專利名稱：交通量預測裝置、交通量預測方法和程序的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及預測交通量的裝置。
背景技術：
在預測交通量的方法中有進行長期預測的方法和進行短期預測的方法。對于長期預測大都采用以統(tǒng)計方式求出按日或時段等的屬性的平均值的方法，且該方法已被實用化。對于短期預測，已知有使用過去的時序數(shù)據(jù)來進行預測的方法、或進行基于模式的機械學習的方法(專利文獻1、2)?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻1 日本特開2001-307278號公報專利文獻2 日本特開2002_29擬81號公報

發(fā)明內(nèi)容
長期預測可適合長期間(例如1小時以上)的預測，與其相比，短期預測受每日動態(tài)傾向所左右，因此難以進行預測。使用過去的時序數(shù)據(jù)來進行預測的方法或模式庫的方法由于計算量很大，所以不適合對大規(guī)模網(wǎng)絡進行預測。例如最近鄰法中，模式越增加則模式間的比較計算量越多。另外，在上述現(xiàn)有技術中，未考慮動態(tài)趨勢(trend)的變化，為了追蹤時時刻刻變化的趨勢， 需要頻繁地進行數(shù)據(jù)的更新(update)。因此，鑒于上述背景，本發(fā)明的目的在于提供一種能降低計算量，并且能追蹤時時刻刻變化的趨勢的交通量預測裝置。本發(fā)明的交通量預測裝置包括交通量數(shù)據(jù)取得部，取得預定區(qū)間的道路的交通量的數(shù)據(jù)；交通量數(shù)據(jù)存儲部，存儲所取得的交通量數(shù)據(jù)；變化模式圖存儲部，存儲有按預定時間點的交通量生成的多個變化模式圖，該變化模式圖通過矩陣來表示達到上述各交通量的交通量變化，該矩陣由從預定時間點追溯的時間和追溯到的時間點的交通量構(gòu)成；變化模式圖更新部，在取得上述交通量數(shù)據(jù)時，從上述變化模式圖存儲部中讀出與所取得的交通量數(shù)據(jù)對應的變化模式圖，并且從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述交通量的變化數(shù)據(jù)，更新與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的上述變化模式圖的矩陣要素的值；預測交通量計算部， 從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出最新的交通量的變化數(shù)據(jù)，針對多個變化模式圖，根據(jù)與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值求出評價值，并求出與上述評價值為最高的變化模式圖對應的交通量作為預測交通量；以及輸出部，輸出上述預測交通量。上述交通量數(shù)據(jù)取得部可以接收從探測車發(fā)送的有關車輛的數(shù)據(jù)，將根據(jù)該數(shù)據(jù)求出的車輛的平均速度的數(shù)據(jù)用作上述交通量數(shù)據(jù)。這樣，按預定時間點的交通量預先生成表示達到該交通量的交通量的變化模式的矩陣狀的多個變化模式圖，根據(jù)與最新的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值求出各變化模式圖的評價值，從而能夠減輕計算最新的變化數(shù)據(jù)最接近哪個變化模式圖的計算處理負擔，能
4夠快速地預測交通量。另外，根據(jù)在取得交通量數(shù)據(jù)時更新變化模式圖的結(jié)構(gòu)，能夠追蹤時時刻刻變化的趨勢。本發(fā)明的交通量預測裝置中，上述變化模式圖更新部可以在更新上述變化模式圖的矩陣要素的值之前，將上述變化模式圖的所有矩陣要素乘以常數(shù)Ε(0<Ε< 1)。這樣，通過將變化模式圖的所有矩陣要素的值乘以常數(shù)E，能夠降低舊數(shù)據(jù)對變化模式圖的影響。本發(fā)明的交通量預測裝置中，上述變化模式圖更新部可以更新與上述變化數(shù)據(jù)對應的上述變化模式圖的矩陣要素的值，并且也更新其交通量與上述對應的矩陣要素的交通量相鄰的矩陣要素的值。這樣，通過還更新交通量相鄰的矩陣要素的值，由于在許多矩陣要素中加入值，因此能夠適當?shù)剡M行預測?？梢葬槍煌肯噜彽木仃囈?，以比交通量符合的矩陣要素小的比例來更新值。本發(fā)明的交通量預測裝置中，上述預測交通量計算部通過從預定時間點追溯的時間短的矩陣要素乘以與從預定時間點追溯的時間長的矩陣要素相比權重大的權重系數(shù)來求出上述評價值。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過對最新的交通量數(shù)據(jù)進行加權，能夠進行更適當?shù)慕煌?br> 量預測。本發(fā)明的交通量預測裝置中，上述變化模式圖包含與上述預定區(qū)間不同的其他區(qū)間的上述預定時間點的交通量數(shù)據(jù)作為矩陣要素，上述變化模式圖更新部在取得上述預定區(qū)間和上述其他區(qū)間的交通量數(shù)據(jù)時，從上述變化模式圖存儲部中讀出與上述預定區(qū)間的交通量數(shù)據(jù)對應的變化模式圖，并且從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述預定區(qū)間的交通量的變化數(shù)據(jù)，更新與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的上述變化模式圖的矩陣要素的值，且更新與上述其他區(qū)間的交通量數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值，上述預測交通量計算部從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述其他區(qū)間的最新的交通量的