 因此，需要綜合考慮大型車和小型車的GPS數(shù)據(jù)，建立一種既能滿足實(shí)時(shí)性應(yīng)用需 求又具有較高精度的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方法，從而提高信號(hào)交叉口的服務(wù)水 平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提出一種估計(jì)信號(hào)交叉口區(qū)域平均通行時(shí)間的方法;該方法綜合 考慮了大型車和小型車的GPS數(shù)據(jù)，既能滿足實(shí)時(shí)性應(yīng)用需求，又具有較高精度的信號(hào)交叉 口平均通行時(shí)間估計(jì)方法，從而提高信號(hào)交叉口的服務(wù)水平。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 本發(fā)明提供的基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方法，包 括以下步驟：
[0009] 步驟1:獲取公交車和出租車的原始GPS數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和預(yù)處理；
[0010]步驟2:提取所有進(jìn)入目標(biāo)信號(hào)交叉口區(qū)域的浮動(dòng)車的行車軌跡數(shù)據(jù)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)向 特征標(biāo)識(shí);所述轉(zhuǎn)向特征包括左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和直行；分別構(gòu)建左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和直行的GPS數(shù)據(jù)集 Gl、Gr和Gs ;
[0011] 步驟3:依次計(jì)算GPS數(shù)據(jù)集GhGrXs中車輛k的通行時(shí)間，并進(jìn)行車型特征標(biāo)識(shí);所 述車型特征包括公交車和出租車;分別構(gòu)建目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的公交車和出租車通 行時(shí)間數(shù)據(jù)集
[0012] 步驟4:確定目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向的通行時(shí)間估計(jì)周期h;
[0013] 步驟5:分別提取距離當(dāng)前估計(jì)時(shí)刻前時(shí)間h內(nèi)的目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的公交 車和出租車通行時(shí)間數(shù)據(jù)，構(gòu)建公交車和出租車通行時(shí)間估計(jì)數(shù)據(jù)集7^和0 ;其中，i分別 為l、r和s;
[0014] 步驟6:計(jì)算公交車和出租車在目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的平均通行時(shí)間和 ?,'
[0015] 步驟7:利用公交車和出租車數(shù)據(jù)融合估計(jì)目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的平均通行 時(shí)間t，其中，i取l、r和s。
[0016] 進(jìn)一步，所述步驟1中采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server存儲(chǔ)原始GPS數(shù)據(jù)片；所述數(shù) 據(jù)預(yù)處理包括錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的刪除、缺失數(shù)據(jù)的修復(fù)以及冗余數(shù)據(jù)的剔除。
[0017] 進(jìn)一步，所述步驟2中是通過(guò)地圖匹配技術(shù)來(lái)提取目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的所 有浮動(dòng)車的行車軌跡數(shù)據(jù)。
[0018] 進(jìn)一步，所述步驟3中是利用插值法分別計(jì)算車輛k通過(guò)交叉口兩個(gè)端點(diǎn)處的時(shí)刻 竣、匕,，按照以下公式計(jì)算車輛k通過(guò)信號(hào)交叉口的時(shí)間：
[0019] tk=C~4,.
