一种利用汽车电子标识信息预测路口交通流的方法

1.本发明属于交通工程技术领域，具体涉及一种利用汽车电子标识信息预测路口交通流的方法。


背景技术：

2.随着智能交通系统和智能网联汽车技术的快速发展，汽车电子标识技术必将迎来新的使用场景，有助于实现车路信息协同和车车协同间的身份辨识，保障车路、车车交互和协同间的信息安全。目前，我国主要城市已经开始推广汽车电子标识技术，在一些关键路段开始安装检测装置，建立的汽车电子标识监测系统主要利用电子标识内存储的信息，实现对通过电子标识检测装置的汽车号码、车型、用途、所有关系等信息获取，系统功能仅限于汽车身份信息的检测、行驶路径的跟踪、汽车车牌的防伪、电子栅栏等应用，没有发挥出电子标识信息在车路协同方面的巨大潜在价值。
3.目前，现有的汽车电子标识监测系统主要利用电子标识内存储的信息，实现对通过路口电子标识检测装置的汽车号码、车型、用途等的获取，系统功能仅限于汽车身份信息的检测、行驶路段定位、汽车车牌的防伪、电子栅栏、车辆数量等检测应用，没有发挥出电子标识信息在道路交叉口车流预判、车流引导和交通信号协同控制方面的巨大潜力。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种利用汽车电子标识信息预测路口交通流的方法，该方法通过交叉口车流预判，合理调整各方向绿灯时间，减少交叉口汽车停车、启动时间，提高交叉口通行流量，充分挖掘路口通行潜力，同时也可以缓解驾驶员焦急心里，从而减少交叉口交通安全事故的发生。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用汽车电子标识信息预测路口交通流的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
6.s1、在当前交叉路口r(i)前方沿线对应的所有匝道入口r(i)处均安装对应的电子标识检测器及天线c(i)，形成当前交叉路口前方沿路的电子标识检测点位序列，实现对通过各匝道r(i)进入主路的车流量的检测；
7.s2、当汽车a(i)通过匝道入口r(i)时，电子标识检测器及天线c(i)检测到当前时间点信息t(i)和汽车a(i)的电子标识信息v(i)，检测时间点信息t(i)和车型信息v(i)自动上传到控制中心c并保存，控制中心c依据汽车电子标识信息v(i)识别汽车a(i)通过匝道入口r(i)；
8.s3、控制中心c依据当前路口r(i)对应的最近绿灯控制起始时间t绿(i)和绿灯控制时间长度t绿(i)，确定通过匝道r(i)的车流检测信息的时间节点长度，形成检测时长为t绿(i)的通过匝道入口r(i)的车流量，形成关于当前时间点t(i)前的短时交通流数据f(i)，并将该数据记录到控制中心的数据库中，以备计算使用；
9.s4、控制中心c将路口r(i)的当前时间点t(i)作为沿线匝道入口r(i)的当前回溯
时间点，各匝道入口检测到的交通流数据回溯到上一次绿灯结束时刻t绿(i
‑
1)，并以当前绿灯控制时长t绿(i)作为当前交通流数据截取时长，形成相对于当前时间点t(i)的采样时长为t绿(i)的短时交通流流量f(i)；
10.s5、控制中心c自动检索数据库，获取时间点t(i)前的、时间间隔为t绿(i)的短时交通流数据f(i)，具体见s1、s2、s3和s4，在此基础上，形成关于交叉路口r(i)的短时交通流时间序列f(i)；
11.s6、在最近绿灯控制起始时间点t绿(i)，控制中心c利用式(4)预测计算当前路口r(i)的对应采样时长为t绿(i)的交通流量f预(i)；
12.s7、控制中心c，检索回溯当前时刻点t(i)对应的上一周期绿灯时长下的真实交通流f实际(i
‑
1)，判断路口r(i)交通流量的增长情况，将绿灯时长调整比例值s(i)作为调整依据，实现对最近绿灯时长的调整；
13.s8、确定当前最近绿灯时间t绿(i)调整比例值s(i)，控制中心将依据调整比例值s(i)实现对绿灯的时间调整；
14.s9、当控制中心c检测到计时时间到达t绿(i)+t绿(i)后，控制中心c终止对当前r(i)对应的时间点t(i)的引导，开始下一时间点t(i+1)的交通流量预测计算和绿灯时长调整。
15.优选的，所述s3
‑
