本技術(shù)涉及智能交通，尤其涉及一種交叉口信控方案的優(yōu)化方法、裝置、設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的交通信號(hào)控制方法往往采用固定的時(shí)間周期，難以適應(yīng)復(fù)雜的交通流量變化。綠燈利用率是指在一個(gè)信控周期內(nèi)，綠燈時(shí)間內(nèi)實(shí)際通過的車輛數(shù)與理論最大通過車輛數(shù)的比值。通過優(yōu)化綠燈利用率，可以更有效地利用信號(hào)燈時(shí)間，提高道路通行能力。然而，現(xiàn)有交通信號(hào)優(yōu)化方法存在以下問題：

2、1、依賴人工經(jīng)驗(yàn)和固定參數(shù)，缺乏自適應(yīng)性。

3、2、無(wú)法有效處理動(dòng)態(tài)變化的交通流量。

4、3、優(yōu)化過程復(fù)雜，計(jì)算量大，難以實(shí)時(shí)應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種交叉口信控方案的優(yōu)化方法、裝置、設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)，本技術(shù)實(shí)施例的技術(shù)方案通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交叉口的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，據(jù)此構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，通過對(duì)目標(biāo)函數(shù)基于梯度下降尋優(yōu)自適應(yīng)調(diào)整信號(hào)燈的綠燈時(shí)間，提高綠燈利用率，降低排隊(duì)時(shí)間從而優(yōu)化交通信號(hào)控制。本技術(shù)實(shí)施例的梯度下降方法簡(jiǎn)化優(yōu)化模型的設(shè)計(jì)，避免優(yōu)化參數(shù)的爆炸增長(zhǎng)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成優(yōu)化計(jì)算，對(duì)算力要求更小，具有普適應(yīng)用的意義。

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種交叉口信控方案的優(yōu)化方法，包括：采集所述交叉口的每個(gè)流向的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)；利用所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，以所述交叉口的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為變量，構(gòu)建所述交叉口的目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)至少包括下列變量函數(shù)中若干變量函數(shù)的加權(quán)和：綠燈利用率函數(shù)、行程時(shí)間函數(shù)和等待時(shí)間函數(shù)；通過梯度下降方法對(duì)所述交叉口的目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)，獲得所述交叉口的每個(gè)流向優(yōu)化后的綠燈時(shí)間。

3、由上，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交叉口的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，據(jù)此構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，通過對(duì)目標(biāo)函數(shù)基于梯度下降尋優(yōu)自適應(yīng)調(diào)整信號(hào)燈的綠燈時(shí)間，提高綠燈利用率，降低排隊(duì)時(shí)間從而優(yōu)化交通信號(hào)控制；且通過梯度下降方法簡(jiǎn)化了優(yōu)化模型的設(shè)計(jì)，避免優(yōu)化參數(shù)的爆炸增長(zhǎng)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成優(yōu)化計(jì)算，對(duì)算力要求更小，具有普適應(yīng)用的意義。

4、在第一方面的一種可能實(shí)施方式中，一種交叉口信控方案的優(yōu)化方法還包括：根據(jù)所述交叉口的每個(gè)流向優(yōu)化后的綠燈時(shí)間，獲得所述交叉口的信控周期。

5、由上，在梯度下降法了優(yōu)化交叉口的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間的基礎(chǔ)上，還同時(shí)優(yōu)化了交叉口的信控周期，進(jìn)一步提高了交叉口的暢通性。

6、在第一方面的一種可能實(shí)施方式中，通過梯度下降方法對(duì)所述交叉口的目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)，獲得所述交叉口的每個(gè)流向優(yōu)化后的綠燈時(shí)間，具體包括：在以所述交叉口的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為維度的綠燈時(shí)間空間中，從所述交叉口當(dāng)前每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為坐標(biāo)的點(diǎn)開始，通過梯度下降方法對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)，獲得所述交叉口的每個(gè)流向優(yōu)化后的綠燈時(shí)間，所述梯度為所述目標(biāo)函數(shù)在所述綠燈時(shí)間空間中的梯度。

7、由上，在以交叉口的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為維度的綠燈時(shí)間空間中通過梯度下降對(duì)目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)，獲得交叉口的每個(gè)流向優(yōu)化后的綠燈時(shí)間，簡(jiǎn)化了優(yōu)化模型的設(shè)計(jì)，避免優(yōu)化參數(shù)的爆炸增長(zhǎng)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成優(yōu)化計(jì)算，對(duì)算力要求更小，具有普適應(yīng)用的意義。

