考虑价值和成本博弈的高速公路交通信息检测器布设方法技术

考虑价值和成本博弈的高速公路交通信息检测器布设方法，属于公路交通信息化技术领域

【技术实现步骤摘要】
考虑价值和成本博弈的高速公路交通信息检测器布设方法


[0001]本专利技术属于公路交通信息化
，具体涉及一种考虑价值和成本博弈的高速公路交通信息检测器布设方法
。

技术介绍

[0002]随着大数据
、
机器学习等技术不断更新迭代，大力发展倡导智慧高速公路建设，高速公路交通信息检测器在高速公路场景应用也愈加广泛，与高速公路相关的有路网流量实时监测
、
交通时间应急救援处置
、
自然气候灾害预警等，这些都积极加快了交通智能化
、
数字化进程，对提高智慧高速公路发展有极大的促进作用
。
高速公路交通信息检测器布设是交通信息感知领域的关键难题，主要体现在高速公路交通信息检测器布设“投入产出”关系难以把握：高速公路交通信息检测器布设密度过大，工程成本过高，容易造成大量的资金浪费，甚至收获的信息效益难以抵消投入成本；高速公路交通信息检测器布设密度过小，信息感知不齐全，无法精准全面掌握高速公路交通运行状况，直接影响高速公路智慧化运营管控决策水平
。
因此，高速公路交通信息检测器布设现在存在的问题主要体现为如何布设高速公路交通信息检测器节点实现信息感知价值与投入运维成本的平衡
。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的问题是提供经济实用的高速公路交通信息检测器布设方案
。
提出一种考虑价值和成本博弈的高速公路交通信息检测器布设方法
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种考虑价值和成本博弈的高速公路交通信息检测器布设方法，包括如下步骤：
S1. 构建高速公路场景仿真模型，通过在高速公路场景仿真模型中设置高速公路交通信息检测器检测点，采集断面的感知交通流量
、
车速
、
占有率数据；
S2. 定义交通信息感知完备度；
S3. 基于步骤
S1
得到的断面的感知交通流量
、
车速
、
占有率数据，分析交通信息相关系数，构建高速公路交通信息检测器的交通信息感知完备度函数；
S4. 基于步骤
S3
得到的高速公路交通信息检测器的交通信息感知完备度函数，设定交通信息感知完备度阈值，建立交通信息完备获取的约束条件；
S5. 分析高速公路交通信息检测器布设的影响因素；
S6. 基于步骤
S4
得到的交通信息完备获取的约束条件
、
步骤
S5
得到的高速公路交通信息检测器布设的影响因素，构建高速公路交通信息检测器布设模型；
S7. 将步骤
S6
得到的高速公路交通信息检测器布设模型利用启发式算法进行求解，得到高速公路交通检测器布设方案
。
[0005]进一步的，步骤
S1
中利用
VISSIM
软件设置高速公路交通信息检测器检测点为在高速公路场景仿真模型中选取
200
米作为布设检测器间距，以每个高速公路交通信息检测器仿真输出的数据作为原始数据
。
[0006]进一步的，步骤
S2
定义交通信息感知完备度为表示高速公路上某个位置的交通信息能够被精准直接或间接感知的程度，直接感知是指当前位置布设有高速公路交通信息检测器，间接感知是指当前位置没有布设高速公路交通信息检测器，通过依靠相邻高速公路交通信息检测器直接感知的信息进行预测估计
。
[0007]进一步的，步骤
S3
的具体实现方法包括如下步骤：
S3.1. 基于步骤
S1
得到的断面的感知交通流量
、
车速
、
占有率数据，提取交通流量序列
、
车速序列和占有率序列；
S3.2. 设置交通信息相关性系数的计算表达式为：；其中，分别为路段上两个位置的交通信息的时间序列，是路段上两个位置的感知距离，为路段上两个位置的交通信息相关系数，，
、
分别是与中的第个值，，
、
分别是与序列的平均值；
S3.3. 根据步骤
S3.2
的公式分别计算交通信息相关性系数，包括交通流量相关系数
、
车速相关系数
、
占有率相关系数，分别用表示，然后计算交通信息整体相关系数，计算表达式为：；其中，分别为交通流量相关系数
、
车速相关系数
、
占有率相关系数的权值；
S3.4. 通过设置
n
组高速公路交通信息检测器采集断面交通信息，计算步骤
S3.3
得到的交通信息整体相关系数，然后进行拟合，得到交通信息感知完备度函数，计算表达式为：；其中，为散点数据拟合操作，为函数变量
、
表示高速公路交通信息检测器的距离，
、
为输入数据，表示第
n
组布设高速公路交通信息检测器间距，表示第
n
组布设高速公路交通信息检测器间距对应的交通信息整体相关系数
。
[0008]进一步的，步骤
S4
的具体实现方法包括如下步骤：
S4.1. 设定交通信息感知完备度函数阈值，当获取的交通信息感知完备度小于该阈值时，则认为获取的交通信息为无效信息，获取信息不够完备；反之则获取的交通信息为有效信息，获取信息完备，为了保证交通信息感知完备获取，需满足如下公式：；其中，为交通信息感知完备度函数阈值；
S4.2. 设置高速公路交通信息检测器布设的坐标序列为，其中为第
i
个高速公路交通信息检测器的坐标，为高速公路交通信息检测器的总数量；为第
i
个高速公路交通信息检测器的交通信息感知完备度函数；为了满足完备度大于或等于完备度阈值，定义第
i
个高速公路交通信息检测器的有效感知范围为，根据交通信息感知完备度函数的递减性，满足的计算表达式为：；
S4.3. 设置当步骤
S4.2
