一种基于离散模型的公路交通流检测器设置方法转让专利
申请号 : CN201210059780.8
文献号 : CN102592455B
文献日 : 2014-06-11
发明人 : 史忠科
申请人 : 西安费斯达自动化工程有限公司
摘要 :
为了克服现有交通流量检测器人为布局不能以少量监测点获得所需交通参数的问题，本发明提供了一种基于离散模型的公路交通流检测器设置方法，该方法根据宏观交通流离散模型定义公路条件可观测性判别式，通过调整交通流检测器的设置方案，在道路上实时地检测交通流量、车辆速度、车流密度和道路占用率等各种交通参数，作为监控中心分析、判断、发布信息和提出控制方案的基本依据，提高整体运行效率和管理水平。
权利要求 :
1.一种基于离散模型的公路交通流检测器设置方法，其特征是包括以下步骤：
1) 定义公路条件可观测性判别式为： 其中： 为 时刻交通流检测器的观测值， 为观测矩阵，
，
为采样周期， 为指定公路路段标号, 为该指定公路划分的路段总数， 为第个路段在 时刻的平均密度， 为第 个路段在 时刻的平均速度，为在 时刻从匝道入口进入第 个路段的流量， 为在 时刻从匝道出口流出第 个路段的流量， 为第 个路段长度， 为等价速度， ，， 为自由流速度， 为第 个路段有信息显示牌指示速度对等价速度的影响， 为单个车道的最大可能密度， 为权系数， 是反映特定参数及可以调整的修正系数，使整个模型更符合实际交通；
2)选择观测矩阵 ，通过 观测可以得到密度、速度的估计值，如果通过 次观测不能得到某路段的密度、速度的估计值，该路段的密度、速度必须长期满足道路基本畅通条件：、
其中： 、 为给定的小于1的正数，否则要加装交通流检测器；
具体实现方法为，选择观测矩阵 ，使，
其中：
，
通过 次观测可以得到公路全部路段的密度、速度的估计值；如果选择的观测矩阵使得，
通过 次观测不能得到某路段的密度、速度的估计值，这些路段的密度、速度必须长期满足道路基本畅通条件：、 ，
否则要加装交通流检测器。
说明书 :
一种基于离散模型的公路交通流检测器设置方法
技术领域
[0001] 本发明涉及道路交通流检测器设置方法，特别涉及一种基于离散模型的公路交通流检测器设置方法。
背景技术
[0002] 随着公路交通运输业的迅速发展,公路管理部门需要定期检查道路使用状况,以便对破损路面做出相应的维护措施。传统的使用人工肉眼观察、纸笔记录路面状况的方法,已很难适应高等级公路发展的要求；如何在不影响正常交通运输的情况下,对整段路面上出现破损的位置做出快速准确地定位检测,已成为目前急需解决的问题；另外，目前许多国内城市的交叉口、重要路段以及高速公路匝道口、敏感路段（事故多发、弯道多等）都架设有固定位置检测设备。可以实时检测固定范围内交通状况（如车流量、车速、密度等）以及事故发生信息；但是，由于多方面的原因（主要是经费原因），不可能在每一路段都设置固定检测点；这样，对于未设置检测设备的路段，通常采用以下两种方式来获取相关信息：一是以临近检测点获取信息为基础来估计该路段交通状况，二是设置事故、拥堵信息通报电话号码，被动式接受该路段上行驶车辆的驾驶人员打来的电话通报交通状况，也就是以人工的方式来获取信息；在未设置检测设备的路段上，一旦发生突发性交通事故，为了等待交警前来处理，需要保留事故现场以便于调查取证和确认事故责任方，这样就极易造成路段的拥堵。而交通状态感知是智能交通系统的基础和关键技术之一，准确、快速和可靠的获取基础交通数据和综合交通信息，对于监控、管理、调度交通运行，提高交通服务质量，确保交通安全，缓解交通拥堵有重要意义。
[0003] 国内外在交通信息行政获取方面，主要用于路桥收费、长途运输或城市公交等运输的管理，可以采用行政性手段获取部分车辆和部分道路信息；然而，在城市中行驶的绝大多数车辆，目前不会将自己车辆的GPS信息报告给管理部门，即使在美国等发达国家，由于隐私等人权问题近期也不会强制执行；现代道路上监视系统很多，但是至少哪些监视器必须在道路上实时地检测交通流量、车辆速度、车流密度和道路占用率等各种交通参数，作为监控中心分析、判断、发布信息和提出控制方案的基本依据，提高整体运行效率和管理水平；目前交通流检测器仍然是人为布局。
