基于多源異質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的道路交通流參數(shù)估計(jì)問(wèn)題研究.pdf

1、道路交通擁堵疏解主要措施是提高交通供給的同時(shí)適度限制交通需求，試圖通過(guò)縮小供給與需求兩者差距，在期望服務(wù)水平下，使交通基礎(chǔ)設(shè)施供給與交通出行需求達(dá)到某種均衡。隨著傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息化技術(shù)等不斷發(fā)展，交通檢測(cè)的手段不斷提高和豐富，為交通管理者提供了更多高質(zhì)量和高可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)?；谶@些檢測(cè)數(shù)據(jù)可及大地提高交通流組織管理水平，使已有交通基礎(chǔ)設(shè)施的供給能力最大化。但是，出于經(jīng)濟(jì)成本和其他因素等考慮，無(wú)法實(shí)現(xiàn)交通檢測(cè)器的全路網(wǎng)

2、覆蓋。因而，深入研究如何有效的利用少量有限的多源檢測(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)合理的對(duì)整個(gè)路網(wǎng)交通流運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)是提高交通流組織管理效率的關(guān)鍵所在。
　　本論文從交通流運(yùn)動(dòng)波模型出發(fā)，研究多源異質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的融合機(jī)制，探討幾種典型的交通流參數(shù)估計(jì)問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，本論文研究工作主要有以下幾個(gè)方面:
　　(1)將三檢測(cè)器模型推廣應(yīng)用于宏觀和微觀交通流狀態(tài)估計(jì)。與傳統(tǒng)的交通流運(yùn)動(dòng)波模型不同，三檢測(cè)器模型以累積車(chē)流量為系統(tǒng)狀態(tài)量，直接顯現(xiàn)地建立了路

3、段內(nèi)部狀態(tài)量與路段上下游邊界狀態(tài)量的最小化函數(shù)關(guān)系?；诶硐脒吔鐥l件假設(shè)，本論文不僅研究了宏觀交通流參數(shù)，如路段行程時(shí)間、流量和密度的時(shí)空演化譜等估計(jì)方法，而且研究了微觀交通流參數(shù)，如車(chē)輛行駛軌跡的估計(jì)方法。
　　(2)在三檢測(cè)器模的基礎(chǔ)上，提出隨機(jī)三檢測(cè)器模型。實(shí)際中，檢測(cè)數(shù)據(jù)是對(duì)交通系統(tǒng)的一種測(cè)量，測(cè)量誤差不可避免，且檢測(cè)技術(shù)采樣頻率有限，難以提供連續(xù)的檢測(cè)數(shù)據(jù)。測(cè)量誤差和檢測(cè)數(shù)據(jù)非連續(xù)性決定邊界條件是非理想的。本論文將該非理

4、想邊界條件建模成一個(gè)隨機(jī)邊界條件，邊界向量中每個(gè)元素是一個(gè)符合正態(tài)分布的隨機(jī)變量。借助隨機(jī)路徑選擇問(wèn)題上廣泛使用的Probit模型，可建立內(nèi)部狀態(tài)量與隨機(jī)邊界狀態(tài)量的最小化函數(shù)關(guān)系，進(jìn)一步利用Clark的逼近理論估計(jì)內(nèi)部交通流參數(shù)的均值和誤差大小。
　　(3)將多源異質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)建模成系列線性測(cè)量方程，并利用Kalman濾波融合到隨機(jī)三檢測(cè)器模型中。多源異質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)包括路段內(nèi)部線圈傳感器提供的車(chē)流量、占有率和瞬時(shí)速度信息、AVI旅行

5、時(shí)間數(shù)據(jù)和GPS移動(dòng)位置數(shù)據(jù)。利用隨機(jī)三檢測(cè)器模型，上述檢測(cè)量均可以建模成以隨機(jī)邊界的累積車(chē)流量為狀態(tài)量的線性測(cè)量方程。在Kalman濾波框架下，可利用建立的線性測(cè)量方程輸出一個(gè)最佳增益量，來(lái)更新隨機(jī)邊界的累積車(chē)流量和累積車(chē)流量誤差的方差-協(xié)方差矩陣，得到隨機(jī)邊界的最佳估計(jì)。基于該最佳隨機(jī)邊界估計(jì)，利用隨機(jī)三檢測(cè)器模型可估計(jì)內(nèi)部交通流參數(shù)及其估計(jì)誤差大小。
　　(4)基于信息價(jià)值理論，將各種檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)交通流參數(shù)估計(jì)的貢獻(xiàn)大小建模成

6、信息價(jià)值量。上述研究?jī)?nèi)容建立了檢測(cè)數(shù)據(jù)與邊界狀態(tài)量估計(jì)誤差大小的關(guān)系，基于信息價(jià)值理論誤差大小可建模成信息量。然而，檢測(cè)數(shù)據(jù)參數(shù)的變化影響誤差大小，故可建立檢測(cè)數(shù)據(jù)參數(shù)與信息量的關(guān)系。
　　(5)基于約束最小二乘法，將快速路走廊的交通流參數(shù)估計(jì)問(wèn)題建模成一個(gè)非線性的優(yōu)化模型。基于三檢測(cè)理論的前置波和后置波理念，將三檢測(cè)器模型的最小化函數(shù)建模成兩個(gè)不等式來(lái)描述交通流動(dòng)態(tài)變化的約束?；诤狭鼽c(diǎn)和分流點(diǎn)的累積進(jìn)口車(chē)流量和累積出口車(chē)流量守