本發(fā)明涉及車速預(yù)測(cè)技術(shù)，具體為一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展，微觀車輛控制成為可能。通過預(yù)測(cè)車輛未來時(shí)刻速度，優(yōu)化智能駕駛車輛控制策略，實(shí)現(xiàn)駕駛規(guī)劃提前調(diào)整。車輛速度預(yù)測(cè)作為智能交通和智能駕駛領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，廣泛用于車輛碰撞預(yù)警、行駛路徑規(guī)劃和高級(jí)駕駛輔助。

2、現(xiàn)有的車輛速度預(yù)測(cè)技術(shù)多考慮目標(biāo)車輛自身行駛情況或前導(dǎo)車對(duì)其速度影響，利用建模、統(tǒng)計(jì)分析或智能預(yù)測(cè)算法對(duì)車輛速度進(jìn)行預(yù)測(cè)，較少考慮目標(biāo)車輛周圍交通場(chǎng)景與速度關(guān)系。然而，目標(biāo)車輛行駛過程中交通場(chǎng)景動(dòng)態(tài)變化，駕駛?cè)藭?huì)對(duì)周圍關(guān)鍵場(chǎng)景車輛分配注意力，并根據(jù)關(guān)鍵場(chǎng)景車輛的行為調(diào)整當(dāng)前行駛速度。僅考慮目標(biāo)車輛自身行駛情況或前導(dǎo)車進(jìn)行速度預(yù)測(cè)，面臨速度預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度較低問題。為解決這一問題，我們提供一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供了一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法，基于目標(biāo)車輛周圍實(shí)時(shí)交通場(chǎng)景提取關(guān)鍵場(chǎng)景車輛，準(zhǔn)確還原車輛速度刺激來源。根據(jù)關(guān)鍵場(chǎng)景車輛與目標(biāo)車輛速度關(guān)系，構(gòu)建目標(biāo)車輛速度預(yù)測(cè)模型輸入，利用深度置信網(wǎng)絡(luò)dbn求解預(yù)測(cè)模型，提升目標(biāo)車輛車速預(yù)測(cè)精度。

2、本發(fā)明所解決的技術(shù)問題為：現(xiàn)有的車輛速度預(yù)測(cè)技術(shù)多考慮目標(biāo)車輛自身行駛情況或前導(dǎo)車對(duì)其速度影響，忽視了目標(biāo)車輛周圍交通場(chǎng)景與速度關(guān)系等影響因素，從而導(dǎo)致預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度低的問題。

3、本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：

4、步驟一、基于道路交通流監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取對(duì)應(yīng)路段上的車輛軌跡數(shù)據(jù)并生成車輛軌跡數(shù)據(jù)庫，車輛軌跡數(shù)據(jù)包括車輛位置，車輛速度；

5、步驟二、對(duì)目標(biāo)車輛的周圍道路區(qū)域劃分左側(cè)車道前方區(qū)域、當(dāng)前車道前方區(qū)域和右側(cè)車道前方區(qū)域，構(gòu)建區(qū)域集合a＝{fl,f,fr}，并對(duì)各區(qū)域的狀態(tài)屬性s進(jìn)行賦值；

6、步驟三、根據(jù)各區(qū)域不同狀態(tài)屬性組合，區(qū)分出目標(biāo)車輛面臨的四種交通場(chǎng)景；

7、步驟四、針對(duì)不同交通場(chǎng)景，定義目標(biāo)車輛駕駛員需要關(guān)注的關(guān)鍵場(chǎng)景車輛；

8、步驟五、基于dbn深度置信網(wǎng)絡(luò)，以一定時(shí)段內(nèi)目標(biāo)車輛與關(guān)鍵場(chǎng)景車輛數(shù)據(jù)作為輸入，將目標(biāo)車輛未來時(shí)間段內(nèi)的瞬時(shí)速度作為輸出，構(gòu)建并訓(xùn)練短時(shí)車速預(yù)測(cè)模型；

