專利名稱：基于時間序列多元線性回歸的虛擬速度傳感器設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交通狀態(tài)獲取技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及交通流傳感器的數(shù)據(jù)處理分析及數(shù) 據(jù)融合的一種基于時間序列多元線性回歸的虛擬速度傳感器設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
交通信息具有時空域特性的，交通流在時空域都具有連續(xù)性。交通信息不僅與某 地當前和歷史的交通狀態(tài)有關(guān)，同時也與上下游的交通狀態(tài)有關(guān)。要更加合理地確定交通 信息，需要確定路段上在時間和空間上連續(xù)變化的交通狀態(tài)。但是由于相鄰的傳感器節(jié)點 之間并沒有測量裝置，稀疏的空間序列的交通數(shù)據(jù)難以直接得到準確的交通信息。如果路段上每個傳感器節(jié)點所在空間位置的交通狀態(tài)都可以確定，則當傳感器足 夠多(趨向于無窮)時，可以得到準確的交通狀態(tài)。因此我們定義了虛擬傳感器節(jié)點(并 沒有實際的交通流檢測功能)，如果每個虛擬傳感器節(jié)點所在空間位置的交通狀態(tài)可以確 定，則可以獲取路段的交通狀態(tài)分布。交通流在時間和空間上都具有流的特性，所以空間序列中下游的交通狀態(tài)是上游 歷史交通狀態(tài)的延續(xù)流動。因此我們利用已知傳感器節(jié)點時間序列上的速度數(shù)據(jù)，對空間 序列上不同位置的虛擬速度傳感器節(jié)點的速度進行估計。利用最小二乘法獲得與虛擬速度 傳感器節(jié)點速度和交通流傳感器檢測速度相關(guān)的權(quán)重矩陣，通過多元線性回歸估計出虛擬 速度傳感器節(jié)點的速度，最終可以得到路段速度的空間分布。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服道路現(xiàn)有檢測裝置數(shù)量的不足，本發(fā)明提供一種基于時間序列多元線性 回歸的虛擬速度傳感器設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟(1)對虛擬速度傳感器節(jié)點進行標定的步驟采用線性插值的方法在相鄰的交通 流傳感器之間設(shè)定虛擬速度傳感器；(2)根據(jù)標定后的虛擬速度傳感器節(jié)點以及交通流傳感器的速度數(shù)據(jù)，訓(xùn)練權(quán)重 矩陣的步驟將時間序列的速度數(shù)據(jù)映射到空間序列、對相鄰節(jié)點之間的平均速度采用取 平均值進行近似、利用最小二乘法對權(quán)重矩陣進行訓(xùn)練(3)估計虛擬速度傳感器節(jié)點速度的步驟利用傳感器節(jié)點時間序列上的數(shù)據(jù)及 訓(xùn)練的權(quán)重矩陣，通過多元線性回歸估計出虛擬速度傳感器節(jié)點的速度。所述相鄰節(jié)點中的節(jié)點包含交通流傳感器節(jié)點和虛擬速度傳感器節(jié)點。所述對虛擬速度傳感器節(jié)點進行標定是假設(shè)交通流傳感器節(jié)點i與i + Ι之間的距 離為Cli,相鄰節(jié)點(節(jié)點包含交通流傳感器和虛擬速度傳感器)之間的距離設(shè)定為％，則交 通流傳感器節(jié)點i與i+Ι之間的虛擬速度傳感器節(jié)點的個數(shù)為Hii = [(1,/ ]。所述步驟O)中將時間序列的速度數(shù)據(jù)映射到空間序列為在tN時亥IJ，
定義虛擬速度傳感器節(jié)點(i，k)的速度為VijXtN) = XV-^jv-7·Δ ) 0交通流傳感器節(jié)點i與i+Ι之間的虛擬速度傳感器節(jié)點個數(shù)為IV則由
權(quán)利要求
1.一種基于時間序列多元線性回歸的虛擬速度傳感器設(shè)計方法，其特征在于，包括以 下步驟(1)對虛擬速度傳感器節(jié)點進行標定的步驟采用線性插值的方法在相鄰的交通流傳 感器之間設(shè)定虛擬速度傳感器；(2)根據(jù)標定后的虛擬速度傳感器節(jié)點以及交通流傳感器的速度數(shù)據(jù)，訓(xùn)練權(quán)重矩陣 的步驟將時間序列的速度數(shù)據(jù)映射到空間序列、對相鄰節(jié)點之間的平均速度采用取平均 值進行近似、利用最小二乘法對權(quán)重矩陣進行訓(xùn)練(3)估計虛擬速度傳感器節(jié)點速度的步驟利用傳感器節(jié)點時間序列上的數(shù)據(jù)及訓(xùn)練 的權(quán)重矩陣，通過多元線性回歸估計出虛擬速度傳感器節(jié)點的速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間序列多元線性回歸的虛擬速度傳感器設(shè)計方法，其 特征在于，所述相鄰節(jié)點中的節(jié)點包含交通流傳感器節(jié)點和虛擬速度傳感器節(jié)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間序列多元線性回歸的虛擬速度傳感器設(shè)計方法，其 特征在于，所述對虛擬速度傳感器節(jié)點進行標定是假設(shè)交通流傳感器節(jié)點i與i+Ι之間的 距離為屯，相鄰節(jié)點(節(jié)點包含交通流傳感器和虛擬速度傳感器)之間的距離設(shè)定為％，則 交通流傳感器節(jié)點i與i+Ι之間的虛擬速度傳感器節(jié)點的個數(shù)為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間序列多元線性回歸的虛擬速度傳感器設(shè)計方法，其 特征在于，所述步驟(2)中將時間序列的速度數(shù)據(jù)映射到空間序列為在、時刻，定義虛擬 速度傳感器節(jié)點(i，k)的速度為
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于交通狀態(tài)獲取技術(shù)領(lǐng)域的涉及交通流傳感器的數(shù)據(jù)處理分析及數(shù)據(jù)融合的一種基于時間序列多元線性回歸的虛擬速度傳感器設(shè)計方法，該方法首先在相鄰傳感器節(jié)點之間設(shè)定虛擬速度傳感器，然后將時間序列上的速度數(shù)據(jù)映射到空間序列上并通過最小二乘法對與虛擬速度傳感器的速度和交通流傳感器得到的速度數(shù)據(jù)相關(guān)的權(quán)重矩陣進行訓(xùn)練，最終利用權(quán)重系數(shù)和交通流傳感器的速度數(shù)據(jù)通過多元線性回歸估計出各個虛擬速度傳感器的速度。該方法可以獲得路段上速度的空間分布，可以獲得更為準確的交通信息，并為交通管理與控制提供依據(jù)。
文檔編號G08G1/052GK102074112SQ20111003343
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者徐東偉, 李海艦, 秦勇, 董宏輝, 賈利民, 鄧文 申請人:北京交通大學(xué)