高速公路交通流参数获取方法及系统

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，尤其涉及一种高速公路交通流参数获取方法及系统。

背景技术

交通流信息是实现高速公路日常运营管理、道路状态监测和应急救援的基础，准确、快速获取高速公路大范围路段交通流信息是实现高速公路信息化、数字化建设的关键。目前，国内外高速公路交通流信息的获取，几乎都是依赖固定检测技术(如视频、线圈、微波和雷达等)对高速公路重点位置和重点路段进行监控，获取的交通流信息覆盖范围十分有限，并且固定检测设备的建设和维护成本很高。高速公路大范围监控盲区的存在，极大制约了高速公路信息化、数字化的建设与发展。

随着我国北斗卫星导航系统全球组网完成，可以为车辆提供高精度导航和定位服务，定位精度可达厘米级。通过北斗系统实时定位车辆位置，可以精准构建车辆行驶轨迹，这为实现高速公路大范围交通流信息获取提供了坚实的技术和数据支撑。实现高速公路全路段、全覆盖的精准管控，将是我国高速公路信息化、数字化建设和发展的一个重要方向。考虑当前北斗系统在实际中的应用情况，北斗GPS车辆轨迹的渗透率还处于较低水平，这意味着高速公路交通流信息的获取尚不能完全依赖于北斗系统，还必须依靠传统的固定检测技术。因此，开发基于北斗定位技术和固定检测技术相结合的高速公路超长路段交通流数据获取方法就显得十分重要和迫切。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种高速公路交通流参数获取方法，能够实现北斗GPS不完备情况下得交通流参数获取。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

第一方面，提供了一种高速公路交通流参数获取方法，包括：

一种高速公路交通流参数获取方法，其特征在于，包括：

将高速公路划分为大小均匀的单元网格；

按照预设的间隔对高速公路车道线进行坐标标定；

根据车道线坐标和车辆坐标确定车辆所处单元网格，根据车辆坐标构建车辆轨迹，根据车辆轨迹和车辆所处单元网格估算单元网格初步交通流参数；

对于设有固定检测设备的单元网格，通过固定检测设备获取断面交通流数据，据此计算北斗GPS车辆轨迹渗透率，并根据北斗GPS车辆轨迹渗透率对单元网格初步交通流参数进行修正；

对于未设有固定检测设备的单元网格，通过和其相邻且已修正过初步交通流参数的单元网格对单元网格初步交通流参数进行修正。

结合第一方面，进一步的，单元网格的划分应满足的条件如下式(1)所示：

其中，L

结合第一方面，进一步的，所述车道线坐标如式(2)所示：

其中，Loc

结合第一方面，进一步的，所述估算单元网格初步交通流参数包括：

通过式(3)计算单元网格初步交通流参数

其中，Num表示车辆数，

结合第一方面，进一步的，固定检测设备获取的第i个单元网格上断面交通流流量数据，如式(4)所示

其中，

结合第一方面，进一步的，计算北斗GPS车辆轨迹渗透率，并根据北斗GPS车辆轨迹渗透率对单元网格初步交通流参数进行修正包括：

根据式(5)计算单元网格上北斗GPS车辆轨迹渗透率

其中，

根据北斗GPS车辆轨迹渗透率对单元网格初步交通流参数进行修正，修成过程如式(6)所示：

其中，

对于未设有固定检测设备的单元网格，通过和其相邻且已修正过初步交通流参数的单元网格对单元网格初步交通流参数进行修正包括：

对于未设有固定检测设备的单元网格，根据相邻单元网格的北斗GPS车辆轨迹渗透率作为本单元网格的北斗GPS车辆轨迹渗透率，如式(7)所示：

其中，

第二方面，提供了一种高速公路交通流参数获取系统，包括：

网格划分单元，用于将高速公路划分为大小均匀的单元网格；

初步交通流参数计算模块，用于按照预设的间隔对高速公路车道线进行坐标标定；

根据车道线坐标和车辆坐标确定车辆所处单元网格，根据车辆坐标构建车辆轨迹，根据车辆轨迹和车辆所处单元网格估算单元网格初步交通流参数；

交通流参数修正模块，用于对于设有固定检测设备的单元网格，通过固定检测设备获取断面交通流数据，据此计算北斗GPS车辆轨迹渗透率，并根据北斗GPS车辆轨迹渗透率对单元网格初步交通流参数进行修正；

