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      基于車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的動(dòng)態(tài)OD 矩陣估計(jì)新方法

      2013-12-02 08:08:54劍,馮
      關(guān)鍵詞:先驗(yàn)檢測(cè)器動(dòng)態(tài)

      孫 劍,馮 羽

      (同濟(jì)大學(xué) 道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海201804)

      車輛出行OD(origin-destination)是交通系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理的核心基礎(chǔ)信息.傳統(tǒng)的OD 矩陣獲取方法是進(jìn)行大規(guī)模的車輛出行抽樣調(diào)查,為了避開出行調(diào)查技術(shù)困難、經(jīng)費(fèi)巨大及耗時(shí)長的問題,基于交通檢測(cè)信息的OD 估計(jì)理論一直是研究的熱點(diǎn).自1978 年Van Zuylen 和Willumsen首次運(yùn)用極大熵理論通過檢測(cè)路段交通量來“反推”O(jiān)D矩陣以來,OD 估計(jì)研究已經(jīng)有30余年的歷史.估計(jì)方法包括最小二乘法、狀態(tài)空間模型以及信息論方法等[1-3].

      隨著信息檢測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展,交通信息采集技術(shù)已經(jīng)迅速從以環(huán)形線圈為代表的“斷面型”檢測(cè)技術(shù)向“廣域”的車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)(automatic vehicle identification,AVI)轉(zhuǎn)變.AVI技術(shù)包括視頻牌照自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、基于高精度GPS的車輛定位技術(shù)、路側(cè)信標(biāo)與車輛通信識(shí)別技術(shù)等,其核心是可檢測(cè)車輛ID(車牌號(hào))、通過時(shí)間以及車輛位置等信息.伴隨著AVI技術(shù)的應(yīng)用,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)AVI環(huán)境下的OD 估計(jì)進(jìn)行了探索,國外Dixon[4]等通過擴(kuò)展卡爾曼濾波模型,同時(shí)將交通量和AVI之間的行程時(shí)間作為觀測(cè)變量對(duì)車輛OD 進(jìn)行了估計(jì);Zhou[5]在利用非線性最小二乘估計(jì)中考慮了行程時(shí)間影響;Barcelo[6]等通過車載藍(lán)牙信息預(yù)測(cè)行程時(shí)間,并將之引入卡爾曼濾波進(jìn)行OD 估計(jì).國內(nèi)Deng[7]等通過整合3S信息資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)OD 矩陣的研究;陳大山[8]等將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)嵌入到卡爾曼濾波中進(jìn)行動(dòng)態(tài)OD 矩陣研究.然而上述方法仍然存在如下問題和挑戰(zhàn):

      (1)對(duì)于AVI環(huán)境下的動(dòng)態(tài)OD 估計(jì),目前的方法仍然是通過對(duì)經(jīng)典OD 估計(jì)模型進(jìn)行改進(jìn),加入AVI檢測(cè)時(shí)間信息來提高OD 估計(jì)精度.事實(shí)上,AVI檢測(cè)的路徑信息對(duì)OD 估計(jì)的精度至關(guān)重要.

      (2)OD 估計(jì)不僅與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒙范瘟髁肯嚓P(guān),還與先驗(yàn)信息的精度有密切的關(guān)系,以往的研究通常都假設(shè)已獲得可靠的先驗(yàn)信息來推算OD,未對(duì)不同質(zhì)量的先驗(yàn)信息環(huán)境下估計(jì)算法的實(shí)用性和可靠性進(jìn)行精細(xì)化分析.

      (3)在實(shí)際路網(wǎng)中,受投資預(yù)算、安裝條件、AVI識(shí)別率等多方面的影響,AVI檢測(cè)精度和覆蓋率都有一定限制.如何在有限精度/覆蓋的檢測(cè)條件下獲得較高精度的動(dòng)態(tài)OD 矩陣是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn).

      針對(duì)上述問題,本文在文獻(xiàn)[9]靜態(tài)OD 估計(jì)的基礎(chǔ)上,引入AVI檢測(cè)的部分路徑信息、動(dòng)態(tài)行程時(shí)間信息以及檢測(cè)器可測(cè)性(measurability)判據(jù),通過改進(jìn)的粒子濾波算法,從微觀的視角對(duì)路網(wǎng)中任意車輛的起迄點(diǎn)以及進(jìn)入路網(wǎng)的時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)估計(jì),然后將路段AVI檢測(cè)流量作為輔助參數(shù)校正OD 估計(jì)結(jié)果,進(jìn)而獲得較高精度的動(dòng)態(tài)OD 矩陣.

