一種基于梯度下降的城市道路交通噪聲測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于梯度下降的城市道路交通噪聲測(cè)量方法，特征為：步驟一：收集某條城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理；步驟二：提取城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)構(gòu)建得到訓(xùn)練樣例集合D；步驟三：對(duì)訓(xùn)練樣例集合D進(jìn)行訓(xùn)練，得到滿足精度要求的城市道路交通噪聲預(yù)測(cè)模型；步驟四：利用城市道路交通噪聲預(yù)測(cè)模型進(jìn)行多次預(yù)測(cè)并與實(shí)測(cè)值比較，然后進(jìn)行修正，得到滿足精度要求的實(shí)際預(yù)測(cè)模型；步驟五：將預(yù)測(cè)樣例集合D*輸入到步驟四得到的實(shí)際預(yù)測(cè)模型，得到相應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)各處的噪聲值；步驟六：綜合各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量及預(yù)測(cè)到的其覆蓋范圍內(nèi)的各處的噪聲值，即可得到某城市某道路的完整噪聲值數(shù)據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于梯度下降的城市道路交通噪聲測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于噪聲監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于梯度下降的城市道路交通噪聲測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)保有量急劇增加，城市交通量迅速增加。交通噪聲污染對(duì)道路沿線居民正常生活、工作、學(xué)習(xí)、休息環(huán)境的干擾程度和范圍也隨之加劇和擴(kuò)大。交通噪聲污染已經(jīng)逐漸變成道路沿線特別是交通主干道沿線居民最為關(guān)注的環(huán)境污染問(wèn)題。據(jù)調(diào)查:噪聲會(huì)對(duì)人的心理和機(jī)體同時(shí)產(chǎn)生不良影響，特別是對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成危害。因此，為了適應(yīng)交通的快速發(fā)展，控制和減少交通噪聲真的是當(dāng)務(wù)之急O(jiān)
[0003]由于國(guó)內(nèi)的城市道路交通噪聲的測(cè)量裝置十分簡(jiǎn)陋，大致分為兩種情況:一是缺少預(yù)測(cè)算法，導(dǎo)致想要得到較高的測(cè)量覆蓋率就必須分布大量的測(cè)量裝置，造成了資源的浪費(fèi)；二是其預(yù)測(cè)算法缺乏適應(yīng)能力，導(dǎo)致很難達(dá)到較高的預(yù)測(cè)精度。我國(guó)目前對(duì)城市道路交通噪聲的預(yù)測(cè)都是依靠國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)及方法(如美國(guó)聯(lián)邦公路局(FHWA)提出的FHWA)，并沒(méi)有形成統(tǒng)一的計(jì)算和預(yù)測(cè)方法。而現(xiàn)有的噪聲預(yù)測(cè)方法需要基于比較復(fù)雜的假設(shè)，城市道路的環(huán)境條件也千差萬(wàn)別，計(jì)算模型難以考慮周全。傳統(tǒng)的城市道路交通噪聲預(yù)測(cè)主要是利用實(shí)際數(shù)據(jù)根據(jù)噪聲評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)以及噪聲計(jì)算公式得到，誤差較大且不利于對(duì)未來(lái)城市道路交通噪聲狀況的預(yù)測(cè)。近幾年來(lái)，我國(guó)城市道路周?chē)脑肼晢?wèn)題日益突出，因此有必要盡快研究算法，開(kāi)發(fā)適用于我國(guó)的城市道路交通噪聲測(cè)量裝置。
[0004]F.Van Den Berg等人的研究表明，利用從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中挖掘到的規(guī)律、模式與聲學(xué)理論計(jì)算模型進(jìn)行結(jié)合可以有效地提高噪聲的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。機(jī)器學(xué)習(xí)方法是通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立噪聲預(yù)測(cè)模型的主要方法之一，然而目前國(guó)內(nèi)機(jī)器學(xué)習(xí)方法在城市道路交通噪聲預(yù)測(cè)方面應(yīng)用還比較匱乏，將機(jī)器學(xué)習(xí)方法用于城市道路交通噪聲數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，以提高預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，成為一種必要的趨勢(shì)。
[0005]總體來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的城市道路交通噪聲測(cè)量裝置存在以下問(wèn)題:
[0006](I)在有限監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況下，測(cè)量覆蓋率低。
[0007](2)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)不適合具體環(huán)境，導(dǎo)致測(cè)量準(zhǔn)確率低。
