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CapsNet融合D-BiLSTM的区域复杂路网交通速度预测

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吉林大学学报(工学版) 2023年

作者：曹洁苏广张红李鹏辉兰州城市学院信息工程学院兰州理工大学计算机与通信学院

精准高效的短时交通预测在区域交通路网的研究中具有重要意义。然而，交通模式复杂和动态的时空相关性，导致现有方法在结构深度和预测尺度方面不足以学习交通演变，因此，本文提出一种结合胶囊网络(CapsNet)和深层双向LSTM(D-BiLSTM)... 详细信息

精准高效的短时交通预测在区域交通路网的研究中具有重要意义。然而，交通模式复杂和动态的时空相关性，导致现有方法在结构深度和预测尺度方面不足以学习交通演变，因此，本文提出一种结合胶囊网络(CapsNet)和深层双向LSTM(D-BiLSTM)的深度学习模型，采用CapsNet识别路网的空间拓扑结构并提取空间特征，融合D-BiLSTM网络，同时考虑交通状态的前向和后向依赖关系，捕获不同历史时期的双向时间相关性，对目标区域内大规模复杂路网的交通进行预测。在真实交通路网速度数据集上进行的实验表明，提出模型的预测精度平均提高了10%以上，优于其他方法，在区域复杂路网的交通预测中具有较高的预测精度和良好的鲁棒性。

关键词：胶囊网络深层双向LSTM 复杂路网后向依赖交通速度预测

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复杂路网条件下高速公路收费费率计算方法

中国公路学报 2010年第1期23卷 105-110页

作者：王建伟付鑫马暕长安大学区域与城市运输经济研究所陕西西安710064

首先分析复杂路网条件下高速公路收费费率的特征,并在阐述高速公路的理论最优收费费率可得性的基础上,结合高速公路交通量预测的步骤和特点,研究一种改进的高速公路收费费率制定的思路及方法,对方法中涉及到的广义交通阻抗进行修正,并... 详细信息

首先分析复杂路网条件下高速公路收费费率的特征,并在阐述高速公路的理论最优收费费率可得性的基础上,结合高速公路交通量预测的步骤和特点,研究一种改进的高速公路收费费率制定的思路及方法,对方法中涉及到的广义交通阻抗进行修正,并对其涉及的参数赋值给予说明;然后借助随机用户均衡(SUE)配流算法完成交通流分配及收费费率制定所需数据序列的计算;最后,通过重庆市绕城高速公路收费费率的计算来进行实例验证。结果表明:复杂路网条件下存在高速公路的理论最优费率,用该方法可以较为准确地计算得到收费费率值。

关键词：交通工程高速公路随机用户均衡配流算法收费费率复杂路网交通阻抗

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复杂路网内大规模车辆运动的仿真

计算机学报 2017年第11期40卷 2466-2477页

作者：毛天露王华康星辰徐明亮王兆其中国科学院计算技术研究所移动计算与新型终端北京市重点实验室北京100190 郑州轻工业学院计算机与通信工程学院郑州450002 郑州大学信息工程学院郑州450001

为仿真现实生活中由纵横交错的道路路网、大规模的车辆及其运动组成的交通场景,文中提出一种复杂路网内大规模车辆运动的仿真技术.首先设计一种层次路网语义模型,根据输入的路网车道线矢量数据,通过语义建模,从几何、拓扑等不同层次描... 详细信息

为仿真现实生活中由纵横交错的道路路网、大规模的车辆及其运动组成的交通场景,文中提出一种复杂路网内大规模车辆运动的仿真技术.首先设计一种层次路网语义模型,根据输入的路网车道线矢量数据,通过语义建模,从几何、拓扑等不同层次描述错综复杂的交通路网.其次,由于现有的车辆运动仿真方法中基于个体的微观方法针对大规模车辆运动计算效率较低,而基于流的宏观方法无法仿真复杂的交通现象,提出了一组新的宏观流方程来描述路网内车辆的运动,使得宏观流模型能够与车辆换道行为模型有机地进行结合,从而逼真地描述各种复杂的交通现象.实验结果表明,文中方法在实现复杂路网内车辆运动高细节模拟的前提下,其计算效率与一般宏观流模型保持在同一数量级.通过在实际应用中对真实交通路网进行虚拟现实建模,并在其上进行大规模车辆运动仿真,进一步验证了方法的有效性.