變化數(shù)據(jù)，針對上述其他區(qū)間的多個變化模式圖，根據(jù)與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值求出評價值，并求出與上述評價值為最高的變化模式圖對應的交通量作為上述其他區(qū)間的預測交通量，從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述預定區(qū)間的最新的交通量的變化數(shù)據(jù)，針對上述預定區(qū)間的多個變化模式圖，根據(jù)與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值、和與針對上述其他區(qū)間求出的上述預測交通量數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值來求出評價值，并求出與上述評價值為最高的變化模式圖對應的交通量作為上述預定區(qū)間的預測交通量。在此，其他區(qū)間既可以是與上述預定區(qū)間相鄰的區(qū)間，還可以是具有與上述預定區(qū)間的變化模式圖的類似度比預定閾值大的變化模式圖的區(qū)間。類似度能夠用平均速度的變化模式相互時序間的距離(差值的平方和等)來求出。由于道路的交通量相互影響，所以還使用與預定區(qū)間不同的其他區(qū)間的交通量數(shù)據(jù)，從而能夠提高預定區(qū)間的交通量的預測精度。本發(fā)明的交通量預測方法使用交通量預測裝置預測交通量，其包括以下步驟上述交通量預測裝置取得預定區(qū)間的道路的交通量數(shù)據(jù)的步驟；上述交通量預測裝置將所取得的交通量數(shù)據(jù)存儲在交通量數(shù)據(jù)存儲部中的步驟；上述交通量預測裝置準備變化模式圖存儲部的步驟，該變化模式圖存儲部存儲按預定時間點的交通量生成的多個變化模式圖， 該變化模式圖通過矩陣來表示達到上述各交通量的交通量變化，該矩陣由從預定時間點追溯的時間和追溯到的時間點的交通量構(gòu)成；上述交通量預測裝置在取得上述交通量數(shù)據(jù)時從上述變化模式圖存儲部讀出與所取得的交通量數(shù)據(jù)對應的變化模式圖，并且從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述交通量的變化數(shù)據(jù)，更新與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的上述變化模式圖的矩陣要素的值的步驟；上述交通量預測裝置從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出最新的交通量的變化數(shù)據(jù)，針對多個變化模式圖，根據(jù)與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值求出評價值，并求出與上述評價值為最高的變化模式圖對應的交通量作為預測交通量的步驟；以及上述交通量預測裝置輸出上述預測交通量的步驟。本發(fā)明的程序是預測交通量的程序，使計算機執(zhí)行以下步驟取得預定區(qū)間的道路的交通量數(shù)據(jù)的步驟；將所取得的交通量數(shù)據(jù)存儲在交通量數(shù)據(jù)存儲部中的步驟；確保存儲按預定時間點的交通量生成的多個變化模式圖的區(qū)域而準備變化模式圖存儲部的步驟，該變化模式圖通過矩陣來表示達到上述各交通量的交通量變化，該矩陣由從預定時間點追溯的時間和追溯到的時間點的交通量構(gòu)成；在取得上述交通量數(shù)據(jù)時，從上述變化模式圖存儲部中讀出與所取得的交通量數(shù)據(jù)對應的變化模式圖，并且從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述交通量的變化數(shù)據(jù)，更新與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的上述變化模式圖的矩陣要素的值的步驟；從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出最新的交通量的變化數(shù)據(jù)，針對多個變化模式圖，根據(jù)與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值求出評價值，并求出與上述評價值為最高的變化模式圖對應的交通量作為預測交通量的步驟；以及輸出上述預測交通量的步驟。本發(fā)明的交通量預測方法和程序與本發(fā)明的交通量預測裝置同樣，能減輕計算處理負擔，快速地預測交通量。另外，能夠?qū)⒈景l(fā)明的交通量預測裝置的各種結(jié)構(gòu)應用于本發(fā)明的交通量預測方法和程序。根據(jù)本發(fā)明，通過按預定時間點的交通量使用表示達到該交通量的交通量的變化數(shù)據(jù)的模式的矩陣狀的多個變化模式圖，能夠減輕計算最新的變化數(shù)據(jù)接近于哪個變化模式圖的計算處理負擔，并能夠快速地預測交通量。


圖1是表示第一實施方式的交通量預測裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示存儲在變化模式圖存儲部中的數(shù)據(jù)的例子的圖。圖3是表示過去的平均速度的變化數(shù)據(jù)的圖。圖4的(a)是表示更新前的變化模式圖的例子的圖。(b)是用于說明變化模式圖的更新的圖。圖5是用于說明變化模式圖的更新的圖。圖6是表示平均速度的最新的變化數(shù)據(jù)的例子的圖。圖7是表示求出在多個變化模式圖中與變化數(shù)據(jù)的一致度最高的變化模式圖的計算例的圖。圖8是表示第一實施方式的交通量預測裝置的硬件結(jié)構(gòu)的圖。圖9是表示第一實施方式的基于交通量預測裝置的變化模式圖更新的工作的圖。圖10是表示第一實施方式的基于交通量預測裝置的交通量預測的工作的圖。圖11是用于說明第二實施方式的變化模式圖更新的圖。