一種基于混合推薦的交通信號控制方案實時選取方法技術

本發明專利技術公開了一種基于混合推薦的交通信號控制方案實時選取方法，本方法包括以下步驟：對路口特性及交通信號控制方案特征處理獲得路口大類和方案大類，對每一路口大類在并行仿真平臺上搭建標準交通場景對控制方案測試從而獲得其仿真平臺下的性能，作為系統啟動知識。當實際路口控制性能不能滿足要求時，此方法通過混合推薦技術，包含基于內容推薦與協同過濾推薦找出適合路口的控制方案，發送至實際路口改善路口交通控制效果。同時通過對實際路口交通信息的記錄與處理進一步完善系統知識庫，提高推薦算法的準確性。本發明專利技術能動態應對城市交通路網上短時交通狀態波動變化，突發事件情況，因此特別適合用于城市交通控制系統中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及交通信號控制
，特別涉及一種基于混合推薦的交通信號控制 方案實時選取方法。
技術介紹
良好運轉的交通系統與城市健康發展息息相關。交通擁堵問題已成為大中型城市 發展的瓶頸問題，而交通系統本身所具有的動態特性所產生的時段差異以及路口自身之間 的差異，使得單一一種路口控制方案無法滿足路網上全部的路口交通控制需求。因此根據 不同路口的不同時段的交通特點，執行具有差異性路口控制方案將優化整個交通路網的運 行效率，提高交通控制系統的整體控制性能。在現有的交通路口控制設計方法當中，多時段路口控制方法依據路口狀態時段特 性(即不同時段有其不同特點)，采用多種控制方案輪換來優化路口交通控制效果。其中 已有技術包含控制時段的劃分(即控制方案輪換的時間點選擇)和每單個控制時段合適的 控制方案選取兩個步驟。前者主要采用通過對路口交通狀態歷史數據的模態進行識別來 找出一天控制輪換時間點，而后者也是依據交通狀態歷史數據來設計出恰當的交通控制方 案。此類多時段路口控制方法依賴于交通歷史數據，為應對交通系統動態特性的一種離線 方法。此類方法使用時要求交通系統的動態特性在時空上有較好的可重復性。此外，無法 對細粒度，短時交通狀態波動變化做出反應，如交通突發狀況等，而這在實際交通系統中卻 是無法避免的。
技術實現思路
(一 )要解決的技術問題本專利技術的目的是要克服離線劃分控制時段與離線控制時段的控制方案選取的不 足，在網絡范圍內，以已有交通控制方案為基礎，根據交通控制方案的差異與交通路口實時 狀況，采用動態匹配，最大限度地優化路口交通控制性能，為此專利技術一種基于混合推薦的交 通信號控制方案實時選取方法。( 二 )技術方案為解決上述問題，本專利技術提出了一種基于混合推薦的交通信號控制方案實時選取 方法，該方法包括離線知識獲取層模塊構建標準路口模型和標準交通場景，并獲得標準交通場景下 各個適合交通信號控制方案的交通狀態參數，并將所述交通狀態參數與對應的標準交通場 景數據發送給交通信息存儲與處理層模塊；交通信息存儲與處理層模塊根據從離線知識獲取層模塊所得到的所述交通狀態 參數和標準交通場景數據計算各個交通信號控制方案的交通場景-方案得分，還根據從現 場執行層模塊獲得的現實路口交通信息來繼續填充和修正交通場景-方案得分記錄，同時 判斷現實路口的交通信號控制方案是否需要切換，需要切換時發送新的交通信號控制方案至現場執行層模塊；現場執行層模塊獲取現實路口交通信息，并將所獲取的現實路口交通信息發送至 交通信息存儲與處理層模塊；在接收到交通信息存儲與處理層模塊發送的更新交通信號控 制方案消息時，將現有信號控制方案切換成新的交通信號控制方案，并根據物理通信協議 對路口控制信號進行燈控信號編碼，執行所述新的交通信號控制方案。本專利技術還提出了一種基于混合推薦的交通信號控制方案實時選取裝置，其包括離線知識獲取層模塊，其包括交通仿真場景構建模塊、場景仿真模塊和仿真路口 交通信息獲取模塊，其中交通仿真場景構建模塊構建標準路口模型和標準交通場景，場景 仿真模塊仿真不同標準交通場景下適合的各個交通信號控制方案，仿真路口交通信息獲取 模塊獲取仿真過程中的交通狀態參數，并將所述交通狀態參數與相應的標準交通場景數據 發送給交通信息存儲與處理層模塊；交通信息存儲與處理層模塊，其包括交通信息評估與處理模塊和交通信號控制方 案管理模塊；其中所述交通信息評估與處理模塊根據從離線知識獲取層模塊所得到的所 