[发明专利]基于交通时空信息的交通流缺失数据估算系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交通流缺失数据估算系统及方法，特别是关于一种基于交通时空信息的交通流缺失数据估算系统及方法。

背景技术

在智能交通系统中，交通流数据是所有交通控制和管理系统的重要保障，是整个智能交通系统得以顺利运行的基础。工程上应用的交通模型都需要完备的交通数据进行校正。

然而，在实际交通环境中，由于交通信息检测器的故障、网络传输失败等原因，交通信息采集系统采集到的交通数据往往存在数据缺失问题。在北京市，交通流平均缺失率约为10％；在美国PeMS系统中，交通流缺失率在个别检测点高达25％。加拿大等其他国家的研究人员也报道过其交通数据缺失严重情况。

因此，在交通领域内，有很多研究者从事交通缺失数据估算的研究。由于交通流是交通数据中最重要的参数之一，很多缺失数据估计模型都以交通流为研究对象，包括基于预测类的缺失数据估算方法、基于插值类额缺失估算方法以及基于统计学习的缺失数据估算方法，不同方法都有各自的应用场景。然而，在交通流缺失数据估算应用方面，没有利用基于交通流时空信息的分析法来研究交通流缺失数据。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种基于交通时空信息的交通流缺失数据估算系统及方法，在进行交通流缺失数据估算时，能够有效利用交通时空信息，提升交通流缺失数据的估算精度。

所述基于交通时空信息的交通流缺失数据估算系统运行于计算机装置中，该系统包括：原始数据输入模块，用于获取一个期望周期内目标检测点、上游检测点和下游检测点的原始交通数据，并从获取的原始交通数据中提取每个检测点的交通流数据；数据预处理模块，用于对每个检测点的交通流数据进行时间上的聚合压缩成期望周期的交通流时间序列，将三个检测点的交通流时间序列按照上下游的关系组合成一个空间信息交通流数据矩阵，并判断当前交通应用系统对计算速度要求是高还是低；PPCA估算模块，用于当前交通应用系统对计算速度要求高时，利用PPCA模型对所述的空间信息交通流数据矩阵中的缺失数据进行估算，并产生相应的交通流缺失数据估算结果；交通流时间序列平移模块，用于当前交通应用系统对计算速度要求低时，对上游检测点和下游检测点的交通流时间序列进行平移，并将平移后的交通流时间序列放入所述空间信息交通流数据矩阵中形成一个时空信息交通流数据矩阵；KPPCA估算模块，用于利用KPPCA模型对所述的时空信息交通流数据矩阵中的缺失数据进行估算，并产生相应的交通流缺失数据估算结果。

所述基于交通时空信息的交通流缺失数据估算方法应用于计算机装置中，该方法包括步骤：获取一个期望周期内目标检测点、上游检测点和下游检测点的原始交通数据，并从获取的原始交通数据中提取每个检测点的交通流数据；对每个检测点的交通流数据进行时间上的聚合压缩成期望周期的交通流时间序列；将三个检测点的交通流时间序列按照上下游的关系组合成一个空间信息交通流数据矩阵；判断当前交通应用系统对计算速度要求是高还是低；当前交通应用系统对计算速度要求高时，利用PPCA模型对所述的空间信息交通流数据矩阵中的缺失数据进行估算，并产生相应的交通流缺失数据估算结果；当前交通应用系统对计算速度要求低时，对上游检测点和下游检测点的交通流时间序列进行平移，并将平移后的交通流时间序列放入所述空间信息交通流数据矩阵中形成一个时空信息交通流数据矩阵，以及利用KPPCA模型对所述的时空信息交通流数据矩阵中的缺失数据进行估算，并产生相应的交通流缺失数据估算结果。

相较于现有技术，本发明所述基于交通时空信息的交通流缺失数据估算系统及方法，能够有效利用交通时空信息，根据不同交通应用系统对于计算时间效率的要求分别利用PPCA模型和KPPCA模型进行交通流缺失数据估算，从而提升交通流缺失数据的估算精度。

附图说明

图1是本发明基于交通时空信息的交通流缺失数据估算系统较佳实施例的运行环境示意图。

图2是本发明基于交通时空信息的交通流缺失数据估算方法较佳实施例的流程图。

主要元件符号说明

计算机装置                1

交通流缺失数据估算系统    10

原始数据输入模块          101

数据预处理模块            102

PPCA估算模块              103

交通流时间序列平移模块    104

KPPCA估算模块             105

缺失数据补偿结果评价模块  106