一種基于遺傳算法和行駛數(shù)據(jù)的公交車(chē)到站時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)估方法技術(shù)

一種基于遺傳算法和行駛數(shù)據(jù)的公交車(chē)到站時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)估方法。包括以下步驟：把待測(cè)公交線路劃分為多個(gè)子路段，分別對(duì)各子路段進(jìn)行分類(lèi)，計(jì)算平均速度并預(yù)估到站時(shí)間；充分利用不斷更新的公交車(chē)行駛數(shù)據(jù)，構(gòu)建預(yù)估時(shí)間與真實(shí)時(shí)間的函數(shù)關(guān)系式，并基于此實(shí)時(shí)檢測(cè)這個(gè)函數(shù)關(guān)系式的準(zhǔn)確性，即預(yù)估時(shí)間與真實(shí)時(shí)間的誤差；當(dāng)準(zhǔn)確性不高時(shí)，在閉環(huán)中引入遺傳算法對(duì)函數(shù)關(guān)系式中的調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行修改，最終確定到達(dá)下游站點(diǎn)的時(shí)間。首先，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)能夠用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)得到到站時(shí)間，使得系統(tǒng)獲得的信息量小，因系統(tǒng)計(jì)算而延誤的時(shí)間減少；其次，把路線進(jìn)行劃分，可以有效的、精確的預(yù)測(cè)到站時(shí)間；最后，可以有效地減少誤差，具有出現(xiàn)誤差便及時(shí)糾正的優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及到城市智能公共交通信息處理
，具體涉及一種公交車(chē)到站時(shí)間的實(shí)時(shí)預(yù)估方法。
技術(shù)介紹
隨著城市化的快速推進(jìn)，城市道路越來(lái)越擁擠。發(fā)展城市公共交通是緩解交通壓力重要手段之一。給乘客提供公交車(chē)實(shí)時(shí)到站信息，可以減少乘客不必要的等待時(shí)間。但是由于城市交通復(fù)雜多變，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)公交車(chē)到站時(shí)間一直是個(gè)難點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)有的電子地圖數(shù)據(jù)，一條公交線路可以被路口劃分為多個(gè)子路段，但不能認(rèn)為所有的道路都是一樣的，根據(jù)電子地圖數(shù)據(jù)可以獲得道路的兩個(gè)基本信息：路程、有無(wú)信號(hào)燈。同時(shí)根據(jù)GPS數(shù)據(jù)，可以獲得公交車(chē)當(dāng)前的位置，進(jìn)一步得到距離下游車(chē)站的路程；另外，通過(guò)汽車(chē)自帶計(jì)時(shí)裝置，可以算得平均速度等數(shù)據(jù)，為本專(zhuān)利技術(shù)預(yù)測(cè)公交到站時(shí)間提供了及時(shí)、有效的數(shù)據(jù)支持。又對(duì)于被劃分出來(lái)的子路段，因?yàn)榇嬖谄渌鐣?huì)車(chē)輛、有無(wú)信號(hào)燈、突發(fā)車(chē)禍等因素，導(dǎo)致道路情況有所差異。排除一些不顯著因素，我們先考慮必然因素：早晚高峰、天氣情況；這些因素對(duì)大部分道路影響情況一樣，所以子路段的平均速度可以為下游子路段提供參考。進(jìn)一步考慮隨機(jī)的顯著因素：交通事故，車(chē)輛變道加塞；這會(huì)使得公交車(chē)被迫減速，平均速度也出現(xiàn)波動(dòng)，預(yù)測(cè)時(shí)間也發(fā)生相應(yīng)的變化。以往的公交到站時(shí)間預(yù)測(cè)，主要把公交車(chē)GPS信息作為數(shù)據(jù)來(lái)源并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，和當(dāng)時(shí)的行駛參數(shù)和道路狀況進(jìn)行修正。此方法數(shù)據(jù)龐大、復(fù)雜，難以保證實(shí)時(shí)性。同時(shí)考慮因素太多，過(guò)于復(fù)雜。過(guò)長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間和過(guò)于龐大的數(shù)據(jù)會(huì)影響到站時(shí)間的實(shí)時(shí)性。