圖12是表示第二實施方式的基于交通量預測裝置的交通量預測的工作的圖。圖13是用于說明第三實施方式的基于交通量預測裝置的交通量的預測方法的圖。圖14的(a)是表示存儲在變化模式圖存儲部中的變化模式圖的例子的圖。(b)是表示道路構(gòu)造的圖。圖15是用于說明第四實施方式的變化模式圖更新的圖。圖16是表示第四實施方式的基于交通量預測裝置的交通量預測的工作的圖。圖17的(a)是表示相對于自身區(qū)間的相鄰區(qū)間的圖。(b)是表示變化模式圖的例子的圖。圖18是表示第六實施方式的交通量預測裝置IOa的結(jié)構(gòu)的圖。圖19是表示第六實施方式的相鄰區(qū)間的例子的圖。標號說明10交通量預測裝置11車輛數(shù)據(jù)接收部12平均速度數(shù)據(jù)存儲部13道路地圖存儲部14變化模式圖存儲部15控制部16顯示器17輸入部18平均速度計算部19變化模式圖更新部20預測交通量計算部21顯示部22a、22e、23a 變化模式圖M相鄰區(qū)間確定部
具體實施例方式以下，參照附圖來說明本發(fā)明實施方式的交通量預測裝置。(第一實施方式)圖1是表示第一實施方式的交通量預測裝置10的結(jié)構(gòu)的圖。交通量預測裝置10 例如設置在交通信息中心，從在全國各地行駛的探測車(Probe Car)P接收車輛的各種數(shù)據(jù)。在本實施方式中使用從探測車P接收到的位置數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)來預測交通量。預定區(qū)間的交通量能夠根據(jù)在該預定區(qū)間行駛的車輛的平均速度來掌握。例如， 車輛的平均速度與法定速度相比越慢則越說明道路擁擠、交通量大。因此，在本實施方式中，將車輛速度的數(shù)據(jù)作為表示交通量的數(shù)據(jù)來進行處理。在本實施方式中，以根據(jù)從探測車P取得的數(shù)據(jù)來預測交通量為例進行說明，但也可以利用其他方法取得交通量的數(shù)據(jù)。 例如，也可以使用由設置在道路上的車輛檢測器收集到的交通量數(shù)據(jù)。交通量預測裝置10包括接收從探測車P發(fā)送的各種數(shù)據(jù)的車輛數(shù)據(jù)接收部11 ； 存儲預定區(qū)間的車輛的平均速度數(shù)據(jù)的平均速度數(shù)據(jù)存儲部12 ；存儲有道路地圖的道路地圖存儲部13 ；存儲有表示過去的平均速度數(shù)據(jù)的變化的變化模式圖的變化模式圖存儲部14 ；生成變化模式圖并預測將來的平均速度數(shù)據(jù)的控制部15 ；顯示由控制部15求出的預測交通量的顯示器16 ；以及輸入例如指定要預測交通量的區(qū)間的信息等各種信息的輸入部17。控制部15包括根據(jù)從探測車P接收到的車輛數(shù)據(jù)(例如位置數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)) 來求出預定區(qū)間的車輛平均速度的平均速度計算部18 ；更新存儲在變化模式圖存儲部14 中的變化模式圖的變化模式圖更新部19 ；根據(jù)與變化模式圖最新的平均速度數(shù)據(jù)的變化來計算預測交通量的預測交通量計算部20 ；以及在顯示器16上顯示預測交通量的顯示部 21。圖2是表示存儲在變化模式圖存儲部14中的變化模式圖的例子的圖。圖2所示的變化模式圖是表示預定區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)的變化模式的數(shù)據(jù)。變化模式圖存儲部14 存儲有與要預測交通量的區(qū)間相同數(shù)量的如圖2所示的變化模式圖組。如圖2所示，變化模式圖存儲部14對每一個區(qū)間存儲有多個變化模式圖22a 22e。各變化模式圖22a 2 表示在預定時間點達到預定的平均速度的變化模式。所謂預定時間點是指取得數(shù)據(jù)的最新時間點，圖2中記載為“現(xiàn)在”。例如，變化模式圖2 表示在預定時間點平均速度為“40km/h ”的變化模式，變化模式圖2 表示在預定時間點平均速度為“0 10km/h”的變化模式。變化模式圖由如時間為每10分鐘、平均速度為每IOkm/ h這樣的以預定的數(shù)值范圍劃分而規(guī)定的要素集合而成的矩陣構(gòu)成。利用該變化模式圖，能夠大幅度削減表現(xiàn)變化模式的數(shù)據(jù)量。變化模式圖更新部19根據(jù)由平均速度計算部18計算出的平均速度數(shù)據(jù)和存儲在平均速度數(shù)據(jù)存儲部12中的數(shù)據(jù)來更新存儲在變化模式圖存儲部14中的變化模式圖。在此，使用具體例來說明變化模式圖更新部19的處理。當平均速度計算部18根據(jù)來自探測車P的車輛數(shù)據(jù)計算預定區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)時，變化模式圖更新部19讀出與該平均速度數(shù)據(jù)對應的變化模式圖。在該例中，當平均速度數(shù)據(jù)取為“40km/h ”時，讀出“現(xiàn)在”的平均速度數(shù)據(jù)為“40km/h ”的變化模式圖22a。另外，變化模式圖更新部19從平均速度數(shù)據(jù)存儲部12讀出該區(qū)間的過去的平均速度數(shù)據(jù)。圖3是表示所讀出的過去平均速度的變化數(shù)據(jù)的圖。圖4的(a)是表示更新前的變化模式圖22a的圖，是翻印了圖2所示的變化模式圖22a的圖。圖4的(b)和圖5是用于說明變化模式圖22a的更新的圖。變化模式圖更新部19使用所讀出的變化數(shù)據(jù)(參照圖3)來更新變化模式圖(圖4的(a))。變化模式圖更新部19首先將變化模式圖整體乘以小于1的常數(shù)E(0 < E < 1)。圖4的(b)表示將變化模式圖整體乘以0. 9的例子。這樣， 通過將變化模式圖整體乘以常數(shù)E，減少舊數(shù)據(jù)對變化模式圖的影響。在圖3所示的例子中，當與變化模式圖同樣表示達到“40km/h ”的平均速度為止的過程時，10分鐘前為“30 40km/h”，20分鐘前為“20 30km/h”，30分鐘前為“20 30km/h”，40分鐘前為“ 10 20km/h”。將經(jīng)過這樣的過程而變成“40km/h ”的平均速度的情況加在變化模式圖的對應的矩陣要素中。具體而言，如圖5所示，在變化模式矩陣中追加追溯了各矩陣要素的次數(shù)(1次)。接著，說明預測交通量計算部20。預測交通量計算部20從平均速度數(shù)據(jù)存儲部 12讀出最新的平均速度的變化數(shù)據(jù)，根據(jù)所讀出的最新的平均速度的變化數(shù)據(jù)和變化模式圖來計算預定區(qū)間的預測平均速度即預測交通量。