      1 動(dòng)態(tài)OD估計(jì)流程

      文獻(xiàn)[9]靜態(tài)OD 估計(jì)的方法是以AVI檢測(cè)的流量和路徑信息為基礎(chǔ),基于貝葉斯估計(jì)理論修正更新路段-路徑流量關(guān)系,確定可能路徑以及OD.若要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的OD 估計(jì),還需要解決車輛進(jìn)入路網(wǎng)的時(shí)間判斷、不同時(shí)段的動(dòng)態(tài)行程時(shí)間以及車輛路徑估計(jì)問題.本文的方法是以車輛路徑信息、車輛到達(dá)時(shí)間信息為基礎(chǔ),基于檢測(cè)器可測(cè)性判斷依據(jù),通過迭代更新貝葉斯算法來縮小車輛缺失路徑搜索范圍,修正可選路徑的后驗(yàn)概率;同時(shí)在行程時(shí)間快速預(yù)測(cè)方程基礎(chǔ)上確定任意車輛的路網(wǎng)進(jìn)入時(shí)間以及所有缺失路徑的行駛時(shí)間;最后通過蒙特卡洛隨機(jī)仿真模擬任意車輛的路徑選擇來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的OD估計(jì).其算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是粒子濾波思想,即通過尋找一組在狀態(tài)空間傳播的隨機(jī)樣本對(duì)概率密度函數(shù)進(jìn)行近似,以樣本均值代替積分運(yùn)算,從而獲得狀態(tài)最小方差分布的過程[10].

      動(dòng)態(tài)OD 估計(jì)算法描述為如圖1 所示流程,共包含8步驟.

      圖1 動(dòng)態(tài)OD 估計(jì)流程圖Fig.1 Flow chart of dynamic OD estimation

      Step1根據(jù)AVI采集得到的路徑完整程度,將車輛路徑信息數(shù)據(jù)分成以下3類:第一類是路徑全知型;第二類是路徑半知型,包括已知完整路徑中的兩個(gè)或兩個(gè)以上斷面,以及兩個(gè)斷面之間的完整路徑;第三類是路徑單知型,只知道其出行路徑中的某一個(gè)斷面.在考慮AVI檢測(cè)精度的基礎(chǔ)上,根據(jù)估計(jì)時(shí)段內(nèi)AVI檢測(cè)的實(shí)際捕獲的車輛數(shù),將先驗(yàn)信息放樣至與實(shí)際捕獲車輛數(shù)相同.

      Step2將第h時(shí)段中獲得的第一類信息(路徑全知型信息)與AVI先驗(yàn)信息ψ進(jìn)行聯(lián)動(dòng)遞減,即將先驗(yàn)信息中的OD 對(duì)流量減去已知完全路徑的OD信息,獲得新的先驗(yàn)信息ψ′.當(dāng)先驗(yàn)信息中的OD 對(duì)流量小于已知的實(shí)際路徑流量時(shí),先驗(yàn)信息中的OD對(duì)流量保持為最小流量1.

      Step3將檢測(cè)獲得的AVI信息中的到達(dá)時(shí)間依據(jù)AVI檢測(cè)器布設(shè)進(jìn)行分類劃分,獲得任意兩個(gè)相鄰的AVI檢測(cè)器之間的行程時(shí)間,并依據(jù)AVI間行程時(shí)間構(gòu)建路段-路徑行程時(shí)間快速預(yù)測(cè)方程.

      Step4提取第h時(shí)段中AVI信息中的第二類路徑信息(路徑半知型信息),根據(jù)檢測(cè)器的可測(cè)性判斷依據(jù)和車輛的行程時(shí)間估算,用貝葉斯估計(jì)對(duì)任意車輛的可能缺失路徑進(jìn)行重判斷,重新確定缺失路徑選擇范圍并修正新選擇路徑后驗(yàn)選擇概率;最后通過蒙特卡羅隨機(jī)仿真對(duì)單個(gè)車輛進(jìn)行缺失路徑的估計(jì),進(jìn)而獲得完整路徑估計(jì)數(shù)據(jù).

      Step5將第二類信息的路徑估計(jì)結(jié)果進(jìn)行保存并與AVI先驗(yàn)信息ψ′進(jìn)行聯(lián)動(dòng)遞減獲得新的AVI先驗(yàn)信息ψ″,并基于第三類信息(路徑單知型信息)的捕獲量以及識(shí)別誤差,再次進(jìn)行先驗(yàn)擴(kuò)樣信息,更新得到先驗(yàn)信息ψ?.

