基于融合数据的高速公路交通时间地图构建方法、系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于融合数据的高速公路交通时间地图构建方法、系统，通过高速公路交通数据(视频监控数据与收费站通行数据)对高速公路的交通状况进行预测，发掘并最大限度地提高了高速公路交通数据的利用率，且充分考虑了交通流的持续性，有利于提高预测的准确性；另外，交通发展态势是交通管理者实施管控的决策依据，其可帮助交通管理部门科学、主动、智慧地做出决策，有利于实现智慧交通。

Construction Method and System of Expressway Traffic Time Map Based on Fused Data

【技术实现步骤摘要】
基于融合数据的高速公路交通时间地图构建方法、系统
本专利技术涉及智能交通
，尤其涉及一种基于融合数据的高速公路交通时间地图构建方法、系统。
技术介绍
截止2017年底，我国高速公路已达13.65万公里，居世界第一，占到了全球高速公路通车里程的一半。高速公路基础设施建设在促进我国社会经济发展方面，发挥了至关重要的先导性、基础性支撑作用和服务功效。我国高速公路智能化、信息化得到了大力建设且仍在持续进行，预计到2023年市场规模将接近900亿元。而高速公路智能化系统最主要两个子系统是：智能收费系统和安防监控系统。据不完全统计，全国各级公路主管及经营部门已部署建设了8万余路的视频监控资源，全国收费站共25505个(不含港澳台：来源于百度地图)。随着我国高速公路联网运营里程的不断增加和运营管理覆盖范围的不断扩大，人们对交通科技提出了更高的期望，希望交通能够步入智能化交通的时代，在掌握高速公路流量的基础上对高速公路未来的车流量做出正确的预测，是我国进行交通建设、步入智能化交通领域的重要条件。对于交通流量的预测现已成为智能交通领域的一个研究热点，准确地预测结果能够为交通管理部门进行交通管制提供决策和支持。随着大量交通视频设备在高速公路沿线布设并投入使用和联网收费系统，实时交通视频数据与收费站通行数据不间断地传输给高速公路交通管理部门，交通数据呈爆炸式增长，再加上以往对视频信号的分析判断主要依靠人的决策，使得我国高速公路管理与服务的问题日益凸显。高速公路网的感知能力不足，交通预测预警手段欠缺等问题急需改观。充分利用好交通视频监控数据和收费站通行数据，为高速公路管理者在管理当中从被动的信息收集到主动监测，实现决策者由被动式管理向主动式、人性化的管理方式转变，以提高高速公路路面交通通行效率与出行者的旅行感受，就越发显得重要。
技术实现思路
本专利技术提供的基于融合数据的高速公路交通时间地图构建方法、系统，主要解决的技术问题是：如何更加准确地预测高速公路的交通运行状况。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于融合数据的高速公路交通时间地图系统，包括：收费站监管子系统、道路监管子系统以及交通态势预测子系统；所述收费站监管子系统包括于目标高速公路的各出入口处设立的收费站点，所述收费站点包括识别模块、记录模块、数据分析模块以及第一存储模块，所述识别模块用于识别经过所述收费站点的各车辆的车牌、车型；所述记录模块用于记录所述各车辆的进站时间、出站时间；所述数据分析模块用于基于所述各车辆的车牌，实现对所述各车辆的进站与出站的追踪，并分别计算各车辆的行驶时间，并根据该车辆的行驶时间以及该车辆进站收费站点与出站收费站点之间的路程，计算该车辆的第一平均速度；以及针对相同进站收费站点，且相同出站收费站点的每一车辆，所述相同进站收费站点与所述相同出站收费站点为相邻收费站点，根据所述每一车辆的第一平均速度以及所述每一车辆对应的车型，统计相同车型下的