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模糊卡尔曼滤波在快速路行程时间估计中的应用

黄艳国1,许伦辉2,邝先验2   

  1. 1. 江西理工大学
    2. 华南理工大学
  • 收稿日期:2012-11-30 修回日期:2013-05-11 发布日期:2013-06-20
  • 通讯作者: 黄艳国

An application of fuzzy Kalman filter in the travel time estimation of urban expressway

  • Received:2012-11-30 Revised:2013-05-11 Published:2013-06-20
  • Contact: Yan-Guo HUANG

摘要: 在利用卡尔曼滤波对交通状态和行程时间进行估计时,针对传统滤波器算法自适应能力差的缺陷,提出一种改进的模糊自适应卡尔曼滤波方法。该方法首先定义了误差的新息,通过在线监测新息的变化,将新息的均值和方差作为模糊控制器的输入,利用模糊逻辑对系统噪声和观测噪声的权重进行实时调整,克服了传统滤波器不能对环境变化进行实时跟踪的缺点,适应了交通状态的动态变化,实现最优化估计。通过对广州市快速路段实测数据的分析,该方法与标准卡尔曼滤波相比具有良好的跟踪能力,在自由流状态和稳定流状态下,预测值与实测变化趋势一致,误差较小,拥挤状态相对误差基本维持在10%以下。实验结果表明,该模型的适用性和精度都有所提高。

关键词: 城市快速路, 行程时间预测, 自适应卡尔曼滤波, 模糊逻辑

Abstract: According to the poor adaptive ability of traditional filter algorithm in the estimation for traffic state and travel time with Kalman filter, an improved fuzzy adaptive Kalman filtering method was proposed. The mean and variance of new interest were input of fuzzy controller through online monitoring the change of new interest, and the fuzzy logic was used to adjust the importance weights of system noise and observation noise, which changed the trust and utilization degree of the model for the observation information. The method overcame the shortcomings that the traditional filter couldn’t real-time track the change of environment. It could adapt to the dynamic changes of traffic state to realize the optimization estimation. The method was tested on urban expressway in Guangzhou by using real-time detection data, and the result show that the traffic state estimation model had better tracking ability than conventional Kalman filter. There was a slight difference between the prediction result and that of actual observation in free traffic flow state and stable flow, and the relative error was under 10% in traffic congested state. The precision and applicability of this method were improved, and it can be used to provide a basis for traffic control and traffic guidance.

Key words: Urban expressway, travel time prediction, adaptive Kalam filter, fuzzy logic

[1] 陈永恒, 刘鑫山, 熊帅, 汪昆维, 谌垚, 杨少辉. 冰雪条件下快速路汇流区可变限速控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 677-687.
[2] 宋大凤, 李广含, 张琳, 潘冰, 曾小华, 彭宇君, 王庆年. 模糊逻辑在混合动力汽车电机故障检测中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(2): 354-359.
[3] 巴特, 高印寒, 曾小华, 彭宇君, 宋大凤, 朱庆林, 白鸽, 王庆年. 混合动力汽车工作模式切换控制方案[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(1): 21-27.
[4] 莫愁, 陈吉清, 兰凤崇. 逆子结构传递路径分析方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(6): 1751-1756.
[5] 高振海, 王竣, 佟静, 李红建, 郭章勇, 娄方明. 车载毫米波雷达对前方目标的运动状态估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(6): 1537-1544.
[6] 赵丁选, 张志文, 李天宇, 兰昊, 张民, 董岩. 串联式混合动力装载机模糊逻辑控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(5): 1334-1341.
[7] 赵丁选, 张志文, 李天宇, 张民, 董岩, 兰昊. 并联式混合动力装载机模糊逻辑控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(4): 1004-1009.
[8] 韩京元,田彦涛,孔英秀,张英慧,李津淞. 板球系统自适应解耦滑模控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(3): 718-725.
[9] 黄艳国,许伦辉,邝先验. 模糊卡尔曼滤波在快速路行程时间估计中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(3): 648-654.
[10] 胡宏宇,李志慧,魏巍,曲昭伟,陈正全. 基于模糊逻辑的信号交叉口人车冲突判别方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(3): 637-641.
[11] 王生生, 刘大有, 吴瑕, 谢琦, 郭昊. 模糊空间描述逻辑及应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(06): 1634-1638.
[12] 魏丽英, 夏明, 田春林. 基于LVQ神经网络的城市快速路事件自动检测算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(02): 412-0416.
[13] 郭孔辉,姜辉,张建伟,丁海涛. 基于模糊逻辑的自动平行泊车转向控制器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(增刊2): 236-0240.
[14] 杨兆升,于悦,杨薇. 基于固定型检测器和浮动车的路段行程时间获取技术[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(增刊2): 168-0171.
[15] 陈学文,王殿海,金盛,王彩霞 . 城市快速路入口匝道控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(增刊): 43-0048.
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