      Step6第三類路徑信息的處理方法與第二類路徑信息的處理相似,并將此路徑信息進(jìn)行保存.

      Step7 將三類信息進(jìn)行整理累加獲得第h時(shí)段估計(jì)的初始修復(fù)車輛OD 矩陣.

      Step8將初始修復(fù)車輛OD 矩陣與AVI檢測(cè)器獲得的路段流量進(jìn)行反向校正驗(yàn)算,在路段流量的允許誤差范圍內(nèi)修正初始修復(fù)OD 對(duì)流量.獲得最終第h時(shí)段路徑OD 矩陣,并以此作為h+1 時(shí)段OD 先驗(yàn)矩陣.

      1.1 貝葉斯估計(jì)算法

      貝葉斯估計(jì)模型可以在基于不完全情報(bào)條件下,對(duì)部分未知的狀態(tài)利用主觀概率估計(jì),然后利用貝葉斯公式對(duì)發(fā)生概率進(jìn)行修正,最后利用期望值和修正概率做出最優(yōu)決策.其數(shù)學(xué)模型可以描述成如下形式:

      式中:Dh表示在第h時(shí)段所獲得的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);Hi表示第i條路徑;P(Hi/Dh)表示在第h時(shí) 段,基于AVI數(shù)據(jù)D與先驗(yàn)概率后第i條路徑的后驗(yàn)選擇概率表示在第h時(shí)段,選擇第i條路徑的先驗(yàn)概率;表示在第h時(shí)段,基于AVI數(shù)據(jù)可測(cè)性判據(jù)對(duì)第i條路徑的修正概率;?表示在貝葉斯估計(jì)中存在的噪聲.

      其中模型的分母為常量,因此模型可以簡化為

      1.1.1 行程時(shí)間快速判斷方程

      動(dòng)態(tài)的交通出行OD 矩陣估計(jì)中,車輛行程時(shí)間用于描述車輛進(jìn)入路網(wǎng)和離開路網(wǎng)的時(shí)刻.因此行程時(shí)間估計(jì)精度將對(duì)提高動(dòng)態(tài)OD 矩陣估計(jì)至關(guān)重要.由于AVI檢測(cè)的是AVI點(diǎn)對(duì)的行程時(shí)間,需要將其轉(zhuǎn)化為路段(路徑中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn))行程時(shí)間.AVI點(diǎn)對(duì)與路段行程時(shí)間轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)方程可描述為

      式中:tn1-n2表示任意兩個(gè)AVI之間的行程時(shí)間;表示第e輛車經(jīng)過任意相鄰AVI檢測(cè)器的時(shí)間;LAVI1-AVI2表示任意兩個(gè)相鄰AVI檢測(cè)器之間的距離;Ln1-n2表示兩個(gè)AVI檢測(cè)器之間所在的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離;β表示行程時(shí)間計(jì)算中的隨機(jī)誤差.

      利用所有車輛的平均行程時(shí)間預(yù)測(cè)任一車輛的路段行程時(shí)間并不合理,原因在于每個(gè)車輛的駕駛行為差異很大,造成車輛之間的行程時(shí)間有較大差別.因此為了更加合理地描述車輛的行程時(shí)間,本文將估計(jì)時(shí)段內(nèi),所有通過任意兩個(gè)AVI檢測(cè)器的車輛按行程時(shí)間區(qū)間進(jìn)行分類,并分別計(jì)算各類行程時(shí)間的概率,以P(1),P(2),…,P(n)表示;再通過隨機(jī)模擬的方法,確定任一車輛的行程時(shí)間,即可滿足車輛個(gè)性化的行程時(shí)間計(jì)算.其數(shù)學(xué)模型描述如下:

      如圖2所示,假設(shè)編號(hào)為A1,A2,A3,…,Aj的車輛分別經(jīng)過檢測(cè)器AVI1和檢測(cè)器AVI2,并且已知這些車輛到達(dá)兩點(diǎn)的時(shí)間 集合根據(jù)公式分別計(jì)算任意已知車輛經(jīng)過兩個(gè)AVI的行程時(shí)間,并依據(jù)車輛總數(shù)獲得車輛平均行程時(shí)間Tave;將所有車輛的行程時(shí)間與平均行程時(shí)間進(jìn)行比較并進(jìn)行區(qū)間分類,得 到 區(qū) 間 分 類 集 合),其中表示第r組區(qū)間中有輛車,并通過公式(4)計(jì)算各組區(qū)間的選擇概率當(dāng)存在編號(hào)為A 的車輛經(jīng)過檢測(cè)器AVI1時(shí),可以通過隨機(jī)仿真判斷其到達(dá)AVI2的行程時(shí)間,而該數(shù)據(jù)是檢測(cè)器可測(cè)性判據(jù)的重要依據(jù).同時(shí)通過公式(3)和公式(5)可以計(jì)算車輛A 在兩個(gè)AVI或兩個(gè)AVI間任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的行程時(shí)間,進(jìn)而判斷車輛是否是在本時(shí)段內(nèi)進(jìn)入路網(wǎng),這部分信息是動(dòng)態(tài)OD 估計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù).

      圖2 AVI點(diǎn)對(duì)以及路段節(jié)點(diǎn)對(duì)平均行程時(shí)間計(jì)算示意圖Fig.2 Schematic of calculate average travel time between AVIs and nodes

      1.1.2 檢測(cè)器可測(cè)性判據(jù)

      在現(xiàn)實(shí)路網(wǎng)中,AVI檢測(cè)存在如下兩個(gè)事實(shí):①由于AVI檢測(cè)器存在車輛捕獲誤差和識(shí)別誤差,因此其檢測(cè)精度有限;②由于資金和安裝條件等約束,AVI 無法全覆蓋.據(jù)此提出AVI 可測(cè)性(measurability)概念,定義為:基于AVI檢測(cè)信息數(shù)據(jù)缺失的特點(diǎn)和已檢測(cè)車輛的動(dòng)態(tài)行程時(shí)間信息,分析判斷車輛經(jīng)過某一路徑的可能性.

      如圖2所示,假設(shè)估計(jì)時(shí)段內(nèi),已知編號(hào)為A 的車輛通過AVI系統(tǒng)獲得其部分路徑信息,即車輛A通過檢測(cè)器AVI1和AVI2,并且已知經(jīng)過兩檢測(cè)點(diǎn)的到達(dá)時(shí)刻分別為T1和T2,通過式(3)計(jì)算得到AVI2至AVI3的行程時(shí)間為T2-3,并已知車輛A 的缺失 路 徑 概 率 集 合 為ξ(P(O1D3),P(O1D4),P(O1D5),P(O1D6)),根據(jù)AVI可測(cè)性定義,當(dāng)車輛A 有充足時(shí)間到達(dá)下一個(gè)路段檢測(cè)器AVI3,但車輛A 的路徑信息卻不包含檢測(cè)器AVI3時(shí),存在兩種情況:①車輛A 通過AVI3,但由于檢測(cè)誤差而沒有被記錄;②車輛沒有經(jīng)過布設(shè)AVI3的路段,直接到達(dá)D3.基于以上兩種情況,分別提出判別模型如下:

      如果(T2+T2-3<h+Δt)則

      式中:Δt表示估計(jì)時(shí)段長度;P′(OmDn)表示修正后的缺失路徑的車輛選擇概率;P(OmDn)表示初始的缺失路徑的車輛選擇概率;ε表示AVI設(shè)施的檢測(cè)誤差,包含捕獲誤差與識(shí)別誤差.

      AVI檢測(cè)器可測(cè)性判別依據(jù)對(duì)于車輛路徑的上游路段是同樣適用的,將檢測(cè)器可測(cè)性判據(jù)根據(jù)行駛路徑的下游缺失路徑和上游缺失路徑分別描述為如下兩種形式:

      式(7),(8)中:P(u)表示下游行駛方向中第u組缺失路徑的先驗(yàn)信息;θ(u)表示上游行駛方向中第u組缺失路徑的先驗(yàn)信息;εju表示在第u組缺失路徑下游行駛方向,基于j組滿足可測(cè)條件的AVI檢測(cè)器的可測(cè)性修正概率;εku表示在第u組缺失路徑上游行駛方向,基于k組滿足可測(cè)條件的AVI檢測(cè)器的可測(cè)性修正概率;Ti表示在車輛i最后一次被檢測(cè)到的時(shí)刻;T′i表示在車輛i第一次被檢測(cè)到的時(shí)刻;h表示估計(jì)時(shí)段的開始時(shí)刻;P′(u)表示下游路徑中第u組路徑的后驗(yàn)概率;θ′(u)表示上游路徑中第u組路徑的先驗(yàn)概率.