所有车辆，在目标路段的第二平均速度；所述目标路段为所述相同进站收费站点与所述相同出站收费站点之间的路段；所述第一存储模块用于存储所述各车辆的所述车牌、所述车型、所述进站时间、所述出站时间、所述第一平均速度以及所述第二平均速度；所述道路监管子系统包括在所述目标高速公路沿途布设的一个或多个视频监控点、图像处理模块以及第二存储模块，各所述视频监控点用于实时采集其有效监测区域内的交通视频图像；所述图像处理模块用于基于所述视频监控点采集到的交通视频图像，计算各所述视频监控点的有效监测区域内各车辆的单车速度，以及所述各车辆的第三平均速度；所述第二存储模块用于存储所述交通视频图像、所述单车速度、所述第三平均速度；所述交通态势预测子系统包括设定模块、第一获取模块、第二获取模块，处理模块以及构建模块，所述设定模块用于接收外部设置指令，以设定起始观测时间点t0、滚动预测周期T以及预测时间t；所述第一获取模块用于按照所述滚动预测周期T，从所述收费站监管子系统获取当前从各所述收费站点进站的车辆，作为第一待测车辆，并获取与所述第一待测车辆车型以及行驶方向匹配的第二平均速度，并将所述匹配的第二平均速度作为第一目标速度V1；所述第二获取模块，用于按照所述滚动预测周期T，从所述道路监管子系统获取各所述视频监控点当前采集到的其有效监测区域内的各车辆的所述单车速度、所述第三平均速度、以及与所述视频监控点相邻的下游视频监控点的第三平均速度，将所述视频监控点当前采集到的其有效监测区域内的各车辆作为第二待测车辆；并基于所述单车速度、所述第三平均速度以及所述相邻的下游视频监控点的第三平均速度，确定所述第二待测车辆的第二目标速度V2；所述处理模块，用于将各所述第一待测车辆与各所述第二待测车辆的当前所处位置，加载到所述目标高速公路的交通路网中，并基于所述第一目标速度V1，预测各所述第一待测车辆在预测时间t后的第一行驶距离S1，基于所述第二目标速度V2，预测各所述第二待测车辆在预测时间t后的第二行驶距离S2；所述构建模块，用于根据所述第一行驶距离S1对应所述目标高速公路的交通路网中所在第一目标位置，将所述第一待测车辆加载到所述第一目标位置，根据所述第二行驶距离S2对应所述目标高速公路的交通路网中所在第二目标位置，将所述第二待测车辆加载到所述第二目标位置，以生成高速公路交通时间地图。可选的，所述收费站点还包括第一方向预测模块，用于获取所述第一待测车辆通过所述收费站点的最近一次历史通行记录，若所述最近一次历史通行记录为所述收费站点作为进站，则将所述最近一次历史通行记录的出站作为本次通行的所述行驶方向；若所述最近一次历史通行记录为所述收费站点作为出站，则将所述最近一次历史通行记录的进站作为本次通行的所述行驶方向。可选的，所述收费站点还包括第二方向预测模块，用于获取所述第一待测车辆通过所述收费站点的历史通行记录，根据所述历史通行记录统计走不同方向的发生概率，选择发生概率最大所对应的行驶方向，作为本次通行的所述行驶方向。可选的，所述第二获取模块用于判断所述下游视频监控点的第三平均速度是否存在，如是，计算所述第三平均速度与所述下游视频监控点的第三平均速度的大小关系，根据所述大小关系以及所述单车速度，计算所述第二目标速度V2；如否，将所述单车速度作为所述第二目标速度V2。可选的，所述第二获取模块用于在判断所述下游视频监控点的第三平均速度存在时，计算所述单车速度与所述下游视频监控点的第三平均速度的第一差值，在所述第一差值大于0时，计算所述单车速度与所述下游视频监控点的第三平均速度的平均值，作为所述第二目标速度V2；在所述第一差值小于等于0时，将所述单车速度作为所述第二目标速度V2。可选的，所述第二获取模块用于在判断所述下游视频监控点的第三平均速度存在时，计算所述下游视频监控点的第三平均速度与所述第三平均速度的第一比值，将所述第一比值作为所述第二待测车辆未来行驶速度的影响权重，计算所述单车速度与所述影响权重之间的乘积，作为所述第二目标速度V2。