一种基于实时交通数据的区域车流诱导方法及相关设备

技术领域

本发明涉及智慧交通技术领域，特别涉及一种基于实时交通数据的区域车流诱导方法及相关设备。

背景技术

随着交通流的日益增大及复杂化，其通行能力与不断增长的交通需求之间的矛盾变得日益尖锐，现有的智能交通控制难以提高城域交通系统的整体效率，为平衡大规模城市交通的负载并达到交通通行性能的全局最优，采用协同控制与学习机制、模糊控制、动态重规划等理论和方法，研究智能交通系统中相序切换、区域负载均衡、交通流全局优化、车载传感网络的信息收集与处理、交通诱导任务的分解与最优路径选择等问题，建立一套全面高效的智能交通系统的信息收集、信号控制和自主诱导的管理和通行机制，将主动引导交通流、均衡交通负载的诱导系统和被动疏导交通流的控制系统有机结合是解决城市交通问题的有效途径，但如何提高路径诱导的效率成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于实时交通数据的区域车流诱导方法及相关设备，其目的是为了提高路径诱导的效率和有效性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于实时交通数据的区域车流诱导方法，包括：

步骤1，分别针对目标区域内多个路口中的任意两个相邻路口，获取两个相邻路口之间的相位时长，并以两个相邻路口中的一个路口为起点路口，另一个路口为终点路口，根据车流从起点路口往终点路口行驶的方向，确定起点路口为上行路口，终点路口为下行路口；

步骤2，根据上行路口的相位时长和下行路口的相位时长之间的关系，计算上行路口与下行路口之间的车流饱和度；

步骤3，获取上行路口与下行路口之间的距离，并将该距离与车流饱和度的乘积作为蚁群算法的路径边长；

步骤4，根据路径边长对目标区域的车流进行诱导，得到目标区域车流的诱导结果。

进一步来说，上行路口的相位时长和下行路口的相位时长之间的关系，为如下关系中的一种：

上行路口的相位时长大于下行路口的相位时长；

上行路口的相位时长等于下行路口的相位时长；

上行路口的相位时长小于下行路口的相位时长。

进一步来说，步骤2包括：

定义上行路口的相位时长为T

当T

a

取n＝min(A)并判断在(n-1)T

若放空，计目标区域的车流总时长T为(n-1)T

针对上行路口中的每个方向，获取在T时间内每个方向存在车流的时长；上行路口中的方向包括直行、左转、右转；

根据每个方向存在车流的时长，计算每个方向的车流饱和度δ为：

若未放空，则对上行路口的相位时长T

若检验通过，则取目标区域的车流总时长T为T

针对上行路口中的每个方向，获取在T时间内每个方向存在车流的时长；上行路口中的方向包括直行、左转、右转；

根据每个方向存在车流的时长，计算每个方向的车流饱和度δ为：

若检验不通过，则取目标区域的车流总时长T为(n-1)T

针对上行路口中的每个方向，获取在T时间内每个方向存在车流的时长；上行路口中的方向包括直行、左转、右转；

根据每个方向存在车流的时长，计算每个方向的车流饱和度δ为：

其中，T

进一步来说，步骤2还包括：

当T

针对上行路口中的每个方向，获取在T时间内每个方向存在车流的时长；上行路口中的方向包括直行、左转、右转；

根据每个方向存在车流的时长，计算每个方向的车流饱和度δ为：

进一步来说，步骤2还包括：

当T

针对上行路口中的每个方向，获取在T时间内每个方向存在车流的时长；上行路口中的方向包括直行、左转、右转；

根据每个方向存在车流的时长，计算每个方向的车流饱和度δ为：

进一步来说，步骤3具体包括：

获取上行路口和下行路口之间的距离s；

获取任意时刻、任意方向的车流饱和度δ；

将距离s与车流饱和度δ的乘积作为蚁群算法的路径边长。

进一步来说，在步骤3之前，还包括：

分别针对目标区域内多个路口中的任意两个相邻路口，根据两个相邻路口之间的路段情况设置惩罚值；

根据惩罚值增加车流饱和度。

本发明还提供了一种基于实时交通数据的区域车流诱导装置，包括：

获取模块，用于分别针对目标区域内多个路口中的任意两个相邻路口，获取两个相邻路口之间的相位时长，并以两个相邻路口中的一个路口为起点路口，另一个路口为终点路口，根据车流从起点路口往终点路口行驶的方向，确定起点路口为上行路口，终点路口为下行路口；

选取模块，用于根据上行路口的相位时长和下行路口的相位时长之间的关系，计算上行路口与下行路口之间的车流饱和度；

计算模块，用于获取上行路口与下行路口之间的距离，并将该距离与车流饱和度的乘积作为蚁群算法的路径边长；

诱导模块，用于根据路径边长对目标区域的车流进行诱导，得到目标区域车流的诱导结果。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现基于实时交通数据的区域车流诱导方法。

