基于路网基础数据的区域边界关键交通流向类别识别方法与流程

本发明属于交通信号控制领域，具体涉及一种基于路网基础数据的区域边界关键交通流向类别识别方法。

背景技术：

1、随着城市机动车保有量的增加，区域交通缓堵成为日益关注的主题。在交通信号控制工作中，为了缓解行政辖区、商圈、常发拥堵片区等区域的拥堵，作为划定不同控制策略的切换点，区域边界就显得尤为重要。

2、现有技术中区域控制时边界路口的交通流向采用人工配置时，配置的工作量大；采用路网数据计算时，对路网数据的参数要求较高，从而影响区域控制效果。目前缺少使用路网基础数据自动判定区域边界的各股交通流类别、辨别区域边界的关键路口的方法。

技术实现思路

1、针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于路网基础数据的区域边界关键交通流向类别识别方法，以解决现有技术中区域控制时边界路口的交通流向人工配置工作量大、对路网数据的参数要求较高的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明的一种基于路网基础数据的区域边界关键交通流向类别识别方法，步骤如下：

4、1)设置车道坐标，对不同车道按照车道类型进行偏移，并进行起始点和末点的标定；

5、2)将目标区域按照线条和多边形，拆解为多个小区域；

6、3)判断起始点是否在小区域边界上，若不在小区域边界，则绘制射线判别起始点是否在小区域内，确定起始点位置；

7、4)判断末点是否在小区域边界上，若不在小区域边界，则绘制射线判别末点是否在小区域内，确定末点位置；

8、5)根据起始点位置、末点位置，判定流入流向、流出流向及其他流向，作为目标区域的区域边界交通流向类别；

9、6)计算流入需求和流出需求，识别目标区域边界关键路口及目标区域边界关键路口的关键流向。

10、进一步地，所述步骤1)具体包括：

11、11)车道预处理：直行车道使用其所在路段坐标，左转车道、右转车道在直行车道的坐标位置上进行偏移；

12、12)起始点标定：左转车道、直行车道、右转车道的起始点相同，均标定为上游路口位置；

13、13)末点标定：直行车道的末点标定为当前边界路口；左转车道按照90度标定末点，右转车道按照270度标定末点位置。

14、进一步地，所述步骤2)具体包括：

15、21)统计目标区域的顶点数量，及每个顶点所连接的边的数量；

16、22)若某一个顶点连接的边的数量为3，则同时连接着多边形与线条，在该顶点处拆分目标区域，将目标区域拆解为多边形和线条；若某一个顶点连接的边的数量为2，则该顶点位于多边形上，该处无须拆解；若某一个顶点连接的边的数量为1，在该顶点为线条的端点，该处无须拆解。

17、进一步地，所述步骤3)具体包括：

18、31)判断起始点是否在目标区域边界上，当dsa+dsb＝dab时，则起始点s在小区域边界ab上；dsa为s和端点a之间的距离，dsb为s和端点b之间的距离，dab为a和b之间的距离，其中，xa、ya分别是端点a的横坐标、端点a的纵坐标；xb、xb分别是端点b的横坐标、端点b的纵坐标；xs、ys分别是起始点s的横坐标、起始点s的纵坐标；

19、32)将起始点与各个小区域的边界按照步骤31)的方法逐个比对，若起始点s在任意一个小区域边界上，则认为起始点在目标区域边界上，执行步骤4)；若起始点s不在小区域边界上且为线条小区域，则认为起始点在小区域外；若起始点s不在小区域边界上且小区域为多边形小区域，执行步骤33)；

20、33)绘制射线判别起始点是否在目标区域内，起始点向右绘制射线，计算射线与小区域交点数量，若交点数量为奇数，则起始点在目标区域内；若交点数量为偶数，则起始点在小区域外，若起始点在所有的小区域外，则起始点在目标区域外。

