[发明专利]一种公路路段交通监测器的优化布设方法

说明书

本发明公开了一种公路路段交通监测器的优化布设方法。该方法包括以下步骤：首先建立公路路段上车辆的行程时间误差估计模型，计算公路路段L上的M个车辆的行程时间估计误差；建立了道路监测器优化布设的0‑1整数规划模型，将公路路段L上的M个车辆的行程时间估计误差最小时的优化监测器布设问题，转化成有向图的行程时间估计误差最小时的最短路径问题；求解有向图的行程时间估计误差最小时的最短路径，最短路径对应的节点位置即为监测器的优化布设位置。本发明能够在给定检测器数量的前提条件下，优化选择交通检测器布设的最佳位置，并确保路段全程行程时间估计误差最小化，提高交通监测器的监测准确性，具有很强的经济性。

技术领域

本发明属于智慧交通信息采集技术领域，尤其涉及一种公路路段交通监测器的优化布设方法。

背景技术

随着传感器技术、计算机技术、大数据等新兴技术的发展，使得实时收集高精度的交通时空数据成为可能。在智慧交通架构体系中，交通监测通过优化布设微波、视频、地磁监测等交通监测器，为道路使用者和交通管理部门提供基础的数据采集网；因此，交通监测是智慧交通架构的底层基础，是智慧交通系统的触觉感知网络，是实现智慧交通的核心内容之一。目前，我国公路交通实时动态数据采集存在以下问题：

监测设备的数量和位置依靠经验而定，局部交通监测设备数量不足、布设位置不合理；监测手段单一，未能有效融合多种监测设备；难以形成全覆盖，传统的固定型监测器只能进行点或者断面的监测，不能全面的反映整条高速公路甚至高速公路网的运行情况；因此，目前的公路路段交通监测存在监测设备布设不合理导致的资源浪费和监测准确性低的问题。如何优化布设交通监测设备，使确保路段全程行程时间估计误差最小化，对道路交通管理的实时评估与响应具有很强的实践意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种公路路段交通监测器的优化布设方法。本发明在给定交通监测器数量的前提下，通过将路段交通监测器优化布设的0-1整数规划模型转化为最短路径求解算法，优化选择交通监测器布设的最佳位置，并确保路段全程行程时间估计误差最小化；解决了以经验布设为主的路段交通状态估计误差大的问题，提高了道路监测器的监测准确性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

一种公路路段交通监测器的优化布设方法，包括以下步骤：

步骤1，建立公路路段L上车辆的行程时间误差估计模型，计算公路路段L上的M个车辆的行程时间估计误差；

具体包括以下子步骤：

子步骤1.1，划分道路单元：选取待布设监测器的公路路段L，其中L为公路路段的长度；将待布设监测器公路路段L均分成n个等长道路单元j，道路单元j的长度为Δl，即L＝nΔl，n个道路单元沿行车方向依次编号为1，2，…，j…，n；

子步骤1.2，划分监测时间单元：选取总监测时间T，将总监测时间T均匀划分为c个时间单元Δt，即T＝cΔt；则车辆轨迹的时空分布图转变成n×c个方格单元。

子步骤1.3，建立公路路段L上车辆的行程时间误差估计模型，计算公路路段L上的M个车辆的行程时间平均绝对误差，即为公路路段L上的M个车辆的行程时间估计误差。

其具体步骤为：

首先，设定公路路段L上有M个车辆，第m个车辆在方格单元(j，t)处的速度为则在时间间隔Δt内，道路单元j内车辆的平均速度为：

其次，估计第m个车辆在公路路段L上的行程时间为：

其中，为估计的第m个车辆通过道路单元j的行程时间。

最后，计算公路路段L上的M个车辆的行程时间平均绝对误差为：