发明名称 道路交通状态智能识别方法
摘要 本发明涉及一种道路交通状态智能识别方法。把道路路段交通状态定义为畅通、正常、拥挤、堵塞、严重堵塞五个等级;把交通流量比、占有率均定义为非常小、小、中、大、非常大五个档次。采用模糊推理法来智能识别路段交通状态。根据交通流量比、交通流占有率、交通状态规则进行模式组合形成模糊关系,然后将交通流量比、占有率的实测数据作为输入计算出模糊集合,根据模糊关系获得输出结果的模糊集合,最后采用模糊判决获得当时交通状态。优点是:由交通流量比、占有率二个主要参数协同衡量交通状态,准确性高;只需要布设1个交通流检测器测定交通流量、占有率,现场施工成本较低;交通状态扩展到五个等级,完整性和系统性高。
申请公布号 CN101950482B 申请公布日期 2012.02.29
申请号 CN201010282051.X 申请日期 2010.09.08
申请人 公安部交通管理科学研究所 发明人 袁建华;张雷元;郑煜
分类号 G08G1/01(2006.01)I 主分类号 G08G1/01(2006.01)I
代理机构 无锡市大为专利商标事务所 32104 代理人 曹祖良
主权项 1.道路交通状态智能识别方法,其特征是:在检测点处设置交通流检测器,测出该点的交通流量、占有率;把道路路段交通状态定义为畅通、正常、拥挤、堵塞、严重堵塞五个等级,取值依次为0、1、2、3、4;把交通流量比、占有率均定义为非常小、小、中、大、非常大五个档次,取值依次为1、2、3、4、5;根据交通流量比、交通流占有率、交通状态规则进行模式组合形成交通状态模糊规则表,表的内容如下:如果占有率=1,且流量比=1,那么交通状态=0如果占有率=1,且流量比=2,那么交通状态=0如果占有率=1,且流量比=3,那么交通状态=0如果占有率=1,且流量比=4,那么交通状态=1如果占有率=1,且流量比=5,那么交通状态=1如果占有率=2,且流量比=1,那么交通状态=0如果占有率=2,且流量比=2,那么交通状态=0如果占有率=2,且流量比=3,那么交通状态=1如果占有率=2,且流量比=4,那么交通状态=1如果占有率=2,且流量比=5,那么交通状态=1如果占有率=3,且流量比=1,那么交通状态=3如果占有率=3,且流量比=2,那么交通状态=2如果占有率=3,且流量比=3,那么交通状态=2如果占有率=3,且流量比=4,那么交通状态=2如果占有率=3,且流量比=5,那么交通状态=1如果占有率=4,且流量比=1,那么交通状态=4如果占有率=4,且流量比=2,那么交通状态=4如果占有率=4,且流量比=3,那么交通状态=3如果占有率=4,且流量比=4,那么交通状态=3如果占有率=4,且流量比=5,那么交通状态=3如果占有率=5,且流量比=1,那么交通状态=4如果占有率=5,且流量比=2,那么交通状态=4如果占有率=5,且流量比=3,那么交通状态=4如果占有率=5,且流量比=4,那么交通状态=3如果占有率=5,且流量比=5,那么交通状态=3;定义交通流量比和占有率隶属度函数:<img file="FSB00000657061400011.GIF" wi="623" he="301" /><img file="FSB00000657061400021.GIF" wi="674" he="418" /><img file="FSB00000657061400022.GIF" wi="650" he="420" /><img file="FSB00000657061400023.GIF" wi="673" he="420" /><img file="FSB00000657061400024.GIF" wi="582" he="294" />其中,u<sub>vs</sub>、u<sub>s</sub>、u<sub>m</sub>、u<sub>l</sub>、u<sub>vl</sub>分别代表“非常小”、“小”、“中”、“大”、“非常大”模糊度的临界值,μ<sub>1</sub>(u)、μ<sub>2</sub>(u)、μ<sub>3</sub>(u)、μ<sub>4</sub>(u)、μ<sub>5</sub>(u)分别表示“非常小”、“小”、“中”、“大”、“非常大”隶属度,u表示流量比和占有率数值;根据所述隶属度函数,计算对应的隶属度,将隶属度组成模糊集合;交通流量比模糊集:U<sub>1</sub>={μ<sub>1</sub>(u<sub>1</sub>),μ<sub>2</sub>(u<sub>1</sub>),μ<sub>3</sub>(u<sub>1</sub>),μ<sub>4</sub>(u<sub>1</sub>),μ<sub>5</sub>(u<sub>1</sub>)};其中,μ<sub>1</sub>(u<sub>1</sub>)、μ<sub>2</sub>(u<sub>1</sub>)、μ<sub>3</sub>(u<sub>1</sub>)、μ<sub