9、步驟六、利用訓(xùn)練好短時(shí)車速預(yù)測(cè)模型對(duì)目標(biāo)車輛短時(shí)車速進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。

10、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：狀態(tài)屬性表征對(duì)應(yīng)區(qū)域的占用情況，當(dāng)區(qū)域內(nèi)有車時(shí)，狀態(tài)屬性s＝1；反之，s＝0。

11、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：四種交通場(chǎng)景中不同區(qū)域的對(duì)應(yīng)狀態(tài)屬性及應(yīng)關(guān)鍵場(chǎng)景車輛的對(duì)應(yīng)關(guān)系包括：

12、交通場(chǎng)景一：當(dāng)前車道前方區(qū)域被占用，左側(cè)車道前方區(qū)域和右側(cè)車道前方區(qū)域未被占用，即sfl＝0，sf＝1，sfr＝0，關(guān)鍵場(chǎng)景車輛為前導(dǎo)車n+1；

13、交通場(chǎng)景二：當(dāng)前車道前方區(qū)域和左側(cè)車道前方區(qū)域被占用，右側(cè)車道前方區(qū)域未被占用，即sfl＝1，sf＝1，sfr＝0；關(guān)鍵場(chǎng)景車輛為前導(dǎo)車n+1和左側(cè)前車n+2；

14、交通場(chǎng)景三：當(dāng)前車道前方區(qū)域和右側(cè)車道前方區(qū)域被占用，左側(cè)車道前方區(qū)域未被占用，即sfl＝0，sf＝1，sfr＝1；關(guān)鍵場(chǎng)景車輛為前導(dǎo)車n+1和右側(cè)前車n+3；

15、交通場(chǎng)景四：當(dāng)前車道前方區(qū)域、左側(cè)車道前方區(qū)域和右側(cè)車道前方區(qū)域均被占用，即sfl＝1，sf＝1，sfr＝1；關(guān)鍵場(chǎng)景車輛為前導(dǎo)車n+1、左側(cè)前車n+2和右側(cè)前車n+3。

16、其中，sfl,sf和sfr分別為左側(cè)車道前方區(qū)域、當(dāng)前車道前方區(qū)域和右側(cè)車道前方區(qū)域占用情況。

17、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：短時(shí)車速預(yù)測(cè)模型的輸入具體為：h＝{ht-τ,ht-τ+1,...,ht}，其中，τ為駕駛?cè)说姆磻?yīng)時(shí)間，ht為t時(shí)刻關(guān)鍵場(chǎng)景車輛數(shù)據(jù)。

18、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：在不同的交通場(chǎng)景中，ht中至少包含目標(biāo)車輛與關(guān)鍵場(chǎng)景車輛的縱向距離差、相對(duì)速度以及相對(duì)加速度；

19、對(duì)于目標(biāo)車輛當(dāng)前車道的兩側(cè)車道存在關(guān)鍵場(chǎng)景車輛的情況，ht中還包含目標(biāo)車輛與關(guān)鍵場(chǎng)景車輛的橫向距離差。

20、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：短時(shí)車速預(yù)測(cè)模型的輸出具體為：其中，為目標(biāo)車輛在t時(shí)刻的速度，t為預(yù)測(cè)步長(zhǎng)。

21、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)在于：短時(shí)車速預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練步驟包括：

22、隨機(jī)選擇一組數(shù)據(jù)并使用最小最大歸一化處理方法對(duì)模型輸入和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

23、計(jì)算隱藏層的神經(jīng)元狀態(tài)和可見層的神經(jīng)元狀態(tài)；

24、重復(fù)上述步驟直至所有數(shù)據(jù)均被選擇；

25、訓(xùn)練第一層rbm，直至達(dá)到設(shè)定的最大迭代次數(shù)；

26、將第一層訓(xùn)練完成的rbm的輸出作為下一層rbm的輸入，重復(fù)該過程直至所有的rbm層均訓(xùn)練完畢。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