[0020] 式中，< 表示交叉口進(jìn)入端點(diǎn)處的時(shí)刻;匕,表示交叉口出端點(diǎn)處的時(shí)刻。
[0021] 進(jìn)一步，所述步驟4中的目標(biāo)信號(hào)交叉口各方向通行時(shí)間估計(jì)周期h按以下步驟計(jì) 算：
[0022] 判斷當(dāng)前估計(jì)時(shí)刻是否處于高峰期，
[0023] 如果否，則令信號(hào)交叉口處于未飽和狀態(tài)；
[0024] 如果是，則令信號(hào)交叉口處于飽和狀態(tài)；
[0025] 所述過(guò)飽和狀態(tài)下信號(hào)交叉口各方向通行時(shí)間估計(jì)周期，具體操作步驟如下：
[0026] 分別將左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)方向下多天高峰時(shí)段的通行時(shí)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成不同時(shí)間間 隔下的通行時(shí)間序列；
[0027] 依次對(duì)各方向下每天不同時(shí)間間隔下的通行時(shí)間序列計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差和平均數(shù)；
[0028] 分別計(jì)算各方向下每天不同時(shí)間間隔下的變異系數(shù)，并計(jì)算各方向該天不同時(shí)間 間隔下的變異系數(shù)均值；
[0029] 連續(xù)取多天變異系數(shù)均值，分別將各方向下的時(shí)間間隔τ下的單天變異系數(shù)均值 按照時(shí)間先后順序構(gòu)成集合Akidxa···}、產(chǎn)1，2叫 ；
[0030] 式中，Λ1表示時(shí)間間隔τ下左轉(zhuǎn)方向按時(shí)間先后順序排列的單天變異系數(shù)均值構(gòu) 成的集合； 表示左轉(zhuǎn)方向上時(shí)間間隔τ下的第j天的單天變異系數(shù)均值；<7?表示直行方 向上時(shí)間間隔τ下的第j天的單天變異系數(shù)均值;疋,,表示右轉(zhuǎn)方向上時(shí)間間隔τ下的第j天 的單天變異系數(shù)均值;j表示選擇數(shù)據(jù)集中的第幾天；
[0031]則各方向下的時(shí)間間隔τ下的變異系數(shù)期望值通過(guò)下式計(jì)算得到：
[0033] A; = mi?, 44 …又,;）;/ e {/,丨,r}；
[0034] 式中，&表示在i方向上時(shí)間間隔τ下的變異系數(shù)期望值;λτ^表示在i方向上時(shí)間 間隔τ下的第j天的單天變異系數(shù)均值;#表示i方向（1^{1， 8^})不同時(shí)間間隔下的最小 變異系數(shù)；
[0035] 則i方向下對(duì)應(yīng)的I即為i方向過(guò)飽和狀態(tài)下通行時(shí)間分散程度最小所對(duì)應(yīng)的估計(jì) 周期。
[0036] 進(jìn)一步，所述步驟6中的直行方向上公交車的平均通行時(shí)間是按照以下步驟計(jì) 算：
[0037] 將N個(gè)通行時(shí)間數(shù)據(jù)集進(jìn)行層次聚類，得到η類，計(jì)算出每類的聚類中心；
[0038] 按照以下公式確定區(qū)間中的每個(gè)數(shù)據(jù)的權(quán)重：
[0040] 其中，mc為落入C類中通行時(shí)間數(shù)量，c = l，2,......η；
[0041] 按照以下公式計(jì)算直行方向上公交車的平均通行時(shí)間 η. _
[0042] ~ / - f ? Λ c=l .
[0043] 其中，為直行方向上公交車的平均通行時(shí)間；fc為區(qū)間C中數(shù)據(jù)的權(quán)重，f為區(qū) 間C中公交車通行時(shí)間的均值；
[0044] 同理，按照以下公式計(jì)算直行方向上出租車的平均通行時(shí)間 η _
[0045] 廠.「= Σ., 乂 c-l. ..
[0046] 其中，ξ,為直行方向上出租車的平均通行時(shí)間；f。為將直行方向出租車數(shù)據(jù)聚類 后區(qū)間C中數(shù)據(jù)的權(quán)重，?；為區(qū)間C中出租車通行時(shí)間的均值；
[0047]同理，按照以下公式計(jì)算公交車和出租車在目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的平均通行 時(shí)間L和t : η _
[0048] ^ = Σ/^〇 c-1 *
[0049] 其中，為方向i (i e {1，S，r})上公交車的平均通行時(shí)間;f。為將方向i (i e {1，S， r})上公交車數(shù)據(jù)聚類后區(qū)間C中數(shù)據(jù)的權(quán)重為方向1(1^{1，8^})上區(qū)間(：中公交車通 行時(shí)間的均值。 η _
[0050] I., c=I
[0051] 其中，&為方向1(1￡{1，8^})上出租車的平均通行時(shí)間;1為將方向1(1￡{1，8， r})上出租車數(shù)據(jù)聚類后區(qū)間C中數(shù)據(jù)的權(quán)重，ζ為區(qū)間C中出租車通行時(shí)間的均值。
[0052] 進(jìn)一步，所述步驟7中的直行方向上平均通行時(shí)間:ξ通過(guò)下面公式進(jìn)行計(jì)算：
[0054] 其中，〇s,P、〇s,c分別為通行時(shí)間數(shù)據(jù)集？^和:C的標(biāo)準(zhǔn)差；L為直行方向上公交車 的平均通行時(shí)間；為直行方向上出租車的平均通行時(shí)間。