[0008](3)現(xiàn)存的預(yù)測(cè)模型中大多數(shù)缺乏學(xué)習(xí)能力，使得預(yù)測(cè)結(jié)果很難得到修正和優(yōu)化，預(yù)測(cè)的精度很難提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種基于梯度下降的城市道路交通噪聲測(cè)量方法。所述測(cè)量方法先對(duì)某監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的交通噪聲、車(chē)速和車(chē)流量及其覆蓋范圍內(nèi)的車(chē)速和車(chē)流量進(jìn)行采集，然后將采集到的該監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)輸入已有模型，以三個(gè)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)為相應(yīng)的權(quán)值，根據(jù)梯度下降算法訓(xùn)練學(xué)習(xí)模型，經(jīng)過(guò)若干次迭代，直到各權(quán)值達(dá)到最優(yōu)或者其變化落在誤差允許范圍內(nèi)，從而確定最終的預(yù)測(cè)模型。
[0010]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:
[0011]一種基于梯度下降的城市道路交通噪聲測(cè)量方法，包括如下步驟:
[0012]步驟一:收集某條城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理；所述城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)包括各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的交通噪聲、車(chē)速和車(chē)流量及其覆蓋范圍內(nèi)的車(chē)速和車(chē)流量等信息；
[0013]步驟二:提取所述城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)構(gòu)建得到城市道路交通噪聲預(yù)測(cè)的訓(xùn)練樣例集合D，D= {(td，Nd，Vd) |d= 1，2，...，η}，其中、為實(shí)測(cè)噪聲等級(jí)，Nd為平均小時(shí)車(chē)流量，Vd為平均行駛速度，η是訓(xùn)練樣例集合D中樣本數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)；提取剩余城市道路交通噪聲原始數(shù)據(jù)構(gòu)建得到城市道路交通噪聲預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)樣例集合礦；
[0014]步驟三:對(duì)所述訓(xùn)練樣例集合D進(jìn)行訓(xùn)練，得到滿足精度要求的城市道路交通噪聲預(yù)測(cè)模型，具體過(guò)程為:
[0015]S3.1:根據(jù)線聲源模型:
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種基于梯度下降的城市道路交通噪聲測(cè)量方法，包括如下步驟: 步驟一:收集某條城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理；所述城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)包括各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的交通噪聲、車(chē)速和車(chē)流量及其覆蓋范圍內(nèi)的車(chē)速和車(chē)流量等信息； 步驟二:提取所述城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)構(gòu)建得到城市道路交通噪聲預(yù)測(cè)的訓(xùn)練樣例集合D，D = {(td, Nd, Vd) I d = 1，2，…，η}，其中td為實(shí)測(cè)噪聲等級(jí)，Nd為平均小時(shí)車(chē)流量，Vd為平均行駛速度，η是訓(xùn)練樣例集合D中樣本數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)；提取剩余城市道路交通噪聲原始數(shù)據(jù)構(gòu)建得到城市道路交通噪聲預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)樣例集合礦；步驟三:對(duì)所述訓(xùn)練樣例集合D進(jìn)行訓(xùn)練，得到滿足精度要求的城市道路交通噪聲預(yù)測(cè)模型，具體過(guò)程為: S3.1:根據(jù)線聲源模型:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市道路交通噪聲測(cè)量方法，其特征在于:所述步驟一具體為: S1.1:在某城市的某條道路上選取若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置一個(gè)檢測(cè)裝置，使其對(duì)整條道路達(dá)到無(wú)縫覆蓋； S1.2:假設(shè)道路寬度為W，每個(gè)檢測(cè)裝置的覆蓋角度為α，則相鄰兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離為
(χW^tm-f2 S1.3:采集各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的噪聲值、車(chē)流量、車(chē)速及每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的車(chē)流量、車(chē)速作為城市道路交通噪聲的原始數(shù)據(jù)； S1.4:進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104008644SQ201410249302
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】丁建立, 呂宗磊, 徐濤, 李國(guó) , 趙志強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)民航大學(xué)