1.一种离散时间系统下的道路拥塞程度识别方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、根据不同时间段的车流量特性对任意时段进行二维时间向量划分;
S2、基于道路监控的道路车辆识别数据提取过往车辆通行信息;
S3、基于道路监管系统,记录信号灯指示周期及通行时长;
S4、基于不同二维时间向量下的过往车辆通行信息计算得到不同二维时间向量下的预测车辆到达率;
S5、基于不同二维时间向量下的预测车辆到达率及过往车辆通行信息计算不同二维时间向量下的通过信号灯指示周期后的预测车辆滞留概率分布律;
S6、基于预测车辆滞留概率分布律设计量化标准预测不同二维时间向量下的道路拥塞程度指标;
S7、根据不同二维时间向量下的道路拥塞程度指标设置道路拥塞程度预警阈值及道路拥塞程度等级;
所述步骤S3具体为:信号灯指示周期记作T;通行时长即一个周期内的绿灯时长,记作a,提取红灯,黄灯总时长数据,记作b;则一个指示周期记作T=a+b;
所述预测车辆滞留概率分布律具体为:预设初始系统的车辆滞留数为b0=0,第k‑1个指示周期后的系统滞留车辆数为nk‑1,下一个指示周期结束后,系统滞留车辆数为nk,第k个指示周期内到达的车辆数为xk,第k个指示周期内通行的车辆数为 则第k个指示周期后,系统的滞留车辆数nk在已知(nk‑1,xk,ack)的情况下的表达式为:nk=nk‑1+xk‑ack,k≥1
由于ack的随机性,使用观测路段的极限车辆通行数Ac替换掉随机变量ack,得到第k个指示周期后的系统滞留车辆数nk在已知(nk‑1,xk,Ac)的情况下的表达式为:系统的滞留车辆转移概率公式为:
P{nk=l|n0=l0,n1=l1,…,nk‑1=lk‑1}=P{nk=l|nk‑1=lk‑1}根据上述系统的滞留车辆转移概率,在已知前一个指示周期后的车辆数后得到任意指示周期后的车辆数概率公式,根据前述预设初始系统的车辆滞留数为n0=0,即:得到n1=l下的车辆滞留数概率公式:
在已知nk‑1的情况下,根据前一个指示周期后的状态和转移概率,得到nk=l下的车辆滞留数概率公式及稳态概率分布律:根据前述预设初始系统滞留车辆数及求得的nk=l的车辆滞留数辆概率公式得到P{nk=l}的稳态概率分布律,即预测车辆滞留概率分布律,记作:P{n=l}。
2.根据权利要求1所述的一种离散时间系统下的道路拥塞程度识别方法,其特征在于,所述步骤S1具体为:依据统计学的方法分析得到对车流量影响较大的两个时间维度,建立二维时间向量,记作(ta,tb),其中ta表示一天之中的时间区间划分;tb表示不同日期的时间区间划分。
3.根据权利要求1所述的一种离散时间系统下的道路拥塞程度识别方法,其特征在于,所述步骤S2具体为:利用道路的监控,选取路段正对方向的摄像头,提取不同二维时间向量下的车辆通行信息,记录不同二维时间向量(ta,tb)对应下的车辆的到达数量统计信息。
4.根据权利要求1所述的一种离散时间系统下的道路拥塞程度识别方法,其特征在于,所述步骤S4具体为:基于步骤S2所述的过往车辆通行信息,通过道路拥塞程度识别预警系统记录的过往车辆通行信息设计系统预测算法得到不同二维时间向量下的预测车辆到达率,记作
5.根据权利要求1所述的一种离散时间系统下的道路拥塞程度识别方法,其特征在于,所述步骤S5具体为:根据不同二维时间向量下的预测车辆平均到达率,以及观测交通路段的道路通行时长,计算不同时间向量下通过信号灯指示周期后的预测车辆滞留概率分布律。
6.根据权利要求1所述的一种离散时间系统下的道路拥塞程度识别方法,其特征在于,所述步骤S6具体为:通过计算不同二维时间向量下的预测车辆滞留概率分布律,得到任意指示周期后的车辆滞留数;出于考虑道路拥塞程度识别预警系统的道路拥塞程度指标要在不同路段的大量应用场景下具有广泛适用性,提出一种在任意指示周期后的道路拥塞程度指标,记作Cr,它是根据交通路段的极限车辆通行数Ac和所述预测车辆滞留概率分布律计算得出的普适性道路拥塞程度衡量标准。
7.根据权利要求1所述的一种离散时间系统下的道路拥塞程度识别方法,其特征在于,所述步骤S7具体为:设置道路拥塞程度预警阈值,记作Crh;通过对道路拥塞程度和道路拥塞程度预警阈值的大小比较,判别指示灯、蜂鸣器不同的工作状态,从而对观测路段车辆拥塞程度进行预测和判别。
8.一种离散时间系统下的道路拥塞程度预警系统利用如权利要求1‑7中任一项所述的一种离散时间系统下的道路拥塞程度识别方法,其特征在于,所述系统包括以下模块:交通状况预警数据接收模块:用于接收道路监管系统和道路监控的不同二维时间向量下的实时车辆通行信息和指示灯信息,存储于计算机存储模块;
信号处理模块:用于对数据接收模块的数据进行处理,经信号处理模块处理得到信号灯,蜂鸣器的控制信号及发射天线的传播信号;
信号灯指示模块:用于接收信号处理模块的控制信号,通过红、黄、绿灯的变化醒目的提示交通管制人员的判断及出勤;
蜂鸣器预警模块:用于接收信号处理模块的控制信号,通过蜂鸣器的状态变化提示交通管制人员是否应该出勤管制交通;
发射天线模块:用于接收信号处理模块的控制信号,通过天线将无线信号以广播的形式提前告知通行者,做好拥塞准备,及时更换备选路段通行;
计算机存储模块:用于存储实时交通数据和道路拥塞程度识别预警系统程序,提供快速访问,以支持计算机的正常运行;还包括数据管理、传输和安全性功能,以有效组织、保护和共享存储的信息。
9.一种计算机设备,包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1‑7中任一项所述的一种离散时间系统下的道路拥塞程度识别方法。