基于這些背景和數(shù)據(jù)樣本，可以設(shè)計(jì)一種基于遺傳算法和行駛數(shù)據(jù)的公交車(chē)到站時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)估方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種基于遺傳算法和行駛數(shù)據(jù)的公交車(chē)到站時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)估方法，這既能滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用需求又具有較高的精度。為了達(dá)到上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)提供如下技術(shù)方案。本專(zhuān)利技術(shù)所述的基于遺傳算法和行駛數(shù)據(jù)的公交車(chē)到站時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)估方法，包括以下步驟：(1)根據(jù)汽車(chē)行駛路線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、路口和站點(diǎn)，劃分子路段；(2)獲取所有子路段的信息：路程，是否有信號(hào)燈；把有信號(hào)燈的歸為Ⅰ類(lèi)，沒(méi)有信號(hào)燈的歸為Ⅱ類(lèi)；把已經(jīng)行駛過(guò)的Ⅰ類(lèi)路段路程記為S1，Ⅱ類(lèi)路段路程記為S2，同時(shí)用兩個(gè)變量t1，t2，分別表示在Ⅰ，Ⅱ類(lèi)路段上行駛的時(shí)間之和；(3)根據(jù)實(shí)時(shí)的公交GPS數(shù)據(jù)，公交車(chē)所在位置記為點(diǎn)m，得到公交車(chē)在li,j子路段上行駛距離d；進(jìn)一步計(jì)算兩類(lèi)路段的平均速度；進(jìn)一步計(jì)算到下游q站的兩類(lèi)路段路程，最后計(jì)算用平均速度行駛到站的時(shí)間(4)利用插值擬合法，構(gòu)建預(yù)估時(shí)間x與真實(shí)時(shí)間y的關(guān)系式；(5)構(gòu)建遺傳算法，優(yōu)化參數(shù)；修正得到較為精確的時(shí)間最終時(shí)間為：進(jìn)一步，所述的步驟(1)中，用標(biāo)號(hào)0表示：起點(diǎn)；符號(hào)∞表示：終點(diǎn)；用標(biāo)號(hào)1、2...n表示：第1站到第n站；用標(biāo)號(hào)li,j表示：第i-1站到第i站之間的第j個(gè)子路段；用si,j表示：第i-1站到第i站之間的第j個(gè)路口(i≥1)。從起點(diǎn)0到終點(diǎn)∞之間的路程就可以劃分為多個(gè)子路段：0、l1,1…1…i-1、li,1…li,j…i…∞。進(jìn)一步，所述的步驟(2)中，每個(gè)子路段與路程Li,j一一對(duì)應(yīng)；路口處是否有信號(hào)燈pi,j(有，p＝1；無(wú)，p＝0)；并且把路段分為兩類(lèi)，p＝1的為Ⅰ類(lèi)，p＝0的為Ⅱ類(lèi)；再根據(jù)路段的類(lèi)型，對(duì)已行駛的同類(lèi)型路段進(jìn)行累和，得到S1，S2；進(jìn)一步當(dāng)汽車(chē)在Ⅰ類(lèi)道路上時(shí)t1計(jì)時(shí)，t2停止；當(dāng)汽車(chē)在Ⅱ類(lèi)道路上時(shí)t1停止，t2計(jì)時(shí)。進(jìn)一步，所述的步驟(3)中，獲得公交車(chē)位置點(diǎn)m，在路段li,j上行駛距離為d；進(jìn)一步根據(jù)步驟(2)已知的路程S1，S2和時(shí)間t1，t2得到平均速度；進(jìn)一步計(jì)算出下游兩類(lèi)路段的路程S1*，S2*；進(jìn)一步計(jì)算出進(jìn)一步，所述的步驟(4)中，每輛車(chē)發(fā)車(chē)時(shí)開(kāi)始為“插值擬合法”提供大量的計(jì)算數(shù)據(jù)和真實(shí)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行差值分析，擬合出一個(gè)y與x的關(guān)系式。進(jìn)一步，所述的步驟(5)中，由于關(guān)系式有許多可變參數(shù)，它們會(huì)根據(jù)道路情況的不同而變化，在得到的時(shí)間偏差太大時(shí)，利用遺傳算法，更新優(yōu)化參數(shù)；再把計(jì)算時(shí)間代入關(guān)系式，修正時(shí)間。