8、在第一方面的一種可能實(shí)施方式中，通過梯度下降方法對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)，具體包括：在所述綠燈時(shí)間空間中，獲得當(dāng)前點(diǎn)的梯度；順著當(dāng)前點(diǎn)的梯度方向按設(shè)定比例變化每個(gè)流向的綠燈時(shí)間，將變化后的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間在所述綠燈時(shí)間空間中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)作為新的當(dāng)前點(diǎn)；對(duì)比變化前后的當(dāng)前點(diǎn)的所述目標(biāo)函數(shù)值；當(dāng)所述目標(biāo)函數(shù)值的變化絕對(duì)值小于預(yù)設(shè)閾值或所述尋優(yōu)次數(shù)達(dá)到最大迭代次數(shù)時(shí)，以此時(shí)每個(gè)流向的綠燈時(shí)間的值為該流向的優(yōu)化后的綠燈時(shí)間。

9、由上，在綠燈時(shí)間空間中，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)對(duì)綠燈時(shí)間矩陣的梯度下降，對(duì)目標(biāo)函數(shù)值在梯度下降前后的變化絕對(duì)值小于預(yù)設(shè)閾值或達(dá)到最大迭代次數(shù)時(shí)最為優(yōu)化目標(biāo)條件，既能對(duì)目標(biāo)函數(shù)，又能限制算力需求。

10、在第一方面的一種可能實(shí)施方式中，利用所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，以所述交叉口的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為變量，構(gòu)建所述交叉口的綠燈利用率函數(shù)，具體包括：利用所述交叉口的每個(gè)流向的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)中的車頭平均時(shí)距，以每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為變量，獲得所述交叉口的該流向的最大流量函數(shù)，每個(gè)流向的最大流量函數(shù)隨該流向的綠燈時(shí)間的正向變化；利用所述交叉口的每個(gè)流向的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，以每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為變量，獲得所述交叉口的該流向的通行流量函數(shù)；根據(jù)所述交叉口的每個(gè)流向的通行流量函數(shù)和最大流量函數(shù)，獲得所述交叉口的綠燈利用率函數(shù)。

11、由上，以交叉口的每個(gè)流向的通行流量函數(shù)之和與最大流量函數(shù)之和的比值，獲得交叉口的綠燈利用率函數(shù)，使該綠燈利用率函數(shù)能夠全面評(píng)估整個(gè)交叉口的綠燈利用率，避免流量較小的流向的影響。

12、在第一方面的一種可能實(shí)施方式中，利用所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，構(gòu)建所述交叉口的行程時(shí)間函數(shù)或等待時(shí)間函數(shù)，具體包括：利用所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，以各流向的綠燈時(shí)間為變量，構(gòu)建所述交叉口的每個(gè)流向的第一變量函數(shù)，第一變量函數(shù)為行程時(shí)間函數(shù)或等待時(shí)間函數(shù)；以所述交叉口的各流向的第一變量函數(shù)之和，構(gòu)建所述交叉口的第一變量函數(shù)。

13、由上，通過把交叉口各流向的行程時(shí)間函數(shù)累加和等待時(shí)間函數(shù)累加，獲得交叉口的行程時(shí)間函數(shù)和等待時(shí)間函數(shù)，使交叉口的行程時(shí)間函數(shù)能夠全面評(píng)估整個(gè)交叉口的車輛行程時(shí)間，使交叉口的等待時(shí)間函數(shù)能夠全面評(píng)估整個(gè)交叉口的車輛等待時(shí)間。

14、在第一方面的一種可能實(shí)施方式中，采集所述交叉口的每個(gè)流向的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，具體包括：在每個(gè)優(yōu)化周期的開始時(shí)刻采集所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，每個(gè)優(yōu)化周期至少包括一個(gè)信控周期；所述方法還包括：在每個(gè)優(yōu)化周期的結(jié)束時(shí)刻發(fā)送優(yōu)化后的信控方案至所述交叉口的信號(hào)機(jī)，并開始下一個(gè)優(yōu)化周期。

15、由上，通過在每個(gè)優(yōu)化周期的開始時(shí)刻實(shí)施采集交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，并生成優(yōu)化的信控方案，在每個(gè)優(yōu)化周期的結(jié)束時(shí)刻發(fā)送信控方案至交叉口的信號(hào)機(jī)，并開始下一個(gè)優(yōu)化周期，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)整交叉口的信控方案。

16、在第一方面的一種可能實(shí)施方式中，所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)至少包括每個(gè)流向的下列數(shù)據(jù)之一：交通流量、行程時(shí)間、等待時(shí)間、速度、車頭時(shí)距。