圖6是表示最接近的平均速度的變化數(shù)據(jù)的例子的圖。當與變化模式圖同樣表示圖6所示的變化數(shù)據(jù)時，現(xiàn)在為“20 30km/h”，10分鐘前為“20 30km/h”，20分鐘前為 “ 10 20km/h”，30分鐘前為“20 30km/h”，40分鐘前為“ 10 20km/h”。預測交通量計算部20求出多個變化模式圖中與圖6所示的過去的變化數(shù)據(jù)的一致度最高的變化模式圖， 并求出與該變化模式圖對應的平均速度數(shù)據(jù)來作為預測交通量。圖7是表示求出多個變化模式圖中與圖6所示的變化數(shù)據(jù)的一致度最高的變化模式圖的計算例的圖。如圖7所示，預測交通量計算部20將與圖6所示的最新的變化數(shù)據(jù)一致的矩陣要素的值合計來求出表示一致度的評價值。預測交通量計算部20求出將來的平均速度，因此，使最新的變化數(shù)據(jù)的“現(xiàn)在”的平均速度“20 30km/h”與變化模式圖的“ 10 分鐘前”的“20 30km/h”的矩陣要素相對應，使最新的變化數(shù)據(jù)的“10分鐘前”的平均速度“20 30km/h”與變化模式圖的“20分鐘前”的“20 30km/h”的矩陣要素相對應，以下相同，使之與各向前移動了一個的矩陣要素對應。在圖7所示的例子中，變化模式圖22a的評價值為“90”、...變化模式圖2 的評價值為“66”。在該例中，例如當變化模式圖22a的評價值為最大時，預測交通量計算部20 求出與變化模式圖2 對應的平均速度“40km/h ”作為預測交通量。圖8是表示本實施方式的交通量預測裝置10的硬件結(jié)構(gòu)的圖。交通量預測裝置 10包括CPU30、存儲器31、輸入部32、硬盤33、顯示器34、以及通信接口 35，這些構(gòu)成要素通過總線36連接。存儲器31中存儲有實現(xiàn)本實施方式的交通量預測裝置10的功能的程序 37。通過CPU30讀出程序37來執(zhí)行，實現(xiàn)交通量預測裝置10的功能，進行如以下說明的處理。硬盤33中存儲平均速度數(shù)據(jù)、道路地圖以及變化模式圖。即，硬盤33構(gòu)成平均速度數(shù)據(jù)存儲部12、道路地圖存儲部13和變化模式圖存儲部14。圖9是表示第一實施方式的交通量預測裝置10的變化模式圖的更新工作的圖。交通量預測裝置10首先從探測車P接收車輛數(shù)據(jù)(SlO)，根據(jù)接收到的車輛數(shù)據(jù)計算并存儲道路的預定區(qū)間的車輛的平均速度(S12)。當從在預定區(qū)間行駛的多個探測車P接收到車輛數(shù)據(jù)時，使用多個車輛數(shù)據(jù)來計算平均速度。作為平均速度的計算方法，既可以預定區(qū)間的長度除以通過預定區(qū)間所需要的時間，也可以在預定區(qū)間內(nèi)有許多探測車P時將從許多探測車P接收到的行駛速度的數(shù)據(jù)進行平均化。接著，交通量預測裝置10從變化模式圖存儲部14中選擇并讀出與計算出的平均速度數(shù)據(jù)對應的變化模式圖(S14)。例如，在計算出的平均速度數(shù)據(jù)為“40km/h ”時，讀出變化模式圖22a(參照圖2)。在此，所讀出的變化模式圖成為更新對象。交通量預測裝置 10對所讀出的變化模式圖的所有數(shù)據(jù)乘以常數(shù)E(0<E< 1)(S16)。在本實施方式中，使用0.9作為常數(shù)E。交通量預測裝置10從平均速度數(shù)據(jù)存儲部12中讀出平均速度的變化數(shù)據(jù)(S18)。 在更新對象的變化模式圖中，對與所讀出的平均速度數(shù)據(jù)對應的矩陣要素加上“ 1 ”，更新變化模式圖(S20)。圖10是表示第一實施方式的基于交通量預測裝置10的交通量預測的工作的圖。 首先，交通量預測裝置10從平均速度數(shù)據(jù)存儲部12中讀出要預測交通量的區(qū)間的最新的平均速度的變化數(shù)據(jù)(S30)。之后，交通量預測裝置10求出要預測的區(qū)間的多個變化模式圖的每一個與變化數(shù)據(jù)的一致度。具體而言，交通量預測裝置10在多個變化模式圖的每一個中讀出與最新的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值，將讀取到的值合計來計算表示與最新的變化數(shù)據(jù)的一致度的評價值(S32)。交通量預測裝置10確定評價值為最高的變化模式圖 (S34)，求出與所確定的變化模式圖對應的平均速度數(shù)據(jù)作為預測交通量(S36)。從交通量預測裝置10的顯示器16輸出求出的預測交通量的數(shù)據(jù)(S38)。在此，列舉了從顯示器16 輸出預測交通量的數(shù)據(jù)的例子，但也可以按照要求發(fā)送求出的預測交通量的數(shù)據(jù)，或者向該預定區(qū)間附近播送。以上，說明了第一實施方式的交通量預測裝置10的結(jié)構(gòu)和工作。第一實施方式的交通量預測裝置10按預定時間點的平均速度數(shù)據(jù)，預先生成表示了達到該平均速度為止的平均速度的變化數(shù)據(jù)的模式的矩陣狀的多個變化模式圖。然后，通過將與最新的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值合計來求出各變化模式圖的評價值，能夠減輕計算最新的變化數(shù)據(jù)與哪個變化模式圖最接近的計算處理負擔，能夠快速預測表示交通量的平均速度。