城市综合交通态势评估方法研究

城市综合交通态势评估方法研究

摘要:城市综合交通系统纷繁复杂,建立基于信息融合的智能交通态势评估体系势在必行。本文从态势评估与智能交通管理相关概念、交通网态势本体模型的实现、分布式实时交通仿真系统研究、贝叶斯网络态势评估技术在交通行业实践等方面描述了态势估计方法如何在国内城市综合交通

系统中应用。

关键词:城市综合交通系统;本体论;分布式实时交通仿真系统;贝叶斯网络

城市综合交通系统聚集了多种方式,包括了汽车、地铁、轻轨、磁浮、水运,跨越了空、陆、水上、地下等层次,形成了一个复杂的巨型立体网络,复杂的交通网络结构与随机的交通现象的耦合作用使得交通系统的动态性、反馈性和非线性越发显著,面对综合交通这样的复杂系统,单角度的、单层次的数据是无法反映其真实信息的。态势估计方法是信息融合最有效的研究方法之一,其优势就在于它可以将上下文关系中描述实体、被观察事件的关系,结合环境信息、经验知识和实时观察来确定实体集合体的含义,能够反映真实的系统态势,提供事件、活动的预测,并由此提供最优决策的依据。笔者结合城市综合交通态势评估方法研究这一软课题论述

态势估计方法如何应用于综合交通系统中,与智能交通其他技术融合,对于管理、改善和优化整个城市区域范围内的、多模式的交通网络系统,提高城市交通网络系统的运营能力和效率,改善与增强交通系统的安全性,具有重要的作用。

1 态势评估与智能交通管理

智能交通已经成为全球解决城市交通问题的主要手段,城市交通网的仿真和评估技术的重要价值使其成为该研究领域的重点和优先发展课题。交通态势评估是在交通数据仿真的基础上建立关于运输活动、事件、时间、位置和物资要素组织形式的多重视图,它将所观测的交通拥堵分布与活动和立体环境有机地联系起来,识别已发生的事件和计划,并结合节假日以及其他商业政治活动的预期影响,做出处理突发事件的应急预案,寻求对当前交通态势的合理解释,并对临近时刻的态势变化做出预测。

2 本体论在智能交通中的应用

本体论Ontology是描述概念及概念之间关系的模型,通过模型来描述概念的语义。交通网态势本体模型主要研究运用Ontology方法建立面向交通网态势知识领域的本体模型,该模型反映了综合交通网态势领域的基本概念和语义模型,运用该模型可以描述综合交通网的态势,支持综合交通网的

利用和管理,提高其使用效率。智能交通领域有多种理论及经验求解模型,每种模型有多种算法,本文应用推荐高层合并本体SUMO理论构建交通领域本体,从主要数据源(Gls数据和视频数据)、交通领域知识、组织结构出发,将交通资源本体集定义为五个领域子本体。

2.1 地理本体

它提供与地理信息相关的概念与关系,包括道路、路口、建筑、天气、国家、城市、位置等;此本体提供与Gls数据及地图转换层次一致的本体概念集。地理本体对SUMO中基础概念的引用关系及概念、属性进行了扩充。其中:mainstem表示概念“主干道”,为SUMO相应概念roadway“道路”的子类;maxspeed allowed为增加的道路属性“最高时速”。这些概念及属性的设置提供了必要的Gls信息的语义映射基础。交通资源本体集片段程序如下:

A building which provides medical care to patients

2.5 应用本体层

应用本体是在领域本体的基础上建立的与具体系统应

用相关的概念与关系集合,如车辆诊断维护本体、交通事故处理本体等。单一的应用本体均与一个特定的应用相关联,可以采用事先定义的方式存储于本体库中,也可利用本体编辑工具从领域本体中分离概念进行实时编辑。用户通过对应用本体中概念的选择、组合并输入属性值的描述,完成对特定应用

中异构资源的查询与整合,保证跨子系统应用的实现。

3 分布式实时交通仿真系统研究

目前的交通仿真系统大多数是离线的仿真系统,以历史调查数据的统计分析结果为依据,得出一系列的仿真评估指标,不够直观。本文选择HLA作为分布式仿真的计算平台,为以交通仿真为基础的交通流预测、交通态势预测、实时动态路径诱导提供仿真平台的支持。

HLA(高层体系结构)将各类仿真系统集成为一个分布交互式的综合仿真系统,可以形成一个庞大的虚拟作战空间。实现某一特定仿真目的的分布仿真系统称为联邦。联邦由若干交互的仿真应用――联邦成员构成。一个联邦成员由许多对象组成,对象的状态定义为属性值的集合。一组具有同样属性和方法对象的集合称为类。HLA的基本思想就是采用面向对象的方法来设计、开发和实现仿真系统的对象模型,以获得仿真联邦的高层次的互操作和重用。现在以城市综合交通信息平台为基础仿真,实时获取某市的道路交通信息。

根据操作系统的不同,HLA联邦成员的程序框架一般分为单线程结构和双线程结构。分布式实时仿真设计过程如下。

3.1 基于命令行方式的联邦成员

基于命令行方式的联邦成员通常为单线程结构,各步骤

的基本操作详细介绍如下:

(1)初始化成员数据;

(2)调用rtiAmb create Federation execution () 创建联邦执行;

(3)加入联邦执行;

(4)声明公布/订购关系;

(5)确定联邦成员的时间推进策略(默认为既非Regulaing 也非Constrained);

(6)调用rtiAmb register () bjectinstance () 注册对象实例;

(7)调用rtiAmb time advanceRequest () 请求时间推进;

(8)仿真推进,运行联邦成员的仿真模型;更新对象实例属性值,调用RTI:Attribute Setfactoy:Create () 创建,RTI : Attribute Handle value Pairset,调用rtAmb update attribute values 更新实例属性值;发送交互实例,调用RTI: Parameter setfactory:Create () 创建,RTI : parameter handleValue Pairset,调用rtAmb Send interaction发送交互实例,根据需要创建/删除对象实例,根据需要转移/接收实例属性所有权,根据需要公布/取消公布、订购/取消订购对象类/交互类,根据需要改变联邦成员的时间推进策略;

(9)调用rtAmb resign federation execution () 退出联邦执行;

(10)调用rtAmb destroy Federation Execution () 撤销联邦