公路交通堵塞定位搜尋方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種公路交通堵塞定位搜尋方法，是基于沿途設(shè)置的監(jiān)測系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)，包含堵塞區(qū)域搜尋和堵塞點(diǎn)定位搜尋兩方面內(nèi)容；對于可視型、可以全面監(jiān)測兩監(jiān)視點(diǎn)之間路況的監(jiān)測系統(tǒng)，采用堵塞區(qū)域搜尋方式；對于可視型、但不能全部監(jiān)測到兩監(jiān)測之間路況的監(jiān)測系統(tǒng)，以及不可視的監(jiān)測系統(tǒng)，采用堵塞點(diǎn)定位搜尋方式。堵塞點(diǎn)定位搜尋方式，是指將監(jiān)測系統(tǒng)獲得的最小車流量上游數(shù)個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的車流量數(shù)據(jù)擬合成一條上游流量曲線；將最小車流量下游數(shù)個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的車流量數(shù)據(jù)擬合成一條下游流量曲線，求取兩條曲線的交點(diǎn)，即是堵塞點(diǎn)。本發(fā)明所提供的方法可以準(zhǔn)確定位交通堵塞、事故的具體地點(diǎn)，尤其是監(jiān)測點(diǎn)之間的盲區(qū)，還可以克服雨雪天氣的影響。
【專利說明】公路交通堵塞定位搜尋方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于交通控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別關(guān)于交通事故的預(yù)警處理，具體是指公路交 通堵塞定位搜尋的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 交通堵塞嚴(yán)重影響人們的正常出行及工作效率，從統(tǒng)計(jì)來看，發(fā)生交通堵塞的原 因一般都是該地段發(fā)生了車流量大，尤其是交通事故造成的。交通事故是指公路車輛在道 路上因過錯(cuò)或者意外造成人身傷亡或者財(cái)產(chǎn)損失的事件。在全世界范圍內(nèi)，道路交通事故 已經(jīng)成為社會的一大公害。交通事故通常會引起道路阻塞、造成交通不暢，交通管理平臺如 果能及時(shí)準(zhǔn)確獲知阻塞發(fā)生的位置，可以判斷該地區(qū)可能有事故隱患或已經(jīng)發(fā)生，可以及 早派出警力到現(xiàn)場進(jìn)行疏通、避免交通事故的進(jìn)一步惡化。
[0003] 及時(shí)準(zhǔn)確定位道路交通堵塞位置，對于道路交通指揮決策、提高交通的安全性，以 及對于探究道路交通事故的發(fā)生規(guī)律、分析現(xiàn)有道路交通條件下交通事故的未來發(fā)展趨勢 都有著非常重要的意義。
[0004] 目前交通監(jiān)控平臺主要還是依靠人工檢索和判別，通過指揮中心大屏尋找交通事 故。這項(xiàng)任務(wù)的工作量很大、非常辛苦，而且長時(shí)間工作會導(dǎo)致人疲勞、準(zhǔn)確率下降。因此 交通管理監(jiān)控平臺需要一種自動(dòng)搜索方法與之配合，運(yùn)行于平臺的計(jì)算機(jī)之上自動(dòng)輔助交 警尋找、定位交通堵塞點(diǎn)。
[0005] 運(yùn)行交通監(jiān)控平臺堵塞點(diǎn)自動(dòng)搜索的前提有兩種，一是建立監(jiān)測站點(diǎn)，進(jìn)行交通 事件實(shí)時(shí)監(jiān)測；二是根據(jù)交通流運(yùn)動(dòng)規(guī)律建立短時(shí)交通預(yù)測模型，通過對比預(yù)測結(jié)果與實(shí) 際交通參數(shù)之間的差異來確定是否有交通事故或交通堵塞。
[0006] 交通事件實(shí)時(shí)監(jiān)測屬于定點(diǎn)監(jiān)測，是指設(shè)立多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，系統(tǒng)通過視頻處理自動(dòng) 完成交通事件監(jiān)測，如在監(jiān)測站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)停駛、車輛逆行、遺棄物、行人檢測、車輛慢行、交通 擁堵、車輛軌跡異常、撞車、火災(zāi)、煙霧等，都可作為判定的依據(jù)。但是這種方法受天氣狀況 影響很大，在雨雪霧等惡劣天氣中的有效檢測距離會大幅度下降；而且需要設(shè)立多個(gè)監(jiān)測 點(diǎn)（間距要非常近）才能保證無路面漏檢測，導(dǎo)致建設(shè)成本非常高。