(第二實施方式)接著，說明本發(fā)明的第二實施方式的交通量預測裝置10。第二實施方式的交通量預測裝置10的基本結(jié)構(gòu)與第一實施方式相同(參照圖1)，但第二實施方式的交通量預測裝置10與第一實施方式的不同點是變化模式圖的更新方法。圖11是用于說明第二實施方式的變化模式圖更新的圖。在第二實施方式中，除了更新平均速度與過去的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的處理之外，還進行如下處理相對于與過去的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素，還更新平均速度相鄰的矩陣要素。具體而言，交通量預測裝置10在對應的矩陣要素中加上“1”，并且在相鄰的矩陣要素中加上“0. 5”。圖12是表示第二實施方式的交通量預測裝置10的變化模式圖的更新工作的圖。 交通量預測裝置10從探測車P接收車輛數(shù)據(jù)后，在變化模式圖中，到在與過去的平均速度數(shù)據(jù)對應的矩陣要素中加上“1”，更新變化模式圖為止的工作(S10 S20)與第一實施方式相同。在第二實施方式的交通量預測裝置10中，還在平均速度與對應的矩陣要素相鄰的矩陣要素中加上“0.5”，來更新變化模式圖(S22)。以上，說明了第二實施方式的交通量預測裝置10。第二實施方式的交通量預測裝置10通過還更新平均速度相鄰的矩陣要素的值而在矩陣的多個要素中引入值。因此，在過去的數(shù)據(jù)少且有缺損值或躍變值的情況下也能利用相鄰的數(shù)據(jù)更新這些缺損值或躍變值，因此能夠適當?shù)剡M行平均速度的預測。(第三實施方式)接著，說明第三實施方式的交通量預測裝置10。第三實施方式的交通量預測裝置 10的基本結(jié)構(gòu)與第一實施方式相同(參照圖1)，第三實施方式的交通量預測裝置10與第一實施方式的不同點是使用了變化模式圖的交通量的預測方法。圖13是用于說明第三實施方式的基于交通量預測裝置10的交通量的預測方法。 在第三實施方式的交通量預測裝置10中，在求出表示與過去的變化數(shù)據(jù)的一致度的評價值時，與現(xiàn)在越近的矩陣要素乘以權重越大的權重系數(shù)。具體而言，將10分鐘前的矩陣要素的值乘以權重系數(shù)“1. 0”，將20分鐘前的矩陣要素的值乘以權重系數(shù)“0. 9”，將30分鐘前的矩陣要素的值乘以權重系數(shù)“0. 8”，將40分鐘前的矩陣要素的值乘以權重系數(shù)“0. 7”， 將所得到的值合計來求出評價值。一般地，將來的交通量與同現(xiàn)在越近的時段的交通量越密切地相關，因此，通過以
10與現(xiàn)在越近的矩陣要素的權重越大的方式對矩陣要素的值進行加權，能夠進行適當?shù)念A測。(第四實施方式)接著，說明第四實施方式的交通量預測裝置10。第四實施方式的交通量預測裝置 10的基本結(jié)構(gòu)與第一實施方式相同(參照圖1)，第四實施方式的交通量預測裝置10與第一實施方式的不同點是，在預測預定區(qū)間的平均速度時，還使用與預定區(qū)間相鄰的區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)。為了便于說明，將要預測平均速度的預定區(qū)間稱作“自身區(qū)間”。另外，在上述第四實施方式的交通量預測裝置10中，存儲在變化模式圖存儲部14 的變化模式圖中除了具有自身區(qū)間的平均速度的變化數(shù)據(jù)之外，還具有相鄰區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)。相鄰區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)也與自身區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)同樣，用每10km/h的數(shù)值范圍來表示。在本實施方式中，對于變化模式圖的相鄰區(qū)間，僅包含現(xiàn)在的平均速度數(shù)據(jù)， 不包含直至現(xiàn)在的平均速度為止的變化數(shù)據(jù)。圖14的(a)是表示存儲在變化模式圖存儲部14中的變化模式圖23a的例子的圖。 在圖14的(a)中，僅示出了自身區(qū)間的多個變化模式圖中平均速度為“40km/h ”的變化模式圖23a。圖14的(a)所示的變化模式圖23a是用于對如圖14的(b)所示那樣在自身區(qū)間的兩端分別連接有相鄰區(qū)間1、2的道路構(gòu)造預測自身區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)的變化模式圖。如圖14的(a)所示，本實施方式的變化模式圖23a中除了與上述實施方式相同的自身區(qū)間的平均速度的變化模式之外，還具有與自身區(qū)間相鄰的兩個相鄰區(qū)間1、2的平均速度數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是自身區(qū)間的平均速度為“ 40km/h ，，時的相鄰區(qū)間的平均速度的數(shù)據(jù)。例如，當自身區(qū)間為“40km/h ”時，相鄰區(qū)間1的“40km/h ”為“47”，當自身區(qū)間為“ 30 40km/h，，時，相鄰區(qū)間1的“ 30 40km/h，，為“洸”，當自身區(qū)間為“ 20 30km/h，， 時，相鄰區(qū)間1的“20 30km/h”為“2”。由此可知，當相鄰區(qū)間的平均速度為“40km/h ” 時，往往自身區(qū)間的平均速度也為“40km/h ”。圖15是表示第四實施方式的交通量預測裝置10的變化模式圖的更新工作的圖。 交通量預測裝置10首先從探測車P接收車輛數(shù)據(jù)(S40)，根據(jù)接收到的車輛數(shù)據(jù)來計算并存儲道路的自身區(qū)間和相鄰區(qū)間的車輛的平均速度(S42)。