[0055] 同理，g(ie{l，r})分別表示左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)方向上平均通行時(shí)間其計(jì)算是通過(guò)下面 公式實(shí)現(xiàn)：
[0057]其中，^為方向i(ie{l，r})上公交車的平均通行時(shí)間；t為方向i(ie{l，r})上 出租車的平均通行時(shí)間；σ^Α,。分別為方向以斤{1^})上公交車的通行時(shí)間數(shù)據(jù)集1^ 和出租車的通行時(shí)間數(shù)據(jù)集的標(biāo)準(zhǔn)差。
[0058]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0059]本發(fā)明提供的估計(jì)信號(hào)交叉口區(qū)域平均通行時(shí)間的方法;在利用GPS數(shù)據(jù)分析城 市路段通行時(shí)間時(shí)，綜合考慮了大型車和小型車的GPS數(shù)據(jù)，既能滿足實(shí)時(shí)性應(yīng)用需求，又 具有較高精度的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方法，從而提高信號(hào)交叉口的服務(wù)水平。能 更真實(shí)地反映路段的平均通行時(shí)間。特別是在信號(hào)交叉口區(qū)域，車輛啟停頻繁，車輛性能對(duì) 在信號(hào)交叉口區(qū)域的通行時(shí)間的影響更大。
[0060] 本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，并 且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可 以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書來(lái)實(shí)現(xiàn)和 獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0061] 本發(fā)明的【附圖說(shuō)明】如下。
[0062] 圖1為本發(fā)明確定信號(hào)交叉口各方向通行時(shí)間估計(jì)周期的流程圖；
[0063] 圖2為本發(fā)明基于GPS數(shù)據(jù)的信號(hào)交叉口區(qū)域通行時(shí)間估計(jì)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0064]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0065]如圖1和圖2所示，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交 叉口區(qū)域通行時(shí)間估計(jì)方法流程圖；本實(shí)施例提供的基于浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口區(qū) 域通行時(shí)間估計(jì)方法，包括以下步驟：
[0066]步驟1:獲取公交車和出租車的原始GPS數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和預(yù)處理，具體的， 包括以下步驟：
[0067] (1)利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server對(duì)海量原始GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理；
[0068] (2)對(duì)海量原始GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。
[0069]步驟2:構(gòu)建目標(biāo)信號(hào)交叉口左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和直行GPS數(shù)據(jù)集Gi、Gr、Gs，具體的，包括以 下步驟：
[0070] (1)在電子地圖上標(biāo)定出信號(hào)交叉口兩個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0071] (2)利用經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理后的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖匹配；
[0072] (3)獲取所有匹配在目標(biāo)信號(hào)交叉口所在路段上的所有車輛GPS數(shù)據(jù)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)向 特征標(biāo)識(shí)(左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和直行），分別構(gòu)建左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和直行GPS數(shù)據(jù)集Gi、Gr、Gs。
[0073] 步驟3:構(gòu)建目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的公交車和出租車通行時(shí)間數(shù)據(jù)集T1>P和 1\。(1取1^、8)，具體的，包括以下步驟：
[0074] 利用插值法分別計(jì)算車輛k通過(guò)交叉口兩個(gè)端點(diǎn)處的時(shí)刻<、t:
