[发明专利]一种基于聚类来监控交通拥堵状况的系统及其方法

权利要求书

1.一种基于聚类来监控交通拥堵状况的系统，包括：

道路网络建模模块，用于对道路网络建模；

聚类块建立模块，用于根据对象的运动状态和它们之间的距离，在路网中形成车辆的聚类块；

预测模块，用于预测每个聚类块的分裂时间，并且产生分裂与合并事件；

事件处理模块，用于处理聚类块的分裂与合并事件，把彼此距离相近的聚类块合并成密集区域；以及

监测模块，用于监测道路网络中的密集区域。

2.根据权利要求1的基于聚类来监控交通拥堵状况的系统，其中聚类块建立模块将彼此距离相近并且运动状态相似的对象构成一个个聚类块。

3.根据权利要求1的基于聚类来监控交通拥堵状况的系统，其中预测模块进一步包括：

输入模块，用于输入聚类块；

判断模块，用于判断聚类块所在位置，即判断聚类块是在路段末尾还是路段中间；

分裂时间获得模块，用于在判断模块判断出聚类块在路段中间的情况下得到分裂时间是聚类块的第一个对象到达路口的时间；

计算模块，用于在判断模块判断出聚类块在路段末尾的情况下，计算在聚类块中两个对象相遇的最早时间t_m；

比较模块，用于把每对邻接对象的最大距离与距离阀值ε相比较以直到t_m时刻；

更新模块，如果比较模块判断出每对邻接对象的最大距离都没有超过距离阀值ε，则从t_m时刻更新对象顺序并将更新后的对象顺序送入计算模块；以及

分裂时间计算模块，如果在某个时刻，比较模块判断出每对邻接对象的最大距离超过距离阀值ε，则将超过距离阀值ε的最早时刻记录为聚类块的分裂时间。

4.根据权利要求1的基于聚类来监控交通拥堵状况的系统，其中处理模块进一步包括：

计算模块，用于计算每个聚类块中每个对象到达路段末尾的时间；

判断模块，用于判断聚类块中的第一个对象是否到达路段末尾；

分组模块，用于当一个聚类块第一个对象到达路段末尾时，把这个聚类块中对象按照对象的方向分组；以及

合并模块，用于根据距离阀值ε把每组对象合并到下一路段的聚类块中。

5.根据权利要求1的基于聚类来监控交通拥堵状况的系统，其中在道路网路建模的成图中，路段对应图中的边，道路交叉口对应图中的结点。

6.一种基于聚类来监控交通拥堵状况的方法，包括：

A、对道路网络进行建模；

B、根据对象的运动状态和它们之间的距离，在路网中形成车辆的聚类块；

C、预测每个聚类块的分裂时间，并且产生分裂与合并事件；

D、处理聚类块的分裂与合并事件，把彼此距离相近的聚类块合并成密集区域；以及

E、监测道路网络中的密集区域。

7.根据权利要求6的基于聚类来监控交通拥堵状况的方法，其中在步骤B中将彼此距离相近并且运动状态相似的对象构成一个个聚类块。

8.根据权利要求6的基于聚类来监控交通拥堵状况的方法，其中步骤C进一步包括：

输入聚类块；

判断聚类块所在位置，即判断聚类块是在路段末尾还是路段中间；

在判断出聚类块在路段中间的情况下得到分裂时间是聚类块的第一个对象到达路口的时间；

在判断出聚类块在路段末尾的情况下，计算在聚类块中两个对象相遇的最早时间t_m；

把每对邻接对象的最大距离与距离阀值ε相比较以直到t_m时刻；

如果比较出每对邻接对象的最大距离都没有超过距离阀值ε，则从t_m时刻更新对象顺序并将更新后的对象顺序送入计算模块；以及

如果在某个时刻，比较出每对邻接对象的最大距离超过距离阀值ε，则将超过距离阀值ε的最早时刻记录为聚类块的分裂时间。

9.根据权利要求6的基于聚类来监控交通拥堵状况的方法，其中步骤D进一步包括：

计算每个聚类块中每个对象到达路段末尾的时间；

判断聚类块中的第一个对象是否到达路段末尾；

当一个聚类块第一个对象到达路段末尾时，把这个聚类块中对象按照对象的方向分组；以及

根据距离阀值ε把每组对象合并到下一路段的聚类块中。

10.根据权利要求6的基于聚类来监控交通拥堵状况的方法，其中在道路网路建模的成图中，路段对应图中的边，道路交叉口对应图中的结点。