【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及交通仿真，具体为复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法及系统。
技术介绍
1、随着社会经济不断提升，居民生活条件提高以及新能源车辆产业蓬勃发展，机动车保有量以及出行需求显著增加，我国多数地区都或多或少面临着城市交通拥堵问题。城市交通状况复杂，突发情况多，经常出现各类交通状况，例如劣天气场景、道路施工场景、孤立匝道瓶颈路段场景、主动干预交通事故风险场景、瓶颈路段交通流震荡波动场景、高货车比例流量场景、偶发连续匝道多瓶颈路段场景、常发连续匝道多瓶颈路段场景、大范围突发应急事件事故和应急车道管理场景等，上述交通场景都会造成严重的大范围拥堵，大大影响了城市交通功能以及居民日常生活出行。
2、交通仿真技术可以针对城市中经常出现的交通拥堵状况进行模拟，以低成本、低人力以及高效率的方式完成交通状况的还原，为城市指定交通管理与控制策略提供技术支持，是城市交通拥堵治理不可缺少的一环，但是当前微观三维交通仿真技术依赖于单一特殊场景进行特定单一数据类型的参数标定，侧重于个体车辆的行为，而未能充分考虑车辆之间的交互作用，并且缺乏系统化的微观交通评价指标计算体系，无法有效适应不同交通场景的需求，导致仿真结果的可靠性和准确性降低，使得交通管理与控制策略的制定缺乏科学依据。
3、为此，我们提出复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法及系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法及系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。p>
2、根据本专利技术的第一方面，为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，具体包括以下步骤：
3、搭建实时联动全局动态交通场景：建立实时联动全局动态交通场景接口，基于高精度gis地图信息平台api，开发高精度可编辑的三维交通场景孪生模块，通过对天气、道路路产模型在线编辑，在三维空间的基础上增加时间变化维度，搭建全交通四维场景模型平台；
4、多源交通智能体参数融合标定：构建控制单元智能体、出行者智能体、道路传感器智能体及通信单元智能体，通过多种智能体协同信息采集与传输，将实际采集的多源微观出行数据进行处理，进行梯度更新，并通过交通场景参数多维融合算法矩阵实现微观仿真模型参数多维度标定。
5、前后端双向一体化通信渲染模块：基于微观仿真平台成熟api编写开发前后端双向一体化数据通信模块，用于实现宏观仿真演化的同时，对车辆轨迹以及微观仿真结果在三维场景中同步实时渲染；
6、复合交通网络场景复现分析响应：针对大规模复合交通网络场景，构建城市路网典型交通场景实时模型与快速分析计算模型，实现管控策略在微观维度的及时响应；
7、动态可视化演示交互与评价体系开发：基于前后端双向一体化通信渲染模块，基于主成分模糊融合算法构建微观交通评价指标计算体系，实现仿真分析结果的可视化上屏；
8、全视角仿真视频流存档回访分析：在仿真进行的同时，对关键数据进行后台存留，用于回访分析。
9、进一步地，实时联动全局动态交通场景接口，在三维空间的基础上增加时间变化维度，搭建全交通四维场景模型平台，具体如下：
10、(11)与gis地图平台api联动，进行道路场景周边路产模型空间地理位置信息高精度的实时转换与定位，其中，道路路产模型包括路边绿化设施、建筑物、标志标线、路侧设备；
11、(12)通过参数规定模型尺寸、边框、颜色多维度信息，进行全交通场景模型自身数字化动态定义；
12、(13)接口支持实时数据流的无缝集成，进行场景模型整体模块的动态更新，其中动态场景更新案例包括实时变更道路线形、实时变更道路标志标识、实时增加或删减静态障碍物。
13、进一步地，所述多源交通智能体参数融合标定，具体包括如下：
14、(21)构建信号控制单元智能体、出行者智能体、道路传感器智能体、通信单元智能体；信号控制单元智能体用于对交通信号进行控制，出行者智能体用于根据历史交通出行数据，对交通出行情况进行智能化预测，道路传感器智能体用于对道路交通量进行智能化的准确协同感知，，通信单元智能体用于对交通流数据进行初步处理与传输；
15、(22)通过多种智能体协同信息采集与传输，对采集信息使用改进集中学习-分布执行深度多源智能体算法：
16、θ＝(θ1,…,θi)代表着信号控制单元智能体、出行者智能体、道路传感器智能体、通信单元智能体的参数，通过各交通智能体策略优化函数以及梯度函数进行梯度更新，优化函数及其梯度函数为：
17、
18、其中：εi代表各智能体的折扣因子，代表了各智能体对交通状况的影响程度，通常取0-1之间；ri,t代表着t时间状态下的各智能体的对交通状况的提升回报函数；βi代表各智能体对交通状况影响的矫正偏置参数；πi代表着各智能体的策略；ti代表各交通智能体当前采集到的状态值；α＝(t1,…,ti)表示各交通智能体集中学习采集到的状态值向量；ai,n代表各交通智能体分布执行的第n项管控策略动作；表示各交通智能体的改进集中学习-分布执行下的交通影响—管控策略动作函数；
19、(23)多维度标定指场景、车型、交通流参数三个维度，底层选用复合城市交通中各类交通状况作为场景，上述交通场景通过交通场景参数多维融合算法矩阵实现微观仿真模型参数多维度标定；