本專(zhuān)利技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：首先，本專(zhuān)利技術(shù)能夠用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)得到到站時(shí)間，因?yàn)榈秸緯r(shí)間的長(zhǎng)短均表現(xiàn)在車(chē)輛平均速度之中，若干因素均不需再考慮。這使得系統(tǒng)獲得的信息量小，進(jìn)而因系統(tǒng)計(jì)算而延誤的時(shí)間減少；其次，把路線進(jìn)行劃分，可以有效的、精確的預(yù)測(cè)到站時(shí)間；最后，采用兩種先進(jìn)的誤差處理方法:插值擬合法、遺傳算法，這可以有效地減少誤差，具有出現(xiàn)誤差便及時(shí)糾正的優(yōu)點(diǎn)。附圖說(shuō)明圖1為本專(zhuān)利技術(shù)流程示意圖。圖2標(biāo)示出了本專(zhuān)利技術(shù)如何劃分子路段。圖3標(biāo)示出了子路段路程的始末位置。圖4標(biāo)示出了計(jì)算路程時(shí)的注意要點(diǎn)。具體實(shí)施方式為了使本專(zhuān)利技術(shù)更具體，更清晰，下面為本專(zhuān)利技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；(1)根據(jù)公交車(chē)行駛方向和路口信息，同時(shí)公交車(chē)又具有定點(diǎn)行駛的特點(diǎn)，可以先把整個(gè)線路進(jìn)行劃分，以站點(diǎn)1與站點(diǎn)2之間的路段為例，如圖2所示。首先按照停靠站點(diǎn)進(jìn)行劃分，每個(gè)站點(diǎn)用標(biāo)號(hào)1、2、…、n表示，0表示起點(diǎn)，∞表示終點(diǎn)；由于道路交叉路口對(duì)交通有重要影響，所以再獲得所有路口信息，及是否有信號(hào)燈；用si,j表示：第i-1站到第i站之間的第j個(gè)路口(i≥1)，如圖2中的s1,3就表示第一站與起點(diǎn)之間的第三個(gè)路口；而路口和路口、路口和站點(diǎn)、站點(diǎn)和路口之間的路段，就是劃分出來(lái)的子路段li,j；(2)再根據(jù)GPS和電子地圖數(shù)據(jù)，獲得所有路段的路程；這里要注意的是，由于每個(gè)路口都是有寬度的，所以路程為一個(gè)路口中遠(yuǎn)離行駛方向一側(cè)到下一個(gè)路口靠近行駛方向一側(cè)，如圖3所示；進(jìn)一步，如圖4所示，路程計(jì)算應(yīng)該為L(zhǎng)1+L2，而不是路口的直線距離L；進(jìn)一步，根據(jù)路口有無(wú)信號(hào)燈，有則劃分為Ⅰ類(lèi)，無(wú)則劃分為Ⅱ類(lèi)；有些路段可能不包含路口，如圖3中的l1,4，這種路口也歸為Ⅱ類(lèi)；進(jìn)一步計(jì)算起點(diǎn)O到si,j之間的兩類(lèi)路段路程之和，構(gòu)建矩陣，把所有路段的路程用行矩陣A＝[L1,1L1,2…Li.j]表示，所有路段的Pi,j值構(gòu)成列矩陣B＝[P1,1P1,2…Pi.j]T，則所有Ⅰ類(lèi)路程之和可以用以下公式得到：s1＝|AB|進(jìn)一步計(jì)算Ⅱ類(lèi)路程之和，A矩陣不變，B中每項(xiàng)減1，得到B‘＝[P1,1-1P1,2-1…Pi.j-1]T，Ⅱ類(lèi)路程之和可以用以下公式得到：S2＝||AB′||(3)根據(jù)GPS數(shù)據(jù)，公交車(chē)在li,j上行駛距離為d；如果Pi,j＝1則Ⅰ類(lèi)路程為s1+d，Ⅱ類(lèi)路程為s2-d；如果Pi,j＝0則Ⅰ類(lèi)路程為s1-d，Ⅱ類(lèi)路程為s2+d；進(jìn)一步用步驟(2)的方法，得到起點(diǎn)O到站點(diǎn)q的Ⅰ類(lèi)總路程S1總，Ⅱ類(lèi)總路程S2總，再分別減去Ⅰ類(lèi)路程，Ⅱ類(lèi)路程，得到距離下游站點(diǎn)q的距離S1*，S2*；進(jìn)一步，根據(jù)公式：v＝s/t，得到前路程平均速度v1，v2；進(jìn)一步，利用公式：t＝s/v，得到用此速度行駛到站所需時(shí)間；(4)每輛車(chē)發(fā)車(chē)時(shí)，它先把第一、二條道路：l1,1、l1,2由1……n個(gè)點(diǎn)平均劃分為n+1段小路程，取名為[q1q2...qn+1]，路程都為L(zhǎng)，則每點(diǎn)到起點(diǎn)的路程為[L2*L...