s9的具体计算包括以下步骤：
16.s101、交通流序列生成：用各匝道入口r(i)实时检测得到汽车流量数据构成交通流量时间序列f:f(0)，f(1)，
…
，f(n)，
…
。{f(i)，t∈t，t是时间集}为实时检测到的交通流数量；
17.s102、交通流流量增长变化概率计算：由于天气、光照、降水、出行需求等外界影响，连续交通流转移概率矩阵会随着时间、天气、出行需求等因素发生改变，交通流状态变化分为3种状态：增加、不变、减少；由交通流量增长变化状态历史记录，得如下表1的数据记录；
[0018][0019]
以表示交通流量从状态i过度到状态j的变化概率估计值，则由表1的交通流计算估计值的公式如下
[0020]
[0021]
交通流在t(i)
‑
kt
绿
(i)时刻处于状态i，t(i)时刻转移到状态j的k步交通流转移概率为：
[0022]
则匝道入口r(i)对应的k步交通流转移矩阵为
[0023][0024]
同理，可得交叉口r(i)在同一时刻点对应的k步交通流转移矩阵为
[0025][0026]
当前路口r(i)在时刻点t(i)对应的交通流处于状态i经过k个采样时间回溯后所得的当前预测交通流的交通流量加权递推公式为
[0027][0028]
当k＝1时，规定交叉路口初始交通流量为式(4)中，m为归属路口r(i)的道路沿线匝道路口数量，n为匝道r(i)对应采样时长为t绿(i)时的采样次数的最大圆整值，也是交通流状态变化的次数；
[0029]
s103、时长调整比例计算：由式(4),可以获得交叉路口r(i)在时间点t(i)时，交叉路口最近绿灯时预测得到的交通流流量可利用该数值与上一周期绿灯通过的实际交通流数据进行对比，根据交通流增长比例对绿灯时长进行调整，具体调整方法为：
[0030]
a、如果计算结果大于则认为当前路口绿灯时长应适当延长，调整比例值s(i)为：延长时间为t
绿
(i)s(i)；
[0031]
b、如果计算结果小于则认为当前路口绿灯时长应适当减少，减少时间为t
绿
(i)s(i)；
[0032]
c、如果计算结果等于则认为当前路口绿灯时长可保持不变。
[0033]
本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0034]
1、本发明通过在主干、快速道路交叉路口前方卡口或匝道入口处安装汽车电子标识检测装置，采集连续固定时间间隔内通过各检测装置的车辆车型、时间等信息，形成各检测点处的短时交通流数据，上传到云端，构建描述当前交叉口沿线主要车流量变化的数据序列，并结合当前交叉口交通信号灯控制时间周期变化，实现对当前交叉口在下一个绿灯通行时间内的交通流量数据的提前预判，为当前交叉口绿灯时间的调整提供依据，实现交叉口交通流量和交通管制信号间的协同和优化，减少交叉口各方向信号周期固定引起的通行能力固化问题，实现对交叉口信号控制时间的实时调整，减少车辆在交叉口处停车、起步带来的时间浪费，减少交叉口交通拥堵问题，提升交叉口车辆通行效率，也有助于减少汽车尾气的排放量。
[0035]
2、本发明减少交通流量信息缺失带来的绿灯时长过短过长问题，提升交叉路口管控和通行效率。挖掘现有电子标识系统价值，发挥交通流信息作用，促进交通管控技术进步。
[0036]
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
[0037]
本发明包括以下操作步骤：
[0038]
s1、在当前交叉路口r(i)前方沿线对应的所有匝道入口r(i)处均安装对应的电子标识检测器及天线c(i)，形成当前交叉路口前方沿路的电子标识检测点位序列，实现对通过各匝道r(i)进入主路的车流量的检测；
[0039]
s2、当汽车a(i)通过匝道入口r(i)时，电子标识检测器及天线c(i)检测到当前时间点信息t(i)和汽车a(i)的电子标识信息v(i)，检测时间点信息t(i)和车型信息v(i)自动上传到控制中心c并保存，控制中心c依据汽车电子标识信息v(i)识别汽车a(i)通过匝道入口r(i)；
[0040]
