适用于双截面交通事件检测的数据修复方法
【专利摘要】本发明属于交通事件自动检测【技术领域】，具体涉及一种适用于双截面交通事件检测的数据修复方法，包括如下步骤：1)获取时钟漂移率；2)利用步骤1)获得的时钟漂移率，获取数据修复系数；3)利用步骤2)获取的数据修复系数，对双截面交通事件检测的数据进行修复；本发明考虑了时钟漂移对双截面交通事件检测算法输入的影响，通过检测时钟漂移的程度来对双截面交通事件检测算法输入数据进行修复，以提高双截面交通事件检测算法的检测效果，算法简单、有效，易于实现。
【专利说明】适用于双截面交通事件检测的数据修复方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于交通事件自动检测【技术领域】，具体涉及一种适用于双截面交通事件检 测的数据修复方法。
【背景技术】
[0002] 随着智能交通技术的发展，交通事件自动检测在理论上已日趋成熟，准确地检测 和判断交通事件能有效减少各种异常运行状态导致的路段通行能力及服务水平下降的严 重程度，从而有效提升公路网络交通管理的智能化水平，提高公路出行公众信息服务水平， 优化公路网络风险预警能力及应急服务能力，提高运行效率。
[0003] 在已有的交通事件自动检测算法中，一般可分为基于单一断面交通流信息的单截 面算法，和基于相邻断面交通流信息的双截面算法：单截面算法中较典型的有标准差法、 McMaster算法，双截面算法中较典型的有California算法、贝叶斯算法、波动分析法、指数 平滑算法等。
[0004] 双截面交通事件检测算法的基本原理是：通过实时监测道路上相邻位置的交通流 参数所表征的交通状态来判断相应路段是否发生异常事件。当发生交通事件时，上下游交 通参数共同表征的交通状态会呈现异于常态的变化，通过检测这种异常变化而判别是否发 生交通事件。
[0005] 双截面交通事件检测算法所涉及的基本交通参数包括：占有率、流量、车速、车头 时距。
[0006] 双截面交通事件检测算法对数据的基本要求之一是：上下游交通信息采集设备时 间是同步的，即在相同采集周期所采集的到交通信息是同步的。
[0007] 然而，在实际工程在线应用过程中，由于各个采集设备固有的时钟频率不同，时钟 不可能完全同步，因此，所采集到的交通信息并非是同步的，如图1-图3所示，分别示意了 采集设备时钟较基准时钟快、慢、同步三种情况。
[0008] 随着时钟漂移的程度不同，交通采集数据对双截面交通事件检测算法的影响不 同。时钟漂移程度越严重，则交通信息不同步的程度越严重，越不能完好地表征当前检测周 期交通流状态，则越可能对交通事件检测造成误报、漏报、迟报等影响。
[0009] 现有文献中提到的交通事件检测数据修复方法主要针对数据本身进行异常数据 的识别和异常数据的修复，并没有考虑采集设备的固有缺陷。因此，如何针对设备固有缺 陷，对数据进行修复，以提高数据质量，对于提高交通事件自动检测的准确性有着重要意 义。
【发明内容】
[0010] 有鉴于此，本发明提供一种适用于双截面交通事件检测的数据修复方法，提高双 截面交通事件自动检测算法的准确性。
[0011] 本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
[0012] 适用于双截面交通事件检测的数据修复方法，包括如下步骤：
[0013] 1)获取时钟漂移率；
[0014] 2)利用步骤1)获得的时钟漂移率，获取数据修复系数；
[0015] 3)利用步骤2)获取的数据修复系数，对双截面交通事件检测的数据进行修复。
[0016] 进一步，所述步骤1)中，通过检测路段上游和路段下游的交通采集设备的即时系 统时间和参考时间，分别计算路段上游即时时钟漂移率P_(i)和路段下游的即时时钟漂 移率p_(i + l)，所述即时时钟漂移率通过下式计算：
[0017] Pc"
[0018] 式中，t为采集设备的即时系统时间；
[0019] tr为参考时间；
[0020] T为设备采集周期；
[0021] P _为采集设备的即时时钟漂移率。
[0022] 进一步，所述步骤1)中，在设备采集周期内多次采样交通采集设备的系统时间和 参考时间，进行最小二乘拟合后，计算路段上游时钟漂移率P^(i)和路段下游的时钟漂移 率Ρ。# (i)，具体计算方法如下：
