路口的通行时间估算方法、装置及电子设备与流程

本发明涉及车辆领域，具体涉及一种路口的通行时间估算方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

路口(例如信号灯路口等)通行时间作为驾车导航eta(驾驶时间预估)计算的一项重要内容，涉及城市道路饱和度、早、晚出行高峰路口拥堵、天气因素等外界影响，实际计算较为复杂，已有技术方案或根据交通流理论得到路口延时的理论公式，或采样特定路口特定时间的数据进行拟合，得到线性或非线性经验公式用于小范围特定路口延时通行时间的估算。

理论公式计算路口延时时间，由于涉及到路口信号灯相位周期及实时交通流等时变因素，实时性与准确性均较差，经验公式计算城市各个路口的延时通行时间，因城市路口多样化，不同路口通行时间差异明显，经验公式亦难以城市级泛化。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种路口的通行时间估算方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，能够得到实时性和准确性较好路口通行时间，同时具有泛化至整个城市的应用能力。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种路口的通行时间估算方法，包括如下步骤：

分别计算多个样本路口与待通行路口的相似度；

获取该待通行路口的最短通行时间；

获取每个所述样本路口的延时等待时间；

基于所述相似度、所述最短通行时间、以及所述延时等待时间，确定该待通行路口的通行时间。

进一步地，所述样本路口与所述待通行路口的相似度的计算包括如下步骤：

获取所述样本路口与所述待通行路口的特征属性；

基于所述特征属性，分别提取特征向量；

计算所述样本路口与所述待通行路口的特征向量的余弦距离，得到所述相似度。

进一步地，所述特征属性包括路口类型、道路等级属性、路口的车道数中的一种或多种。

进一步地，所述待通行路口的最短通行时间为此前预定时间段内的每天预定时间戳通过该待通行路口的多个车辆的最短通行时间的平均值。

进一步地，获取每个所述样本路口的延时等待时间包括如下步骤：

获取此前预定时间段内每天预定时间戳通过所述样本路口的多辆车辆的通行时间；

针对多辆车辆的通行时间，通过双高斯分布模型并采用em算法，分别计算μ1，μ2；

基于所述μ1，μ2，通过下式(1)计算所述延时等待时间，

twait≈α(μ2-μ1)(1)

其中，twait表示所述延时等待时间，α表示经验数据且α＝0.4。

进一步地，基于所述相似度、所述最短通行时间、以及所述延时等待时间，确定该待通行路口的通行时间包括：

将多个所述样本路口，按照与所述待通行路口的相似度从高到低进行排序；

按照相似度从高到底的顺序，获取所述样本路口的所述延时等待时间；

以相似度最高的所述样本路口的所述延时等待时间、所述最短通行时间，确定该待通行路口的通行时间。

进一步地，以相似度最高的所述样本路口的所述延时等待时间、所述最短通行时间，通过下式(2)确定该通行路口的通行时间：

tnode≈t0+twait(2)

其中，tnode表示该通行路口的通行时间，t0表示所述最短通行时间。

第二方面，本发明提供路口的通行时间估算装置，包括：

相似度计算模块，用于分别计算多个样本路口与待通行路口的相似度；

最短通行时间获取模块，用于获取该待通行路口的最短通行时间；

延时等待时间获取模块，用于获取每个所述样本路口的延时等待时间；

待通行路口的通行时间确定模块，用于基于所述相似度、所述最短通行时间、以及所述延时等待时间，确定该待通行路口的通行时间。

第三方面，本发明提供一种用于路口的通行时间估算的电子设备，包括：

一个或多个处理器；

一个或多个存储器，其中存储了计算机可读代码，所述计算机可读代码当由所述一个或多个处理器运行时，使得所述处理器执行如下步骤：

分别计算多个样本路口与待通行路口的相似度；

获取该待通行路口的最短通行时间；

获取每个所述样本路口的延时等待时间；

基于所述相似度、所述最短通行时间、以及所述延时等待时间，确定该待通行路口的通行时间。

第四方面，本发明提供计算机可读存储介质，其中存储了计算机可读代码，所述计算机可读代码当由一个或多个处理器运行时，使得所述处理器执行如下步骤：

分别计算多个样本路口与待通行路口的相似度；

获取该待通行路口的最短通行时间；

获取每个所述样本路口的延时等待时间；

基于所述相似度、所述最短通行时间、以及所述延时等待时间，确定该待通行路口的通行时间。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

根据本发明的路口的通行时间估算，通过将路口直接通行的通行时间和延时等待通行的通行时间视为双高斯分布，从而得到实时性和准确性较好路口通行时间；

进一步地，引入路口相似性计算，基于最高相似度的样本路口(数据足量路口)通行时间，得到待通行路口(数据不足路口)的通行时间，从而可以将样本路口(数据足量路口)的通行时间泛化至待通行路口(数据不足路口)的通行时间的估算。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的路口的通行时间估算方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的路口的通行时间估算方法的双高斯分布示意图；

图3为根据本发明实施例的所有路口的通行时间估算方法的流程图；

图4为根据本发明实施例的路口的通行时间估算装置的示意图；

图5位根据本发明实施例的用于路口的通行时间估算的电子设备示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

路口(例如信号灯路口等)通行时间作为驾车导航eta计算的一项重要内容，涉及城市道路饱和度、早、晚出行高峰路口拥堵、天气因素等外界影响，实际计算较为复杂，已有技术方案或根据交通流理论得到路口延时的理论公式，或采样特定路口特定时间的数据进行拟合，得到线性或非线性经验公式用于小范围特定路口延时通行时间的估算。

理论公式计算路口延时时间，由于涉及到路口信号灯相位周期及实时交通流等时变因素，实时性与准确性均较差，经验公式计算城市各个路口的延时通行时间，因城市路口多样化，不同路口通行时间差异明显，经验公式亦难以城市级泛化。

基于此，本发明通过结合不同路口之间的相似度与样本路口的数据，具有泛化至整个城市的应用能力，旨在解决大规模路口(例如信号灯路口等)延时通行时间的估算，达到实时性、准确性、可规模化扩展应用的效果。

其中，样本路口(数据足量路口)为已经采集到满足计算出通行时间需求的预定数量的样本数据的路口，相对应的，待通行路口(数据不足路口)为没有采集到满足计算出通行时间需求的预定数量的样本数据的路口。

在实际应用中，可以在关键路口采集足量数据，从而得到样本路口(数据足量路口)，非关键路口采用相似度最高的样本路口数据，或者直接比较各个路口相似度，从而进行分类，从每个类别中挑选最有代表性的路口采集足量数据，得到样本路口(数据足量路口)，其余路口采用相似度最高的样本路口数据。由此，可以高效且准确地获取所有路口的通行时间。

首先，结合图1说明根据本发明实施例的路口的通行时间估算方法。

如图1所示，本发明实施例的路口的通行时间估算方法，包括：

步骤s1，分别计算多个样本路口与待通行路口的相似度。

根据本发明一些实施例，样本路口与所述待通行路口的相似度的计算包括如下步骤：

s11，获取样本路口与待通行路口的特征属性。

特征属性可以包括以下一种或多种：路口类型(十字路口或t字路口)、道路等级属性(进入路口与出来路口所在link的道路等级属性(高速路口、城市快速路、主要道路、次要道路、普通道路、省道路口、县乡路口、小路路口等)、路口的车道数(单向车道、双向车道、三车道或以上)。

需要注意的是，以上只是可选的示例，还可以包括路口的起伏程度等，即任何影响通行时间的特性属性都应该理解在本发明范围内。

s12，基于特征属性，分别提取特征向量。

s13，计算样本路口与待通行路口的特征向量的余弦距离，得到所述相似度。

例如，可以用xi代表样本路口的特征向量，xj代表待通行路口的特征向量，采用的计算公式为：

sij＝cos(xi，xj)

从而得到xi和xj的相似度。

当然，以上只是可选地示例，相似度计算还可以使用曼哈顿距离、欧几里得距离、闵克夫斯基距离、皮尔逊相关系数，即任何计算相似度的方法均应理解在本发明范围内。

步骤s2，获取该待通行路口的最短通行时间。

根据本发明一些实施例，待通行路口的最短通行时间为此前预定时间段内的每天预定时间戳通过该待通行路口的多个车辆的最短通行时间的平均值。

例如，凌晨车流量比较少，车辆通行时间比较短，统计一个星期期间(预定时间段)每天多量车凌晨2点至2点30分(预定时间戳)通过待通行路口的通行时间的平均值作为该通行路口的最短通行时间，最短时间可以计作t0。

