1.一种基于ETC数据的驶入服务区车流量预测方法,其特征在于,该方法包括:获取预测数据,所述预测数据包括:在时间窗口(ta,tb)内服务区入口车流量、时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的客车流量、时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的货车流量、时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的市内客车流量与时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的市内货车流量之和、时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的市外客车流量和时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的市外货车流量之和、驶入服务区车辆的先验因子,其中,tke表示客车从服务区邻近上游ETC门架到服务区入口的客车平均行驶时间,thuo货车从服务区邻近上游ETC门架到服务区入口的货车平均行驶时间,先验因子的确定方式为:计算历史经过服务区邻近上游ETC门架车辆的先验知识:
其中,netc为车辆驶入过ETC门架的次数,nf为驶入过服务区的次数;
计算未历史经过ETC门架车辆的先验知识:
其中,
为最近一个月驶入过服务区的市内客车数量,
为最近一个月驶入过服务区邻近上游ETC门架的市内客车数量,为最近一个月驶入过服务区的市内货车数量,
为最近一个月驶入过服务区邻近上游ETC门架的市内货车数量,为最近一个月驶入过服务区的市外客车数量,
为最近一个月驶入过服务区邻近上游ETC门架的市外客车数量,为最近一个月驶入过服务区的市外货车数量,
为最近一个月驶入过服务区邻近上游ETC门架的市外货车数量,对时间窗口(ta,tb)内所有车辆的先验知识求和得到先验因子:其中,c为先验因子,n为通过ETC门架的总车辆数,fi为第i辆车的先验知识;
将所述预测数据输入到预先训练好的基于CNN‑双向LSTM‑ATTENTION的服务区驶入车流量预测模型,得到在时间窗口下服务区驶入车流量。
2.根据权利要求1所述的基于ETC数据的驶入服务区车流量预测方法,其特征在于,所述基于CNN‑双向LSTM‑ATTENTION的服务区驶入车流量预测模型包括:依次连接的一维卷积层、第一Droupout层、bi‑lstm网络层、第二Droupout层、带有激活函数sigmoid的Dense层;
其中,使用注意力机制对所述第二Droupout层的输出结果进行处理。
3.根据权利要求1所述的基于ETC数据的驶入服务区车流量预测方法,其特征在于,获取所述时间窗口(ta,tb)内服务区入口车流量,包括:根据ETC数据车辆通行的流水,计算车辆n在服务区路段的行驶速度;
其中:L为服务区路段的长度,t(n)为车辆在服务区路段上的行驶时间;
计算客车在服务区路段上的平均行驶速度:
其中:vke,i为第i辆客车在服务区路段的行驶速度,n1为客车数量;
计算货车在服务区路段上的平均行驶速度:
其中:vhuo,i为第i辆货车在服务区路段的行驶速度,n2为货车数量;
估计客车从服务区邻近上游ETC门架到服务区入口的客车平均行驶时间tke:其中:d为服务区邻近上游ETC门架到服务区入口的距离;
估计货车从服务区邻近上游ETC门架到服务区入口的货车平均行驶时间thuo:其中:d为服务区邻近上游ETC门架到服务区入口的距离。
4.根据权利要求3所述的基于ETC数据的驶入服务区车流量预测方法,其特征在于,根据所述时间窗口(ta,tb)、客车平均行驶时间tke以及货车平均行驶时间thuo统计在时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的客车流量、在时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的货车流量。
5.根据权利要求4所述的基于ETC数据的驶入服务区车流量预测方法,其特征在于,获取所述时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的市内客车流量与时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的市内货车流量之和,包括:根据邻近上游ETC门架原始统计在时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的市内客车流量qke,in(ta‑tke,tb‑tke);
根据邻近上游ETC门架原始统计在时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的市内货车流量qhuo,in(ta‑thuo,tb‑thuo);
所述时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的市内客车流量与时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的市内货车流量之和为:qin=qke,in(ta‑tke,tb‑tke)+qhuo,in(ta‑thuo,tb‑thuo)。
6.根据权利要求5所述的基于ETC数据的驶入服务区车流量预测方法,其特征在于,获取时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的市外客车流量和时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的市外货车流量之和,包括:根据邻近上游ETC门架原始统计在时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的市外客车流量qke,out(ta‑tke,tb‑tke);
根据邻近上游ETC门架原始统计在时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的市外货车流量qhuo,out(ta‑thuo,tb‑thuo);
时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的市外客车流量和时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的市外货车流量之和为:qout=qke,out(ta‑tke,tb‑tke)+qhuo,out(ta‑thuo,tb‑thuo)。
7.根据权利要求2所述的基于ETC数据的驶入服务区车流量预测方法,其特征在于,所述bi‑lstm网络层的结构表示为:Ai=f(Xi×U+w×Ai+1)
ai=f(Xi×u+ai‑1×W)
Yi=f(V×Ai+v×ai)
其中:U和u代表输入层到隐藏层的权重,V和v代表隐藏层到输出层的权重,W和w代表隐藏层之间的权重,f是relu激活函数,Yi是第i个双向LSTM输出值,Ai是双向LSTM第i个细胞单元的输出值,ai是第i个细胞单元计算中的中间结果。
8.根据权利要求2所述的基于ETC数据的驶入服务区车流量预测方法,其特征在于,所述注意力机制的公式为:T T
Out=tanh(H×{softmax[w·tanh(H)]})其中:H为上一层的输出向量,w为需要训练的参数向量。
9.一种基于ETC数据的驶入服务区车流量预测装置,其特征在于,该装置包括:数据获取模块,用于获取预测数据,所述预测数据包括:在时间窗口(ta,tb)内服务区入口车流量、时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的客车流量、时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的货车流量、时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的市内客车流量与时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的市内货车流量之和、时间窗口(ta‑tke,tb‑tke)内通过服务区邻近上游ETC门架的市外客车流量和时间窗口(ta‑thuo,tb‑thuo)内通过服务区邻近上游ETC门架的市外货车流量之和、驶入服务区车辆的先验因子,其中,tke表示客车从服务区邻近上游ETC门架到服务区入口的客车平均行驶时间,thuo货车从服务区邻近上游ETC门架到服务区入口的货车平均行驶时间,先验因子的确定方式为:计算历史经过服务区邻近上游ETC门架车辆的先验知识:
其中,netc为车辆驶入过ETC门架的次数,nf为驶入过服务区的次数;
计算未历史经过ETC门架车辆的先验知识:
其中,
为最近一个月驶入过服务区的市内客车数量,
为最近一个月驶入过服务区邻近上游ETC门架的市内客车数量,为最近一个月驶入过服务区的市内货车数量,
为最近一个月驶入过服务区邻近上游ETC门架的市内货车数量,为最近一个月驶入过服务区的市外客车数量,
为最近一个月驶入过服务区邻近上游ETC门架的市外客车数量,为最近一个月驶入过服务区的市外货车数量,
为最近一个月驶入过服务区邻近上游ETC门架的市外货车数量,对时间窗口(ta,tb)内所有车辆的先验知识求和得到先验因子:其中,c为先验因子,n为通过ETC门架的总车辆数,fi为第i辆车的先验知识;
预测模块,用于将所述预测数据输入到预先训练好的基于CNN‑双向LSTM‑ATTENTION的服务区驶入车流量预测模型,得到在时间窗口下服务区驶入车流量。