本发明还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现基于实时交通数据的区域车流诱导方法。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明分别针对目标区域内多个路口中的任意两个相邻路口，获取两个相邻路口之间的相位时长，并以两个相邻路口中的一个路口为起点路口，另一个路口为终点路口，根据车流从起点路口往终点路口行驶的方向，确定起点路口为上行路口，终点路口为下行路口；根据上行路口的相位时长和下行路口的相位时长之间的关系，计算上行路口与下行路口之间的车流饱和度；获取上行路口与下行路口之间的距离，并将距离与车流饱和度的乘积作为蚁群算法的路径边长；根据路径边长对目标区域的车流进行诱导，得到目标区域车流的诱导结果；将相邻两个路口之间的距离与车流饱和度的乘积作为蚁群算法的路径边长，路径边长即为蚁群算法的最优路径，提高了路径诱导的效率和有效性，通过有效地诱导改善了路口交通堵塞情况。

本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图；

图2为本发明实施例的路网示意图；

图3为本发明实施例的路网有向图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是锁定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明针对现有的问题，提供了一种基于实时交通数据的区域车流诱导方法及相关设备。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种基于实时交通数据的区域车流诱导方法，包括：

步骤1，分别针对目标区域内多个路口中的任意两个相邻路口，获取两个相邻路口之间的相位时长，并以两个相邻路口中的一个路口为起点路口，另一个路口为终点路口，根据车流从起点路口往终点路口行驶的方向，确定起点路口为上行路口，终点路口为下行路口；

步骤2，根据上行路口的相位时长和下行路口的相位时长之间的关系，计算上行路口与下行路口之间的车流饱和度；

步骤3，获取上行路口与下行路口之间的距离，并将该距离与车流饱和度的乘积作为蚁群算法的路径边长；

步骤4，根据路径边长对目标区域的车流进行诱导，得到目标区域车流的诱导结果。

具体来说，上行路口的相位时长和下行路口的相位时长之间的关系，为如下关系中的一种：

上行路口的相位时长大于下行路口的相位时长；

上行路口的相位时长等于下行路口的相位时长；

上行路口的相位时长小于下行路口的相位时长。

具体来说，步骤2包括：

定义上行路口的相位时长为T

当T

a

取n＝min(A)并判断在(n-1)T

若放空，计目标区域的车流总时长T为(n-1)T

针对上行路口中的每个方向，通过路口的监控设备获取在T时间内每个方向存在车流的时长；上行路口中的方向包括直行、左转、右转；

根据每个方向存在车流的时长，计算每个方向的车流饱和度δ为：

将车流饱和度δ传递给数据中心，且第n个T

若未放空，则对上行路口的相位时长T

首先做出假设，在95％的置信区间下认为在(n-1)T

时间位点t

t

其中，x为车流量，λ采用极大似然估计法，样本从前(n-1)个周期中取得，其样本的似然函数为：

得到λ的极大似然估计量为

若检验通过，则取目标区域的车流总时长T为T

针对上行路口中的每个方向，获取由路口的监控装置得到在T时间内有车流存在的时长T

根据每个方向存在车流的时长，计算每个方向的车流饱和度δ为：

并将车流饱和度δ传递给数据中心；

若检验不通过，则视为(n-1)T

针对上行路口中的每个方向，获取由路口的监控装置得到在T时间内有车流存在的时长T

根据每个方向存在车流的时长，计算每个方向的车流饱和度δ为：

并将车流饱和度δ传递给数据中心；其中，T

具体来说，步骤2还包括：

当T

针对上行路口中的每个方向，获取由路口的监控装置得到在T时间内有车流存在的时长T

根据每个方向存在车流的时长，计算每个方向的车流饱和度δ为：

并将车流饱和度δ传递给数据中心。

具体来说，步骤2还包括：

当T

针对上行路口中的每个方向，获取由路口的监控装置得到在T时间内有车流存在的时长T

根据每个方向存在车流的时长，计算每个方向的车流饱和度δ为：

并将车流饱和度δ传递给数据中心。

具体来说，步骤3具体包括：

获取上行路口和下行路口之间的距离s；

获取任意时刻、任意方向的车流饱和度δ；

将距离s与车流饱和度δ的乘积作为蚁群算法的路径边长。

需要说明的是，蚁群算法(ant colony optimization，ACO)又称蚂蚁算法，是一种用来在图中寻找优化路径的机率型算法。各个蚂蚁在没有事先告诉他们食物在什么地方的前提下开始寻找食物。当一只找到食物以后，它会向环境释放一种挥发性分泌物pheromone(称为信息素，该物质随着时间的推移会逐渐挥发消失，信息素浓度的大小表征路径的远近)来实现的，吸引其他的蚂蚁过来，这样越来越多的蚂蚁会找到食物。有些蚂蚁并没有像其它蚂蚁一样总重复同样的路，他们会另辟蹊径，如果另开辟的道路比原来的其他道路更短，那么，渐渐地，更多的蚂蚁被吸引到这条较短的路上来。最后，经过一段时间运行会出现一条最短的路径，在本领域中属于常规技术手段，因此对其具体的最小路径的选择过程不再一一赘述。