17、由上，行程時(shí)間和等待時(shí)間用于對(duì)比優(yōu)化前后的信控方案，交通流量和車頭時(shí)距用于生成綠燈利用率，交通流量、速度和車頭時(shí)距還用于構(gòu)建優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。

18、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種交叉口信控方案的優(yōu)化裝置，包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集所述交叉口的每個(gè)流向的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)；目標(biāo)構(gòu)建模塊，用于利用所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，以所述交叉口的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為變量，構(gòu)建所述交叉口的目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)至少包括下列變量函數(shù)中若干變量函數(shù)的加權(quán)和：綠燈利用率函數(shù)、行程時(shí)間函數(shù)和等待時(shí)間函數(shù)；信控優(yōu)化模塊，用于通過梯度下降方法對(duì)所述交叉口的目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)，獲得所述交叉口的每個(gè)流向優(yōu)化后的綠燈時(shí)間。

19、由上，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交叉口的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，據(jù)此構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，通過對(duì)目標(biāo)函數(shù)基于梯度下降尋優(yōu)自適應(yīng)調(diào)整信號(hào)燈的綠燈時(shí)間，提高綠燈利用率，降低排隊(duì)時(shí)間從而優(yōu)化交通信號(hào)控制；且通過梯度下降方法簡(jiǎn)化了優(yōu)化模型的設(shè)計(jì)，避免優(yōu)化參數(shù)的爆炸增長(zhǎng)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成優(yōu)化計(jì)算，對(duì)算力要求更小，具有普適應(yīng)用的意義。

20、在第二方面的一種可能實(shí)施方式中，信控優(yōu)化模塊還用于根據(jù)所述交叉口的每個(gè)流向優(yōu)化后的綠燈時(shí)間，獲得所述交叉口的信控周期。

21、由上，在梯度下降法了優(yōu)化交叉口的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間的基礎(chǔ)上，還同時(shí)優(yōu)化了交叉口的信控周期，進(jìn)一步提高了交叉口的暢通性。

22、在第二方面的一種可能實(shí)施方式中，信控優(yōu)化模塊在通過梯度下降方法對(duì)所述交叉口的目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)，獲得所述交叉口的每個(gè)流向優(yōu)化后的綠燈時(shí)間時(shí)，具體用于，包括：在以所述交叉口的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為維度的綠燈時(shí)間空間中，從所述交叉口當(dāng)前每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為坐標(biāo)的點(diǎn)開始，通過梯度下降方法對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)，獲得所述交叉口的每個(gè)流向優(yōu)化后的綠燈時(shí)間，所述梯度為所述目標(biāo)函數(shù)在所述綠燈時(shí)間空間中的梯度。

23、由上，在以交叉口的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為維度的綠燈時(shí)間空間中通過梯度下降對(duì)目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)，獲得交叉口的每個(gè)流向優(yōu)化后的綠燈時(shí)間，簡(jiǎn)化了優(yōu)化模型的設(shè)計(jì)，避免優(yōu)化參數(shù)的爆炸增長(zhǎng)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成優(yōu)化計(jì)算，對(duì)算力要求更小，具有普適應(yīng)用的意義。

24、在第二方面的一種可能實(shí)施方式中，信控優(yōu)化模塊在所述綠燈時(shí)間空間中通過梯度下降方法對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)時(shí)，具體用于，包括：在所述綠燈時(shí)間空間中，獲得當(dāng)前點(diǎn)的梯度；順著當(dāng)前點(diǎn)的梯度方向按設(shè)定比例變化每個(gè)流向的綠燈時(shí)間，將變化后的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間在所述綠燈時(shí)間空間中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)作為新的當(dāng)前點(diǎn)；對(duì)比變化前后的當(dāng)前點(diǎn)的所述目標(biāo)函數(shù)值；當(dāng)所述目標(biāo)函數(shù)值的變化絕對(duì)值小于預(yù)設(shè)閾值或所述尋優(yōu)次數(shù)達(dá)到最大迭代次數(shù)時(shí)，以此時(shí)每個(gè)流向的綠燈時(shí)間的值為該流向的優(yōu)化后的綠燈時(shí)間。

25、由上，在綠燈時(shí)間空間中，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)對(duì)綠燈時(shí)間矩陣的梯度下降，對(duì)目標(biāo)函數(shù)值在梯度下降前后的變化絕對(duì)值小于預(yù)設(shè)閾值或達(dá)到最大迭代次數(shù)時(shí)最為優(yōu)化目標(biāo)條件，既能對(duì)目標(biāo)函數(shù)，又能限制算力需求。