[0007] 短時(shí)交通預(yù)測依賴于對交通流運(yùn)動(dòng)規(guī)律建立精確的數(shù)學(xué)模型，國內(nèi)外對于道路交 通事故預(yù)測進(jìn)行了多方面研究，提出了一些事故預(yù)測方法，主要有：基于線性系統(tǒng)理論的方 法、基于知識發(fā)現(xiàn)的智能模型的方法、基于非線性系統(tǒng)理論的方法。其中研究比較早也比較 多的是基于線性系統(tǒng)理論的預(yù)測方法，根據(jù)當(dāng)前時(shí)段的交通流狀態(tài)向量進(jìn)行單步預(yù)測，得 到下一個(gè)時(shí)段的預(yù)測結(jié)果。同時(shí)記錄預(yù)測值，將其作為下一步預(yù)測的基礎(chǔ)，如此循環(huán)。常用 的主要有歷史平均預(yù)測方法、時(shí)間序列預(yù)測方法、卡爾曼濾波預(yù)測方法等。這些方法需要依 賴于對交通流運(yùn)動(dòng)規(guī)律建立精確的數(shù)學(xué)模型，但是，交通流的實(shí)質(zhì)是一種混沌運(yùn)動(dòng)，很難用 精確的模型描述，即使是對正常交通行駛狀態(tài)也很難做到非常精確描述。因此基于短時(shí)交 通預(yù)測方法來確定交通事故的位置精度可能會受到影響，而且短時(shí)交通預(yù)測僅能判斷路段 內(nèi)是否有交通事故，并不能定位具體的事故發(fā)生地點(diǎn)。交通事故多發(fā)于限速比較高的公路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此為了解決交通堵塞點(diǎn)定位難的問題，本發(fā)明提供一種運(yùn)行于交通指揮平臺的 公路交通堵塞搜尋定位方法。該方法能在兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)之間的觀測盲區(qū)確定交通堵塞點(diǎn)。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種公路交通堵塞定位搜尋方法，基 于沿途設(shè)置的監(jiān)測系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)，包含堵塞區(qū)域搜尋和堵塞點(diǎn)定位搜尋兩方面內(nèi)容；對于可 視型、相鄰兩監(jiān)測點(diǎn)之間的監(jiān)視范圍包容兩點(diǎn)間的所有路況的監(jiān)測系統(tǒng)，采用堵塞區(qū)域搜 尋方式；對于可視型、但相鄰兩監(jiān)測點(diǎn)之間的監(jiān)視范圍不能包容兩點(diǎn)間的所有路況的監(jiān)測 系統(tǒng)，以及不可視的監(jiān)測系統(tǒng)，采用堵塞點(diǎn)定位搜尋方式。
[0010] 所述可視監(jiān)測系統(tǒng)包括視頻器；所述不可視監(jiān)測系統(tǒng)包括地埋線圈、微波傳感器。
[0011] 所述堵塞區(qū)域搜尋方式，是指將所有在監(jiān)測點(diǎn)獲得的車流量進(jìn)行對比，找到最小 值，根據(jù)最小值所在監(jiān)測點(diǎn)的畫面判斷堵塞的具體位置。
[0012] 所述堵塞點(diǎn)定位搜尋方式，是指將監(jiān)測系統(tǒng)獲得的最小車流量上游數(shù)個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的 車流量數(shù)據(jù)通過最小二乘法擬合成一條上游流量曲線；將最小車流量下游數(shù)個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的車 流量數(shù)據(jù)通過最小二乘法擬合成一條下游流量曲線，求取兩條曲線的交點(diǎn)，即是堵塞點(diǎn)。
[0013] 擬合流量曲線的具體計(jì)算方法如下：以最小車流量那一監(jiān)測點(diǎn)為分界點(diǎn)，向上游 搜尋流量明顯下降的一段監(jiān)測點(diǎn)集合，集合是一個(gè)二維矩陣，不包含分界點(diǎn)，一列為監(jiān)測點(diǎn) 位置坐標(biāo)、另一列是監(jiān)測點(diǎn)測得的流量，以擬合直線的參數(shù)變換劇烈程度為判斷標(biāo)準(zhǔn)，差異 大于閾值時(shí)停止搜索，然后對該數(shù)據(jù)集合進(jìn)行最小二乘法擬合求得上游流量下降曲線；用 數(shù)學(xué)模型表達(dá)為：Y = XH，