具体来说，在步骤3之前，还包括：

分别针对目标区域内多个路口中的任意两个相邻路口，根据两个相邻路口之间的路段情况设置惩罚值；

根据惩罚值增加车流饱和度。

本发明实施例根据路径边长对目标区域中的车辆进行实时诱导，在实际应用中可以根据实际情况设计惩罚值，例如某路段检修期间需要较少的车流量通过，那么就可以减少经过该路段的蚂蚁所留下的信息素，从而使得经过该路段的车辆减少。也可以根据topsis方法改变各种影响所占的比例，进而实现可调控的车流诱导效果。两个相邻路口之间的饱和度增量根据不同的路段情况进行确定，其具体方式下表所示：

表1

需要说明的是TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to anIdeal Solution)法是C.L.Hwang和K.Yoon于1981年首次提出，TOPSIS法根据有限个评价对象与理想化目标的接近程度进行排序的方法，是在现有的对象中进行相对优劣的评价。TOPSIS法是一种逼近于理想解的排序法，该方法只要求各效用函数具有单调递增(或递减)性就行。TOPSIS法是多目标决策分析中一种常用的有效方法，又称为优劣解距离法。在本领域中属于常规技术手段，因此对其具体的优劣评价过程不再一一赘述。

本发明实施例结合具体的实例进行说明如下：

如图2所示构造路网示意图，大号数字代表各个路口的编号，小号数字反应了两个相邻路口之间实际的距离，本实施例选用这样的表示方式并不影响最后的诱导结果；目标车流从1号到达10号路口，在实现此目标的基础上对目标车流进行诱导，所以按照以上所描述的方向获取每个路口的上下游关系，以及路口对应的相位时长，上行路口的相位时长为T

下面选取5-6路段进行具体的计算，其余路段的计算方式按上述策略仿照此例计算即可：

首先获取两个路口的相位时长，根据上下游的关系，5号路口应该为上行路口，6号路口应该为下行路口，因此把6号路口的相位时长记为T

表2

对应的有向图如图3所示，运算后的距离参数如表3所示：

表3

下面把使用本发明前后的驾驶路径选择进行对比，来体现诱导效果：

在使用本方法前，车辆以距离最近为诱导目标设置驾驶路径，诱导结果为1——>4——>5——>6——>9——>10。

而通过采用本发明后，车辆以车流饱和度最小为诱导目标设置驾驶路径，诱导结果为1——>4——>8——>9——>10。

综上，本发明实施例分别针对目标区域内多个路口中的任意两个相邻路口，获取两个相邻路口之间的相位时长，并以两个相邻路口中的一个路口为起点路口，另一个路口为终点路口，根据车流从起点路口往终点路口行驶的方向，确定起点路口为上行路口，终点路口为下行路口；根据上行路口的相位时长和下行路口的相位时长之间的关系，计算上行路口与下行路口之间的车流饱和度；获取上行路口与下行路口之间的距离，并将该距离与车流饱和度的乘积作为蚁群算法的路径边长；根据路径边长对目标区域的车流进行诱导，得到目标区域车流的诱导结果；将相邻两个路口之间的距离与车流饱和度的乘积作为蚁群算法的路径边长，路径边长即为蚁群算法的最优路径，提高了路径诱导的效率和有效性，通过有效地诱导改善了路口交通堵塞情况。

本发明实施例还提供了一种基于实时交通数据的区域车流诱导装置，包括：

获取模块，用于分别针对目标区域内多个路口中的任意两个相邻路口，获取两个相邻路口之间的相位时长，并以两个相邻路口中的一个路口为起点路口，另一个路口为终点路口，根据车流从起点路口往终点路口行驶的方向，确定起点路口为上行路口，终点路口为下行路口；

选取模块，用于根据上行路口的相位时长和下行路口的相位时长之间的关系，计算上行路口与下行路口之间的车流饱和度；

计算模块，用于获取上行路口与下行路口之间的距离，并将该距离与车流饱和度的乘积作为蚁群算法的路径边长；

诱导模块，用于根据路径边长对目标区域的车流进行诱导，得到目标区域车流的诱导结果。

需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明实施例方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，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，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明实施例的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现基于实时交通数据的区域车流诱导方法。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到构建装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

本发明实施例还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现基于实时交通数据的区域车流诱导方法。

需要说明的是，终端设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、超级移动个人计算机(UMPC，Ultra-mobile Personal Computer)、上网本、个人数字助理(PDA，PersonalDigital Assistant)等终端设备上，例如，终端设备可以是WLAN中的站点(ST，STAION)，可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(SIP，Session Initiation Protocol)电话、无线本地环路(WLL，Wireless Local Loop)站、个人数字处理(PDA，Personal DigitalAssistant)设备、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、电脑、膝上型计算机、手持式通信设备、手持式计算设备、卫星无线设备等。本发明实施例实施例对终端设备的具体类型不作任何限制。

所称处理器可以是中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)、专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、现成可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。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。

所述存储器在一些实施例中可以是所述终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。所述存储器在另一些实施例中也可以是所述终端设备的外部存储设备，例如所述终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SMC，Smart Media Card)，安全数字(SD，Secure Digital)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器还可以既包括所述终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明实施例方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

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。