[发明专利]基于VSP分布的生态驾驶定量评价与轨迹优化方法

说明书

本发明的基于VSP分布的生态驾驶定量评价与轨迹优化方法包括：基于逐秒行驶轨迹数据构建大量驾驶员与个体驾驶员的VSP分布模型；基于大量驾驶员与个体驾驶员VSP分布差异，构建驾驶行为生态性量化评价模型；基于大量实际生态驾驶轨迹构建生态驾驶优化轨迹模型，统计出在所有速度区间内，所有驾驶员中得分为1的环保轨迹中的加速轨迹片段和减速轨迹片段，将其分别绘制为速度与时间散点图，通过对生态轨迹加减速的平均值趋势和上下限变化趋势进行曲线拟合，构建生态驾驶轨迹曲线，为驾驶员提供生态驾驶轨迹优化曲线。

技术领域

本申请涉及生态驾驶行为领域，尤其涉及基于VSP分布的生态驾驶定量评价与轨迹优化方法。

背景技术

随着我国碳达峰与碳中和目标的提出，作为第三大碳排放源的交通行业，节能减排任务愈发紧迫。研究表明，生态驾驶行为可使单车油耗降低5％～10％。生态驾驶指通过驾驶培训、设备辅助等方式，改变驾驶员不良驾驶行为，降低车辆油耗和排放。驾驶行为生态性的评价与优化方法成为研究热点。现有驾驶行为评价主要基于仿真建模、驾驶模拟实验和现场实测等方法展开。其中，仿真方法通常假设驾驶员能完全遵循生态驾驶策略建议的最佳速度进行驾驶，实际驾驶中难以实现；驾驶模拟器可有效捕捉实际驾驶行为，但难以模拟复杂多变的真实道路交通条件；现场实测法能收集真实交通环境中的实际驾驶行为数据，可更为合理地评价驾驶行为，但耗费成本高且路网覆盖程度有限。目前尚缺乏快速准确的驾驶行为生态性定量评价方法。此外，改善驾驶行为的重要途径之一是生态轨迹优化，为驾驶员提供生态驾驶曲线，现有研究多基于仿真手段研究轨迹优化方法，不符合人类驾驶特征。基于机动车比功率(vehicle specific power，VSP)的排放模型，将微观驾驶轨迹和宏观能耗排放相结合，能有效刻画动态交通状态下的能耗排放变化规律。因此，如何基于VSP分布模型开发一种驾驶行为生态性的快速量化评估方法，对实测生态驾驶轨迹进行识别，构建符合人的驾驶特征的生态轨迹曲线是十分有意义的。

发明内容

本发明提出了一种基于VSP分布的生态驾驶定量评价与轨迹优化方法。该方法首先基于大量驾驶员逐秒轨迹数据，构建大量驾驶员与驾驶员个体VSP分布模型；其次，基于整体与个体VSP分布差异及其在不同速度区间的一致性，构建驾驶行为生态性定量评价模型；最后，识别大量实际生态驾驶轨迹，基于正弦函数多项式构建符合人类实际驾驶特征的生态驾驶轨迹优化方法。该发明可对驾驶行为的生态性进行快速量化评价，对不环保驾驶轨迹具有良好的节油效果，为驾驶员提供符合人类驾驶特征且易于实行的生态驾驶轨迹曲线。

为了完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案：

本发明的基于VSP分布的生态驾驶定量评价与轨迹优化方法，其特征在于：它包括：

(一)、基于逐秒行驶轨迹数据构建大量驾驶员与个体驾驶员的VSP分布模型

(1)、对逐秒行驶轨迹数据的预处理

选取至少200个驾驶员的逐秒GPS速度数据，逐秒地计算每个驾驶员上述速度数据中的所有加速度，并且对上述加速度从小到大进行排序，然后删除上述排序中最大的2％加速度的数据；再逐秒检查上述加速度的数据，当上述加速度的数据存在小于或等于2s的连续缺失数据时，采用三次样条插值法进行补齐，并将总插值的加速度的数据的比例控制在所有加速度的数据的1％以内；当上述加速度的数据存在大于或等于3s的连续缺失数据时，删除该部分缺失的加速度的数据，得到逐秒的时间、速度和加速度的连续数据；

(2)、用以上述驾驶员全部轨迹数据构建的VSP分布，来构建驾驶行为生态性定量评价模型

(Ⅰ)、短行程划分及平均速度计算

将上述数据划分为包含几种运行状态的短行程，对于快速路来说，每个短行程的时长为60s，以60s为一个窗口构建连续的轨迹片段，并基于公式(1)计算每条轨迹片段的平均速度；