[0014] 式中，Y = [y2, y3, Λ, ym]T為2, 3, A，m號監(jiān)測點(diǎn)測得的流量，

【權(quán)利要求】
1. 一種公路交通堵塞定位搜尋方法，基于沿途設(shè)置的監(jiān)測系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)，其特征在于： 包含堵塞區(qū)域搜尋和堵塞點(diǎn)定位搜尋兩方面內(nèi)容；對于可視型、相鄰兩監(jiān)測點(diǎn)之間的監(jiān)視 范圍包容兩點(diǎn)間的所有路況的監(jiān)測系統(tǒng)，采用堵塞區(qū)域搜尋方式；對于可視型、但相鄰兩監(jiān) 測點(diǎn)之間的監(jiān)視范圍不能包容兩點(diǎn)間的所有路況的監(jiān)測系統(tǒng)，以及不可視的監(jiān)測系統(tǒng)，采 用堵塞點(diǎn)定位搜尋方式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的公路交通堵塞定位搜尋方法，其特征在于：所述可視監(jiān)測系 統(tǒng)包括視頻器；所述不可視監(jiān)測系統(tǒng)包括地埋線圈、微波傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的公路交通堵塞定位搜尋方法，其特征在于：所述堵塞區(qū) 域搜尋方式，是指將所有在監(jiān)測點(diǎn)獲得的車流量進(jìn)行對比，找到最小值，根據(jù)最小值所在監(jiān) 測點(diǎn)的畫面判斷堵塞的具體位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的公路交通堵塞定位搜尋方法，其特征在于：所述堵塞點(diǎn) 定位搜尋方式，是指將監(jiān)測系統(tǒng)獲得的最小車流量上游數(shù)個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的車流量數(shù)據(jù)通過最小 二乘法擬合成一條上游流量曲線；將最小車流量下游數(shù)個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的車流量數(shù)據(jù)通過最小二 乘法擬合成一條下游流量曲線，求取兩條曲線的交點(diǎn)，即是堵塞點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的公路交通堵塞定位搜尋方法，其特征在于：擬合流量曲線的 具體計(jì)算方法如下：以最小車流量那一監(jiān)測點(diǎn)為分界點(diǎn)，向上游搜尋流量明顯下降的一段 監(jiān)測點(diǎn)集合，集合是一個(gè)二維矩陣，不包含分界點(diǎn)，一列為監(jiān)測點(diǎn)位置坐標(biāo)、另一列是監(jiān)測 點(diǎn)測得的流量，以擬合直線的參數(shù)變換劇烈程度為判斷標(biāo)準(zhǔn)，差異大于閾值時(shí)停止搜索，然 后對該數(shù)據(jù)集合進(jìn)行最小二乘法擬合求得上游流量下降曲線；用數(shù)學(xué)模型表達(dá)為：Y = XH， 式中，Y= [y2，y3，A，ym]T為第2,3，A，m號監(jiān)測點(diǎn)測得的流量，
為第2,3, A，m號監(jiān)測點(diǎn)距離分界點(diǎn)的位置，H= [a，b]T為擬 合直線的參數(shù)，根據(jù)最小二乘法理論，參數(shù)向量[a，b]T可以通過下式求解： H= (χτχ)-ι(χτγ) 朝著向上游的方向依次增加監(jiān)測點(diǎn)，η逐步增大，不斷算出新的參數(shù)向量[an，bn]T，當(dāng)?shù)?η次求取的[an，bn]T與第n-1次求取的[ayplvJT差異大于閾值時(shí)停止增加監(jiān)測點(diǎn)，差異的 數(shù)學(xué)表示為：
因此，對從2, Λ，η-1個(gè)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)獲得的參數(shù)向量可以形成一條與實(shí)際 上游流量下降的曲線較為擬合的直線： 1 i - a2, n-lXi+b2；n-i 按照同樣的方法，可求得下游流量上升的擬合直線， 兩條線交點(diǎn)就是交通堵塞點(diǎn)。
【文檔編號】G08G1/065GK104050808SQ201410242456
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】曹天揚(yáng), 申莉, 趙世亮 申請人:北京航天福道高技術(shù)股份有限公司