关键词：大规模车辆复杂路网层次语义模型车辆换道行为宏观流模型虚拟现实

综合运输体系中复杂路网条件下成渝高速公路交通发展特征分析

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公路与汽运 2022年第5期 25-28,40页

作者：魏强初克波四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都610031

为分析综合运输体系中复杂路网条件下高速公路交通发展特征,更准确地把握综合运输通道各种运输方式的交通增长趋势,对成渝(成都—重庆)高速公路20余年的运营实践进行分析,揭示出在综合运输体系中高速公路长期保持稳定的交通增长、铁路... 详细信息

为分析综合运输体系中复杂路网条件下高速公路交通发展特征,更准确地把握综合运输通道各种运输方式的交通增长趋势,对成渝(成都—重庆)高速公路20余年的运营实践进行分析,揭示出在综合运输体系中高速公路长期保持稳定的交通增长、铁路对高速公路交通量影响较小、公铁转移率较低、高速公路新建平行通道分流作用较显著、长途交通量的路径选择与路线里程密切相关等交通特征。

关键词：综合运输复杂路网高速公路交通特征

超大规模复杂路网动态实时联网收费关键技术及应用

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中国科技成果 2023年第21期24卷 75-76页

作者：无刘鸿伟陈丙勋宫福军盛刚肖迪王刚李汉魁田晓庄黄来荣郭艳梅曹书凯白惇刘见振史绪蓬何培舟交通运输部公路科学研究院北京中交国通智能交通系统技术有限公司北京交科公路勘察设计研究院有限公司福建省高速公路信息科技有限公司深圳市金溢科技股份有限公司深圳成谷科技有限公司不详

项目采用理论分析、模型建立、试验验证、装备研发、工程试点等方法,对超大规模复杂路网动态实时联网收费关键技术进行了系统研究及应用,创建了集开放式和封闭式优势为一体的ETC门架自由流精确收费理论模式,提出了超大规模复杂路网动态... 详细信息

项目采用理论分析、模型建立、试验验证、装备研发、工程试点等方法,对超大规模复杂路网动态实时联网收费关键技术进行了系统研究及应用,创建了集开放式和封闭式优势为一体的ETC门架自由流精确收费理论模式,提出了超大规模复杂路网动态实时联网收费技术方案,为国家重大任务"深化收费公路制度改革取消高速公路省界收费站"的成功实施发挥了基础性的支撑保障作用.

关键词：收费公路联网收费超大规模动态实时收费站高速公路装备研发复杂路网

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复杂路网条件下的物流配送方案研究

微电子学与计算机 2011年第7期28卷 183-186页

作者：吴洁明李余琪万励梧州学院计算机科学系广西梧州543002

为了有效提高在复杂路网条件下物流配送路径优化效率,文中提出了采用蚂蚁算法复杂路网条件下物流配送路径优化算法.算法运用Repast Simphony仿真平台和GIS技术,对复杂路网条件下的城市物流配送进行仿真实验.实验结果表明,该物流配送方... 详细信息

为了有效提高在复杂路网条件下物流配送路径优化效率,文中提出了采用蚂蚁算法复杂路网条件下物流配送路径优化算法.算法运用Repast Simphony仿真平台和GIS技术,对复杂路网条件下的城市物流配送进行仿真实验.实验结果表明,该物流配送方案可以较好地解决了复杂路网条件下的车辆路径问题(VRP)难题,同时仿真实验模型简单,具有非常优越的可扩展性能.

关键词：城市物流复杂路网地理信息系统最短路径

复杂路网条件下高速公路互通区指路标志内容设计研究

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复杂路网条件下高速公路互通区指路标志内容设计研究

作者：黄勤威福州大学

学位级别：硕士

近年来,我国高速公路规模日益扩大,区域之间的高速公路密度和复杂程度逐步提高,高速公路朝着“复杂格网化”方向发展,导致驾驶人在复杂高速公路网内寻路的难度也会越来越大。高速公路的“复杂格网化”对复杂路网条件下高速公路互通区指... 详细信息

