基于交通工具时空轨迹的交通系统通行效率的评估方法及系统

本发明属于交通控制系统，特别是涉及一种基于交通工具时空轨迹的交通系统通行效率的评估方法及系统。

背景技术：

1、针对陆路、水路或空域交通系统通行效率的评估，普遍通用的技术方法是在交通设施的单位时空的观测范围内，测算交通设施的实际交通量与交通设施的最大（可能）交通量之比。

2、现有技术中，以陆路交通为例，交通系统的通行效率是指“（包括若干条车道的）道路断面（点）”、“（某一道路的）路段（线）”、“（包括若干条道路的）路网（面）”在单位时间内的实际交通量与最大（可能）交通量之比——即饱和度（量纲是%），点/线/面的交通量的量纲是“辆次/时间单位”（例如：辆/小时或辆/秒）。

3、其中，实际交通量既可以直接观测、也可以间接计算，其计算方法是以下两项指标的乘积：1、车流的平均密度——平均空间密度（辆/公里或辆/米）或平均时间占有率（%），这两者之间可等价换算；2、车流的平均速度（公里/小时或米/秒）——给定时段条件下的空间（调和）均速或给定点/线/面条件下的时间均速。最大（可能）交通量（即通行能力），一般只来源于车辆运行的观测数据。

4、以陆路交通为例，实际交通量与最大（可能）交通量这两者的测算，要么是车流在单位空间的时间均值、要么是车流在单位时间的空间均值，均是统计意义下关于多个车辆的样本均值或总体期望，模糊甚至消除了单个车辆的数据特征，难以从空间、时间两个方面同时体现单车个体数据对于交通系统总体效率的独立影响。

5、而在交通感知技术手段自动化与多样化、特别是自动驾驶的条件下，例如（道路）路侧感知设备、（汽车）车载感知设备能够实时感知的车辆空间位置、车辆运动姿态（转向角、横摆角等）、（角）速度、（角）加速度等数据的条件下，观测单车运行对于交通系统总体效率的独立影响（例如某一车辆在何时何处、因为怎样的车速失当而降低了道路的通行效率），不仅是提升交通管控精密、准确度的需求，也是测试验证自动驾驶功能性能的需求。

6、另外最大（可能）交通量是难以精准确定的——即使是给定了道路条件、天候条件，通行能力的高低仍然将显著地受制于人的因素（手动驾驶的交通工具操控人的驾控行为倾向、自动驾驶的交通工具使用人的出行需求倾向）而存在显著的个体差异和主观波动——以陆路车辆为例：和车辆用户（乘客或货主）出行需求的时间紧迫程度不同，导致人类驾驶者、或（由车辆用户的“目的地点、抵达时间”等指令驱动的）自动驾驶机，将不同的出行需求转变为不同的驾控行为倾向——防御性、侵略性、中性的驾驶行为倾向。

技术实现思路

1、针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种基于交通工具时空轨迹的交通系统通行效率的评估方法，从空间、时间两个方面同时度量交通设施的交通量、计算评估交通系统的通行效率，体现单一交通工具个体数据对于交通系统总体效率的独立影响同时消除交通参与人的个体差异和主观波动。本发明的另一任务在于提供一种基于交通工具时空轨迹的交通系统通行效率的评估系统。

2、本发明技术方案为：一种基于交通工具时空轨迹的交通系统通行效率的评估方法，包括以下步骤：在确定的时空范围内，观测计算每个交通工具占用的时空连续体体量数据，将所有交通工具的时空连续体体量数据之和作为交通系统的实际交通量，将所述交通观测范围内交通设施所占用的时空连续体体量数据作为交通系统的最大交通量，将所述交通系统的实际交通量与所述交通系统的最大交通量的比例确定为交通系统通行效率，所述时空连续体体量为所述交通工具或者所述交通设施所占用的平面面积或空间体积与时间的乘积。