中的计算表达式中等号成立时达到最大间距的布设方案，以第1个高速公路交通信息检测器有效感知范围的左边界为坐标原点，即，得到完整交通信息感知的高速公路交通信息检测器布设的坐标序列，计算表达式为：；然后利用数学归纳法得到完整交通信息感知的每个高速公路交通信息检测器坐标，计算表达式为：
。
[0009]进一步的，步骤
S5
的具体实现方法包括如下步骤：
S5.1. 设置高速公路交通信息检测器布设的影响因素包括交通信息感知完备度函数
、
综合成本
、
综合价值
、
检测器准确率；
S5.2. 综合成本是布设高速公路交通信息检测器的所有成本总和，包括布设的高速公路交通信息检测器设备成本
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑价值和成本博弈的高速公路交通信息检测器布设方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 构建高速公路场景仿真模型，通过在高速公路场景仿真模型中设置高速公路交通信息检测器检测点，采集断面的感知交通流量
、
车速
、
占有率数据；
S2. 定义交通信息感知完备度；
S3. 基于步骤
S1
得到的断面的感知交通流量
、
车速
、
占有率数据，分析交通信息相关系数，构建高速公路交通信息检测器的交通信息感知完备度函数；
S4. 基于步骤
S3
得到的高速公路交通信息检测器的交通信息感知完备度函数，设定交通信息感知完备度阈值，建立交通信息完备获取的约束条件；
S5. 分析高速公路交通信息检测器布设的影响因素；
S6. 基于步骤
S4
得到的交通信息完备获取的约束条件
、
步骤
S5
得到的高速公路交通信息检测器布设的影响因素，构建高速公路交通信息检测器布设模型；
S7. 将步骤
S6
得到的高速公路交通信息检测器布设模型利用启发式算法进行求解，得到高速公路交通检测器布设方案
。2.
根据权利要求1所述的一种考虑价值和成本博弈的高速公路交通信息检测器布设方法，其特征在于，步骤
S1
中利用
VISSIM
软件设置高速公路交通信息检测器检测点为在高速公路场景仿真模型中选取
200
米作为布设检测器间距，以每个高速公路交通信息检测器仿真输出的数据作为原始数据
。3.
根据权利要求1或2所述的一种考虑价值和成本博弈的高速公路交通信息检测器布设方法，其特征在于，步骤
S2
定义交通信息感知完备度为表示高速公路上某个位置的交通信息能够被精准直接或间接感知的程度，直接感知是指当前位置布设有高速公路交通信息检测器，间接感知是指当前位置没有布设高速公路交通信息检测器，通过依靠相邻高速公路交通信息检测器直接感知的信息进行预测估计
。4.
根据权利要求3所述的一种考虑价值和成本博弈的高速公路交通信息检测器布设方法，其特征在于，步骤
S3
的具体实现方法包括如下步骤：
S3.1. 基于步骤
S1
得到的断面的感知交通流量
、
车速
、
占有率数据，提取交通流量序列
、
车速序列和占有率序列；
S3.2. 设置交通信息相关性系数的计算表达式为：；其中，分别为路段上两个位置的交通信息的时间序列，是路段上两个位置的感知距离，为路段上两个位置的交通信息相关系数，，
、
分别是与中的第个值，，
、
分别是与序列的平均值；
S3.3. 根据步骤
S3.2
的公式分别计算交通信息相关性系数，包括交通流量相关系数
、
车速相关系数
、
占有率相关系数，分别用表示，然后计算交通信息整体相关系数，
计算表达式为：；其中，分别为交通流量相关系数
、
车速相关系数
、
占有率相关系数的权值；
S3.4. 通过设置
n
组高速公路交通信息检测器采集断面交通信息，计算步骤
S3.3
得到的交通信息整体相关系数，然后进行拟合，得到交通信息感知完备度函数，计算表达式为：；其中，为散点数据拟合操作，为函数变量
、
表示高速公路交通信息检测器的距离，
、
为输入数据，表示第
n
组布设高速公路交通信息检测器间距，表示第
n
组布设高速公路交通信息检测器间距对应的交通信息整体相关系数
。5.
根据权利要求4所述的一种考虑价值和成本博弈的高速公路交通信息检测器布设方法，其特征在于，步骤
S4
的具体实现方法包括如下步骤：
S4.1. 设定交通信息感知完备度函数阈值，当获取的交通信息感知完备度小于该阈值时，则认为获取的交通信息为无效信息，获取信息不够完备；反之则获取的交通信息为有效信息，获取信息完备，为了保证交通信息感知完备获取，需满足如下公式：；其中，为交通信息感知完备度函数阈值；
S4.2. 设置高速公路交通信息检测器布设的坐标序列为，其中为第
i
个高速公路交通信息检测器的坐标，为高速公路交通信息检测器的总数量；为第
i
个高速公路交通信息检测器的交通信息感知完备度函数；为了满足完备度大于或等于完备度阈值，定义第
i
个高速公路交通信息检测器的有效感知范围为，根据交通信息感知完备度函数的递减性，满足的计算表达式为：；
S4.3. 设置当步骤
S4.2
中的计算表达式中等号成立时达到最大间距的布设方案，以第1个高速公路交通信息检测器有效感知范围的左边界为坐标原点，即，得到完整交通信息感知的高速公路交通信息检测器布设的坐标序列，计算表达式为：
；然后利用数学归纳法得到完整交通信息感知的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐易，刘诗昆，丘建栋，刘晓玲，罗舒琳，罗钧韶，
申请(专利权)人：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：