[0023] 令 t = y，tr = X，P csr · T = β，y = χ+ β ;
[0024] 多次采样x和y，得β的估计值计算公式为：
[0025] β、金^ 氣 η η
[0026] 其中，η为采样次数。
[0027] Ρ ^的估计值为：
[0028] P"r=y ；
[0029] 进一步，所述步骤2)中，数据修复系数3通过下式获得：
[0030] i = p,s,『(i)-ρ…(i+l)〇
[0031] 进一步，所述步骤3)中：
[0032] 若P esJi)-p _(i+l)>0,则上游交通数据保持不变，对下游交通数据进行修复；
[0033] 若P esJi)-p _(i+l)〈0,则下游交通数据保持不变，对上游交通数据进行修复；
[0034] 若P esl?⑴-P ^(i+l) = 0,则无需对交通数据进行修复。
[0035] 进一步，所述步骤3)中，当P_(i)-P_(i+1)>0时，修复后的下游交通采集数据 如下：
[0036] DA TAr{；\+ 1, j) - (1 -- ο) DA ΤΑ(\Λ 1, j) + ο · DA TA(\ + \,]-\)
[0037] 上式中，a为数据修复系数；
[0038] 上式中，DATA(i+l，j)为下游设备当前周期所采集平均占有率、平均车速、流量或 车头时距；
[0039] 上式中，DATA(i+l，j-Ι)为下游设备前一周期所采集平均占有率、平均车速、流量 或车头时距；
[0040] 上式中，DATAji+l，j)为下游设备修复后的当前周期平均占有率、平均车速、流量 或车头时距。
[0041] 当ΡΜα)-Ραα+ι)〈〇时，修复后的上游交通采集数据如下：
[0042] DATA,.(i, j) -(1- c) DA TA(\,\) + o DA 7：4(i, j-1)
[0043] 上式中，δ为修复系数；
[0044] 上式中，DATA(i，j)为上游设备当前周期所采集平均占有率、平均车速、流量或车 头时距；
[0045] 上式中，DATA(i，j-Ι)为上游设备前一周期所采集平均占有率、平均车速、流量或 车头时距；
[0046] 上式中，DATAji，j)为上游设备修复后的当前周期平均占有率数据、平均车速、流 量或车头时距。
[0047] 本发明的有益效果：本发明考虑了时钟漂移对双截面交通事件检测算法输入的影 响，通过检测时钟漂移的程度来对双截面交通事件检测算法输入数据进行修复，以提高双 截面交通事件检测算法的检测效果，算法简单、有效，易于实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0048] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0049] 图1示出了交通采集设备时钟较基准时钟快情况示意图；
[0050] 图2示出了交通采集设备时钟较基准时钟慢情况示意图；
[0051] 图3示出了时钟同步情况示意图；
[0052] 图4示出了本发明的流程示意图。
【具体实施方式】
[0053] 以下将结合附图对本发明进行详细说明。
[0054] 参见图4,本实施例的适用于双截面交通事件检测的数据修复方法，包括如下步 骤：
[0055] 1)获取时钟漂移率；由于在实际工程应用中，设备固有时钟频率较难检测，本发 明针对双截面交通事件检测算法而提出一种适于描述时钟漂移程度的时钟漂移率计算方 法，具体如下：
[0056] 通过检测路段上游和路段下游的交通采集设备的即时系统时间和参考时间，分别 计算路段上游即时时钟漂移率P _(i)和路段下游的即时时钟漂移率P _(i + l)，所述即时 时钟漂移率通过下式计算： 广一、
[0057] P,,r =^r~ ，
[0058] 上式中，t为采集设备的即时系统时间；
[0059] 上式中，仁为参考时间（reference)，参考时间既可以是国际标准时间，也可以是 系统时钟服务器时间；
[0060] 上式中，T为设备采集周期，取lmin或5min ;