步骤s3，获取每个所述样本路口的延时等待时间。

根据本发明一些实施例，获取每个所述样本路口的延时等待时间包括如下步骤：

步骤s31，获取此前预定时间段内每天预定时间戳通过所述样本路口的多辆车辆的通行时间。

例如，将全天24小时划分为720个时间戳，样本路口在τ时间戳的车辆通行时间ti^τ(1≤i≤n,0≤τ≤719)，其中n为表示相应路口相应τ时间戳的车辆通行样本数。

步骤s32，针对多辆车辆的通行时间，通过双高斯分布模型并采用em算法，分别计算μ1，μ2。

路口通行时间表现为直接通过和延时等待通过，而每一种通行模式下的通过时间有高低之别，可视为高斯分布，从而路口的整体延时时间呈双高斯分布，双高斯分布的均值可采用后验概率估算为μ1(直接通过)，μ2(延时等待通过)。

步骤s33，基于所述μ1，μ2，通过下式(1)计算所述延时等待时间，

twait≈α(μ2-μ1)(1)

twait表示所述延时等待时间。

采用回归方法得到经验系数α＝0.4。

由此，通过将路口直接通行的通行时间和延时等待通行的通行时间视为高斯分布，并以此计算出延时等待时间，便于后续得到实时性和准确性较好路口通行时间。

需要注意的是，以上只是可选地示例，对于直接通过和延时等待通过的路口通行时间也可以视为双拉普拉斯分布或双贝塔分布，从而计算出延时等待时间，即任何与通行时间相关联的混合分布均应该理解在本发明范围内。

步骤s4，基于所述相似度、所述最短通行时间、以及所述延时等待时间，确定该待通行路口的通行时间。

由此，引入路口相似性计算，基于最高相似度的样本路口(数据足量路口)通行时间，得到待通行路口(数据不足路口)的通行时间，从而可以将样本路口(数据足量路口)的通行时间泛化至待通行路口(数据不足路口)的通行时间的估算。

根据本发明一些实施例，基于相似度、最短通行时间、以及延时等待时间，确定该待通行路口的通行时间包括：

步骤s41，将多个样本路口，按照与待通行路口的相似度从高到低进行排序。

步骤s42，按照相似度从高到底的顺序，获取样本路口的延时等待时间。

步骤s43，以相似度最高的样本路口的延时等待时间、最短通行时间，确定该待通行路口的通行时间。

可选地，通过如下公式计算该通行路口的通行时间：

tnode≈t0+twait(2)

代入延时等待时间公式，得到

tnode≈to+twait≈to+α(μ2-μ1)

采用回归方法得到经验系数α＝0.4，最终得到路口通行时间为：

tnode≈t0+twait≈t0+0.4(μ2-μ1)

其中，tnode表示该通行路口的通行时间，t0表示所述最短通行时间。

作为一个示例，

1)收集某路口凌晨直接绿灯通过时的最短时间t0＝6.2s；

2)基于某时刻多辆机动车通行时间数据基于高斯混合模型求得μ1＝7.1，μ2＝114.8；

3)带入上公式得到通行时间约为55s。

据此作为该路口该时刻的通行时间估算结果，得到如图2所示的双高斯分布的效果图，其中，浅色的线代表直接通行的通行时间的高斯分布，深色线代表等待延时通行的通行时间的高斯分布。

需要注意的是，以上是建立在获知该待通行路口的最短通行时间的情况下，使用最高相似度的样本路口的延时等待时间作为待通行路口的延时等待时间，从而得到待通行路口通行时间，也可以不用获取该路口的最短通行时间，直接通过最高相似度的样本路口延时等待时间和样本路口最短通行时间得到最高相似度的样本路口通行时间，从而确定该待通行路口的通行时间，这些都应该理解在本发明范围内。

