基于线性回归理论的智能交通算法_李志鹏.pdf

72电视技术 第 46 卷第 12 期(总第 565 期)PARTS&DESIGN器件与设计文献引用格式：李志鹏.基于线性回归理论的智能交通算法 J.电视技术，2022，46（12）：72-76.LI Z P.Intelligent transportation algorithm based on linear regression theoryJ.Video Engineering，2022，46（12）：72-76.中图分类号：TP311.1 文献标识码：A DOI：10.16280/j.videoe.2022.12.016基于线性回归理论的智能交通算法李志鹏（江西财经大学，江西 南昌 330013）摘要：为改善交通拥堵情况，让车辆有序并及时地通过交通路口，提出一种基于线性回归理论的智能交通算法。首先，计算各个车道的平均等待数量和等待时间，利用叠加方法，设置坐标；其次，利用线性回归理论，设计合理的通行方式，使车辆有序并及时地通过路口；最后，计算出车道绿灯增加或减少的时间，动态调整红绿灯时间。基于线性回归理论的智能交通算法，可有效地根据实际情况做出相应的处理。关键词：线性回归；斜率参数；动态调整；智能交通Intelligent Transportation Algorithm Based on Linear Regression TheoryLI Zhipeng(Jiangxi University of Finance and Economics,Nanchang 330013,China)Abstract:In order to improve traffic congestion and allow vehicles to pass through traffic intersections in an orderly and timely manner,an intelligent transportation algorithm based on linear regression theory is proposed.Firstly,the average waiting number and waiting time of each lane are calculated,and the coordinates are set by using the overlay method.Secondly,the linear regression theory is used to design a reasonable traffic mode so that vehicles can pass through the intersection in an orderly and timely manner;Finally,the time when the green light in the lane increases or decreases is calculated,and the traffic light time is dynamically adjusted.The intelligent transportation algorithm based on linear regression theory can effectively make corresponding processing according to the actual situation.Keywords:linear regression;slope parameter;dynamic adjustment;intelligent transportation0 引 言随着经济的快速发展，汽车越来越多，交通压力越来越大，尤其是大城市上下班高峰期，在某些重要的交通路口，时常出现横、纵向车交叉在一起的情况，造成长时间的拥堵。基于上述问题，本文提出了一种基于线性回归理论的智能交通分析算法。若出现拥堵情况，可将当前状况通过车载电视或者收音机播放给汽车听众，便于汽车司机及时做出处理。智能交通算法可较好地解决交通拥堵情况，减少人工干预，很多人也对智能交通提出了不同的见解。罗素瑾提出了一种基于静态图片或动态视频检测目标对象的方法1，卢东祥分析了静态与动态路径规划算法的优劣势，用路径规划算法的未来研究趋势及方法2，郭洋利用数据挖掘、优化和改进交通流量预测算法3，徐成对交通拥堵问题提出了车流量检测的不定顺序控制算法研究4。本文在线性回归理论的基础上设计算法，可改善交通拥堵问题，节省通行时间。1 线性回归相关理论线性回归理论是基于一次函数的特征，找出两个变量之间的关系，通过数学方式解决实际问题。线性回归模型表达式为y=bx+a，其中，b为斜率参数，a为截距参数。对于n个数据点(x1,y1)，(x2,y2)，(xn,yn)，通过式（1），计算出相应的斜率参数b和截 作者简介：李志鹏（1988），男，硕士，工程师，研究方向为计算机软件、软件工程、信息安全。E-mail：。电视技术 第 46 卷第 12 期(总第 565 期)73PARTS&DESIGN器件与设计距参数a5-6：()()()2121niiiniiyyxxbxxaybx=（1）通过y=bx+a，可以更好地模拟出线性比例，y为预测值。2 算法设计以十字路口为例，对当前路口进行编号。随机挑选相向行驶的两个路口编号分别为 1，2，另外相向行驶的两个路口编号分别为 3，4。以正前方直行编号为 1，左转编号为 2。通过汽车计数器，检测当前行驶车道由红灯变绿灯期间的平均汽车数量，公交车和大货车均以普通汽车的两倍计数，计算当前各个车道的平均等待车数p，同时记录当前车道由红灯变绿灯等待的时间Td。将Td均分成 6 份，0-1/6Td的车辆作为当前行驶车道第 1 个纵坐标，0-2/6Td的总车辆作为当前行驶车道第 2 个纵坐标，0-3/6Td的总车辆作为当前行驶车道第 3 个纵坐标，以此类推，可得当前行驶车道第 4，5，6 个纵坐标。