[0075] 則車輛k通過(guò)信號(hào)交叉口的時(shí)間產(chǎn)-端;
[0076] (3)根據(jù)車型特征標(biāo)識(shí)，令各轉(zhuǎn)向上的公交車和出租車通行時(shí)間數(shù)據(jù)分別構(gòu)成通 行時(shí)間數(shù)據(jù)集Ti, JPTi,。(i取1、r、s)。
[0077] 步驟4:確定信號(hào)交叉口各方向通行時(shí)間的估計(jì)周期h，交叉口在未飽和狀態(tài)下，車 輛受信號(hào)燈影響而產(chǎn)生的延誤與估計(jì)周期沒(méi)有必然聯(lián)系，但是當(dāng)交叉口處于過(guò)飽和狀態(tài)， 估計(jì)周期的長(zhǎng)度會(huì)對(duì)通行時(shí)間估計(jì)的結(jié)果產(chǎn)生較大影響。因此，需要對(duì)飽和狀態(tài)下信號(hào)交 叉口通行時(shí)間的估計(jì)周期進(jìn)行分析，選取適當(dāng)?shù)墓烙?jì)周期對(duì)交叉口區(qū)域通行時(shí)間進(jìn)行估 計(jì)。具體的，包括以下步驟：
[0078] (1)判斷分析時(shí)段是否是高峰時(shí)段，如果否，則假設(shè)信號(hào)交叉口處于未飽和狀態(tài)， 為避免增加分析負(fù)荷，同時(shí)為保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，本發(fā)明選取15min作為估計(jì)周期。
[0079] (2)如果是，則假設(shè)信號(hào)交叉口處于飽和狀態(tài)，本發(fā)明引入變異系數(shù)來(lái)確定過(guò)飽和 狀態(tài)下信號(hào)交叉口各方向通行時(shí)間的估計(jì)周期。
[0080] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的確定飽和狀態(tài)下信號(hào)交叉口各方向通行時(shí)間估計(jì)周期 流程，圖所述引入變異系數(shù)來(lái)確定飽和狀態(tài)下信號(hào)交叉口各方向通行時(shí)間的估計(jì)周期的步 驟如下：
[0081 ] (1)分別將左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)方向下多天高峰時(shí)段的通行時(shí)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成不同時(shí)間 間隔下的通行時(shí)間序列。
[0082] (2)依次對(duì)各方向下每天不同時(shí)間間隔下的通行時(shí)間序列計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差和平均數(shù)；
[0083] (3)分別計(jì)算各方向下每天不同時(shí)間間隔下的變異系數(shù)，并計(jì)算各方向該天不同 時(shí)間間隔下的變異系數(shù)均值；
[0084] (4)連續(xù)取多天(3)中計(jì)算的變異系數(shù)均值，分別將各方向下的時(shí)間間隔τ下的單 天變異系數(shù)均值按照時(shí)間先后順序排列，構(gòu)成集合AfH<7l./ = 1，2…丨、= = U…丨、 ，爿A |_/ = U···}，則各方向下的時(shí)間間隔τ下的變異系數(shù)期望值可以通過(guò)下式計(jì)算得 到：
[0086] 其中，表示在i方向上時(shí)間間隔τ下的第j天的單天變異系數(shù)均值;^表示在i方 向上時(shí)間間隔τ下的變異系數(shù)期望值。
[0087] (5)考二111111(?<。"；0;1^{/，~;|，則1^方向下對(duì)應(yīng)的通行時(shí)間的估計(jì)周期1即 為k方向過(guò)飽和狀態(tài)下通行時(shí)間分散程度最小所對(duì)應(yīng)的估計(jì)周期。
[0088] 步驟5:分別提出距離當(dāng)前估計(jì)時(shí)刻前時(shí)間h內(nèi)的目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的公交 車和出租車通行時(shí)間數(shù)據(jù)，構(gòu)建公交車和出租車通行時(shí)間估計(jì)數(shù)據(jù)集7^和:C(i取l、r、s);
[0089] 步驟6:計(jì)算公交車和出租車在目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的平均通行時(shí)間和 (i取l、r、s)，具體的，包括以下步驟：
[0090] (1)將通行時(shí)間數(shù)據(jù)集個(gè)數(shù)為N)進(jìn)行層次聚類，得到η類，計(jì)算出每類的聚類 中心；
[0091] (2)依據(jù)大概率事件具有相對(duì)較高的可信度，小概率事件具有相對(duì)較小的可信度 的原則，確定每個(gè)聚類的權(quán)重。設(shè)落入C類中的通行時(shí)間數(shù)量為m。，c = 1，2，......η，經(jīng)過(guò)歸 一化，區(qū)間中的每個(gè)數(shù)據(jù)的權(quán)重
[0092] (3)則直行方向上公交車的平均通行時(shí)間ξ,/Α式如下：
[0093] ZrP = χ./；.Γ' c=I
[0094] 其中&為直行方向上公交車的平均通行時(shí)間;fc為區(qū)間C中數(shù)據(jù)的權(quán)重，ζ為區(qū)間 C中通行時(shí)間的均值。
[0095] (4)同理，直行方向上出租車的平均通行時(shí)間也按照上述步驟計(jì)算。
