[发明专利]基于定点检测器和信号配时数据融合的城市干道车辆轨迹重构方法

摘要

本发明是一种基于定点检测器和信号配时数据融合的城市干道车辆轨迹重构方法，该方法包括如下步骤（1）建立基础矩阵该方法通过t时刻车辆运行矩阵Car[vehicle,t]决定该时刻的道路占用情况矩阵Point[n,distance,t]，再根据道路占用情况矩阵Point[n,distance,t]计算出t+t0时刻车辆最或然运行状态，从而生成Car[vehicle,t+t0­]的不断迭代过程；（2）车辆生成（3）车辆行为决策和(4）判断轨迹重构是否完毕；本发明方法的优点是融合定点检测器和信号配时数据，不依赖高质量的浮动车数据，对交通数据采集环境要求小。适用于多车道、出入车辆干扰交通的情况，适用面广。重构轨迹完整全面，可以在其基础上实现环境评估、信号控制协调、行程时间估计、拥堵状态预警等功能。

主权项

一种基于定点检测器和信号配时数据融合的城市干道车辆轨迹重构方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)建立基础矩阵：建立三维的道路分时占用矩阵Point[n,distance,t]，其中n表示车道，distance表示该点离研究路段起点的距离，t表示研究时刻；该矩阵的功能是反映当前时刻的实时路况，并作为约束条件对下一秒车辆生成和运行形成约束；建立二维的车辆运行矩阵Car[vehicle,t]，其中vehicle表示车辆的编号，t表示研究时刻，每一矩阵元素为二维向量，包括所处车道以及离研究路段起点距离；该矩阵的功能是反应已生成车辆的运行状况，并用于更新道路的时空占用情况；该方法通过t时刻车辆运行矩阵Car[vehicle,t]决定该时刻的道路分时占用矩阵Point[n,distance,t]，再根据道路分时占用矩阵Point[n,distance,t]计算出t+t0时刻车辆最或然运行状态，从而生成Car[vehicle,t+t0]的不断迭代过程；(2)车辆生成：在研究路段第一个定点检测器处形成初始车辆，每个分时时段Tn内的车辆生成数量设定为定点检测器获得的各车道分时统计交通量qi，具体生成时刻为此分时时段内的随机时刻tn‑j，用Random.Next(0,T)函数分配每辆车的生成时刻，将车辆轨迹向前反推至研究路段起点，并往下游延伸；(3)车辆行为决策：已生成的车辆在每一秒都根据路网的时空占用状态进行行为决策，决策符合一定的约束条件，包括以下四种约束：A基本约束：车辆轨迹需要遵守时间和空间上的合理性，不能重合、相切或者相交；车队轨迹需要符合交通流冲击波形状特征；B信号控制约束：车辆在信控交叉口需要遵守信号条件；C交通流参数约束：车辆在路段中行驶时按照路段平均车速前进；轨迹重构导致的每车道重构交通量需要遵守实测交通量数据，否则进行合理变道或者补充车辆；D决策优先级约束：决策的选择思路是在不违反上述3个约束的前提下，进行优先级更高的状态转移即在车辆行驶时：前进>停车；停车时：起步>停止；这种决策规则是由现实情况决定的，因为路段中正常行驶的车辆驾驶员受到安全、交通规则和心理的影响，会倾向于保持原速行驶；同样，因为红灯、前车停车等因素停车的车辆，也会在第一时间选择起步；在上述几种约束的限制下，根据现实中车辆在路段上的实际行为，车辆的行为决策结果分别是前进、停车与起步、驶出主干道、合理变道和驶入主干道，同时根据需要对轨迹矛盾进行处理；(4)判断轨迹重构是否完毕:当车辆处于以下3种状态时会认为此车的轨迹已重构完毕：(i)重构时间超过了所研究的时间范围；(ii)车辆位于转向车道且已通过交叉口停车线；(iii)车辆位于直行车道且驶出所研究的路段。