      1.1.3 貝葉斯路徑概率模型

      將先驗(yàn)信息矩陣,以及1.1.1節(jié)的行程時(shí)間快速預(yù)測(cè)方程,1.1.2節(jié)的檢測(cè)器可測(cè)性判據(jù)作為先驗(yàn)路徑選擇概率,貝葉斯車輛路徑概率算法模型更新如下:

      式中:Pu(Hu/Dh)′表示在第h時(shí)段第u條缺失路徑修正后的路徑選擇概率;Pu(Hu)h表示在第h時(shí)段第u條缺失路徑的先驗(yàn)選擇概率;αu表示路徑選擇概率的隨機(jī)誤差.

      1.2 蒙特卡羅仿真路徑選擇過程

      蒙特卡羅方法由于能夠真實(shí)地模擬實(shí)際物理過程,逼近真實(shí)的物理結(jié)果,因此通過蒙特卡羅方法對(duì)AVI檢測(cè)的樣本粒子模擬基于概率的空間狀態(tài)選擇.

      對(duì)任意被AVI檢測(cè)器所檢測(cè)的車輛,其所有的缺失路徑修正概率集合為ξ(P1,P2,…,Pu),并且根據(jù)行程時(shí)間快速預(yù)測(cè)方程計(jì)算的各缺失路徑起點(diǎn)的出發(fā)時(shí)間集合為ζ(T1,T2,…,Tu),設(shè)定

      式中:Wi表示路徑后驗(yàn)概率的累積頻率;Pi表示第i組路徑后驗(yàn)概率.

      仍以圖2為例,通過不斷產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法,模擬任一車輛可能的選擇路徑.若隨機(jī)數(shù)S小于Wi大于Wi-1,則說明車輛的路徑為第i條缺失路徑.完成路徑選擇后,相應(yīng)工作是車輛進(jìn)入路網(wǎng)時(shí)間的確定,根據(jù)駕駛員的最后路徑選擇,判斷:

      式中:Vh表示第h時(shí)段內(nèi)實(shí)際進(jìn)入路網(wǎng)的車輛集合.

      1.3 路段流量修正

      AVI檢測(cè)器同樣可以獲得路段流量數(shù)據(jù),路段流量與OD 對(duì)之間存在如下關(guān)系:

      式中:Fi表示路段i上的路段流量;fmn表示從起點(diǎn)m到終點(diǎn)n的OD 量;pimn表示從起點(diǎn)m到終點(diǎn)n的OD 量中選擇路徑i的概率.

      通過貝葉斯估計(jì)和蒙特卡洛隨機(jī)仿真,可以計(jì)算所有被檢測(cè)車輛的后驗(yàn)路徑選擇概率,并使車輛作為檢測(cè)樣本粒子擬合后驗(yàn)路徑選擇概率密度獲得后驗(yàn)OD 矩陣.本文采用動(dòng)態(tài)的隨機(jī)規(guī)劃方法,當(dāng)路段-路徑流量相對(duì)誤差小于5%,可視為收斂.其數(shù)學(xué)過程描述如下:

      式中:α1表示檢測(cè)誤差下限;α2表示檢測(cè)誤差上限;fimn表示通過第i條路徑的后驗(yàn)矩陣中的起點(diǎn)為m,終點(diǎn)為n的OD 對(duì)流量.

      2 案例分析

      2.1 研究區(qū)域及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

      2008年始,上海市開始在快速路系統(tǒng)規(guī)劃布置視頻牌照自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備,本案例以上海市南北高架快速路作為研究對(duì)象.在VISSIM 仿真模型中設(shè)置“虛擬檢測(cè)器”模擬實(shí)際視頻的檢測(cè)參數(shù)及檢測(cè)精度,利用虛擬的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行OD 估計(jì)并和VISSIM中的“真實(shí)”O(jiān)D 做比較,由此來解決OD 估計(jì)精度的驗(yàn)證問題[11].