[0096] (5)同理，^、及,.、t的計(jì)算原理也同上。
[0097] 步驟7:利用公交車和出租車數(shù)據(jù)融合估計(jì)目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的平均通行 時(shí)間f(i取l、r、s)，直行方向上的平均通行時(shí)間通過(guò)下面公式計(jì)算：
[0099] 其中，〇s,p、〇s，。分別為通行時(shí)間數(shù)據(jù)集匕和匕的標(biāo)準(zhǔn)差;為直行方向上公交車 的平均通行時(shí)間；為直行方向上出租車的平均通行時(shí)間。
[0100] 同理，左轉(zhuǎn)方向上平均通行時(shí)間€和右轉(zhuǎn)方向上平均通行時(shí)間f計(jì)算原理同上。
[0101] 最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方法，其特征在于:包括 W下步驟： 步驟1:獲取公交車和出租車的原始GI^數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和預(yù)處理； 步驟2:提取所有進(jìn)入目標(biāo)信號(hào)交叉口區(qū)域的浮動(dòng)車的行車軌跡數(shù)據(jù)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)向特征 標(biāo)識(shí);所述轉(zhuǎn)向特征包括左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和直行;分別構(gòu)建左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和直行的GPS數(shù)據(jù)集Gi、Gr和 Gs; 步驟3:依次計(jì)算GI^數(shù)據(jù)集Gi、Gr、Gs中車輛k的通行時(shí)間，并進(jìn)行車型特征標(biāo)識(shí);所述車 型特征包括公交車和出租車;分別構(gòu)建目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的公交車和出租車通行時(shí) 間數(shù)據(jù)集Τι,ρ和Ti,c，其中，i分別為l、r、s; 步驟4:確定目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向的通行時(shí)間估計(jì)周期h; 步驟5:分別提取距離當(dāng)前估計(jì)時(shí)刻前時(shí)間h內(nèi)的目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的公交車和 出租車通行時(shí)間數(shù)據(jù)，構(gòu)建公交車和出租車通行時(shí)間估計(jì)數(shù)據(jù)集和馬其中，i分別為1、 !和S; 步驟6:計(jì)算公交車和出租車在目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的平均通行時(shí)間巧W和f : 步驟7:利用公交車和出租車數(shù)據(jù)融合估計(jì)目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的平均通行時(shí)間 馬，其中，i取l、r和S。2. 如權(quán)利要求1所述的基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方 法，其特征在于:所述步驟1中采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server存儲(chǔ)原始GI^數(shù)據(jù)片;所述數(shù)據(jù) 預(yù)處理包括錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的刪除、缺失數(shù)據(jù)的修復(fù)W及冗余數(shù)據(jù)的剔除。3. 如權(quán)利要求1所述的基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方 法，其特征在于:所述步驟2中是通過(guò)地圖匹配技術(shù)來(lái)提取目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的所有 浮動(dòng)車的行車軌跡數(shù)據(jù)。4. 如權(quán)利要求1所述的基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方 法，其特征在于:所述步驟3中是利用插值法分別計(jì)算車輛k通過(guò)交叉口兩個(gè)端點(diǎn)處的時(shí)刻 f:,、d,，按照W下公式計(jì)算車輛k通過(guò)信號(hào)交叉口的時(shí)間： 式中，戌表示交叉口進(jìn)入端點(diǎn)處的時(shí)刻;表示交叉口出端點(diǎn)處的時(shí)刻。5. 