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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 城市道路交通流分形模型及分形預(yù)測研究
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡介：
- 本文利用分形幾何原理不僅證明了1MIN的交通流也具有分形特征，同時通過對已測數(shù)據(jù)的相空間重構(gòu)，G-P算法，計(jì)算歐式距離等方法對其后的交通流進(jìn)行了預(yù)測。經(jīng)過驗(yàn)證本文所提出的預(yù)測模型的預(yù)測進(jìn)度達(dá)到90%以上，并運(yùn)用MATLAB語言編寫程序，大大減少了運(yùn)算量，提高了精度，對實(shí)現(xiàn)短時交通流預(yù)測，城市交通的實(shí)時誘導(dǎo)控制具有重要參考價值。
- 詳細(xì)介紹：
- 城市道路交通的智能控制（ITS）需要對短時交通量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，傳統(tǒng)的短時交通流預(yù)測方法往往難以滿足精度要求. 為了提高短時交通流預(yù)測的精度, 根據(jù)短時交通流的非線性特征及其分形特性, 本文提出了基于分形的短時交通量預(yù)測模型，在G-P 算法基礎(chǔ)上, 利用相空間重構(gòu), 采用歐式距離篩選有效點(diǎn), 使預(yù)測1 min 內(nèi)的交通量成為可能. 以蘇州市何山路7：00點(diǎn)到19：00點(diǎn)的斷面交通量為實(shí)例, 應(yīng)用基于分形的短時交通量預(yù)測模型, 對720個有效數(shù)據(jù)點(diǎn)的后30點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測, 預(yù)測精度可達(dá)到90%以上。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：根據(jù)短時交通流的分形特征，證明1MIN的交通流具有分形特征，并對其后的交通流進(jìn)行預(yù)測，為城市道路的實(shí)時誘導(dǎo)與控制提供理論依據(jù)，緩解城市道路交通壓力。 基本思路：首先采集實(shí)時交通流數(shù)據(jù)，對采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行相空間重構(gòu)，采用G-P算法并通過計(jì)算歐式距離篩選最近相點(diǎn)，再利用最小二乘法對其后的交通流進(jìn)行擬合預(yù)測。預(yù)測結(jié)果用分形插值法進(jìn)行檢驗(yàn)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 由于交通流的不確定性、復(fù)雜性和非線性的共同作用, 使得現(xiàn)有的方法預(yù)測效果都不是令人滿意。本文利用分形幾何原理不僅證明了1MIN的交通流也具有分形特征，同時通過對已測數(shù)據(jù)的相空間重構(gòu)，G-P算法，計(jì)算歐式距離等方法對其后的交通流進(jìn)行了預(yù)測。經(jīng)過驗(yàn)證本文所提出的預(yù)測模型的預(yù)測進(jìn)度達(dá)到90%以上，并運(yùn)用MATLAB語言編寫程序，大大減少了運(yùn)算量，提高了精度，對城市交通的實(shí)時誘導(dǎo)控制具有重要參考價值。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本文根據(jù)分形理論實(shí)現(xiàn)了對城市道路1min交通流的短時預(yù)測。同時對智能交通系統(tǒng)在城市道路的應(yīng)用有重要意義，為智能交通系統(tǒng)最佳行駛路線、均衡交通流、優(yōu)化交通管理方案、改進(jìn)交通控制等方面提供基礎(chǔ)依據(jù)，對于緩解道路交通堵塞，提高城市主干道的主車流流速，避免社會資源浪費(fèi)，有著重要意義和價值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 城市道路交通的智能控制（ITS）需要對短時交通量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，傳統(tǒng)的短時交通流預(yù)測方法往往難以滿足精度要求. 為了提高短時交通流預(yù)測的精度, 根據(jù)短時交通流的非線性特征及其分形特性, 本文提出了基于分形的短時交通量預(yù)測模型，在G-P 算法基礎(chǔ)上, 利用相空間重構(gòu), 采用歐式距離篩選有效點(diǎn), 使預(yù)測1 min 內(nèi)的交通量成為可能. 以蘇州市何山路7：00點(diǎn)到19：00點(diǎn)的斷面交通量為實(shí)例, 應(yīng)用基于分形的短時交通量預(yù)測模型, 對720個有效數(shù)據(jù)點(diǎn)的后30點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測, 預(yù)測精度可達(dá)到90%以上。
獲獎情況
- 2011年于蘇州科技學(xué)院獲“第六屆全國大學(xué)生交通科技大賽”優(yōu)秀論文獎
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- [1] 郭敏、肖翔、藍(lán)金輝. 道路交通流短時預(yù)測方法綜述. 自動化技術(shù)與應(yīng)用. 2009 [2] THOMAS K. DIA H Incident Detection by Fractal Dimension Analysis of Loop Detector Data [ C ] 22nd Conference of Australian Institutes of Transport Research AITRO2000 Canberra: CSIRO Canberra. 2000.1.16 [3] 孫洪泉. 分形幾何與分形插值. 科學(xué)出版社. 2011,3 [4] 賀國光、馬壽峰、馮蔚東. 對交通流分形問題的初步研究. 中國公路學(xué)報. 2002 [5] 梅宏標(biāo)、王堅(jiān)、張慧哲. 城市快速路交通流分形預(yù)測算法的研究. 公路交通科技. 2009,10 [6] 鄭長青. 研究城市快速公路交通流的分形數(shù)學(xué)方法. 交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息. 2006,2 [7] 唐明、陳寶星、柳伍生. 基于相空間重構(gòu)的短時交通流分行研究. 山東交通學(xué)院學(xué)報. 2003,12
同類課題研究水平概述
- 分形已經(jīng)是許多自然科學(xué)學(xué)科特別是系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的概念, 交通流系統(tǒng)是很復(fù)雜的開放巨系統(tǒng), 對交通流系統(tǒng)的深入研究必然要涉及到分形問題。 分形數(shù)學(xué)方法在交通流系統(tǒng)中的應(yīng)用研究有了一定的成果。早在1995 年, Vojak 等人就開始嘗試運(yùn)用多重分形進(jìn)行交通流數(shù)據(jù)的短期預(yù)測。1996 年,匈牙利理論物理學(xué)家Torok 和Kertesz 開始正式將分形引入交通流理論。1998 年, Neidhardt 等人提出分形交通( Fractal Traffic) 一詞, 提出通過規(guī)范分形交通固有的可變性來提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率。2000 年, KimThomas 和Hussein Dia 利用流量和占有率分形維數(shù)建立交通事件檢測模型。該模型在車道突發(fā)擁堵事件檢測和低交通量或非高峰期運(yùn)行良好, 并指出如果將速度與占有率分維作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)事件檢測模型的輸入, 會大大地改善后者的性能。在城市快速路交通流的分形問題方面,已經(jīng)證明了城市快速路的交通流具有分形特征, 討論了交通流的分形維數(shù), 提出了利用分形數(shù)學(xué)方法對快速路交通流進(jìn)行預(yù)測的基本設(shè)想。本文在這些研究的基礎(chǔ)上, 利用相空間重構(gòu)，G-P算法,通過計(jì)算歐式距離篩選出最近距離相點(diǎn)，證明1MIN的交通流也具有分形特征， 構(gòu)造出城市快速路交通流的預(yù)測模型, 同時利用蘇州市何山路的實(shí)測數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證及分析。