當從在預定區(qū)間行駛的多個探測車P接收到車輛數(shù)據(jù)時，也可以使用多個車輛數(shù)據(jù)來計算平均速度。接著，交通量預測裝置10從變化模式圖存儲部14中選擇并讀出與計算出的平均速度數(shù)據(jù)對應的變化模式圖(S44)。例如，在計算出的平均速度數(shù)據(jù)為“40km/h ”時，讀出變化模式圖23a(參照圖14)。所讀出的變化模式圖23a為更新對象。交通量預測裝置10 對所讀出的變化模式圖23a的所有數(shù)據(jù)乘以常數(shù)E (0 < E < 1) (S46)。在本實施方式中，使用0.9作為常數(shù)E。交通量預測裝置10從平均速度數(shù)據(jù)存儲部12中讀出自身區(qū)間的平均速度的變化數(shù)據(jù)(S48)。在所讀出的變化模式圖23a中，在與過去的平均速度數(shù)據(jù)對應的矩陣要素中加上“1”，更新變化模式圖23a(S50)。另外，交通量預測裝置10在與計算出的相鄰區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)對應的矩陣要素中加上“1”，更新變化模式圖23a(S52)。圖16是表示第四實施方式的基于交通量預測裝置10的交通量預測的工作的圖。 首先，交通量預測裝置10從平均速度數(shù)據(jù)存儲部12中讀出要預測交通量的自身區(qū)間的最新的平均速度的變化數(shù)據(jù)、和該相鄰區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)的變化數(shù)據(jù)(S60)。之后，交通量預測裝置10求出相鄰區(qū)間的多個變化模式圖的每一個與變化數(shù)據(jù)的一致度。具體而言，交通量預測裝置10在相鄰區(qū)間的多個變化模式圖的每一個中，讀取與相鄰區(qū)間的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值，將讀取到的值合計來計算表示一致度的評價值(S62)。交通量預測裝置10確定評價值為最高的變化模式圖(S64)，求出與所確定的變化模式圖對應的平均速度數(shù)據(jù)作為相鄰區(qū)間的預測平均速度數(shù)據(jù)(S66)。之后，交通量預測裝置10求出自身區(qū)間的多個變化模式圖與變化數(shù)據(jù)的一致度。具體而言，交通量預測裝置10在自身區(qū)間的多個變化模式圖的每一個中讀取與自身區(qū)間的變化數(shù)據(jù)和相鄰區(qū)間的預測平均速度數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值，將讀取到的值合計來計算表示一致度的評價值(S68)。交通量預測裝置10確定評價值為最高的變化模式圖 (S70)，求出與所確定的變化模式圖對應的平均速度數(shù)據(jù)作為自身區(qū)間的預測平均速度數(shù)據(jù)(S72)。交通量預測裝置10輸出求出的預測平均速度數(shù)據(jù)(S74)。此處的說明，說明了預測自身區(qū)間的平均速度的例子。在預測上述相鄰區(qū)間的平均速度時，將相鄰區(qū)間置換成自身區(qū)間，并進行與上述相同的工作即可。以上，說明了第四實施方式的交通量預測裝置10 的結(jié)構(gòu)和工作。第四實施方式的交通量預測裝置10除了使用自身區(qū)間的平均速度的變化數(shù)據(jù)之外，還使用在道路網(wǎng)絡中互相影響的相鄰區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)，從而能夠提高自身區(qū)間的交通量的預測精度。另外，在第四實施方式中，對相鄰區(qū)間僅使用了預測數(shù)據(jù)(當前時間點的平均速度數(shù)據(jù))而不使用變化數(shù)據(jù)，因此能夠抑制計算負荷。(第五實施方式)接著，說明本發(fā)明第五實施方式的交通量預測裝置10。第五實施方式的交通量預測裝置10的基本結(jié)構(gòu)與第四實施方式相同，但第五實施方式的交通量預測裝置10的不同點是，不僅是與自身區(qū)間直接連接的區(qū)間，還使用其下一個區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)，求出自身區(qū)間的將來的平均速度數(shù)據(jù)。圖17的(a)是表示相對于自身區(qū)間的相鄰區(qū)間的圖，圖17的(b)是表示變化模式圖的例子的圖。如圖17的(b)所示，與自身區(qū)間直接連接的區(qū)間是相鄰區(qū)間1 5和相鄰區(qū)間8，但在本實施方式中，經(jīng)由相鄰區(qū)間3連接的相鄰區(qū)間6和經(jīng)由相鄰區(qū)間5連接的相鄰區(qū)間7也用作用于預測自身區(qū)間的平均速度的相鄰區(qū)間，記錄這些平均速度數(shù)據(jù)。使用該變化模式圖的更新方法和變化模式圖來預測自身區(qū)間的平均速度的方法與第四實施方式相同。在第五實施方式中，不僅是與自身區(qū)間直接連接的區(qū)間，還將其下一個區(qū)間作為相鄰區(qū)間，也考慮該區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)，從而能夠更適當?shù)仡A測自身區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)。在本實施方式中，直接連接的區(qū)間和其下一個區(qū)間作為相鄰區(qū)間，但用作相鄰區(qū)間的范圍未必是至下一個為止。例如，既可以是下面兩個，也可以是其以上。另外，還可以將位于與自身區(qū)間距離預定范圍內(nèi)的道路區(qū)間作為相鄰區(qū)間。(第六實施方式)接著，說明本發(fā)明第六實施方式的交通量預測裝置10。