[0061] 上式中，P _为采集设备的即时时钟漂移率（clock skew rate)，无量纲参数，表 示设备当前系统时间偏移参考时间所占采集周期的比率，用于描述采集设备的时钟漂移程 度。
[0062] 当P esl>0时，表示设备时钟较参考时钟快；当P，= 0时，表示设备时钟与参考 时钟同步；当P ^〈0时，表示设备时钟较参考时钟慢。
[0063] 进一步，为降低即时时钟漂移率计算误差，还可以在设备采集周期内多次采样交 通采集设备的系统时间和参考时间，采用最小二乘拟合方法，提高时钟漂移率指标的准确 性，计算路段上游时钟漂移率(i)和路段下游的时钟漂移率(i)的计算方法如下：
[0064] 令 t = y, tr = X, P csr · T = β , y = χ+ β ;
[0065] 多次采样x和y，得β的估计值计算公式为：
[0066]
【权利要求】
1. 适用于双截面交通事件检测的数据修复方法，其特征在于：包括如下步骤： 1) 获取时钟漂移率； 2) 利用步骤1)获得的时钟漂移率，获取数据修复系数； 3) 利用步骤2)获取的数据修复系数，对双截面交通事件检测的数据进行修复。
2. 如权利要求1所述的适用于双截面交通事件检测的数据修复方法，其特征在于：所 述步骤1)中，通过检测路段上游和路段下游的交通采集设备的即时系统时间和参考时间， 分别计算路段上游即时时钟漂移率P @(i)和路段下游的即时时钟漂移率P _(i+l)，所述 即时时钟漂移率通过下式计算：
式中，t为采集设备的即时系统时间； tr为参考时间； T为设备采集周期； P ^为采集设备的即时时钟漂移率。
3. 如权利要求2所述的适用于双截面交通事件检测的数据修复方法，其特征在于：所 述步骤1)中，在设备采集周期内多次采样交通采集设备的系统时间和参考时间，进行最小 二乘拟合后，计算路段上游时钟漂移率(i)和路段下游的时钟漂移率(i)，具体计 算方法如下： 令 t = y，tr = X，P csr · T = β，y = χ+ β ; 多次采样x和y，得β的估计值计算公式为：
其中，η为采样次数； Ρ?的估计值为： L = |。
4. 如权利要求3所述的适用于双截面交通事件检测的数据修复方法，其特征在于：所 述步骤2)中，数据修复系数(3通过下式获得： δ = Ρ,』)-Ρ,Λ?.〇+1)。
5. 如权利要求4所述的适用于双截面交通事件检测的数据修复方法，其特征在于：所 述步骤3)中： 若Ρ _⑴-Ρ _ (i+1) >0,则上游交通数据保持不变，对下游交通数据进行修复； 若P _⑴-P _ (i+1)〈0,则下游交通数据保持不变，对上游交通数据进行修复； 若?⑴-p^Q+1) =0,则无需对交通数据进行修复。
6. 如权利要求5所述的适用于双截面交通事件检测的数据修复方法，其特征在于：所 述步骤3)中， 当P _ (i) - P _ (i+1) >0时，修复后的下游交通采集数据如下： DATAr(\+ 1, j) = (1 - ο) · DA TA(\+\, j) + o · DA TA(\+l, j-1) 上式中，3为数据修复系数； 上式中，DATA(i+l，j)为下游设备当前周期所采集平均占有率、平均车速、流量或车头 时距； 上式中，DATA(i+l，j-Ι)为下游设备前一周期所采集平均占有率、平均车速、流量或车 头时距； 上式中，DATAji+l，j)为下游设备修复后的当前周期平均占有率、平均车速、流量或车 头时距； 当P。3 (i) - P。3 (i+1)〈0时，修复后的上游交通采集数据如下： DATA,.(i, j) = (1 - ?) DA 7；4(i, j) + DA '^(i, j-1) 上式中，3为修复系数； 上式中，DATA(i，j)为上游设备当前周期所采集平均占有率、平均车速、流量或车头时 距； 上式中，DATA(i，j-l)为上游设备前一周期所采集平均占有率、平均车速、流量或车头 时距； 上式中，DATAji，j)为上游设备修复后的当前周期平均占有率数据、平均车速、流量或 车头时距。
【文档编号】G06F19/00GK104103171SQ201410350352
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】孙棣华, 赵敏, 刘卫宁, 肖军 申请人:重庆大学