      2.2 動(dòng)態(tài)OD 估計(jì)結(jié)果分析

      2.2.1 OD 估計(jì)精度分析

      基于虛擬的“AVI”檢測(cè)數(shù)據(jù),得到不同估計(jì)時(shí)段OD 估計(jì)相對(duì)誤差值,如圖3,4所示.當(dāng)AVI覆蓋率為60%,先驗(yàn)OD 精度為40%時(shí),其相對(duì)誤差僅為21.8%;而當(dāng)AVI覆蓋率為80%,先驗(yàn)精度為80%時(shí),相對(duì)誤差精度提高為17.3%.另外當(dāng)覆蓋率為50%的情況下,動(dòng)態(tài)OD 估計(jì)的精度出現(xiàn)較大的波動(dòng),但其平均的動(dòng)態(tài)OD 估計(jì)相對(duì)誤差為30.11%;當(dāng)AVI覆蓋率為50%,先驗(yàn)精度60%時(shí),相對(duì)平均誤差為28.87%.文獻(xiàn)[8]通過對(duì)簡化快速路的研究,在僅考慮較高AVI覆蓋率和高精度的先驗(yàn)信息的前提下,其動(dòng)態(tài)OD 估計(jì)相對(duì)誤差為21.04%,與本文實(shí)際路網(wǎng)動(dòng)態(tài)OD 估計(jì)精度相當(dāng)[8].但當(dāng)AVI覆蓋率為45%,OD 估計(jì)精度迅速衰減,其平均相對(duì)誤差降為41.9%,已經(jīng)較難滿足實(shí)際需求.主要原因是當(dāng)覆蓋率較低時(shí),主要的OD 對(duì)流量已經(jīng)不能被檢測(cè)到.

      2.2.2 對(duì)先驗(yàn)信息的敏感性分析

      圖3 80%覆蓋率下相對(duì)誤差Fig.3 Relative error in 80%coverage

      圖4 60%覆蓋率下相對(duì)誤差Fig.4 Relative error in 60%coverage

      以往的研究對(duì)先驗(yàn)信息有較大的依賴,而本文引入的檢測(cè)器可測(cè)性方法則對(duì)先驗(yàn)信息有較強(qiáng)的魯棒性.以較低的AVI覆蓋率(60%)為例,在不同的先驗(yàn)信息精度下,OD 估計(jì)精度變化如圖5所示.從圖5可以看出,在任意先驗(yàn)信息精度下,本文方法均能較好地估算動(dòng)態(tài)OD.

      圖5 60%覆蓋率下相對(duì)誤差變化Fig.5 Relative error changes in 60%coverage

      3 結(jié) 論

      本文針對(duì)當(dāng)前視頻牌照自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)在我國逐步應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)需求,提出了基于AVI信息的動(dòng)態(tài)OD 估計(jì)新方法,并以上海市南北高架快速路網(wǎng)模型對(duì)方法進(jìn)行檢驗(yàn).主要結(jié)論如下:

      (1)本方法突破了傳統(tǒng)方法中僅依賴路段流量和行程時(shí)間作為OD 估計(jì)的主要信息的局限,基于粒子濾波的思想提出了基于路徑信息、檢測(cè)器可測(cè)性、路徑行程時(shí)間的OD 估計(jì)方法.上海市南北高架的案例分析表明,當(dāng)AVI覆蓋率為50%,先驗(yàn)精度為60%時(shí),平均相對(duì)誤差為28.87%,仍能基本滿足動(dòng)態(tài)交通管理的需求.

      (2)針對(duì)AVI檢測(cè)誤差和覆蓋度所提出的檢測(cè)器可測(cè)性判據(jù),較好地緩解了對(duì)先驗(yàn)信息的依賴,可以在隨機(jī)的先驗(yàn)信息下推算出較高精度的OD.

      (3)此方法對(duì)大規(guī)模開放式地面道路網(wǎng)絡(luò)同樣具備適用性.通過AVI信息的采集以及交通分配算法得到路段-路徑流量數(shù)據(jù)庫,應(yīng)用本文所提出的方法,能迅速縮小任意車輛路徑選擇范圍,提高車輛真實(shí)路徑的選擇概率,并可通過AVI檢測(cè)的流量數(shù)據(jù)對(duì)OD 矩陣再次進(jìn)行修正,實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的對(duì)大規(guī)模開放式路網(wǎng)OD 進(jìn)行估計(jì).

      (4)本文提出的方法提供了一種從微觀的車輛路徑修復(fù)角度進(jìn)行動(dòng)態(tài)OD 估計(jì)的方法.在進(jìn)一步的研究中,將重點(diǎn)考慮如何結(jié)合本方法優(yōu)化AVI設(shè)施的布局方案,在規(guī)劃層面,指導(dǎo)更科學(xué)地布設(shè),從源頭上為運(yùn)營管理中獲取高精度動(dòng)態(tài)OD 提供支撐.

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