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专利号: 202210522052X
申请人: 黄河科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种模型线性化迭代更新法的交通决策方法,其特征在于,其步骤如下:步骤1、交通状态参数计算:挖掘出有用数据进行实际交通状况分析,计算交通流量、车流密度、车流速度;

步骤2、状态预测模型建立:根据步骤1计算出的这些参数,建立交通流预测模型,包括拥挤程度、未来时段内对周边道路分支的影响状态估计建模;

步骤3、模型迭代更新:在车流分析应用中,学习各种情况下的交通流数据,修改预测模型参数,直到满足要求为止;

步骤4、智能决策:给出区域道路博弈算法,实施交通优化、区域调度、疏通交通拥堵,保证道路畅通。

2.根据权利要求1所述的一种模型线性化迭代更新法的交通决策方法,其特征在于,所述步骤3中模型迭代更新采用迭代更新法,对不同段状态模型进行信息交互融合,相应地更新状态、状态误差、测量误差、过程增益值K(k+1)及其协方差P(k+1|k)。

3.根据权利要求2所述的一种模型线性化迭代更新法的交通决策方法,其特征在于,所述迭代更新法的状态条件重初始化的方法如下:设 是交通流状态在k‑1时刻的概率, 是已知的;再(i) (j)

设πji=Pr{mk=m |mk‑1=m }是由在k‑1时刻的mk‑1交通状态到k时刻的mk交通状态的跳变概率,并且它是依赖于mk交通状态作为已知条件;那么第i段k时刻交通状态的预测概率定义为下式:上式可通过从第1时刻到第k‑1时刻的量测来预测;

(i)

根据所有k‑1时刻的量测,在下一时刻k,如果状态被估计是状态mk=m ,那么在当前k‑(j)

1时刻,状态mk‑1=m 的概率是 定义 如下:状态的混合估计为:

混合状态误差协方差为:

4.根据权利要求2所述的一种模型线性化迭代更新法的交通决策方法,其特征在于,所述迭代更新法的状态交互的具体方法为:预测状态误差协方差:

相应的测量误差协方差:

交互增益:

更新状态为:

更新协方差为:

5.根据权利要求2所述的一种模型线性化迭代更新法的交通决策方法,其特征在于,所述迭代更新法的状态转变的概率更新的具体方法为:状态交互更新,状态概率更新计算定义为:

其中, 定义为: 是第i段k时刻交通流的量测误差, 是相应 的误差协方差;

状态预测的最终更新为:

更新的最终增益:

相应的状态误差混合总协方差更新为:

6.根据权利要求1所述的一种模型线性化迭代更新法的交通决策方法,其特征在于,所述模型迭代更新应用的具体方法为:讨论一条具有交叉路口的区间段,对交叉路中的每一条路仅讨论具有三个等长路段即入口、行驶路段和出口的公路;

仅第一路段入口段、第三路段出口段提供车流量、平均速度的检测数据作为状态估计模型的输入量和输出测量值,取第一路段首端流量q0、平均速度v0的实测值作为输入量,取第三路段末端的密度ρ3、平均速度v3的实测值作为输出量;

根据模型方程,各段状态交通量表达式如下:

其中,ρ4(k)、v4(k)可与前一路段前一时刻的密度ρ3(k‑1)和速度v3(k‑1)近似。

定义如下:

令:

于是有:

令:

并且取输出量为:

则系统状态方程可以表示成:

x(k+1)=f[x(k)]+Γ[x(k)]w(k),y(k+1)=h[x(k+1)]+v(k+1),其中,Γ[x(k)]为噪声驱动矩阵;

由式:

计算出偏导矩阵:

其中:

即可利用递推方程组

进行计算;

其中,系统噪声协方差矩阵Q(k),测量噪声协方差矩阵R(k)均由仿真产生的测量数据实时计算得到。

7.根据权利要求1所述的一种模型线性化迭代更新法的交通决策方法,其特征在于,步骤4中的智能决策由当前时刻的视频,通过决策系统,给出司机一个道路状况预测,并给出行驶道路附近的一个畅通道路,进一步,指出一个行驶道路出口及畅通道路的入口。

8.根据权利要求7所述的一种模型线性化迭代更新法的交通决策方法,其特征在于,所述智能决策的决策规则如下:如果“条件z是A,则决策e是B”,

那么“如果z是A′,决策e是B′应该是什么?”;

可定义: 即结论B′可用A′与由A到B的推理关系进行合成而得到;

其中这里,A就是状态的条件集,B就是基于条件A下的决策集,上述规则可简单描述如下:已知当A和B时,输出为C,即存在推理规则:IF A′ AND B′,THEN C′