发明内容
[0004] 为了克服现有交通流量检测器人为布局不能以少量监测点获得所需交通参数的问题，本发明提供了一种基于离散模型的公路交通流检测器设置方法，该方法根据宏观交通流离散模型定义公路条件可观测性判别式，通过调整交通流检测器的设置方案，在道路上实时地检测交通流量、车辆速度、车流密度和道路占用率等各种交通参数，作为监控中心分析、判断、发布信息和提出控制方案的基本依据，提高整体运行效率和管理水平。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于离散模型的公路交通流检测器设置方法，其特征是包括以下步骤：
[0006] 1、定义公路条件可观测性判别式为：
[0007]
[0008] 其中： 为 时刻交通流检测器的观测值， 为观测矩阵，
[0009]
[0010]
[0011]，
为采样周期， 为指定公路路段标号, 为该指定公路划分的路段总数， 为第个路段在 时刻的平均密度， 为第 个路段在 时刻的平均速度，
为在 时刻从匝道入口进入第 个路段的流量， 为在 时刻从匝道出口
流出第 个路段的流量， 为第 个路段长度， 为等价速度， ，
， 为自由流速度， 为第 个路段有信息显示牌指示
速度对等价速度的影响， 为单个车道的最大可能密度， 为权系数， 是反映特定参数及可以调整的修正系数，使整个模型更符合实际交通；
为采样周期， 为指定公路路段标号, 为该指定公路划分的路段总数， 为第个路段在 时刻的平均密度， 为第 个路段在 时刻的平均速度，
为在 时刻从匝道入口进入第 个路段的流量， 为在 时刻从匝道出口
流出第 个路段的流量， 为第 个路段长度， 为等价速度， ，
， 为自由流速度， 为第 个路段有信息显示牌指示
速度对等价速度的影响， 为单个车道的最大可能密度， 为权系数， 是反映特定参数及可以调整的修正系数，使整个模型更符合实际交通；
[0012] 2、选择观测矩阵 ，通过 观测可以得到密度、速度的估计值，如果通过 次观测不能得到某路段的密度、速度的估计值，该路段的密度、速度必须长期满足道路基本畅通条件：
[0013] 、
[0014] 其中： 、 为给定的小于1的正数，否则要加装交通流检测器。
[0015] 本发明的有益效果是：按照系统条件可观测性的判据，科学合理地设置交通流检测器，在道路上实时地检测交通流量、车辆速度、车流密度和道路占用率等各种交通参数，为监控中心分析、判断、发布信息和控制方案选择提供基本依据。
[0016] 下面结合实施例对本发明作详细说明。
具体实施方式
[0017] 1、定义路段条件可观测性判别式为：
[0018]
[0019] 其中： 为 时刻交通流检测器的观测值， 为观测矩阵，
[0020]
[0021]
[0022]，
为采样周期， 为指定公路路段标号, 为该指定公路划分的路段总数， 为第个路段在 时刻的平均密度， 为第 个路段在 时刻的平均速度，
为在 时刻从匝道入口进入第 个路段的流量， 为在 时刻从匝道出口
流出第 个路段的流量， 为第 个路段长度， 为等价速度， ，
， 为自由流速度， 为第 个路段有信息显示牌指示
速度对等价速度的影响， 为单个车道的最大可能密度， 为权系数， 是反映特定参数及可以调整的修正系数，使整个模型更符合实际交通；
为采样周期， 为指定公路路段标号, 为该指定公路划分的路段总数， 为第个路段在 时刻的平均密度， 为第 个路段在 时刻的平均速度，
为在 时刻从匝道入口进入第 个路段的流量， 为在 时刻从匝道出口
流出第 个路段的流量， 为第 个路段长度， 为等价速度， ，
， 为自由流速度， 为第 个路段有信息显示牌指示
速度对等价速度的影响， 为单个车道的最大可能密度， 为权系数， 是反映特定参数及可以调整的修正系数，使整个模型更符合实际交通；
[0023] 2、选择观测矩阵 ，使
[0024] ，
[0025] 其中：