(n+1)*L]，走到每一點(diǎn)都會(huì)得到一個(gè)時(shí)間[y1y2...ynyn+1]＝[t1t2...tntn+1]，每點(diǎn)平均速度可用以下公式得到：系統(tǒng)計(jì)算的走到下一點(diǎn)的時(shí)間為[0L/v2L/v3...L/vn+1](其中0表示無(wú)法計(jì)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于遺傳算法和行駛數(shù)據(jù)的公交車(chē)到站時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)估方法，其特征在于包括以下步驟：(1)根據(jù)汽車(chē)行駛路線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、路口和站點(diǎn)，劃分子路段；(2)獲取所有子路段的信息：路程，是否有信號(hào)燈；把有信號(hào)燈的歸為Ⅰ類(lèi)，沒(méi)有信號(hào)燈的歸為Ⅱ類(lèi)；把已經(jīng)行駛過(guò)的Ⅰ類(lèi)路段路程記為S1，Ⅱ類(lèi)路段路程記為S2，同時(shí)用兩個(gè)變量t1，t2，分別表示在Ⅰ，Ⅱ類(lèi)路段上行駛的時(shí)間之和；(3)根據(jù)實(shí)時(shí)的公交GPS數(shù)據(jù)，公交車(chē)所在位置記為點(diǎn)m；進(jìn)一步計(jì)算兩類(lèi)路段的平均速度；進(jìn)一步計(jì)算到下游q站的兩類(lèi)路段路程，最后計(jì)算用平均速度行駛到站的時(shí)間(4)利用插值擬合法，構(gòu)建預(yù)估時(shí)間x與真實(shí)時(shí)間y的關(guān)系式；(5)構(gòu)建遺傳算法，優(yōu)化參數(shù)；修正得到較為精確的時(shí)間T1*，最終時(shí)間為：

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于遺傳算法和行駛數(shù)據(jù)的公交車(chē)到站時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)估方法，其特征在于包括以下步驟：(1)根據(jù)汽車(chē)行駛路線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、路口和站點(diǎn)，劃分子路段；(2)獲取所有子路段的信息：路程，是否有信號(hào)燈；把有信號(hào)燈的歸為Ⅰ類(lèi)，沒(méi)有信號(hào)燈的歸為Ⅱ類(lèi)；把已經(jīng)行駛過(guò)的Ⅰ類(lèi)路段路程記為S1，Ⅱ類(lèi)路段路程記為S2，同時(shí)用兩個(gè)變量t1，t2，分別表示在Ⅰ，Ⅱ類(lèi)路段上行駛的時(shí)間之和；(3)根據(jù)實(shí)時(shí)的公交GPS數(shù)據(jù)，公交車(chē)所在位置記為點(diǎn)m；進(jìn)一步計(jì)算兩類(lèi)路段的平均速度；進(jìn)一步計(jì)算到下游q站的兩類(lèi)路段路程，最后計(jì)算用平均速度行駛到站的時(shí)間(4)利用插值擬合法，構(gòu)建預(yù)估時(shí)間x與真實(shí)時(shí)間y的關(guān)系式；(5)構(gòu)建遺傳算法，優(yōu)化參數(shù)；修正得到較為精確的時(shí)間T1*，最終時(shí)間為：2.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的一種基于遺傳算法和行駛數(shù)據(jù)的公交車(chē)到站時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)估方法，其特征在于：所述的步驟(1)中，對(duì)于一條公交車(chē)線路，將起點(diǎn)設(shè)為O，終點(diǎn)設(shè)為∞；進(jìn)一步，以路口si,j，站點(diǎn)i為分割點(diǎn)，將其進(jìn)一步劃分為更短的子路段li,j。3.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的一種基于遺傳算法和行駛數(shù)據(jù)的公交車(chē)到站時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)估方法，其特征在于：所述的步驟(2)中，獲取子路段信息之后按照Pi,j的值進(jìn)行分類(lèi)，Pi,j＝1設(shè)為Ⅰ類(lèi)，Pi,j＝0設(shè)為Ⅱ類(lèi)，其中Pi,j表示有無(wú)信號(hào)燈；所有Ⅰ類(lèi)路程之和可以用以下公式得到：s1＝|AB|其中路程矩陣A＝[L1,1L1,2…L...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：熊鵬文，甘毅輝，張文惠，翟玉蘭，黃嘉誠(chéng)，羅榮萍，黃玉水，胡凌燕，劉小平，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：南昌大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：江西;36