28、1、本發(fā)明基于目標(biāo)車輛和周圍場(chǎng)景車輛空間相對(duì)位置，對(duì)目標(biāo)車輛行駛的周圍區(qū)域內(nèi)所存在的交通場(chǎng)景進(jìn)行劃分，從而明確了不同交通場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)屬性以及關(guān)鍵場(chǎng)景車輛與目標(biāo)車輛的關(guān)系，為后續(xù)構(gòu)建短時(shí)速度預(yù)測(cè)模型的數(shù)據(jù)輸入奠定基礎(chǔ)，另外明確不同交通場(chǎng)景下的車輛關(guān)系，可以根據(jù)場(chǎng)景的區(qū)分提高后續(xù)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和針對(duì)性。

29、2、構(gòu)建了考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景和關(guān)鍵場(chǎng)景車輛的車輛速度預(yù)測(cè)模型，該模型更加貼近真實(shí)的道路環(huán)境，能夠基于歷史車輛軌跡數(shù)據(jù)針對(duì)不同場(chǎng)景下的短時(shí)車速進(jìn)行預(yù)測(cè)，使預(yù)測(cè)結(jié)果更加接近真實(shí)。

技術(shù)特征：

1.一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法，其特征在于：包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述狀態(tài)屬性表征對(duì)應(yīng)區(qū)域的占用情況，當(dāng)區(qū)域內(nèi)有車時(shí)，狀態(tài)屬性s＝1；反之，s＝0。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法，其特征在于，四種所述交通場(chǎng)景中不同區(qū)域的對(duì)應(yīng)狀態(tài)屬性及應(yīng)關(guān)鍵場(chǎng)景車輛的對(duì)應(yīng)關(guān)系包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述短時(shí)車速預(yù)測(cè)模型的輸入具體為：h＝{ht-τ,ht-τ+1,...,ht}，其中，τ為駕駛?cè)说姆磻?yīng)時(shí)間，ht為t時(shí)刻關(guān)鍵場(chǎng)景車輛數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法，其特征在于，在不同的交通場(chǎng)景中，ht中至少包含目標(biāo)車輛與關(guān)鍵場(chǎng)景車輛的縱向距離差、相對(duì)速度以及相對(duì)加速度；

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述短時(shí)車速預(yù)測(cè)模型的輸出具體為：其中，為目標(biāo)車輛在t時(shí)刻的速度，t為預(yù)測(cè)步長(zhǎng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述短時(shí)車速預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練步驟包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景的快速路短時(shí)車速預(yù)測(cè)方法，涉及車速預(yù)測(cè)技術(shù)，包括：獲取車輛軌跡數(shù)據(jù)；對(duì)目標(biāo)車輛的周圍道路區(qū)域進(jìn)行劃分并對(duì)各區(qū)域的狀態(tài)屬性進(jìn)行賦值；區(qū)分四種不同交通場(chǎng)景；定義不同交通場(chǎng)景下關(guān)鍵場(chǎng)景車輛；構(gòu)建并訓(xùn)練短時(shí)車速預(yù)測(cè)模型；步驟六、對(duì)目標(biāo)車輛短時(shí)車速進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。本發(fā)明基于目標(biāo)車輛和周圍場(chǎng)景車輛空間相對(duì)位置，對(duì)目標(biāo)車輛行駛的周圍區(qū)域內(nèi)所存在的交通場(chǎng)景進(jìn)行劃分，從而明確了不同交通場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)屬性以及關(guān)鍵場(chǎng)景車輛與目標(biāo)車輛的關(guān)系，提高后續(xù)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和針對(duì)性；構(gòu)建了考慮動(dòng)態(tài)交通場(chǎng)景和關(guān)鍵場(chǎng)景車輛的車輛速度預(yù)測(cè)模型，該模型更加貼近真實(shí)的道路環(huán)境，使預(yù)測(cè)結(jié)果更加接近真實(shí)。

技術(shù)研發(fā)人員：索煥志,汪春,張衛(wèi)華,萬宏紅,吳叢
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽信聯(lián)建設(shè)集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18