可选的，所述第二获取模块用于在判断所述下游视频监控点的第三平均速度存在时，计算所述第三平均速度与所述下游视频监控点的第三平均速度的第二差值的绝对值，并计算所述绝对值与所述第三平均速度的第二比值，在所述第二比值小于等于预设阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于融合数据的高速公路交通时间地图系统，其特征在于，所述高速公路交通时间地图系统包括收费站监管子系统、道路监管子系统以及交通态势预测子系统；所述收费站监管子系统包括于目标高速公路的各出入口处设立的收费站点，所述收费站点包括识别模块、记录模块、数据分析模块以及第一存储模块，所述识别模块用于识别经过所述收费站点的各车辆的车牌、车型；所述记录模块用于记录所述各车辆的进站时间、出站时间；所述数据分析模块用于基于所述各车辆的车牌，实现对所述各车辆的进站与出站的追踪，并分别计算各车辆的行驶时间，并根据该车辆的行驶时间以及该车辆进站收费站点与出站收费站点之间的路程，计算该车辆的第一平均速度；以及针对相同进站收费站点，且相同出站收费站点的每一车辆，所述相同进站收费站点与所述相同出站收费站点为相邻收费站点，根据所述每一车辆的第一平均速度以及所述每一车辆对应的车型，统计相同车型下的所有车辆，在目标路段的第二平均速度；所述目标路段为所述相同进站收费站点与所述相同出站收费站点之间的路段；所述第一存储模块用于存储所述各车辆的所述车牌、所述车型、所述进站时间、所述出站时间、所述第一平均速度以及所述第二平均速度；所述道路监管子系统包括在所述目标高速公路沿途布设的一个或多个视频监控点、图像处理模块以及第二存储模块，各所述视频监控点用于实时采集其有效监测区域内的交通视频图像；所述图像处理模块用于基于所述视频监控点采集到的所述交通视频图像，计算各所述视频监控点的有效监测区域内各车辆的单车速度，以及所述各车辆的第三平均速度；所述第二存储模块用于存储所述交通视频图像、所述单车速度、所述第三平均速度；所述交通态势预测子系统包括设定模块、第一获取模块、第二获取模块，处理模块以及构建模块，所述设定模块用于接收外部设置指令，以设定起始观测时间点t0、滚动预测周期T以及预测时间t；所述第一获取模块用于按照所述滚动预测周期T，从所述收费站监管子系统获取当前从各所述收费站点进站的车辆，作为第一待测车辆，并获取与所述第一待测车辆车型以及行驶方向匹配的第二平均速度，并将所述匹配的第二平均速度作为第一目标速度V1；所述第二获取模块，用于按照所述滚动预测周期T，从所述道路监管子系统获取各所述视频监控点当前采集到的其有效监测区域内的各车辆的所述单车速度、所述第三平均速度、以及与所述视频监控点相邻的下游视频监控点的第三平均速度，将所述视频监控点当前采集到的其有效监测区域内的各车辆作为第二待测车辆；并基于所述单车速度、所述第三平均速度以及所述相邻的下游视频监控点的第三平均速度，确定所述第二待测车辆的第二目标速度V2；所述处理模块，用于将各所述第一待测车辆与各所述第二待测车辆的当前所处位置，加载到所述目标高速公路的交通路网中，并基于所述第一目标速度V1，预测各所述第一待测车辆在预测时间t后的第一行驶距离S1，基于所述第二目标速度V2，预测各所述第二待测车辆在预测时间t后的第二行驶距离S2；所述构建模块，用于根据所述第一行驶距离S1对应所述目标高速公路的交通路网中所在第一目标位置，将所述第一待测车辆加载到所述第一目标位置，根据所述第二行驶距离S2对应所述目标高速公路的交通路网中所在第二目标位置，将所述第二待测车辆加载到所述第二目标位置，以生成高速公路交通时间地图。...

