[发明专利]高速公路违规车辆出口站及出口时间的动态预测稽查方法

权利要求书

1.高速公路违规车辆出口站及出口时间的动态预测稽查方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：从高速公路收费系统中获取违规车辆的信息，所述车辆的信息包括车牌号信息和入口收费站信息；

S2：ETC门架监测系统实时采集违规车辆经过的门架数据，并上传至服务器；

S3：服务器采集违法车辆的历史通行记录数据，并根据违法车辆的历史通行记录数据和经过的门架信息采用朴素贝叶斯算法实时预测违法车辆的出口和到达预测出口收费站的时间；

预测违法车辆的出口包括以下步骤：

S31：服务器根据车辆的历史通行记录数据计算违法车辆从出口收费站S_j下高速的概率P(S_j)，具体如下：

其中，∑S_j表示该车辆的历史通行记录数据中从收费站S_j下高速的次数，N表示该车辆历史通信记录数据中总的通行次数；

S32：服务器根据车辆历史通行记录数据计算车辆在给定出口收费站S_j的情况下，从入口收费站E_i上高速的条件概率P(E_i|S_j)：

其中，Count(E＝E_i,S＝S_j)表示在该车的历史通行记录数据中入口收费站是E_i，而出口收费站是S_j的数量；Count(S＝S_j)表示在该车的历史通行记录数据中出口收费站是S_j的数量；

S33：服务器根据车辆历史通行记录数据计算车辆在给定出口收费站S_j的情况下，经过门架G_k的条件概率P(G_k|S_j)：

其中，Count(G＝G_k,S＝S_j)表示在该车的历史通行记录数据中经过门架G_k且出口收费站是S_j的数量；

S34：根据车辆当前的通行轨迹计算车辆从出口收费站S_j下高速的条件概率：

其中，G₁,G₂,G₃...G_n表示该车辆依次经过的高速公路收费门架；

假设入口和门架间相互独立，则公式(4)可转换成：

S35：使得上述公式(5)所述的条件概率最大的出口收费站作为预测的出口收费站，即：

由于分母P(E_i,G₁,G₂,G₃...G_n)与出口收费站无关，是常数，故公式(6)可转换为：

预测到达预测出口收费站的时间包括以下步骤：

S36：从高速公路收费系统获取高速公路拓扑关系图TopologyGraph(V,E)；高速公路拓扑关系图是由顶点V和边E构成的有向图，顶点包括收费站和门架；边的属性包括起始点、终点、距离；

S37：根据车辆最近经过的门架和预测的出口收费站，按照最短路径原则在高速公路拓扑关系图中拟合一条可达预测的出口收费站的最短路径，路径包含若干收费门架G₁,G₂,G₃...G_n和预测的出口收费站S；

S38：实时计算路段断面车辆通行速度，包括以下步骤：

S381：计算门架在畅通情况下的车辆通行速度：以门架在夜间11点至凌晨4点间车辆通行的平均速度作为畅通条件下的门架断面车辆通行速度，记作V_f；

S382：计算门架断面实时车辆通行速度：以最近15-30分钟内经过地k个门架的车辆平均速度作为该门架断面的通行速度，若最近T时段内无车通过，则认为该路段处于畅通状态，用畅通情况下的车辆通行速度V_f代替，记作V_gk；

S383：计算路段车辆平均通行速度：对于门架连接的路段，采用首尾两个门架的通行速度的平均值作为路段车辆通行的平均速度；对于从收费站到第一个门架的路段，采用此门架的车辆通行速度作为该路段的通行速度，路段车辆平均通行速度记作V_r：

S39：预测车辆到达预测的出口收费站的时间，包括如下步骤：

S391：计算路段实时车辆通行时间t_r：

S392：计算从当前门架到预测出口收费站的总耗时t_total：

式中，m为路段的数量；

S393：计算到达预测出口收费站的下道时刻T_s：

T_s＝T₀+t_total； (11)

T₀表示经过最后一个门架的时刻；

S4：该车辆每经过一个门架，服务器则对该车辆预测的出口收费站和出口时间根据步骤S3的方法实时作出相应调整。

2.根据权利要求1所述的高速公路违规车辆出口站及出口时间的动态预测稽查方法，其特征在于：所述步骤S37是采用Dijkstra算法拟合可达预测的出口收费站的最短路径。