作为示例，通过图3说明本发明实施例的所有路口通行方法时间计算方法。

如图3所示，计算所有路口的通行时间方法为：

所有路口包括：样本路口(数据足量路口)和待通行路口(数据不足路口)。

首先，计算样本路口的通行时间。

1)获取路口的最短通行时间(理论最短时间t0)；

2)通过高斯混合模型计算双均值(μ1，μ2)；

3)通过回归方法估计经验系数α；

4)计算出单个路口的通行时间。

接着，计算待通行路口的通行时间。

1)获取样本路口和待通行路口属性；

2)计算城市路口两两相似性(待通行路口与所有样本路口的两两相似性)；

3)相似性排序，记录相应路口的index并离线保存。

接着，数据汇总，将所有样本路口的通行时间和所有待通行路口的通行时间汇总。

最后，得到所有路口的通行时间。

下面，结合图4，说明根据本发明实施例的路口的通行时间估算装置1000。

如图4所示，本发明实施例的路口的通行时间估算装置1000包括：

相似度计算模块1001，用于分别计算多个样本路口与待通行路口的相似度；

最短通行时间获取模块1002，用于获取该待通行路口的最短通行时间；

延时等待时间获取模块1003，用于获取每个所述样本路口的延时等待时间；

待通行路口的通行时间确定模块1004，用于基于所述相似度、所述最短通行时间、以及所述延时等待时间，确定该待通行路口的通行时间。

进一步地，路口的通行时间估算装置1000还可以分别用于路口的通行时间估算方法中的相应步骤，在此省略其详细说明。

此外，结合图5，说明根据本发明实施例的用于路口的通行时间估算的电子设备。

如图5所示，本发明实施例的用于路口的通行时间估算的电子设备包括：

处理器1401和存储器1402，在存储器1402中存储有计算机程序指令，其中，在计算机程序指令被处理器运行时，使得处理器1401执行以下步骤：

步骤s1，分别计算多个样本路口与待通行路口的相似度；

步骤s2，获取该待通行路口的最短通行时间；

步骤s3，获取每个所述样本路口的延时等待时间；

步骤s4，基于所述相似度、所述最短通行时间、以及所述延时等待时间，确定该待通行路口的通行时间。

上述各个接口和设备之间可以通过总线架构互连。总线架构可以是可以包括任意数量的互联的总线和桥。具体由处理器1401代表的一个或者多个中央处理器(cpu)，以及由存储器1402代表的一个或者多个存储器的各种电路连接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其它电路连接在一起。可以理解，总线架构用于实现这些组件之间的连接通信。总线架构除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线，这些都是本领域所公知的，因此本文不再对其进行详细描述。

所述网络接口1403，可以连接至网络(如因特网、局域网等)，从网络中获取相关数据，并可以保存在硬盘1405中。

所述输入设备1404，可以接收操作人员输入的各种指令，并发送给处理器1401以供执行。所述输入设备1404可以包括键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)、触感板或者触摸屏等。

所述显示设备1406，可以将处理器1401执行指令获得的结果进行显示。

所述存储器1402，用于存储操作系统运行所必须的程序和数据，以及处理器1401计算过程中的中间结果等数据。

可以理解，本发明实施例中的存储器1402可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(ram)，其用作外部高速缓存。本文描述的装置和方法的存储器1402旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器1402存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统14021和应用程序14014。

其中，操作系统14021，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序14014，包含各种应用程序，例如浏览器(browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序14014中。

上述处理器1401，当调用并执行所述存储器1402中所存储的应用程序和数据，具体的，可以是应用程序14014中存储的程序或指令时，首先，分别计算多个样本路口与待通行路口的相似度；接着，获取该待通行路口的最短通行时间；接着，获取每个所述样本路口的延时等待时间；最后，基于所述相似度、所述最短通行时间、以及所述延时等待时间，确定该待通行路口的通行时间。

本发明上述实施例揭示的方法可以应用于处理器1401中，或者由处理器1401实现。处理器1401可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器1401中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器1401可以是通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器1402，处理器1401读取存储器1402中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(asic)、数字信号处理器dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑设备(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时，使得所述处理器执行以下步骤：

步骤s1，分别计算多个样本路口与待通行路口的相似度；

步骤s2，获取该待通行路口的最短通行时间；

步骤s3，获取每个所述样本路口的延时等待时间；

步骤s4，基于所述相似度、所述最短通行时间、以及所述延时等待时间，确定该待通行路口的通行时间。

更进一步地，本发明还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。电子设备(例如可以是服务器、云服务器、或者服务器的一部分等)的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得通行时间估算装置1000实施上述各种实施方式提供实时通行速度预测方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述收发方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，简称rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。