第六實施方式的交通量預測裝置10的基本結(jié)構(gòu)與第五實施方式相同，但不同點在于，在第六實施方式中具有如下功能根據(jù)各區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)的變化傾向，求出具有類似傾向的道路區(qū)間作為相鄰區(qū)間。變化數(shù)據(jù)類似的區(qū)間未必是與自身區(qū)間相鄰，但一般而言，相鄰的區(qū)間的情況較多，因此在本說明書中稱為“相鄰區(qū)間”。圖18是表示第六實施方式的交通量預測裝置IOa的結(jié)構(gòu)的圖。第六實施方式的交通量預測裝置IOa除了第五實施方式的結(jié)構(gòu)之外，還具有相鄰區(qū)間確定部M。相鄰區(qū)間確定部M將平均速度的變化數(shù)據(jù)作為參數(shù)來進行聚類，將分類為同一組的區(qū)間作為相鄰區(qū)間來處理。聚類可使用公知的方法，例如可使用K-means法。圖19是表示第六實施方式的相鄰區(qū)間的例子的圖。在圖19所示的例子中，區(qū)間 1、區(qū)間2和區(qū)間7是自身區(qū)間的相鄰區(qū)間。即，這些相鄰區(qū)間1、2、7和自身區(qū)間共計4個區(qū)間被分類在同一組。相對于區(qū)間1，區(qū)間2、區(qū)間7和自身區(qū)間也變成相鄰區(qū)間。基于相鄰區(qū)間確定部M的聚類處理不需要每次進行，每隔預定的期間(例如1個月)進行即可。在第六實施方式中，通過將變化數(shù)據(jù)與自身區(qū)間類似的區(qū)間作為相鄰區(qū)間來處理，能夠高精度地預測自身區(qū)間的平均速度數(shù)據(jù)。在本實施方式中，為了發(fā)現(xiàn)變化數(shù)據(jù)與自身區(qū)間類似的區(qū)間而進行聚類，但發(fā)現(xiàn)類似的區(qū)間的方法不限于聚類，也可以采用其他方法。以上，列舉實施方式詳細說明了本發(fā)明的交通量預測裝置，但本發(fā)明不限于上述的實施方式。在上述的實施方式中，說明了將最新的變化數(shù)據(jù)應用于變化模式圖的10分鐘前為止的矩陣要素來預測平均速度數(shù)據(jù)的例子，但也可以將預測出的平均速度數(shù)據(jù)為止的變化數(shù)據(jù)進一步應用于變化模式圖來進行多階段的預測。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明具有能減輕計算處理負擔并能快速求出預測交通量這樣的效果，例如對交通擁塞中心、交通管理系統(tǒng)、汽車導航系統(tǒng)、Web地圖服務等是有用的。
權利要求
1.一種交通量預測裝置，其包括交通量數(shù)據(jù)取得部，其取得預定區(qū)間的道路的交通量的數(shù)據(jù)；交通量數(shù)據(jù)存儲部，其存儲所取得的交通量數(shù)據(jù)；變化模式圖存儲部，其存儲有按預定時間點的交通量生成的多個變化模式圖，該變化模式圖通過矩陣來表示達到上述各交通量的交通量變化，該矩陣由從預定時間點追溯的時間和追溯到的時間點的交通量構(gòu)成；變化模式圖更新部，其在取得上述交通量數(shù)據(jù)時從上述變化模式圖存儲部中讀出與所取得的交通量數(shù)據(jù)對應的變化模式圖，并且從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述交通量的變化數(shù)據(jù)，且更新與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的上述變化模式圖的矩陣要素的值；以及預測交通量計算部，其從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出最新的交通量的變化數(shù)據(jù)，針對多個變化模式圖，根據(jù)與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值來求出評價值，并求出與上述評價值為最高的變化模式圖對應的交通量來作為預測交通量；以及輸出部，其輸出上述預測交通量。
2.根據(jù)權利要求1所述的交通量預測裝置，其特征在于，上述交通量數(shù)據(jù)取得部接收從探測車發(fā)送的有關車輛的數(shù)據(jù)，并使用根據(jù)該數(shù)據(jù)求出的車輛的平均速度數(shù)據(jù)來作為上述交通量數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的交通量預測裝置，其特征在于，上述變化模式圖更新部在更新上述變化模式圖的矩陣要素的值之前，對上述變化模式圖的所有矩陣要素的值進行乘以常數(shù)E(0 < E < 1)的乘法運算。
4.根據(jù)權利要求1 3中任意一項所述的交通量預測裝置，其特征在于，上述變化模式圖更新部更新與上述變化數(shù)據(jù)對應的上述變化模式圖的矩陣要素的值， 并且還更新其交通量與上述對應的矩陣要素的交通量相鄰的矩陣要素的值。
5.根據(jù)權利要求1 4中任意一項所述的交通量預測裝置，其特征在于，上述預測交通量計算部通過從預定時間點追溯的時間短的矩陣要素乘以與從預定時間點追溯的時間長的矩陣要素相比權重大的權重系數(shù)來求出上述評價值。