21、进一步地，所述步骤4)具体包括：

22、41)判断末点是否在目标区域边界上，当dea+deb＝dab时，则末点e在区域边界ab上；dea为e和端点a之间的距离，deb为e和端点b之间的距离，dab为a和b之间的距离，其中，xa、ya分别是端点a的横坐标、端点a的纵坐标；xb、yb分别是端点b的横坐标、端点b的纵坐标；xe、ye分别是末点e的横坐标、末点e的纵坐标；

23、42)将末点与各个小区域的边界按照步骤41)的方法逐个比对，若末点e在任意一条小区域边界上，则认为末点在目标区域边界上，执行步骤5)；若末点e不在小区域边界上且为线条小区域，则认为末点在小区域外；若末点e不在小区域边界上且为小区域多边形小区域，执行步骤43)；

24、43)绘制射线判别末点是否在目标区域内，末点向右绘制射线，计算射线与小区域交点数量，若交点数量为奇数，则末点在目标区域内；若交点数量为偶数，则末点在小区域外，若末点在所有的小区域外，则末点在目标区域外。

25、进一步地，所述步骤5)具体包括：

26、目标区域边界交通流向类别分为流入流向、流出流向、其他流向；

27、若起始点在目标区域外，末点在目标区域内或在边界上，则流向为流入流向；同一个流入流向所含车道均为流入车道；

28、若起始点在目标区域内或在边界上，末点在目标区域外，则流向为流出流向；同一个流出流向所含车道均为流出车道；

29、若边界路口的流向中既不是流入流向也不是流出流向的交通流向，则流向为其他流向，包括区域外流至区域外的流向、区域内流至区域内的流向。

30、进一步地，所述步骤6)具体包括：

31、61)计算流入需求：流入需求＝流入的各车道总流量+末时刻的各车道总排队；

32、62)计算流出需求：流出需求＝流出的各车道总流量+末时刻的各车道总排队；

33、63)流入目标区域的关键路口：对于边界上的各个路口，按照流入需求排序；根据3σ准则，数值分布在(μ-σ，μ+σ)的概率为0.6826，其中μ为均值，σ为标准差，流入目标区域的流入需求排名前(1-0.6826)/2＝16％的路口，认为是流入目标区域的关键路口，且至少取一个路口作为流入目标区域的关键路口；

34、64)流出目标区域的关键路口：对于边界上的各个路口，按照流出需求排序；根据3σ准则，数值分布在(μ-σ，μ+σ)的概率为0.6826，其中μ为均值，σ为标准差，流出目标区域的流出需求排名前(1-0.6826)/2＝16％的路口，认为是流出区域的关键路口，且至少取一个路口作为流出目标区域的关键路口；

35、65)目标区域边界关键路口的流入关键流向：对于流入目标区域的关键路口的各个流入流向，按照流入需求排序；根据3σ准则，数值分布在(μ-σ，μ+σ)的概率为0.6826，其中μ为均值，σ为标准差，流入需求排名前(1-0.6826)/2＝16％的流入流向，认为是目标区域边界关键路口的流入关键流向，且至少取一个流向作为目标区域边界关键路口的流入关键流向；

36、66)目标区域边界关键路口的流出关键流向：对于流出目标区域的关键路口的各个流出流向，按照流出需求排序；根据3σ准则，数值分布在(μ-σ，μ+σ)的概率为0.6826，其中μ为均值，σ为标准差，流出需求排名前(1-0.6826)/2＝16％的流出流向，认为是目标区域边界关键路口的流出关键流向，且至少取一个流向作为目标区域边界关键路口的流出关键流向。

37、本发明的有益效果：

38、本发明的方法基于路网基础数据，自动判定区域边界的各股交通流类别，辨别区域边界的关键路口，减少流向人工配置工作量，为区域控制提供流向类别数据支撑，识别区域边界关键路口和关键流向，便于通过区域边界路口做门户控制缓解区域拥堵。