[发明专利]一种高速公路交通事故风险评估系统

权利要求书

1.一种高速公路交通事故风险评估系统，其特征在于，包括：通讯模块、人机交互接口和处理器；

所述通讯模块用于从交通事故数据库服务器中读取交通事故影响因素初始值、交通流量和交通事故起数观测值，并将交通事故影响因素初始值、交通流量和交通事故起数观测值发送给处理器；

所述处理器包括：状态空间模块和支持向量机模块；所述状态空间模块包括：状态方程和量测方程，所述状态方程用于估计高速公路道路系统动态变化，所述量测方程用于描述交通事故影响因素和交通事故起数观测值之间的关联关系；

所述处理器用于完成对数据的处理与分析，将交通事故起数观测值作为量测向量，利用量测方程和交通事故影响因素初始值求出交通事故影响因素估计值，将得到的交通事故影响因素估计值作为状态向量，将交通流量作为状态方程的输入向量，利用状态方程估计交通事故影响因素特征值，支持向量机模块用于集成状态空间模块的输出结果，构建交通事故影响因素特征值和交通事故起数预测值之间的动态映射关系，预测交通事故起数，并将预测结果通过人机交互接口进行输出；

所述状态方程和量测方程，分别如下所示：

x_t+1＝A_tx_t+B_tq_t+w_t (1)

y_t＝C_tx_t+v_t (2)

其中，x_t+1为高速公路系统在t+1时刻的状态向量，x_t为高速公路系统在t时刻的状态向量，q_t为t时刻的输入向量，是交通流量，y_t为t时刻的量测向量，是交通事故起数观测值，w_t为t时刻的系统噪声向量，定义为均值为零、具有k维方差矩阵的白色噪声，v_t为量测噪声向量，定义为均值为零的白色噪声，A_t为状态转移矩阵，B_t为输入控制矩阵，C_t为描述状态向量和量测向量映射关系的转移矩阵。

2.如权利要求1所述的高速公路交通事故风险评估系统，其特征在于，所述交通流量向量采用年平均日交通量；所述交通事故影响因素包括道路和环境因素，所述道路因素包括：车道数、中间隔离带宽度及类型，路肩宽度及类型、车道宽度、路段长度；所述环境因素包括：路段所在区域用地性质以及地貌特征。

3.如权利要求1所述的高速公路交通事故风险评估系统，其特征在于，所述支持向量机模块的输入为交通事故影响因素特征值，输出为交通事故起数预测值，所述支持向量机模块采用径向基核函数，如下所示：

K(u,u_i)＝exp(-‖u-u_i‖²/2σ²) (3)

其中，u为输入向量，u_i为核函数中心，σ为核函数的宽度参数。

4.如权利要求3所述的高速公路交通事故风险评估系统，其特征在于，为了提高交通事故起数预测的准确率，避免过学习和欠学习的发生，采用交叉验证的方法优化支持向量机模块的惩罚参数c和核函数的宽度参数σ；包括以下步骤：

步骤1：将训练数据均分为K组；

步骤2：将每个子集做一次验证集，让其余K-1组子集作为训练集；

步骤3：将得到的K个模型应用于交通事故起数预测，选择准确率最高的模型参数作为模型参数的优化值。