【技术特征摘要】
1.一种基于融合数据的高速公路交通时间地图系统，其特征在于，所述高速公路交通时间地图系统包括收费站监管子系统、道路监管子系统以及交通态势预测子系统；所述收费站监管子系统包括于目标高速公路的各出入口处设立的收费站点，所述收费站点包括识别模块、记录模块、数据分析模块以及第一存储模块，所述识别模块用于识别经过所述收费站点的各车辆的车牌、车型；所述记录模块用于记录所述各车辆的进站时间、出站时间；所述数据分析模块用于基于所述各车辆的车牌，实现对所述各车辆的进站与出站的追踪，并分别计算各车辆的行驶时间，并根据该车辆的行驶时间以及该车辆进站收费站点与出站收费站点之间的路程，计算该车辆的第一平均速度；以及针对相同进站收费站点，且相同出站收费站点的每一车辆，所述相同进站收费站点与所述相同出站收费站点为相邻收费站点，根据所述每一车辆的第一平均速度以及所述每一车辆对应的车型，统计相同车型下的所有车辆，在目标路段的第二平均速度；所述目标路段为所述相同进站收费站点与所述相同出站收费站点之间的路段；所述第一存储模块用于存储所述各车辆的所述车牌、所述车型、所述进站时间、所述出站时间、所述第一平均速度以及所述第二平均速度；所述道路监管子系统包括在所述目标高速公路沿途布设的一个或多个视频监控点、图像处理模块以及第二存储模块，各所述视频监控点用于实时采集其有效监测区域内的交通视频图像；所述图像处理模块用于基于所述视频监控点采集到的所述交通视频图像，计算各所述视频监控点的有效监测区域内各车辆的单车速度，以及所述各车辆的第三平均速度；所述第二存储模块用于存储所述交通视频图像、所述单车速度、所述第三平均速度；所述交通态势预测子系统包括设定模块、第一获取模块、第二获取模块，处理模块以及构建模块，所述设定模块用于接收外部设置指令，以设定起始观测时间点t0、滚动预测周期T以及预测时间t；所述第一获取模块用于按照所述滚动预测周期T，从所述收费站监管子系统获取当前从各所述收费站点进站的车辆，作为第一待测车辆，并获取与所述第一待测车辆车型以及行驶方向匹配的第二平均速度，并将所述匹配的第二平均速度作为第一目标速度V1；所述第二获取模块，用于按照所述滚动预测周期T，从所述道路监管子系统获取各所述视频监控点当前采集到的其有效监测区域内的各车辆的所述单车速度、所述第三平均速度、以及与所述视频监控点相邻的下游视频监控点的第三平均速度，将所述视频监控点当前采集到的其有效监测区域内的各车辆作为第二待测车辆；并基于所述单车速度、所述第三平均速度以及所述相邻的下游视频监控点的第三平均速度，确定所述第二待测车辆的第二目标速度V2；所述处理模块，用于将各所述第一待测车辆与各所述第二待测车辆的当前所处位置，加载到所述目标高速公路的交通路网中，并基于所述第一目标速度V1，预测各所述第一待测车辆在预测时间t后的第一行驶距离S1，基于所述第二目标速度V2，预测各所述第二待测车辆在预测时间t后的第二行驶距离S2；所述构建模块，用于根据所述第一行驶距离S1对应所述目标高速公路的交通路网中所在第一目标位置，将所述第一待测车辆加载到所述第一目标位置，根据所述第二行驶距离S2对应所述目标高速公路的交通路网中所在第二目标位置，将所述第二待测车辆加载到所述第二目标位置，以生成高速公路交通时间地图。2.如权利要求1所述的高速公路交通时间地图系统，其特征在于，所述收费站点还包括第一方向预测模块，用于获取所述第一待测车辆通过所述收费站点的最近一次历史通行记录，若所述最近一次历史通行记录为所述收费站点作为进站，则将所述最近一次历史通行记录的出站作为本次通行的所述行驶方向；若所述最近一次历史通行记录为所述收费站点作为出站，则将所述最近一次历史通行记录的进站作为本次通行的所述行驶方向。3.如权利要求1所述的高速公路交通时间地图系统，其特征在于，所述收费站点还包括第二方向预测模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，张红龙，刘良伟，张睿，赵章宗，邓朝栋，
申请(专利权)人：重庆同济同枥信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50