[发明专利]一种基于时空相似性的城市级信号推荐系统

权利要求书

1.一种基于时空相似性的城市级信号推荐系统,其特征在于：包括

实时交通分析模块，用于实时检测城市路网中各路口的交通运行状态，判断是否超出路口承载范围，从而判断出需要及时介入的路口并触发信控推荐模块；

信控推荐模块，用于基于时空相似性，推荐实时信号控制方案并下发给信号控制系统模块，其中所述信控推荐模块包括：

召回单元，用于利用空间相似性快速召回相似的路口，根据路口属性，采用图卷积网络算法GraphSAGE生成路口嵌入编码，根据所述路口嵌入编码的相似度筛选出介入路口的若干个相似路口；

排序单元，用于基于召回的路口推荐时间上交通状态相近的信号控制方案并进行排序，选取若干个不同的深度神经网络模型，将路网中各路口的历史交通状态数据和历史交通信号控制方案输入所选取若干个不同的深度神经网络模型分别进行训练，并保存训练得到的各深度神经网络模型，基于召回单元得到的若干个相似路口的历史交通状态数据和历史交通信号控制方案训练得到的深度神经网络，以介入路口的当前及往前一定时间单位的交通状态数据为输入，输出推荐的信号控制方案并根据模型训练过程中的损失值进行排序；

重排单元，用于将排序完成的信号控制方案按照评价模块判定的方案的有效性重新排序；

数据库模块，用于保存系统数据，包括静态路网数据、交通状态数据、信控方案数据、信控评价数据；

信号控制系统模块，用于执行下发的实时信号控制方案；

评价模块，用于评价信号控制方案有效性。

2.根据权利要求1所述的一种基于时空相似性的城市级信号推荐系统，其特征在于：所述信控推荐模块还包括下发实时信号控制方案给信号控制系统模块的过程中由专业的信号工程师判断该方案是否符合经验，若推荐的方案被判断符合经验，则将被下发至信号控制系统模块执行；若否，则信号工程师将直接调整信控方案，然后下发至信号控制系统模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于时空相似性的城市级信号推荐系统，其特征在于：所述召回单元采用图卷积网络算法GraphSAGE从备选路口中找到若干个相似路口；具体如下：

先定义一个交通网络G＝(V，E)，其中V是路口的集合，E为连接路段的集合，|V|＝N，N为网络中路口总个数，每个路口包含多个进口路段和出口路段，每个路口包含F个静态属性，即每个顶点生成一个长度为F的特征向量，路口静态属性包括路口各进口路段的长度，各进口道各转向的车道数量和各进口各时段速度，路口i的特征向量如下：

其中，为路口i的m方向的进口路段的长度；

为路口i的m方向的进口路段的转向功能为l的车道数量；

为路口i的m方向t_a至t_b时间内的历史的平均速度；

然后应用GraphSAGE框架生成路口嵌入编码z_i，通过聚合函数合并路口静态属性，使编码同时包含路口静态属性及路口周边的路网结构及分布，根据所述路口嵌入编码的相似度筛选出若干个相似路口；

GraphSAGE训练过程中采用基于图的损失函数评价路口嵌入编码输出结果，使邻近路口节点有相似编码，且相异路口节点编码有异，所述损失函数的公式如下：

其中Z_q为路口节点q的路口嵌入编码，ψ为节点q的邻居,σ为非线性激活函数，P_λ为负采样分布，Q表示负采样的数量，负采样指以一批不是邻居的节点ψ_λ作为负样本，E指期望，T是转置。