3、本发明的另一技术方案为：一种基于交通工具时空轨迹的交通系统通行效率的评估方法，包括以下步骤：在确定的时空范围内，观测计算每个交通工具占用的时空连续体体量数据；将所有交通工具的时空连续体体量数据之和作为交通系统的实际交通量，将所述交通观测范围内交通设施所占用的时空连续体体量数据作为交通系统的最大交通量，所述时空连续体体量为所述交通工具或者所述交通设施所占用的平面面积或空间体积与时间的乘积；可视化绘制：在“经度-纬度”平面坐标体系下绘制各个所述交通工具以及所述交通设施所占用的平面面积并以时间作为第三轴对所述平面面积进行扩展，或者在“经度-纬度-海拔”立体坐标体系下绘制各个所述交通工具以及所述交通设施所占用的空间体积并以时间作为第四轴（维度）对所述空间体积进行扩展。

4、进一步地，计算所述时空连续体体量时，当所述交通设施划定了交通通道时，所述交通工具占用的平面面积为所述交通工具的长度与所述交通通道的宽度的乘积，所述交通工具占用的空间体积为所述交通工具的长度、所述交通通道的宽度以及所述交通通道的高度的乘积；当所述交通设施未划定交通通道时，所述交通工具占用的平面面积为所述交通工具的长度与宽度的乘积，所述交通工具占用的空间体积为所述交通工具的长度、宽度以及高度的乘积。

5、进一步地，所述绘制各个所述交通工具所占用的平面面积并以时间作为第三轴对所述平面面积进行扩展，包括步骤：

6、第一步，在“经度-纬度-时间”三维立体坐标系中，绘制并展示各交通工具的特征部位点的时空轨迹曲线段；

7、第二步，将各交通工具的特征部位点扩展为各交通工具所占的平面面积，从而将交通工具特征部位点的时空轨迹曲线段扩展为交通工具的时空轨迹曲柱体。

8、进一步地，所述绘制各个所述交通工具所占用的空间体积并以时间作为第四轴（维度）对所述空间体积进行扩展，包括步骤：

9、第一步，在“经度-纬度-海拔”三维立体坐标系中，绘制并展示各交通工具的特征部位点的空间轨迹曲线段；

10、第二步，将各交通工具的特征部位点扩展为各交通工具所占的空间体积，从而将交通工具特征部位点的空间轨迹曲线段扩展为交通工具的空间轨迹曲柱体；

11、第三步，对于“经度-纬度-海拔”三维坐标系中的任一空间点，采用颜色差别作为第四轴（维度）来表示在一定的观测时段范围内各交通工具对所述空间点的时空占用密集程度。

12、进一步地，所述颜色差别包括色相、明度和饱和度差别中的一种或多种。

13、本发明的又一技术方案为：一种基于交通工具时空轨迹的交通系统通行效率的评估系统，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现基于交通工具时空轨迹的交通系统通行效率的评估方法。

14、进一步地，包括交通工具的数据采集模块用于检测所述交通工具的位置、姿态并发送至所述存储器以获得所述交通工具的平面面积或空间体积，交通设施的数据采集模块用于检测所述交通设施的几何数据、占用信息并发送至所述存储器以获得所述交通设施的平面面积或空间体积。

15、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

16、在交通系统的实际交通量的计算方面，度量依据是每一辆（艘、架）交通工具所占用的时空连续体的体量数据（即时空轨迹3维、4维数据），从而能够度量单一交通工具个体数据对于交通系统总体效率的独立影响，适应交通管控的精密化、准确化的需求，尤其是在自动驾驶条件下，适应测试验证自动驾驶功能性能的需求；

17、在交通系统的最大（可能）交通量的计算方面，度量依据是交通设施所占用的时空连续体的体量数据，本质是原理性的逻辑推导、而不是实验性的统计数据，从而能够消除交通参与人的个体差异和主观波动；

18、通过上述两方面使得通行效率的评估更加复合客观实际，结合对时空连续体的可视化使得通行效率的评估结果更加直观。

19、