26、在第二方面的一種可能實(shí)施方式中，目標(biāo)構(gòu)建模塊在利用所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，以所述交叉口的每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為變量，構(gòu)建所述交叉口的綠燈利用率函數(shù)時(shí)，具體用于，包括：利用所述交叉口的每個(gè)流向的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)中的車頭平均時(shí)距，以每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為變量，獲得所述交叉口的該流向的最大流量函數(shù)，每個(gè)流向的最大流量函數(shù)隨該流向的綠燈時(shí)間的正向變化；利用所述交叉口的每個(gè)流向的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，以每個(gè)流向的綠燈時(shí)間為變量，獲得所述交叉口的該流向的通行流量函數(shù)；根據(jù)所述交叉口的每個(gè)流向的通行流量函數(shù)和最大流量函數(shù)，獲得所述交叉口的綠燈利用率函數(shù)。

27、由上，以交叉口的每個(gè)流向的通行流量函數(shù)之和與最大流量函數(shù)之和的比值，獲得交叉口的綠燈利用率函數(shù)，使該綠燈利用率函數(shù)能夠全面評(píng)估整個(gè)交叉口的綠燈利用率，避免流量較小的流向的影響。

28、在第二方面的一種可能實(shí)施方式中，目標(biāo)構(gòu)建模塊在利用所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，構(gòu)建所述交叉口的行程時(shí)間函數(shù)或等待時(shí)間函數(shù)時(shí)，具體用于，包括：利用所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，以各流向的綠燈時(shí)間為變量，構(gòu)建所述交叉口的每個(gè)流向的第一變量函數(shù)，第一變量函數(shù)為行程時(shí)間函數(shù)或等待時(shí)間函數(shù)；以所述交叉口的各流向的第一變量函數(shù)之和，構(gòu)建所述交叉口的第一變量函數(shù)。

29、由上，通過把交叉口各流向的行程時(shí)間函數(shù)累加和等待時(shí)間函數(shù)累加，獲得交叉口的行程時(shí)間函數(shù)和等待時(shí)間函數(shù)，使交叉口的行程時(shí)間函數(shù)能夠全面評(píng)估整個(gè)交叉口的車輛行程時(shí)間，使交叉口的等待時(shí)間函數(shù)能夠全面評(píng)估整個(gè)交叉口的車輛等待時(shí)間。

30、在第二方面的一種可能實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)采集模塊具體用于在每個(gè)優(yōu)化周期的開始時(shí)刻采集所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，每個(gè)優(yōu)化周期至少包括一個(gè)信控周期；所述優(yōu)化裝置還包括：方案發(fā)送模塊，用于在每個(gè)優(yōu)化周期的結(jié)束時(shí)刻發(fā)送優(yōu)化后的信控方案至所述交叉口的信號(hào)機(jī)，并開始下一個(gè)優(yōu)化周期。

31、由上，通過在每個(gè)優(yōu)化周期的開始時(shí)刻實(shí)施采集交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，并生成優(yōu)化的信控方案，在每個(gè)優(yōu)化周期的結(jié)束時(shí)刻發(fā)送信控方案至交叉口的信號(hào)機(jī)，并開始下一個(gè)優(yōu)化周期，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)整交叉口的信控方案。

32、在第二方面的一種可能實(shí)施方式中，所述交通狀態(tài)數(shù)據(jù)至少包括每個(gè)流向的下列數(shù)據(jù)之一：交通流量、行程時(shí)間、等待時(shí)間、速度、車頭時(shí)距。

33、由上，行程時(shí)間和等待時(shí)間用于對(duì)比優(yōu)化前后的信控方案，交通流量和車頭時(shí)距用于生成綠燈利用率，交通流量、速度和車頭時(shí)距還用于構(gòu)建優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。

34、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種交叉口的信號(hào)燈控制裝置，包括第二方面任一實(shí)施方式所述優(yōu)化裝置。

35、第四方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種計(jì)算設(shè)備，包括，

36、總線；

37、通信接口，其與所述總線連接；

38、至少一個(gè)處理器，其與所述總線連接；以及

39、至少一個(gè)存儲(chǔ)器，其與所述總線連接并存儲(chǔ)有程序指令，所述程序指令當(dāng)被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使得所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行本技術(shù)第一方面的任一實(shí)施方式所述優(yōu)化方法。

40、第五方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有程序指令，所述程序指令當(dāng)被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使得所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行第一方面的任一實(shí)施方式所述優(yōu)化方法。