求当A′和B′,决策输出C′应该多少?可以用以下步骤:步骤(1):先求D=A×B,令dxy=μA(x)^μB(y)得D矩阵为T

步骤(2):将D写成列矢量DT,即DT=[d11,d12,…,d1n,d21,…dmn];

步骤(3):求出关系矩阵R,R=DT×C;

步骤(4):由A′、B′求出D′,D′=A′×B′;

步骤(5):按照步骤(2)方法,将D′转化为行矢量DT′;

步骤(6)::求出模糊推理输出,即

9.根据权利要求7所述的一种模型线性化迭代更新法的交通决策方法,其特征在于,所述智能决策模型建立的规则为:Qi(t)表示t时刻等候在第i路口的车辆数量的向量,Qi(t)=[Qi,E(t),Qi,S(t),Qi,W(t),Qi,N(t)],这里Qi,E(t),Qi,S(t),Qi,W(t),Qi,N(t)分别表示t时刻等候在第i路口的东、南、西、北4个方向的车辆数;

Qi表示i路口的车辆数阈值的向量,Qi=[Qi,E,Qi,S,Qi,W,Qi,N],这里Qi,E,Qi,S,Qi,W,Qi,N分别表示不同方向等候车辆数的阈值,阈值可根据具体情况进行修改;

S表示决策中所有可能的策略或行动的集合,一个决策的全部可行策略为一个有限集,这里所有的策略即为规则集,设S={s1,s2,…,sn},每个si为如下规则:s1:如果Qi,W(t)>Qi,W且Qi,W(t)>Qi,W,但Qi,S(t)<Qi,S且Qi,N(t)<Qi,N,那么东西直行,10秒后东西双左拐直至30秒东西及双左拐红灯亮起;

s2:如果Qi,S(t)>Qi,S且Qi,N(t)>Qi,N,但Qi,E(t)<Qi,E且Qi,W(t)<Qi,W,那么南北直行,10秒后南北双左拐直至30秒南北及双左拐红灯亮起;

s3:如果Qi,E(t)<Qi,E且Qi,W(t)<Qi,W且Qi,N(t)<Qi,N,但Qi,S(t)>Qi,S,那么就需要向北与向东北左拐车辆通行;

s4:如果Qi,E(t)>Qi,E且Qi,W(t)>Qi,W,但Qi,S(t)>Qi,S且Qi,N(t)>Qi,N,同时|Qi,E(t)‑Qi,E|>|Qi,S(t)‑Qi,S|且|Qi,E(t)‑Qi,E|>|Qi,N(t)‑Qi,N|且|Qi,W(t)‑Qi,W|>|Qi,S(t)‑Qi,S|且|Qi,W(t)‑Qi,W|>|Qi,N(t)‑Qi,N|,那么东西直行,或南北车辆可以选择附近路口分流进入其他畅通道路;

s5:如果Qi,E(t)>Qi,E且Qi,W(t)>Qi,W且Qi,N(t)>Qi,N,但Qi,S(t)<Qi,S,同时|Qi,E(t)‑Qi,E|<|Qi,N(t)‑Qi,N|且|Qi,W(t)‑Qi,W|<|Qi,N(t)‑Qi,N|且|Qi,S(t)‑Qi,S|<|Qi,N(t)‑Qi,N|,那么向南与向西南左拐车辆通行,或东西与向北车辆都可以选择附近路口分流进入其他畅通道路;

……。

10.根据权利要求1、7、8、9任一项所述的一种模型线性化迭代更新法的交通决策方法,其特征在于,所述智能决策的决策协调规则为:将区域内整个交通协调过程分为三个层次,下层是路口与其相邻的路口之间的协调;中间层是区域路段与路口之间的协调;上层是区域段与其相邻的区域段之间的协调;

P1.路口1的车辆排队数超过阈值,则向相邻的路口2发出请求;

P2.相邻的路口响应请求,并构建博弈树,博弈树分支上的字母代表规则策略,框图内表达式代表规则比较的优势,通过搜索博弈树,根据式 寻找平衡点;

P3.如果均衡存在,则决策的行动策略就是达成均衡时的策略,每个决策按照该策略控制路口器,本次协调结束,如果没有均衡,则向该路口决策所在的决策发出请求;

P4.区域决策响应请求,对其所管辖的路口决策进行博弈协调,寻求均衡点,如果均衡点不存在,则该区域决策向相邻的决策发出请求;

P5.相邻的区域决策响应请求,进行博弈协调,寻求均衡点,如果均衡点不存在,协调失败,则每个决策保持原先的策略不变。