[发明专利]基于模糊神经网络的高速公路微气象交通预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交通安全技术，尤其是一种基于模糊神经网络的高速公路微气象交通预警方法。

背景技术

目前，随着高速公路通车里程的增加，灾害性天气对高速公路交通安全的影响日趋凸显。在恶劣天气情况下，驾驶员更不易及时获取警示信息，从而造成数百辆汽车追尾的重大事故时有发生，因此，高速公路在恶劣天气的情况下只能关闭，高速公路的快速预警及智能化管理，越来越受到人们的关注和重视。

通过检索论文发现：程从兰，李迅，郑祚芳，王在文，梁旭东.北京道路气象预警指标构建及初步应用，第27届中国气象学会年会议论文集，2010，10.冯民学，高速公路交通气象智能化检测预警系统研究，南京信息工程大学博士论文，2005.张长君，邹开其.恶劣气象条件下高速公路NN控制系统的研究,计算机工程与应用，2007，43（4）：210-212.王少飞，关可.高速公路气象信息服务系统.中国交通信息产业，2007（1）：116-119.上述研究在分析不同气象条件对通行能力影响的基础上，针对不同气象条件给出气象预警信息。但并未直接从高速公路管理的角度出发，给出交通预警信息。汤筠筠，高海龙，张巍汉.高速公路雾区监控系统结构方案的研究，公路，2005,8.王卫亚.基于无线传感网络的高速公路恶劣气象监测及交通控制模型研究，长安大学，2008.柳本民，灾害性天气下高速公路运行安全控制技术研究，同济大学博士学位论文，2008.上述研究在分析能见度和路面附着系数对高速公路行车安全影响的前提下，通过模糊控制理论或气象部门、高速公路管理部门以及一线司机实际经验与测试，对雾、雪、雨天气下的限速值和安全间距进行规定。存在三点问题：一是，并未在全面气象监测的基础上，对车辆行车安全进行预警，考虑因素不够全面；二是，模糊推理隶属度直接由经验给出，主观性强。三是，未考虑道路交通流状况的影响。

中国专利申请200910061448.3公开了一种高速公路气象监测系统。以及申请号：200910060562.4公开了一种高速公路防追尾预警系统。中国专利申请200710077671.8公开了一种高速公路路段气象信息提示系统。上述发明均针对高速公路预警系统硬件设施进行设计，并未涉及在数据采集基础上，如获取安全行车参数及交通预警的方法。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于模糊神经网络的高速公路微气象交通预警方法，该方法通过高速公路沿线降雨量、降雪量、温度、能见度等气象参数的综合检测，利用模糊神经网络的方法，发布车辆运行限速值、车距限制值，超车限制以及换车道限制等措施。在高速公路上应用该方法，能够在恶劣天气条件下，提高行车安全性。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于模糊神经网络的高速公路微气象交通预警方法，包括以下步骤：交通流与微气象检测点的布设；定义模糊神经网络交通控制器；模糊神经网络交通控制器的训练；利用最优的模糊神经网络交通控制器生成交通安全行车参数；交通控制信息发布，具体操作步骤如下：

步骤1：在高速公路路侧每间隔一定距离设置若干交通流与微气象监测点，检测该路段交通流情况以及微气象参数数据，通过多传感器数据融合技术，得到路段交通流以及气象信息，交通流与微气象数据采集为下一步模糊神经网络控制做准备；

步骤2：采用基于Takagi-Sugeno（高木—关野）推理的模糊神经网络构建高速公路微气象交通控制器，定义步骤1采集得到的交通流信息和气象信息为状态变量，作为所述控制器的输入值，定义高速公路控制方式、限速值以及安全间距值为控制变量，作为所述控制器的输出值；

步骤3：采用气象部门以及交通管理部门的气象、交通流、控制措施及其实施效果历史数据库，结合专家经验构建模糊神经网络交通控制器的训练样本，对高速公路微气象交通控制器进行训练，将训练误差减小到预定阈值或达到训练次数，以得到最优控制器；

步骤4：将实时采集的交通流信息以及微气象信息输入最优的模糊神经网络交通控制器，生成针对该时刻交通流状况以及气象信息的高速公路交通控制方案，包括预警措施、限速值以及安全间距值；

步骤5：在每个交通与微气象监测点上游布设可变信息板，对交通控制器输出的安全行车预警信息进行发布。

所述步骤2中模糊神经网络构建高速公路微气象交通控制器分为五层结构：