[发明专利]一种基于交通流预测的道路智能照明系统

权利要求书

1.一种基于交通流预测的道路智能照明系统，其特征在于，包括照明控制模块和照明终端，照明控制模块与照明终端相连接，所述照明控制模块包括数据采集处理子模块、数据存储子模块、光照强度判断子模块、照明开启子模块、交通流预测子模块、照明光照强度设定子模块、雨雾雪检测传感器子模块、照明光线颜色设定子模块以及控制以上各子模块的计算机程序；

所述数据存储子模块存储有光照强度预先设定阈值、光照强度控制信息和能见度控制信息；

所述道路智能照明系统实现照明控制的具体步骤如下所示：

S1、数据采集处理子模块采集目标预测道路上照明终端所在位置处当前的户外光照强度，转至步骤S3，同时采集并统计照明终端所在位置处当前时间段的交通流量数据，得到该时间段内的交通流数据，转至步骤S2；

S2、数据存储子模块存储当前时间段内的交通流数据，并形成交通流历史数据，转至步骤S4；

S3、光照强度判断子模块判断所述户外光照强度是否小于光照强度预先设定阈值，若是则转至步骤S4，否则返回步骤S1；

S4、照明开启子模块控制照明终端开启照明；

S5、交通流预测子模块根据数据存储子模块储存的交通路网各道路当前时间段的交通流数据和历史交通流数据，采用熵权法融合目标预测道路的空间关联预测值和时间关联预测值，得到目标预测道路的当前时间段的交通流预测数据，并确定下一次进行交通流预测的时间间隔；

S6、照明光照强度设定子模块根据目标预测道路的当前时间段的实时交通流预测数据和光照强度控制信息，计算得到目标光照输出功率；

S7、雨雾雪检测传感器子模块计算目标预测道路的环境能见度；

S8、照明光线颜色设定子模块根据所述环境能见度和能见度控制信息，计算得到目标照明光线颜色；

S9、照明终端根据所述目标光照输出功率和目标照明光线颜色进行照明；

所述步骤S5中存储子模块储存的交通路段的类型包括目标预测道路和与目标预测道路具有高空间相关性的道路，高空间相关性的道路的空间相关系数大于空间相关阈值；

所述空间相关系数的计算公式如下所示：

其中，ρ_ij(τ)为空间相关系数，τ为时间延迟，X_i，X_j为路段i，j的时间序列上的交通流量，X_i，t为在t时刻时间序列X_i的车流量，X_j，t+d为在t+d时刻时间序列X_j的车流量，和分别为时间序列X_i，X_j的均值，E为数学期望，和分别为时间序列X_i，X_j的方差，ω_i，j为空间权重矩阵，计算公式如下所示：

其中，i，j为道路网中任意两个路段，当两路段之间空间可达时，空间权重矩阵的取值为1，否则空间权重取值为0。

2.根据权利要求1所述的一种基于交通流预测的道路智能照明系统，其特征在于，所述空间关联预测值通过将高相关性的道路交通流量数据作为自变量，建立多元线性回归预测模型计算得到，多元线性回归预测模型的具体公式如下：

P₁(t+1)＝β₀+β₁X₁+β₂X₂+...+β_nX_n+ε

其中，P₁(t+1)为空间关联预测值，β₀为回归方程的常数项，β₁，β₂，...，β_n是偏回归系数，ε是随机误差项；

目标预测道路的当前时间段的交通流预测数据P(t+1)的计算公式如下所示：

P(t+1)＝λ₁P₁(t+1)+λ₂P₂(t+1)

其中，P₂(t+1)为时间关联预测值，融合权重λ₁和λ₂的值由熵权法确定，满足关系：λ₁+λ₂＝1。