6.根據(jù)權利要求1 5中任意一項所述的交通量預測裝置，其特征在于，上述變化模式圖包含與上述預定區(qū)間不同的其他區(qū)間的上述預定時間點的交通量數(shù)據(jù)來作為矩陣要素，上述變化模式圖更新部在取得上述預定區(qū)間和上述其他區(qū)間的交通量數(shù)據(jù)時，從上述變化模式圖存儲部中讀出與上述預定區(qū)間的交通量數(shù)據(jù)對應的變化模式圖，并且從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述預定區(qū)間的交通量的變化數(shù)據(jù)，更新與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的上述變化模式圖的矩陣要素的值，且更新與上述其他區(qū)間的交通量數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值，上述預測交通量計算部從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述其他區(qū)間的最新的交通量的變化數(shù)據(jù)，針對上述其他區(qū)間的多個變化模式圖，根據(jù)與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值來求出評價值，并求出與上述評價值為最高的變化模式圖對應的交通量來作為上述其他區(qū)間的預測交通量，從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述預定區(qū)間的最新的交通量的變化數(shù)據(jù)，針對上述預定區(qū)間的多個變化模式圖，根據(jù)與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值和與針對上述其他區(qū)間而求出的上述預測交通量數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值來求出評價值，并求出與上述評價值為最高的變化模式圖對應的交通量來作為上述預定區(qū)間的預測交通量。
7.根據(jù)權利要求6所述的交通量預測裝置，其特征在于， 使用與上述預定區(qū)間相鄰的區(qū)間來作為上述其他區(qū)間。
8.根據(jù)權利要求6所述的交通量預測裝置，其特征在于， 使用具有下述變化模式圖的區(qū)間來作為上述其他區(qū)間與上述預定區(qū)間的變化模式圖的類似度大于預定閾值的變化模式圖。
9.一種交通量預測方法，其通過交通量預測裝置來預測交通量，該方法包括 上述交通量預測裝置取得預定區(qū)間的道路的交通量數(shù)據(jù)的步驟；上述交通量預測裝置將所取得的交通量數(shù)據(jù)存儲在交通量數(shù)據(jù)存儲部中的步驟； 上述交通量預測裝置準備變化模式圖存儲部的步驟，其中該變化模式圖存儲部存儲按預定時間點的交通量生成的多個變化模式圖，該變化模式圖通過矩陣來表示達到上述各交通量的交通量變化，該矩陣由從預定時間點追溯的時間和追溯到的時間點的交通量構(gòu)成；上述交通量預測裝置在取得上述交通量數(shù)據(jù)時從上述變化模式圖存儲部中讀出與所取得的交通量數(shù)據(jù)對應的變化模式圖，并且從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述交通量的變化數(shù)據(jù)，且更新與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的上述變化模式圖的矩陣要素的值的步驟；上述交通量預測裝置從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出最新的交通量的變化數(shù)據(jù)，針對多個變化模式圖，根據(jù)與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值來求出評價值，并求出與上述評價值為最高的變化模式圖對應的交通量來作為預測交通量的步驟；以及上述交通量預測裝置輸出上述預測交通量的步驟。
10.一種用于預測交通量的程序，其使計算機執(zhí)行以下步驟 取得預定區(qū)間的道路的交通量數(shù)據(jù)的步驟；將所取得的交通量數(shù)據(jù)存儲在交通量數(shù)據(jù)存儲部中的步驟；確保存儲按預定時間點的交通量生成的多個變化模式圖的區(qū)域來準備變化模式圖存儲部的步驟，該變化模式圖通過矩陣來表示達到上述各交通量的交通量變化，該矩陣由從預定時間點追溯的時間和追溯到的時間點的交通量構(gòu)成；在取得上述交通量數(shù)據(jù)時，從上述變化模式圖存儲部中讀出與所取得的交通量數(shù)據(jù)對應的變化模式圖，并且從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出上述交通量的變化數(shù)據(jù)，且更新與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的上述變化模式圖的矩陣要素的值的步驟；從上述交通量數(shù)據(jù)存儲部中讀出最新的交通量的變化數(shù)據(jù)，針對多個變化模式圖，根據(jù)與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值來求出評價值，并求出與上述評價值為最高的變化模式圖對應的交通量來作為預測交通量的步驟；以及輸出上述預測交通量的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能降低計算量且能追蹤時時刻刻變化的趨勢的交通量預測裝置。交通量預測裝置(10)包括平均速度數(shù)據(jù)存儲部(12)；存儲有用由從預定時間點追溯的時間和已追溯的時間點的交通量構(gòu)成的矩陣來表示達到各交通量的交通量變化的變化模式圖的變化模式圖存儲部(14)；從變化模式圖存儲部(14)中讀出變化模式圖，更新與所取得的平均速度的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值的變化模式圖更新部(19)；從平均速度數(shù)據(jù)存儲部(12)中讀出最新的交通量的變化數(shù)據(jù)，根據(jù)與所讀出的變化數(shù)據(jù)對應的矩陣要素的值求出多個變化模式圖的評價值，并求出與評價值為最高的變化模式圖對應的交通量來作為預測交通量的預測交通量計算部(20)；輸出預測交通量的顯示器(16)。
文檔編號G08G1/00GK102208132SQ20111008167
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2010年3月29日
發(fā)明者增谷修 申請人:株式會社電裝, 電裝It研究所