将 1，2，3，4，5，6 作 为 相 应 的 横 坐 标，用yuvw作 为 相 应 的 纵 坐 标，其 中，u=1,2,3,4 表示 路 口 编 号，v=1,2 表 示 行 驶 方 式，w表 示0-t/6Td(t=1,2,3,4,5,6)的总车辆。如路口编号 1 的正前方直行形成6个坐标分别为(1,y111)，(2,y112)，(3,y113)，(4,y114)，(5,y115)，(6,y116)，路口编号 1 的左转形成的6个坐标分别为(1,y121)，(2,y122)，(3,y123)，(4,y124)，(5,y125)，(6,y126)。同理，路口编号分别为 2，3，4 的正前方直行和左转形成的坐标分别为：(1,y211)，(2,y212)，(3,y213)，(4,y214)，(5,y215)，(6,y216)；(1,y221)，(2,y222)，(3,y223)，(4,y224)，(5,y225)，(6,y226)；(1,y311)，(2,y312)，(3,y313)，(4,y314)，(5,y315)，(6,y316)；(1,y321)，(2,y322)，(3,y323)，(4,y324)，(5,y325)，(6,y326)；(1,y411)，(2,y412)，(3,y413)，(4,y414)，(5,y415)，(6,y416)；(1,y421)，(2,y422)，(3,y423)，(4,y424)，(5,y425)，(6,y426)。由式（1）计算路口编号 1，2，3，4 的斜率参数buv，其中，u=1,2,3,4 表示路口编号，v=1,2 表示行驶方式，如路口编号 1 的正前方行驶斜率参数为b11，左转斜率参数为b12。判断斜率参数buv，若求得对应的斜率参数b小于等于 0，则呈现负相关，表示车辆少，不做处理，按照当前设置的红绿灯时间通行。如果斜率参数b大于 0，则按以下步骤操作。（1）判断n次等待的时间的buvn，n=1,2,3,表示第n次，并按照式（2）求h1：111211niiibbhn=（2）式中：b11i是编号为 1 的直行的第i（i=1,2,3,n）次斜率参数，b12i是编号为 1 的左转的第i次斜率参数。同理，按照式（3）分别求h2，h3，h4，h5，h6，h7，h8。112112212213122214313215314116414217324218niiiniiiniiiniiiniiiniiiniiibbhnbbhnbbhnbbhnbbhnbbhnbbhn=（3）（2）比较hj(j=1,2,3,8)的大小，若h2+h4 h1+h3，表明1，2号路口的直行车道的车辆数相近，1，2 号路口的左转车道的车辆数相近，则 1，2 号路口直行车道同时开通，1，2号路口左转车道同时开通。若h2+h4h1+h3，表明 1，2 号路口各自直行及左转车道车辆数均相近，则 1 号直行和左转同时开通，2号直行和左转同时开通；同理，若h6+h8h5+h7，则3，4 号车道直行车道同时开通，3，4 号左转车道同时开通。若h6+h8h5+h7，则 3 号直行和左转同时开通，4 号直行和左转同时开通。检查hj(j=1,2,3,8)，74电视技术 第 46 卷第 12 期(总第 565 期)PARTS&DESIGN器件与设计如果发现其中某个hj(j=1,2,3,8)值过大，则告知交通部门，当前时间该行驶方式过于紧张，请及时 处理。（3）判断n次等待时间中pn(n=1,2,3,)的增长值，如果pn(n=1,2,3,)呈现增长趋势，则当前绿灯时间需要增加，需增加时间的计算公式为T+=log2(pn-p1)（4）式中：p1为当前计数的第 1 次等待对应车道车辆数平均值，pn为第n次等待对应车道车辆数平均值。为了表达方便，引入取整函数，如 1.02=1，且以秒为单位，如果T+持续增加，则当前绿灯通行时间需设定上限值Tu，并通知交通部门，当前时间该通行方式过于紧张，请及时处理。通过上述步骤，便于计算节省时间的通行方式，并作出相应的处理方案。具体流程如图 1 所示。3 算法结果以某十字路口上午八点的数据为例，设置次数n=2，单个行驶方向绿灯上限为 60 s，1 号路口第 1次直行车道坐标为（1，2），（2，3），（3，5），（4，7），（5，8），（6，9），1 号路口第 1 次左转车道坐标为（1，1），（2，2），（3，3），（4，4），（5，5），（6，7），2 号口第 1 次直行车道坐标为（1，2），（2，4），（3，5），（4，7），（5，9），（6，10），2 号路口第 1次左转车道坐标为（1，1），（2，2），（3，4），（4，4），（5，5），（6，7），3 号口第 1 次直行车道坐标为（1，2），（2，4），（3，5），（4，8），（5，8），（6，10），3号口第1次左转车道坐标为（1，0），（2，1），（3，3），（4，4），（5，5），（6，6），4 号口第 1 次直行车道坐标为（1，0），（2，3），（3，5），（4，6），（5，开始设置十字路口编号1,2,3,4计算车道平均等待数p，等待时间除以6设置坐标计算车道斜率参数判断斜率是否大于等于0计算所有h值否是不做处理判断当前通行方式1,2号直行同时、左转同时，3，4号直方式1行同时、左转同时左转同时方式21、2、3、4号直行判断p值是否增加方式3其他通行方式计算通行方式增加时间是否超过上限提醒交通部门做应急处理是增加当前绿灯通行时间否是否继续下一次循环设置n值图 1 数据处理流程图 电视技术 第 46 卷第 12 期(总第 565 期)75PARTS&DESIGN器件与设计8），（6，11），4 号路口第 1 次左转车道坐标为（1，0），（2，1），（3，3），（4，4），（5，5），（6，5）；1 号口第 2 次直行车道坐标为（1，3），（2，5），（3，7），（4，8），（5