述交通狀態參數和標準交通場景數據計算各個交通信號控制方案的交通場景-方案得分， 所述交通信息評估與處理模塊還根據從現場執行層模塊獲得的現實路口交通信息來繼續 填充和修正交通場景-方案得分記錄，同時判斷現實路口的交通信號控制方案是否需要切 換，如果需要切換，則交通信號控制方案管理模塊發送新的交通信號控制方案至現場執行 層模塊；現場執行層模塊，其包括現實路口交通信息獲取模塊、信號控制執行模塊和信號 控制方案切換模塊；其中所述現實路口交通信息獲取模塊獲取現實路口交通信息，并將所 獲取的現實路口交通信息發送至交通信息存儲與處理層模塊；所述信號控制方案切換模塊 在接收到交通信息存儲與處理層模塊發送的更新交通信號控制方案消息時，將現有交通信 號控制方案切換成新的交通信號控制方案；所述信號控制執行模塊根據物理通信協議對路 口控制信號進行燈控信號編碼，執行所更新的交通信號控制方案。(三)有益效果本專利技術的有益效果采用基于混合推薦的交通信號控制方案實時選取之后，實現 了交通路口控制可依據實時路口交通狀態變化動態調整交通控制方案，較大幅度提高了控 制系統應付短時交通狀態波動的能力，特別是對突發事件處理能力。同時能充分利用方案 庫已有方案，優化路口交通控制效果，帶來較好的綜合效益。附圖說明圖1是本專利技術實施例中網絡化分層交通信號控制系統結構圖2是本專利技術實施例中一個交通路口大類決策樹的示例；圖3是本專利技術實施例中離線知識獲取過程工作流程圖4是本專利技術實施例中交通信息存儲與處理層控制方案實時選取過程工作流程 圖5是本專利技術實施例中現場執行層工作流程圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照 附圖，對本專利技術進一步詳細說明。如圖1所示，本專利技術的基于混合推薦的交通信號控制方案實時選取方法由不同層 級的計算機分布式實現，不同層級的計算機中按照本專利技術的功能劃分為離線知識獲取層 Al、交通信息存儲與處理層A2和現場執行層A3。各層之間通訊可采用現有信號控制器網絡 通訊介質和方法。推薦流程中所用到的皮爾森相關性計算，基于谷本系數相似度度量方法， Slope One算法可選擇常見的、例如mahout開源機器學習平臺實現。知識和方案數據庫采 用常見的、例如MySQL數據庫。交通仿真平臺采用常見的、例如Paramics交通仿真平臺。離線知識獲取層Al中含有場景仿真模塊AU、交通仿真場景構建模塊A12、路網 數據處理模塊A13、仿真路口交通信息獲取模塊A14，其中離線知識獲取層中路網數據處理模塊A13中記錄了實際交通路網的基本參數，如 路口特征數據。所述路網數據處理模塊A13基于所述實際交通路網的基本參數通過ID3算 法構建出最淺的交通路口大類決策樹并寫入交通知識庫A16。通過交通路口大類決策樹獲 得若干路口大類實現對交通路網中所有被控路口的歸類。如圖2所示，所述交通路口大類 決策樹的根節點為路口類型(或其他路口特征屬性)，葉節點為路口大類，每個路口大類包 含若干個特殊路口特征。基于路口大類，交通仿真場景構建模塊A12構建出相應的標準路 口模型(如標準十字路口模型、標準丁字路口模型等)和所述標準路口模型的標準交通場 景(如標準的出行高峰交通場景、標準的出行稀少交通場景等)，其中標準的含義是指路口 構建和交通場景的構建在特殊路口特征上取默認值，例如大路口默認通道數為24條等。接 著，場景仿真模塊All在分布式平臺上對不同標準交通場景下適合的交通信號控制方案并 行仿真，仿真路口交通信息獲取模塊A14調用仿真平臺的路網路口運行參數指標函數獲取 交通信息，所述交通信息包括路口交通狀態參數(如車輛速度等)和交通場景數據(如現 路口交通車流狀態等)，仿真路口交通信息獲取模塊A14還將所獲得本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于混合推薦的交通信號控制方案實時選取方法，該方法包括：離線知識獲取層模塊構建標準路口模型和標準交通場景，并獲得標準交通場景下各個適合交通信號控制方案的交通狀態參數，并將所述交通狀態參數與對應的標準交通場景數據發送給交通信息存儲與處理層模塊；交通信息存儲與處理層模塊根據從離線知識獲取層模塊所得到的所述交通狀態參數和標準交通場景數據計算各個交通信號控制方案的交通場景?方案得分，還根據從現場執行層模塊獲得的現實路口交通信息來繼續填充和修正交通場景?方案得分記錄，同時判斷現實路口的交通信號控制方案是否需要切換，需要切換時發送新的交通信號控制方案至現場執行層模塊；現場執行層模塊獲取現實路口交通信息，并將所獲取的現實路口交通信息發送至交通信息存儲與處理層模塊；在接收到交通信息存儲與處理層模塊發送的更新交通信號控制方案消息時，將現有信號控制方案切換成新的交通信號控制方案，并根據物理通信協議對路口控制信號進行燈控信號編碼，執行所述新的交通信號控制方案。