对于未设有固定检测设备的单元网格，通过和其相邻且已修正过初步交通流参数的单元网格对单元网格初步交通流参数进行修正。

本发明有益效果包括：

依据即有的固定检测设备，无需大量安装固定检测设备，就可以极大提升高速公路交通流信息获取的覆盖范围，对于固定检测设备的要求不高，运营和维护成本很低。

附图说明

图1为本发明高速公路交通流参数获取方法的流程图；

图2为本发明中单元网格初步交通流参数获取的流程图；

图3为本发明中未安装固定检测社诶的单元网格交通流参数修正示意图；

图4为某一高速公路路段示意图；

图5为高速公路车道线坐标路段示意图。

具体实施方式

为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

实施例1

如图1-图5所示，本发明提供的一种基于不完备北斗GPS车辆轨迹的高速公路超长路段交通流参数获取方法，流程如图1所示，如图4所示为某一长约45km的高速公路路段，为了便于说明本发明的实施流程，选择图4中标注的路段进行说明。具体实施步骤如下：

步骤一、将高速公路划分为大小均匀的单元网格，并按照预设的间隔对高速公路车道线进行坐标标定；

如图4中虚线所示，对高速公路路段进行网格化处理，把这一段高速公路划分为长度均匀的单元网格，使得每一个单元网格中仅含有基本路段或交织区路段，单元网格的划分

应满足的条件如下式(1)所示：

其中，L

并且图4中所标注的单元网格1中安装有一个固定检测设备，单元网格2中未安装有固定检测设备，按照一定的距离间隔标定车道线坐标，其标定的过程如图5所示。车道线坐标如式(2)所示：

其中，Loc

为了便于后续计算说明，取车道线之间的距离为3.75米，同一车道线上相邻坐标之间的距离取150米，图4所示单元网格1和单元网格2中的车道线坐标标定结果，如下表1所示。

表1

步骤二、估算单元网格初步交通流参数；

为了说明单元网格交通流参数的估计过程，假设记录了在12:00:00～12:00:40时段内行驶在单元网格1中的北斗GPS车辆轨迹数据，如下表2所示。

根据表1和表2确定车辆所处单元网格，根据车辆坐标构建车辆轨迹，通过式(3)计算单元网格初步交通流参数

其中，Num表示车辆数，

根据车道线坐标和北斗GPS车辆轨迹数据，同样可以初步估计单元网格2的交通流参数。为了简洁表达，在此不一一列出单元网格2内的车辆轨迹坐标，假设单元网格2在12:00:00～12:00:40时段内的交通流参数为：

步骤三、设有固定检测设备的单元网格初步交通流参数修正

针对单元网格1，统计固定检测设备采集到的断面交通流数据，假设固定检测设备记录的断面过车数据如下表3所示。

表3

依据表3所示的过车记录信息，直接统计断面交通流参数，固定检测设备获取的断面交通流数据包括：断面流量和地点速度，如式(4)所示

其中，

依据单元网格交通流参数和断面交通流参数，计算在该时段内北斗GPS车辆轨迹渗透率，根据式(5)计算北斗GPS车辆轨迹渗透率

其中，

依据计算得到的北斗GPS车辆轨迹渗透率，修正单元网格1在12:00:00～12:00:40内的交通流参数数据，其中单元网格中车辆速度的修正系数可以从交通流历史数据中标定获取，在此直接假设车辆速度的修正系数为0.95。单元网格交通流参数的修正，修成过程如式(6)所示：

其中，

步骤四、未设有固定检测设备的单元网格初步交通流参数修正

基于单元网格1中北斗GPS车辆轨迹渗透率，计算单元网格2中北斗GPS车辆轨迹渗透率，计算方法如式(7)所示：

其中，

ρ

基于计算得到的北斗GPS车辆轨迹渗透率，修正单元网格2的交通流参数数据。单元网格单元网格受到上、下游单元网格交通流速度的影响系数，可以从交通流历史数据中标定获取，在此直接假设该影响系数为0.85。单元网格2的交通流参数修正，具体如下所示：

实施例2

本发明提供了一种高速公路交通流参数获取系统，包括：

网格划分单元，用于将高速公路划分为大小均匀的单元网格；

初步交通流参数计算模块，用于按照预设的间隔对高速公路车道线进行坐标标定；

根据车道线坐标和车辆坐标确定车辆所处单元网格，根据车辆坐标构建车辆轨迹，根据车辆轨迹和车辆所处单元网格估算单元网格初步交通流参数；

交通流参数修正模块，用于对于设有固定检测设备的单元网格，通过固定检测设备获取断面交通流数据，据此计算北斗GPS车辆轨迹渗透率，并根据北斗GPS车辆轨迹渗透率对单元网格初步交通流参数进行修正；

对于未设有固定检测设备的单元网格，通过和其相邻且已修正过初步交通流参数的单元网格对单元网格初步交通流参数进行修正。

由上述实施例可见，本发明提供的基于不完备北斗GPS车辆轨迹的高速公路超长路段交通流参数获取方法，在不需要完备北斗GPS车辆轨迹的条件下，仅依靠少量的固定检测设备，就可以获取大范围高速公路上的交通流参数，建设与运营维护成本低。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。