20、每个场景下有着对应的各类车型，复合城市交通中，车型种类多，分为家用车、出租车、公交车、货车、挂车与非机动车；同时，各类车型有着不同的交通参数，选用跟驰、换道和速度作为最后一层的矩阵参数，三个交通场景参数多维融合，形成一套交通场景参数多维融合算法矩阵：
21、
22、
23、micropraij＝[cf lc cs]
24、其中，microsimp为多维微观参数矩阵，scenen为典型交通场景维度参数矩阵，micropraij为典型交通场景维度下车型维度参数矩阵，cf为车辆跟驰参数模型库，lc为车辆换道参数模型库,cs为车辆速度模型库。
25、进一步地，选用复合城市交通中各类交通状况作为场景，具体分为恶劣天气场景、道路施工场景、孤立匝道瓶颈路段场景、主动干预交通事故风险场景、瓶颈路段交通流震荡波动场景、高货车比例流量场景、偶发连续匝道多瓶颈路段场景、常发连续匝道多瓶颈路段场景、大范围突发应急事件事故和应急车道管理场景。
26、进一步地，所述前后端双向一体化通信渲染模块，采用json格式数据，具体包括如下：
27、用于模拟实时通信的长轮询技术：客户端发送一个请求给服务器，服务器保持连接打开直到有数据可发送给客户端或者超时，实现双向通信；
28、前端实现：使用javascript向服务器端发送长轮询请求，并处理从服务器接收到的数据；
29、后端实现：通过python编写代码处理前端发送过来的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于，实时联动全局动态交通场景接口，在三维空间的基础上增加时间变化维度，搭建全交通四维场景模型平台，具体如下：
3.根据权利要求2所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于：所述多源交通智能体参数融合标定，具体包括如下：
4.根据权利要求3所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于，选用复合城市交通中各类交通状况作为场景，具体分为恶劣天气场景、道路施工场景、孤立匝道瓶颈路段场景、主动干预交通事故风险场景、瓶颈路段交通流震荡波动场景、高货车比例流量场景、偶发连续匝道多瓶颈路段场景、常发连续匝道多瓶颈路段场景、大范围突发应急事件事故和应急车道管理场景。
5.根据权利要求3所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于：所述前后端双向一体化通信渲染模块，采用JSON格式数据，具体包括如下：
6.根据权利要求5所述的复合交通网络宏微
7.根据权利要求6所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于，所述面向微观仿真的快速计算分析模型，主要包括针对微观级别的交通流模拟，为了反映车辆间的交互和驾驶行为的多样性，构建微观交通流个体交互模型，将每辆车视为一个独立的智能体，根据其个体特性和行为规则进行模拟，具体如下：
8.根据权利要求1所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于，基于主成分模糊融合算法构建微观交通评价指标计算体系，具体包括如下：
9.复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真系统，用于实现权利要求1至8中任一项所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维方法，其特征在于：包括：
10.一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器中并能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述存储器中存储有能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器加载并执行计算机程序时，采用了权利要求1至8中任一项所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法。
...【技术特征摘要】
1.复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于，实时联动全局动态交通场景接口，在三维空间的基础上增加时间变化维度，搭建全交通四维场景模型平台，具体如下：
3.根据权利要求2所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于：所述多源交通智能体参数融合标定，具体包括如下：
4.根据权利要求3所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于，选用复合城市交通中各类交通状况作为场景，具体分为恶劣天气场景、道路施工场景、孤立匝道瓶颈路段场景、主动干预交通事故风险场景、瓶颈路段交通流震荡波动场景、高货车比例流量场景、偶发连续匝道多瓶颈路段场景、常发连续匝道多瓶颈路段场景、大范围突发应急事件事故和应急车道管理场景。
5.根据权利要求3所述的复合交通网络宏微观一体化的微观三维仿真方法，其特征在于：所述前后端双向一体化通信渲染模块，采用json格式数据，具体包括如下：
6.根据权利要求5所述的复合交通网络宏微观一体...
【专利技术属性】
技术研发人员：何勇海，雷伟，焦彥利，余汪梓，刘攀，高静雅，张龙，李志斌，徐铖铖，
申请(专利权)人：河北交通投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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