【技術特征摘要】
1.一種基于混合推薦的交通信號控制方案實時選取方法，該方法包括離線知識獲取層模塊構建標準路口模型和標準交通場景，并獲得標準交通場景下各個適合交通信號控制方案的交通狀態參數，并將所述交通狀態參數與對應的標準交通場景數據發送給交通信息存儲與處理層模塊；交通信息存儲與處理層模塊根據從離線知識獲取層模塊所得到的所述交通狀態參數和標準交通場景數據計算各個交通信號控制方案的交通場景-方案得分，還根據從現場執行層模塊獲得的現實路口交通信息來繼續填充和修正交通場景-方案得分記錄，同時判斷現實路口的交通信號控制方案是否需要切換，需要切換時發送新的交通信號控制方案至現場執行層模塊；現場執行層模塊獲取現實路口交通信息，并將所獲取的現實路口交通信息發送至交通信息存儲與處理層模塊；在接收到交通信息存儲與處理層模塊發送的更新交通信號控制方案消息時，將現有信號控制方案切換成新的交通信號控制方案，并根據物理通信協議對路口控制信號進行燈控信號編碼，執行所述新的交通信號控制方案。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于離線知識獲取層模塊還根據輸入的路口特征數據，通過ID3決策樹生成算法生成交通路口大類決策樹；交通信息存儲與處理層模塊根據所述交通信號控制方案適用的路口類型和交通場景數據，通過ID3決策樹生成算法生成交通信號控制方案大類決策樹；其中，所述交通信號控制方案大類決策樹用于對交通信號控制方案進行歸類，所述交通路口大類決策樹用于對交通路網中所有被控路口進行歸類。3.如權利要求2所述的方法，其特征在于離線知識獲取層模塊根據交通路口大類決策樹中的路口大類構建標準路口模型，還通過標準交通場景數據根據交通信號控制方案大類決策樹獲得所述標準交通場景下各個適合的交通信號控制方案，然后基于標準路口模型構建出標準交通場景并對相應的交通信號控制方案實施仿真工作，并將獲得的交通狀態參數與對應的標準交通場景數據發送給交通信息存儲與處理層模塊。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述交通信息存儲與處理層模塊通過下式計算交通信號控制方案的交通場景-方案得分5.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述交通信息存儲與處理層模塊在交通知識庫中記錄所述離線知識獲取層模塊和現場執行層模塊提供的標準交通場景數據和現實交通場景數據；且所述交通信息存儲與處理層模塊判斷現實路口的交通信號控制方案是否需要切換具體包括步驟1、根據從現場執行層模塊獲取的目標路口的交通信息判斷目標路口的信號控制方案的性能波動幅度是否超過一定閾值，若超過則執行步驟2 ；步驟2、根據所述目標路口當前的交通場景數據從所述交通信號控制方案大類決策樹得到適合所述交通場景數據的交通信號控制方案大類；步驟3、判斷所述交通信號控制方案大類中涉及的交通信號控制方案是否唯一，若唯一則直接將該交通信號控制方案作為推薦交通信號控制方案，并執行步驟7 ;若不唯一，則執行步驟4，以啟動協同過濾推薦流程；步驟4、將所述目標路口當前的交通場景數據與交通知識庫中存儲的交通場景數據進行匹配，并獲得相似場景；步驟5、找出所述相似場景對應的所有交通信號控制方案中交通場景-方案得分最高的交通信號控制方案；步驟6、判斷所述得分最高的交通信號控制方案的得分是否超過閾值，若超過，則將該得分最高的交通信號控制方案作為推薦交通信號控制方案，并執行...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳誠，王飛躍，陳松航，李鎮江，
申請(專利權)人：中國科學院自動化研究所，東莞中國科學院云計算產業技術創新與育成中心，
類型：發明
國別省市：