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专利号: 2017103501481
申请人: 重庆大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于公交GPS数据的交叉口信号配时参数估计方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:选取某一信号交叉口,并从数据库中提取在某个时间段内经过该交叉口的所有公交车的GPS数据,利用每辆公交车经过交叉口的GPS数据,建立交叉口单车行程时间估计模型;

步骤2:基于已获得的每辆公交车经过交叉口的行程时间,利用先聚类再分类的方法,找到每个信号周期经过交叉口的第一辆公交车,称该类公交车为CBV,具体方法为:步骤21:获得每辆公交车与前车到达交叉口进口的时间差Δt和在交叉口的行程时间差ΔT;

步骤22:把Δt和ΔT作为每辆公交车的特征属性,利用K均值聚类算法将所有车辆聚成两类;

步骤23:为这两类公交车分别附上不同的标签号,在此基础上,利用支持向量机对所有车辆进行分类,得到分类超平面,并找到所有的CBV;

步骤3:计算所有CBV及每一辆CBV对应的前车到达交叉口停车线的时间,在此基础上,获得周期时长以及周期边界估计结果;

步骤4:利用CBV在停车线附近的GPS数据序列,结合周期时长和周期边界估计结果,建立交叉口红灯时长估计模型。

2.根据权利要求1所述的基于公交GPS数据的交叉口信号配时参数估计方法,其特征在于:建立交叉口单车行程时间估计模型的方法如下:在交叉口进口前后各取一个距离交叉口进口最近的GPS定位数据,这两个定位数据所对应的车辆的瞬时速度、GPS时间分别为vi、ti(i=1,2);

若|v1-v2|≤v0,则判定车辆做匀速运动,那么:

车辆到达交叉口进口的时间为:

其中,s1为车辆在交叉口进口前的最后一个GPS定位数据与交叉口进口的距离;

s2车辆在交叉口进口后的第一个GPS定位数据与交叉口进口的距离;

若|v1-v2|>v0,则判定车辆做匀变速运动,那么:式中,a为车辆的加速度。求解上述方程组可得:

其中,

同理,可采用相同的方法计算车辆到达交叉口出口的时间tout,从而得到车辆经过交叉口的行程时间T=tout-tin。

3.根据权利要求1所述的基于公交GPS数据的交叉口信号配时参数估计方法,其特征在于:所述步骤22中,把Δt和ΔT作为每辆公交车的特征属性,以此可以得到采样数据集X={xi|i=1,...,N},其中N为总的车辆数,每个数据对象xi有两个描述属性Δti和ΔTi,即xi=(Δti,ΔTi),在此基础上,利用K均值聚类算法将数据集X聚成两类的方法为:步骤221:首先在采样数据集X中随机选取两个数据对象作为初始聚类中心;

步骤222:计算每个数据对象与各个聚类中心的欧氏距离,将每个数据对象分配到与其最接近的聚类中心,从而形成一类;

步骤223:一旦全部数据对象都被分配了,再以每个聚类子集的平均向量作为新的聚类中心;

步骤224:计算误差平方和准则函数;

步骤225:重复步骤222至步骤224,直到误差平方和不变,则算法终止,得到最终的聚类结果。

4.根据权利要求1所述的基于公交GPS数据的交叉口信号配时参数估计方法,其特征在于:所述步骤23中,对于最终聚类后的两个子集X1、X2的聚类中心x1=(Δt1,ΔT1)、x2=(Δt2,ΔT2),若ΔT1<ΔT2,则将X2中所有数据对象的标签号都置为1,将X1中所有数据对象的标签号都置为-1,反之则相反;在此基础上,利用支持向量机对数据集X进行分类,得到分类超平面并将数据集X分成两类,处在分类超平面之上的数据子集所对应的车辆即为所有的CBV。

5.根据权利要求1所述的基于公交GPS数据的交叉口信号配时参数估计方法,其特征在于:所有CBV及每一辆CBV对应的前车到达交叉口停车线的时间的计算方法为:若停车线处没有车辆GPS定位数据,则在停车线前后各取一个距离停车线最近的GPS定位数据,然后利用所述步骤1的方法即可获得车辆到达交叉口停车线的时间;

若停车线处有车辆GPS定位数据,并且只有一个GPS数据,则该GPS数据对应的时间即为车辆到达停车线的时间;

若车辆正好在停车线处停车等待,由于受到红灯的影响,则停车线处的GPS定位数据可能不止一个,此时,该车到达停车线的时间为停车线处第一个GPS数据所对应的时间。

6.根据权利要求1所述的基于公交GPS数据的交叉口信号配时参数估计方法,其特征在于:建立交叉口红灯时长估计模型的方法如下:步骤41:利用车辆GPS数据判断每个周期的CBV是属于第一类CBV还是第二类CBV,且第一类CBV和第二类CBV的判定方法如下:若CBV正好停在停车线处,则定义该类CBV为第一类CBV;若CBV没有停在停车线处,则定义该类CBV为第二类CBV;

步骤42:计算每个第一类CBV对应的红灯时长下边界,并取所有下边界的最大值且第一类CBV对应的红灯时长下边界的计算方法如下:第一类CBV在停车线处最后一个GPS数据对应的时刻一定在红灯结束时刻之前,又或者刚好为红灯结束时刻,即:其中, 为第i个周期的红灯结束时刻,ti为第i个周期的第一类CBV在停车线处的最后一个GPS数据对应的时刻;则其中,Tr为红灯时长, 为第i个周期的红灯开始时刻;

由此可见,若第i个周期的CBV为第一类CBV,则可得到该CBV对应的红灯时长下边界:计算每个第二类CBV对应的红灯时长上边界,并取所有上边界的最小值且第二类CBV对应的红灯时长上边界的计算方法如下:

红灯结束之后第二类CBV才能到达并驶离停车线,则第二类CBV到达停车线的时刻一定在红灯结束时刻之后,即:其中, 为第j个周期的红灯结束时刻,tj为第j个周期的第二类CBV到达停车线的时刻;

由上式可得:

其中, 为第j个周期的红灯开始时刻;

由此可见,若第j个周期的CBV为第二类CBV,则可得到该CBV对应的红灯时长上边界:步骤43:计算红灯时长估计值: