[发明专利]一种基于模式匹配的城市路径行程时间预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通领域，特别涉及一种基于模式匹配的城市路径行程时间预测方法。

背景技术

在智能交通研究领域，如何提高交通服务水平，许多国家和地区已经开展了城市道路行程时间预测的研究，并已成为国际研究的热点之一。目前已有的行程时间预测方法主要侧重于可预测事件以及特殊天气对交通方式的影响。

现有的城市路径行程时间预测方法预测精度不高，在预测过程中不考虑交通模式，不能够动态调整各种交通事件对行程时间影响的权值，车辆行程时间预测的精度不高。

发明内容

本发明提出了一种基于模式匹配的城市路径行程时间预测方法。本发明能有效挖掘交通历史数据，可以对城市路径的行程时间进行预测，从而引导车辆合理选择出行路线，对于缓解城市交通拥堵有重要作用，并且易于在大中型城市中推广应用。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于模式匹配的城市路径行程时间预测方法，包括以下步骤：

(1)采用数据挖掘的方法，创建城市路段链历史交通模式和城市交叉路口历史延误模式，路段链历史交通模式和交叉路口历史延误模式均属于历史交通模式；

(2)由交通管理部门或专家创建默认交通模式，默认交通模式包括默认路段链交通模式和默认交叉路口延误模式，设定历史交通模式权值α和默认交通模式权值β，定义交通模式的最小支持度阈值χ和最小可信度阈值δ；

(3)用户确定交通参数，包括车辆出行的起点、终点、出行时刻、出行日期和天气状况，依据设置的交通参数查找匹配的路段链交通模式(路段链历史交通模式、默认路段链交通模式)和交叉路口的交通模式(城市交叉路口历史延误模式、默认交叉路口延误模式)；确定路段的通行级别，从而获得路段的平均速度和行程时间以及交叉路口的通行时间；

(4)根据设置的交通参数调整历史交通模式权值α和默认交通模式权值β的值；

(5)根据设置的交通参数，产生m条候选路径，每条候选路径由若干条路段链和若干个交叉路口组成(路段链和交叉路口的个数与用户选择的路径起止点相关)，加权计算每条候选路径基于历史交通模式的路径行程时间T_h和基于默认交通模式的路径行程时间T_d，得到每条候选路径的预测行程时间T，计算公式为：T＝αT_h+βT_d，其中T_i和T′_i分别为第i条路段基于历史交通模式(路段链历史交通模式和交叉路口历史延误模式)的行程时间和基于默认交通模式(默认路段链交通模式和默认交叉路口延误模式)的延误时间，T_j和T′_j分别为第j个交叉路口基于历史交叉模式和默认交通的延误时间，α和β为采用经过所述步骤4)调整后的值；

(6)m条候选路径的预测行程时间都计算完成后，在候选路径中选择一条预测行程时间最短的路径作为推荐路径，该路径的预测行程时间即为最终的路径预测行程时间。

所述步骤(1)具体包括以下步骤：

1-1)定义时空维，所述时间维分为年、季节、月、星期、小时、半小时；所述空间维分为路段链；

1-2)依据道路上车辆的平均行驶速度将道路通行级别分为10级：平均速度(道路上车辆的平均行驶速度)为0～5km/h定义为10级；平均速度为6～10km/h定义为9级；平均速度为11～15km/h定义为8级；平均速度为16～20km/h定义为7级；平均速度为21～25km/h定义为6级；平均速度为26～30km/h定义为5级；平均速度为31～35km/h定义为4级；平均速度为36～40km/h定义为3级；平均速度为40～60km/h定义为2级；平均速度为大于60km/h定义为1级；

1-3)定义城市道路网络为一个无向带权图G＝(V,E,Q)，其中:V是顶点的集合，E是边的集合，城市道路网络中的每个交叉路口即为无向带权图中的一个顶点，用n_i表示，n_i∈V，并对每个顶点进行编号，城市道路网络中的一条路段e即为无向带权图中的一条边，用一个二元组(n_i,n_j)表示，e∈E，n_i,n_j表示路段e的结点，n_i∈V,n_j∈V，Q为正的实数集合，表示路段所对应的长度；