近年来,我国高速公路规模日益扩大,区域之间的高速公路密度和复杂程度逐步提高,高速公路朝着“复杂格网化”方向发展,导致驾驶人在复杂高速公路网内寻路的难度也会越来越大。高速公路的“复杂格网化”对复杂路网条件下高速公路互通区指路标志的设计提出了更高的要求,但目前我国的相关规范中还没有对其版面设计、信息内容的选取等进行具体的规定,标志板的设计对于驾驶人的认知特性也考虑不足。基于此,本文首先对复杂路网内交通特征分析及一般高速公路指路标志设计现状进行了分析,提出了复杂高速公路网指路标志设置需求,同时提出复杂路网条件下高速公路互通区指路标志设计应充分考虑驾驶视觉特性与生心理特性。其次,论文采用实车实验的方式选取以京台高速、沈海高速、福银高速、福州绕城高速等多条高速公路在福州市的交织路段构成的复杂路网进行了两组的实车驾驶实验,对驾驶过程中的相关驾驶行为进行研究。实验中邀请10名被试分别在复杂路网内的单个互通及整个路网中寻路,运用ErgoLAB人机环同步平台采集驾驶员观察指路标志时的视觉参数及生理参数,通过分析得到驾驶员在观察复杂高速公路网指路标志版面时的搜索模式以及互通区指路标志对驾驶员在整个复杂路网中寻路时的影响如下:(1)标志版面信息较多时,驾驶员搜索过程中通常以左上角作为他的搜索起点,遵循“从上到下、从左到右”的顺序,将期望信息作为他的搜索终点。地名信息比英文字母、数字类型的信息对驾驶员而言敏感程度更高。(2)目的地信息的变化对驾驶员的生理参数有显著影响;同样,指路标志版面内是否含有驾驶员事先规划好的控制点信息也对驾驶员的瞳孔直径、EDA渐变信号振幅有显著影响。而指路标志是否连续会影响驾驶员搜索标志时的瞳孔直径。再次,基于上述理论对复杂路网条件下互通区指路标志提出版面内容进行设计并提出了评价体系。最后,论文以福泉高速秀宅互通为例,对互通区指路标志进行了重新设计,邀请25名被试对该指路标志进行不同目的地寻路验证,正确率高达96%,证明该互通指路标志设计有较高的应用价值。论文的研究结论对复杂路网条件下互通区的交通标志设计具有一定的借鉴意义。

关键词：复杂路网指路标志视觉参数生理参数版面设计

复杂路网环境下高速公路交通安全设施优化分析

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复杂路网环境下高速公路交通安全设施优化分析

作者：罗宇豪长安大学

学位级别：硕士

随着我国经济建设的不断发展,高速公路道路建设取得了巨大的成就,交通安全设施作为基础配套设施在高速公路中起到了至关重要的作用,交安设施对驾驶员的帮助在规范驾驶员的行为、指明路线到对于驾驶员的生命保障几个方面均扮演着重要的角... 详细信息

随着我国经济建设的不断发展,高速公路道路建设取得了巨大的成就,交通安全设施作为基础配套设施在高速公路中起到了至关重要的作用,交安设施对驾驶员的帮助在规范驾驶员的行为、指明路线到对于驾驶员的生命保障几个方面均扮演着重要的角色,对国家高速公路建设的经济的发展起到了保障作用。公路交通安全设施设计应当充分考虑路网状况与交通条件,从驾驶员与管理者的角度同时进行考虑,以便能更具有针对性与合理性,有效的配置社会资源。本文结合复杂路网条件下的路网环境变化,首先研究了高速公路中的标志系统,针对间接指引指路标志的设计,参考国内外实施经验,在现有的设计基础上提出了优化方案;随后对复杂路网中常见的路遂结合段,针对隧道出口部分,结合驾驶员对指路标志信息数的视觉认知过程与驾驶员在隧道出口的视觉震荡特性,提出了相应尺寸与信息数下隧道出口指路标志的最小设置距离;给出了扩能提速时限速更改的选择方案;并通过对弯道处的车辆侧滑可能性分析,结合强侧风对车辆的影响给出了对应风力下的弯道行的驶安全速度计算公式。其次,研究了标线的使用。对标线的材料选择进行分析,给出了不同类型的标线材料所适用的位置;对减速标线进行讨论,研究隧道入口处的视觉减速标线合理设置位置;同时对隧道入口处设置振动带的必要性进行分析,给出了隧道入口事故多发路段的路侧振动带设计范围公式。然后,研究了护栏在设置时应考虑的因素,针对护栏的设置位置、长度进行了分析;提出相应防护等级下的护栏防撞端头结构形式选择建议;研究旋转式防撞护栏,分析其作用效果,并给出了相应旋转桶规格下的立柱设置间距,使其充分发挥护栏的导向功能;针对防撞垫在分析其吸能原理的基础上提出了可导向型护栏吸能构架的选择和非导向型防撞垫设置时的设计思路;最后对于隧道入口处护栏过渡段的处理给出了具体实施方案。最后,研究了防眩设施、轮廓标等其他交通安全设施的设计,对视线诱导设施的设置结合国外新技术进行了相应的分析研究,并对于防眩设施的类型选择进行了讨论,对防眩网的防眩角度及其立柱处的结构设计进行了计算分析。