s3、控制中心c依据当前路口r(i)对应的最近绿灯控制起始时间t绿(i)和绿灯控制时间长度t绿(i)，确定通过匝道r(i)的车流检测信息的时间节点长度，形成检测时长为t绿(i)的通过匝道入口r(i)的车流量，形成关于当前时间点t(i)前的短时交通流数据f(i)，并将该数据记录到控制中心的数据库中，以备计算使用；
[0041]
s4、控制中心c将路口r(i)的当前时间点t(i)作为沿线匝道入口r(i)的当前回溯时间点，各匝道入口检测到的交通流数据回溯到上一次绿灯结束时刻t绿(i
‑
1)，并以当前绿灯控制时长t绿(i)作为当前交通流数据截取时长，形成相对于当前时间点t(i)的采样时长为t绿(i)的短时交通流流量f(i)；
[0042]
s5、控制中心c自动检索数据库，获取时间点t(i)前的、时间间隔为t绿(i)的短时交通流数据f(i)，具体见s1、s2、s3和s4，在此基础上，形成关于交叉路口r(i)的短时交通流时间序列f(i)；
[0043]
s6、在最近绿灯控制起始时间点t绿(i)，控制中心c利用式(4)预测计算当前路口r(i)的对应采样时长为t绿(i)的交通流量f预(i)；
[0044]
s7、控制中心c检索回溯当前时刻点t(i)对应的上一周期绿灯时长下的真实交通流f实际(i
‑
1)，判断路口r(i)交通流量的增长情况，将绿灯时长调整比例值s(i)作为调整依据，实现对最近绿灯时长的调整；
[0045]
s8、利用时长调整比例计算确定当前最近绿灯时间t绿(i)调整比例值s(i)，控制中心将依据调整比例值s(i)实现对绿灯的时间调整；
[0046]
s9、当控制中心c检测到计时时间到达t绿(i)+t绿(i)后，控制中心c终止对当前r(i)对应的时间点t(i)的引导，开始下一时间点t(i+1)的交通流量预测计算和绿灯时长调整。
[0047]
本实施例中，交叉路口交通流量的预测计算主要完成当前时间点前的交通流序列生成和对应路口绿灯控制时长内交通流量的预测、绿灯控制时长调整比例的计算，在利用电子标识检测器获取各匝道短时交通流数据的基础上，实现对路口绿灯通行时长内交通流量的预测计算和实时调整，其具体包括以下步骤：
[0048]
s101、交通流序列生成：用各匝道入口r(i)实时检测得到汽车流量数据构成交通流量时间序列f:f(0)，f(1)，
…
，f(n)，
…
。{f(i)，t∈t，t是时间集}为实时检测到的交通流数量；
[0049]
s102、交通流流量增长变化概率计算：由于天气、光照、降水、出行需求等外界影响，连续交通流转移概率矩阵会随着时间、天气、出行需求等因素发生改变，交通流状态变化分为3种状态：增加、不变、减少；由交通流量增长变化状态历史记录，得如下表1的数据记录；
[0050][0051]
以表示交通流量从状态i过度到状态j的变化概率估计值，则由表1的交通流计算估计值的公式如下
[0052][0053]
交通流在t(i)
‑
kt
绿
(i)时刻处于状态i，t(i)时刻转移到状态j的k步交通流转移概率为：
[0054]
则匝道入口r(i)对应的k步交通流转移矩阵为
[0055]
[0056]
同理，可得交叉口r(i)在同一时刻点对应的k步交通流转移矩阵为
[0057][0058]
当前路口r(i)在时刻点t(i)对应的交通流处于状态i经过k个采样时间回溯后所得的当前预测交通流的交通流量加权递推公式为
[0059][0060]
当k＝1时，规定交叉路口初始交通流量为式(4)中，m为归属路口r(i)的道路沿线匝道路口数量，n为匝道r(i)对应采样时长为t绿(i)时的采样次数的最大圆整值，也是交通流状态变化的次数；
[0061]
s103、由式(4),可以获得交叉路口r(i)在时间点t(i)时，交叉路口最近绿灯时预测得到的交通流流量可利用该数值与上一周期绿灯通过的实际交通流数据进行对比，根据交通流增长比例对绿灯时长进行调整，具体调整方法为：
[0062]
a、如果计算结果大于则认为当前路口绿灯时长应适当延长，调整比例值s(i)为：延长时间为t
绿
(i)s(i)；
[0063]
b、如果计算结果小于则认为当前路口绿灯时长应适当减少，减少时间为t
绿
(i)s(i)；
[0064]
c、如果计算结果等于则认为当前路口绿灯时长可保持不变。
[0065]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。