[发明专利]一种基于上下游路口车流量的启发式缺失道路车流量推算方法

权利要求书

1.一种基于上下游路口车流量的启发式缺失道路车流量推算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立路口和道路的联系：为所有路口和道路建立内存对象，使得每条道路有唯一上游路口和唯一下游路口，并为对象提供唯一ID；将路口对象放入集合Junctions中，将所有道路对象放入集合Edges中；对于每条道路：设置道路对象的上游路口的ID和下游路口的ID；在上游路口的离开道路集合中添加该道路的ID；在下游路口的进入道路集合中添加该道路的ID；

(2)标记流量，区分未知流量道路：读取已知的带有道路ID和流量的输入数据，将流量值非0的道路ID和流量值存入流量映射集合Demands中；根据Edges集合，将Demands集合中未出现过的道路的流量标记为0，存入Demands中，并将道路ID放入未知流量集合U中；

(3)计算初始流量差指标，记为min_d，流量差指标d的计算方法如下所示：

其中，V表示所有的路口节点，v表示某个路口节点，ed(v)表示所有以v为终点的道路集合，i表示某一条进入该路口的道路，bg(v)表示所有以v为起点的道路集合，o表示某一条离开该路口的道路，f(i)表示进入道路的车流量，f(o)表示离开道路的车流量；

(4)进行启发式搜索：根据每条未知车流量道路的上游路口和下游路口的车流量情况计算未知道路的车流量，每条未知流量道路的流量值更新作为一种方案，计算该方案的流量差指标，每次迭代选取流量差最小的一种方案，直到达到迭代次数或者流量差指标不能下降为止；

(5)输出推算结果，即输出一个映射集合Map，包含路网上所有道路ID和车流量数据的映射。

2.根据权利要求 1所述的一种基于上下游路口车流量的启发式缺失道路车流量推算方法，其特征在于，所述步骤(4)中，迭代前先判断是否达到迭代次数，达到则结束，否则初始化本轮方案：设置需要更新的道路ID为空，对应的流量更新值为0，然后开始迭代，每轮迭代包括下子步骤：

(4.1)保存道路流量旧值：从未知流量的道路集合U中按集合元素访问顺序获取一个道路ID，保留该道路在流量映射集合Demands中的流量值v_old，然后在集合Demands中设置该道路流量为0；

(4.2)根据上游路口车流量情况计算道路缺失车流量f₀，如下所示：

其中，p表示道路的上游路口；ed(p)表示所有以p为终点的道路集合；bg(p)表示所有以p为起点的道路集合；k函数表示过滤出车流量数据非0的道路；uk函数表示过滤出车流量为0的道路；s表示求集合的大小；i表示某一条进入该路口的道路；o表示某一条离开该路口的道路；f(i)表示进入道路i的车流量；f(o)表示离开道路o的车流量；

(4.3)根据下游路口车流量情况计算道路缺失车流量f₁，如下所示：

其中，q表示道路的下游路口；ed(q)表示所有以q为终点的道路集合；bg(q)表示所有以q为起点的道路集合；k函数表示过滤出车流量数据非0的道路；uk函数表示过滤出车流量为0的道路；s表示求集合的大小；i表示某一条进入该路口的道路；o表示某一条离开该路口的道路；f(i)表示进入道路i的车流量；f(o)表示离开道路o的车流量；

(4.4)根据步骤(4.2)得到的f₀和步骤(4.3)得到的f₁计算缺失道路的车流量f；

(4.5)方案评价与更新：将该道路流量标记为f，利用步骤(3)中的流量差指标计算方法计算此方案的流量差指标d，然后将流量映射集合Demands中该道路的流量值设置成v_old，如果d<min_d，则更新本次迭代的方案：将需要更新的道路ID设置为该道路的ID，将方案需要设置的道路流量值设置为f，并设置min_d的值为d，如果d>＝min_d，不需要任何操作；

(4.6)继续按上述步骤遍历集合中的其它道路，集合U中道路遍历结束后，判断更新方案中需要更新的道路ID是否为空，为空则算法结束，否则按方案更新道路的流量值，并开始下轮迭代。

3.根据权利要求 2所述的一种基于上下游路口车流量的启发式缺失道路车流量推算方法，其特征在于，所述步骤(4.4)中，缺失道路的车流量f计算公式如下：

其中，abs函数表示自定义的取正函数，