关键词：复杂路网高速公路标志标线护栏防眩设施分析优化

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车辆导航系统中复杂路网的地图匹配技术研究

车辆导航系统中复杂路网的地图匹配技术研究

作者：肖维丽解放军信息工程大学

学位级别：硕士

当前车辆导航系统获得了广泛应用,普遍采用地图匹配技术解决卫星定位和制图误差等导致行车轨迹不在道路上的问题。地图匹配是借助电子地图对接收到的定位数据进行实时修正的过程。它能够减小定位误差对导航定位的影响,提高系统的定位精... 详细信息

当前车辆导航系统获得了广泛应用,普遍采用地图匹配技术解决卫星定位和制图误差等导致行车轨迹不在道路上的问题。地图匹配是借助电子地图对接收到的定位数据进行实时修正的过程。它能够减小定位误差对导航定位的影响,提高系统的定位精度。现有的地图匹配算法精度高、效果好,在大多数车辆导航系统中获得了较好的应用。然而,如果卫星信号被遮挡时导航系统不能在隧道、桥下有效定位,汽车就不能在复杂的立交桥上有效区分桥上桥下的情况。同时,对于应用复杂的军用车辆导航系统而言,除了导航应用外,它还包括复杂的地图数据处理、各种业务数据处理等功能。并且,较复杂的匹配计算在匹配区域切换时可能存在停顿,因而对匹配算法提出了更高要求。本文针对实际应用需求,对地图匹配算法的实现过程进行了深入研究,设计了一种具有强实时性,并对复杂路网匹配效果良好的地图匹配算法,论文的主要工作如下:(1)针对匹配计算时路网数据重组时间过长导致匹配停顿或延迟的问题,在基于优先级调度的多任务环境下采用“空间换时间”策略,实现了双缓存机制的路网数据访问方法。该方法首先在系统启动时申请了两块缓存空间,并采用基于节点-路段关联的匹配路网模型在前台缓存中组织路网数据。其次,建立高低任务优先级的主辅任务,高优先级的主任务在前台缓存中基于节点-路段关联模型进行实时匹配计算,而低优先级的辅任务则对后台缓存读取的区域路网数据进行预处理,有效减少了匹配搜索次数。同时,预先建立了新位置的节点-路段关联关系,避免了新位置的匹配切换引起的停顿问题。性能分析表明,双缓存策略实现了地图匹配的流畅运行,提高了路网数据的访问效率,保证了车辆的实时匹配。(2)针对嵌入式环境中匹配路网搜索时,路段形状点数量与搜索次数过多影响匹配实时性的问题,研究了基于匹配误差的自适应限差矢量数据压缩预处理方法。该方法在地图匹配过程中增加了带有反馈环节的矢量数据压缩模块,并应用改进的自适应限差Douglas-Peucker算法对区域路网数据进行压缩预处理。改进算法分别以地图精度、道路间距及匹配误差的最大似然估计值为输入参数,赋予适当的权值后将输出的加权平均值作为精度限差对路网数据进行矢量压缩。实验结果表明,与压缩前相比,压缩后的路段点数明显减少,说明路网预处理能够有效降低路网数据量,加快搜索速度,从而提高地图匹配的实时性。(3)针对二维地图匹配算法对立交桥、隧道等立体化路段的匹配精度相对较低的问题,设计了基于高程信息的改进D-S证据理论地图匹配算法。该算法首先根据有无历史定位信息采用不同的搜索方式确定候选道路集;其次,为了引入高程信息的作用,通过给出的自定义高程函数在位置信息证据及方向信息证据融合后的联合支持度函数中增加了一个高程因子,之后依据改进后的联合支持度函数结果判定匹配路段;最后,针对有效定位数据及缺失定位数据,分别采用正交投影法及推算定位法对定位结果进行修正。实验结果表明,相比传统的D-S证据理论法,改进算法有效提高了立交桥区域的匹配准确率,改善了匹配算法的处理性能。(4)在课题组开发的××导航定位系统中设计并实现了基于注册机制的构件化地图匹配组件,经过测试与验证,该构件能够满足系统的应用需求。

关键词：车辆导航系统地图匹配复杂路网路网数据实时性数据预处理双缓存机制高程信息 D-S证据理论