[发明专利]基于LSTM的仿真系统车辆动力学模型速度预测方法

权利要求书

1.一种基于LSTM的仿真系统车辆动力学模型速度预测方法，其特征在于，包括：

获取现场的真实车辆日志记录，基于线路和车型对所述真实车辆日志记录进行分类；

提取现有仿真系统中车辆动力学模型的输入特征集与真实车辆日志记录中记录一致的运行状态特征，所述输入特征集单独记载的与车辆速度相关的运行状态特征，以及所述真实车辆日志记录单独记载的与车辆速度相关的运行状态特征；

基于所述运行状态特征构建时间序列记录，所述时间序列记录中每条记录包括所述运行状态特征对应的特征值以及当前时刻的瞬时车辆速度；将不同线路和车型分类下的所述时间序列记录作为样本进行长短期记忆网络LSTM训练，得到对应的LSTM速度预测模型；

基于所述LSTM速度预测模型进行仿真系统车辆动力学模型速度预测；

提取现有仿真动力学模型的输入特征集与真实车辆日志记录中记录一致的运行状态特征，具体包括：

基于现有仿真动力学模型的输入特征集对按时间序列排列的所述真实车辆日志记录中的记录特征进行一一匹配查找，提取输入特征集与真实车辆日志记录中记录完全一致的运行状态特征；

获取所述输入特征集单独记载的与车辆速度相关的运行状态特征，具体包括：

对于输入特征集中记录有但真实车辆日志记录中没有直接记录的第一运行状态特征，若所述第一运行状态特征与车辆速度相关，则基于真实车辆日志记录中记录的与所述第一运行状态特征相关的间接记录信息导出所述第一运行状态特征，若所述第一运行状态特征与车辆速度不相关，则舍弃所述第一运行状态特征；

获取所述真实车辆日志记录单独记载的与车辆速度相关的运行状态特征，具体包括：

获取输入特征集中没有记录但真实车辆日志记录有记录的第二运行状态特征，若所述第二运行状态特征与车辆速度相关，将所述第二运行状态特征作为额外可选仿真输入特征。

2.根据权利要求1所述的基于LSTM的仿真系统车辆动力学模型速度预测方法，其特征在于，所述现有仿真系统中车辆动力学模型的输入特征集与真实车辆日志记录中记录一致的运行状态特征包括牵引状态、制动状态、ATO模拟量输出，当前坡度，牵引力。

3.根据权利要求1所述的基于LSTM的仿真系统车辆动力学模型速度预测方法，其特征在于，获取现场的真实车辆日志记录后，还包括：

对真实车辆日志记录进行清洗，即基于相邻上一条真实车辆日志记录中的特征值替代当前真实车辆日志记录中对应的丢失或不合法特征值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入特征集单独记载的与车辆速度相关的运行状态特征包括道岔的正反位信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真实车辆日志记录单独记载的与车辆速度相关的运行状态特征包括列车重量、乘客满载率。

6.根据权利要求1所述的基于LSTM的仿真系统车辆动力学模型速度预测方法，其特征在于，将不同线路和车型分类下的所述时间序列记录作为样本进行长短期记忆网络LSTM训练，具体包括：

将不同线路和车型分类下的所述时间序列记录作为样本，将所述样本按8:2比例分为训练集和测试集，所述训练集和所述测试集都包括多个车辆运行周期；

将所述训练集输入长短期记忆网络LSTM进行训练，得到LSTM速度预测模型；基于所述测试集对LSTM速度预测模型进行评估。

7.一种基于LSTM的仿真系统车辆动力学模型速度预测装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于获取现场的真实车辆日志记录，基于线路和车型对所述真实车辆日志记录进行分类；

提取模块，用于提取现有仿真系统中车辆动力学模型的输入特征集与真实车辆日志记录中记录一致的运行状态特征，所述输入特征集单独记载与车辆速度相关的运行状态特征，以及所述真实车辆日志记录单独记载的与车辆速度相关的运行状态特征；所述提取模块还用于基于现有仿真动力学模型的输入特征集对按时间序列排列的所述真实车辆日志记录中的记录特征进行一一匹配查找，提取输入特征集与真实车辆日志记录中记录完全一致的运行状态特征；对于输入特征集中记录有但真实车辆日志记录中没有直接记录的第一运行状态特征，若所述第一运行状态特征与车辆速度相关，则所述提取模块还用于基于真实车辆日志记录中记录的与所述第一运行状态特征相关的间接记录信息导出所述第一运行状态特征，若所述第一运行状态特征与车辆速度不相关，则所述提取模块还用于舍弃所述第一运行状态特征；所述提取模块还用于获取输入特征集中没有记录但真实车辆日志记录有记录的第二运行状态特征，若所述第二运行状态特征与车辆速度相关，将所述第二运行状态特征作为额外可选仿真输入特征；

训练模块，用于基于所述运行状态特征构建时间序列记录，所述时间序列记录中每条记录包括所述运行状态特征对应的特征值以及当前时刻的瞬时车辆速度；将不同线路和车型分类下的所述时间序列记录作为样本进行长短期记忆网络LSTM训练，得到对应的LSTM速度预测模型；

预测模块，用于基于所述LSTM速度预测模型进行车辆速度预测。