[发明专利]一种基于生成-滤波机制的交通流特征模态分解方法

权利要求书

1.一种基于生成—滤波机制的交通流特征模态分解方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将高速交通流作为一个封闭交通系统M，根据驾驶员的随机性，将每个驾驶员看作一个单独的粒子，模拟出路径轨迹，再根据不同参数下轨迹的概率分布，得到对应的交通模态；

(2)取不同的量子随机游走的参数，得到站点上由不同的驾驶模态导致的交通流概率分布的时间演化，进而变换不同的站点形成该高速交通流模态集合；

(3)根据实际观测的交通流数据，对生成的交通模态进行筛选，反演出交通流的模态结构；

所述步骤(1)实现过程如下：

高速交通流是一个车辆总数为M的封闭交通系统，记每辆车为每辆车C_m的行驶轨迹量子随机游走进行模拟，量子随机游走的模拟参数集为则每辆车C_m在站点间的轨迹的概率分布为

在量子随机游走参数固定的情况下，每辆车C_m固定时间上出现在所有站点出现的概率之和一定为1，即：

在量子随机游走模拟参数δ_k和时间t_j固定的条件下，出现在此封闭交通流系统中特定站点S_i的车辆数，即为在站点S_i出现的概率大于在其他站点出现的概率的车辆数之和：

则交通流系统在时间t_j上出现在站点S_i上的概率为：

分别计算各站点可能出现车辆的比例分布，则可以得到固定时间点下该交通系统中车流量的概率分布此概率分布会随着时间t演变，而量子随机游走可以模拟生成出关于时间t的连续演变函数可将其视为交通流处于的一种驾驶状态(或驾驶模式)所生成的概率分布。

2.根据权利要求1所述的一种基于生成—滤波机制的交通流特征模态分解方法，其特征在于，所述步骤(2)通过以下公式实现：

其中，式(5)为为交通流模态集合的展开式，在封闭交通系统中，在固定时间下，每辆车选择从站点集合中任意一个站点驶离交通流，在固定模拟参数上述对应交通流模式在各个站点上的概率之和为1，即：

3.根据权利要求1所述的一种基于生成—滤波机制的交通流特征模态分解方法，其特征在于，所述步骤3实现过程如下：

对交通流模态基于实测交通流量时间序列数据(V(S₁,t),V(S₂,t)，…,V(S_I,t))构建逐步回归方程组：

其中，α_ik(i＝1,2,...,I,k＝1,2,...,K)表示在该交通流系统中，有α_ik个驾驶员以模态从站点S_i驶出交通流；逐步回归方程组具体展开如下：

进一步将其写成如下的矩阵形式：