如權(quán)利要求1所述的基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方 法，其特征在于： 所述步驟4中的目標(biāo)信號(hào)交叉口各方向通行時(shí)間估計(jì)周期h按W下步驟計(jì)算： 判斷當(dāng)前估計(jì)時(shí)刻是否處于高峰期， 如果否，則令信號(hào)交叉口處于未飽和狀態(tài)； 如果是，則令信號(hào)交叉口處于飽和狀態(tài)； 所述過(guò)飽和狀態(tài)下信號(hào)交叉口各方向通行時(shí)間估計(jì)周期，具體操作步驟如下： 分別將左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)方向下多天高峰時(shí)段的通行時(shí)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成不同時(shí)間間隔下 的通行時(shí)間序列； 依次對(duì)各方向下每天不同時(shí)間間隔下的通行時(shí)間序列計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差和平均數(shù)； 分別計(jì)算各方向下每天不同時(shí)間間隔下的變異系數(shù)，并計(jì)算各方向該天不同時(shí)間間隔 下的變異系數(shù)均值； 連續(xù)取多天變異系數(shù)均值，分別將各方向下的時(shí)間間隔τ下的單天變異系數(shù)均值按照 時(shí)間先后順序構(gòu)成集合三媒I./三 1，2..'}、Λ* {也 I./ =α，2...}、Λ'. = I /三 1,2.-.}; 式中，八1表示時(shí)間間隔τ下左轉(zhuǎn)方向按時(shí)間先后順序排列的單天變異系數(shù)均值構(gòu)成的 集合；名，J表示左轉(zhuǎn)方向上時(shí)間間隔τ下的第j天的單天變異系數(shù)均值；考J表示直行方向上 時(shí)間間隔τ下的第j天的單天變異系數(shù)均值;疋，表示右轉(zhuǎn)方向上時(shí)間間隔τ下的第j天的單 天變異系數(shù)均值;j表示選擇數(shù)據(jù)集中的第幾天； 則各方向下的時(shí)間間隔τ下的變異系數(shù)期望值通過(guò)下式計(jì)算得到：式中，《表示在i方向上時(shí)間間隔τ下的變異系數(shù)期望值;λτ,^表示在i方向上時(shí)間間隔τ 下的第j天的單天變異系數(shù)均值;4表示i方向（ie{l，s，r})不同時(shí)間間隔下的最小變異系 數(shù)； 貝iji方向下對(duì)應(yīng)的I即為i方向過(guò)飽和狀態(tài)下通行時(shí)間分散程度最小所對(duì)應(yīng)的估計(jì)周 期。6.如權(quán)利要求1所述的基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方 法，其特征在于:所述步驟6中的直行方向上公交車的平均通行時(shí)間馬,^是按照W下步驟計(jì) 算： 將N個(gè)通行時(shí)間數(shù)據(jù)集進(jìn)行層次聚類，得到η類，計(jì)算出每類的聚類中必； 按照W下公式確定區(qū)間中的每個(gè)數(shù)據(jù)的權(quán)重：其中，me為落入C類中通行時(shí)間數(shù)量，c = l，2,......η； 按照W下公式計(jì)算直行方向上公交車的平均通行時(shí)間巧：其中，馬/，為直行方向上公交車的平均通行時(shí)間；f。為區(qū)間C中數(shù)據(jù)的權(quán)重，[為區(qū)間C中 公交車通行時(shí)間的均值； 同理，按照W下公式計(jì)算直行方向上出租車的平均通行時(shí)間ξ,κ:其中，ξ。為直行方向上出租車的平均通行時(shí)間；fc為將直行方向出租車數(shù)據(jù)聚類后區(qū) 間c中數(shù)據(jù)的權(quán)重，?:為區(qū)間c中出租車通行時(shí)間的均值； 同理，按照W下公式計(jì)算公交車和出租車在目標(biāo)信號(hào)交叉口各轉(zhuǎn)向上的平均通行時(shí)間 馬;，和起；其中，為方向i(ie{l，s，r})上公交車的平均通行時(shí)間；fc為將方向i(ie{l，s，r}) 上公交車數(shù)據(jù)聚類后區(qū)間C中數(shù)據(jù)的權(quán)重，為方向1(1￡{1，3^})上區(qū)間(：中公交車通行 時(shí)間的均值。其中，為方向i(ie{l，s，r})上出租車的平均通行時(shí)間；fc為將方向i(ie{l，s，r}) 上出租車數(shù)據(jù)聚類后區(qū)間C中數(shù)據(jù)的權(quán)重為區(qū)間C中出租車通行時(shí)間的均值。7.如權(quán)利要求1所述的基于兩類浮動(dòng)車數(shù)據(jù)融合的信號(hào)交叉口平均通行時(shí)間估計(jì)方 法，其特征在于:所述步驟7中的直行方向上平均通行時(shí)間?：通過(guò)下面公式進(jìn)行計(jì)算：其中，Os,p、〇s,。分別為通行時(shí)間數(shù)據(jù)集：ζρ和巧；^的標(biāo)準(zhǔn)差;??ρ為直行方向上公交車的平 均通行時(shí)間；巧為直行方向上出租車的平均通行時(shí)間。 同理，f )分別表示左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)方向上平均通行時(shí)間其計(jì)算是通過(guò)下面公式 實(shí)現(xiàn)：其中，為方向1(巧{1，^)上公交車的平均通行時(shí)間；巧,。為方向1(巧{1^})上出租 車的平均通行時(shí)間；〇i,P、〇i,c分別為方向1(巧{1別）上公交車的通行時(shí)間數(shù)據(jù)集巧,,和出 租車的通行時(shí)間數(shù)據(jù)集?t的標(biāo)準(zhǔn)差。
【文檔編號(hào)】G08G1/01GK106097717SQ201610706954
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月23日
【發(fā)明人】孫棣華, 趙敏, 廖孝勇, 左慶, 陳秋曲
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)