>4</sub>(u<sub>1</sub>)、μ<sub>5</sub>(u<sub>1</sub>)分别表示流量比隶属于“非常小”、“小”、“中”、“大”、“非常大”的隶属度;交通占有率模糊集:U<sub>2</sub>={μ<sub>1</sub>(u<sub>2</sub>),μ<sub>2</sub>(u<sub>2</sub>),μ<sub>3</sub>(u<sub>2</sub>),μ<sub>4</sub>(u<sub>2</sub>),μ<sub>5</sub>(u<sub>2</sub>)};其中,μ<sub>1</sub>(u<sub>2</sub>)、μ<sub>2</sub>(u<sub>2</sub>)、μ<sub>3</sub>(u<sub>2</sub>)、μ<sub>4</sub>(u<sub>2</sub>)、μ<sub>5</sub>(u<sub>2</sub>)分别表示占有率隶属于“非常小”、“小”、“中”、“大”、“非常大”的隶属度;计算模糊关系矩阵,设每一条模糊规则对应一个模糊关系,根据交通状态模糊规则表得到25条模糊关系R<sub>i</sub>(i=1,2,…,25),进行模糊关系融合得到模糊关系矩阵: <img file="FSB00000657061400031.GIF" wi="1427" he="373" />式中<img file="FSB00000657061400032.GIF" wi="104" he="43" />表示有界和运算;计算模糊输出:<img file="FSB00000657061400033.GIF" wi="344" he="51" />式中<img file="FSB00000657061400034.GIF" wi="103" he="44" />表示有界积运算;设交通状态模糊集:V={μ<sub>0</sub>(v),μ<sub>1</sub>(v),μ<sub>2</sub>(v),μ<sub>3</sub>(v),μ<sub>4</sub>(v)},其中μ<sub>0</sub>(v)、μ<sub>1</sub>(v)、μ<sub>2</sub>(v)、μ<sub>3</sub>(v)、μ<sub>4</sub>(v)分别表示交通状态隶属于“畅通”,“正常”,“拥挤”,“堵塞”,“严重堵塞”的隶属度;则:<img file="FSB00000657061400035.GIF" wi="1489" he="75" /><img file="FSB00000657061400036.GIF" wi="1367" he="365" />式中,μ<sub>ij</sub>表示U<sub>1</sub>×U<sub>2</sub>矩阵中的第i行、第j列元素,μ<sub>i</sub>(u<sub>1</sub>)表示U<sub>1</sub>中第i个元素,μ<sub>j</sub>(u<sub>2</sub>)表示U<sub>2</sub>中第j个元素,“∧”代表取最小值;根据式I的模糊关系得到:μ<sub>0</sub>(v)=μ<sub>11</sub>∨μ<sub>12</sub>∨μ<sub>21</sub>∨μ<sub>22</sub>∨μ<sub>31</sub>μ<sub>1</sub>(v)=μ<sub>32</sub>∨μ<sub>41</sub>∨μ<sub>42</sub>∨μ<sub>51</sub>∨μ<sub>52</sub>∨μ<sub>53</sub>μ<sub>2</sub>(v)=μ<sub>23</sub>∨μ<sub>33</sub>∨μ<sub>43</sub>μ<sub>3</sub>(v)=μ<sub>13</sub>∨μ<sub>34</sub>∨μ<sub>44</sub>∨μ<sub>45</sub>∨μ<sub>54</sub>∨μ<sub>55</sub>μ<sub>4</sub>(v)=μ<sub>14</sub>∨μ<sub>15</sub>∨μ<sub>24</sub>∨μ<sub>25</sub>∨μ<sub>35</sub>式中“∨”代表取最大值;模糊结果采用重心法进行判决,输出值为:<img file="FSB00000657061400037.GIF" wi="1416" he="142" />根据输出值v<sub>r</sub>和交通状态的对应关系得出结果:输出值v<sub>r</sub>∈[0,1),交通状态为畅通;输出值v<sub>r</sub>∈[1,2),交通状态为正常;输出值v<sub>r</sub>∈[2,3),交通状态为拥挤;输出值v<sub>r</sub>∈[3,4),交通状态为拥挤;输出值v<sub>r</sub>∈[4,∞),交通状态为严重堵塞。
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