(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111499173.9 (22)申请日 2021.12.09 (71)申请人 中山大学 地址 510275 广东省广州市海珠区新港西 路135号 (72)发明人 黄敏　乔文瑛　王灵丽　 (74)专利代理 机构 深圳市创富知识产权代理有 限公司 4 4367 代理人 高冰 (51)Int.Cl. G08G 1/01(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) (54)发明名称 一种卡口布设优化方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种卡口布设优化方法及系 统， 基于路网拓扑结构， 以最小化路网可行边数 为优化目标， 以卡口数量和卡口信息覆盖率为约 束条件， 建立了针对路网交叉口的卡口布设优化 模型， 求解得到卡口布设最优组合。 本文引入了 卡口布设评价指标， 对优化结果进行了相关分析 与评价， 便于获取更加丰富的交通信息， 有效提 升卡口监测的连续性， 对于实现高准确率的车辆 轨迹重构具有很大的应用价 值。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 114220265 A 2022.03.22 CN 114220265 A 1.一种卡口布设优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 基于图论的原理， 利用无向图获取所述路网研究区域的拓扑结构， 其中所述无 向图中的节点表示路网中的交叉口， 所述无向图中的边表示相邻两个所述交叉口之 间的路 段； 步骤2、 从所述路网研究区域中随机初始化多个待布设卡口检测器的交叉口， 同时关联 至所述路网研究区域的路段， 获取所述路网研究区域中可被所述卡口检测器监测到的路 段； 步骤3、 计算所述交叉口布设所述卡口检测器后， 根据所述交叉口、 路段的关联方式， 再 计算所述路网研究区域的卡口信息覆盖率以及路网可 行边数之和； 步骤4、 以待布设交叉口卡口检测器的数量作为第 一约束条件， 以所述路网研究区域中 的交通信息覆盖率为第二约束 条件， 并以布设所述交叉口卡口检测器之后所述路 网研究区 域中的可行边数之和 最小为优化 目标， 求解出需布设所述卡口检测器的交叉 口集合， 建立 卡口布设优化模型； 步骤5、 根据所述卡口布设优化模型计算得到所述路网研究区域交叉口的卡口检测器 的最优布设方案； 步骤6、 基于所述路网研究区域交叉口的卡口检测器的最优布设方案， 引入卡口布设评 价指标， 对所述路网研究区域交叉口 的卡口检测器的最优布设方案进行分析与评价。 2.如权利要求1所述的一种卡口布设优化方法， 其特征在于： 将所述路网研究区域中布 设所述卡口检测器的交叉口关联至所述路 网研究区域中路段的方法为， 查询所述路 网研究 区域中路段的起 点和终点， 与所述路网研究区域的交叉口匹配。 3.如权利要求1所述的一种卡口布设优化方法， 其特征在于： 若所述路网研究区域某路 段至少有一个关联交叉口布设所述 卡口检测器， 则该路段 上的交通信息量可被监测。 4.如权利要求1所述的一种卡口布设优化方法， 其特征在于， 所述路网研究区域中的卡 口信息覆盖率计算方法为： 所述路 网研究区域可被所述卡口检测器监测的路段交通量占所 述路网研究区域交通总量的比例。 5.如权利要求1所述的一种卡口布设优化方法， 其特征在于， 所述步骤4建立的卡口布 设优化模型为： 其中X满足以下约束条件： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114220265 A 2X＝(x1， x2，…， xi，…， xN) 其中: xi为决策变量， 表示节点 i处是否布设卡口检测器， 若布设则为1， 否则为0； X表示路网内所有节点的布设向量； N为路网研究区域的交叉口数； L为卡口检测器布设数量； E为路网研究区域的路段 数； Q为卡口信息覆盖率下限； qe表示路段 e的交通量； ye(X)表示在现有布设方案 下， 路段e能否被监测， 若能被监测则为1， 否则为0； 对于路段 规定： ye(X)＝max(xi， xj)， 即， 若某路段至少有一个关联交叉口布设卡口检测器， 则该路 段上的交通信息量可被监测； Vij为路网研究区域中交叉口卡口i、 j间的可 行边数。 6.如权利要求5所述的一种卡口布设优化方法， 其特征在于， 所述路网研究区域布设所 述卡口检测器数量 L， 其大小由所述路网具体情况以及成本预算确定 。 7.如权利要求5所述的一种卡口布设优化方法， 其特征在于， 所述路网研究区域交通信 息覆盖率 Q， 其大小由交通管理需求确定 。 8.如权利要求5所述的一种卡口布设优化方法， 其特征在于， 所述路网中交叉口卡口i、 j间的可行边数Vij计算方法如下： (1)定义“相邻卡口 ”： 若路网上存在一对卡口点， 两点间存在一条或多条合理路径相 通， 且在此路径上不存在其它任何卡口， 则称这两个卡口为 “相邻卡口 ”； (2)定义“可行边”： 相邻卡口间不存在其他卡口的合理路径称为 “可行边”。 即， 对于合 理路径f＝(nf‑n1‑…‑ni‑nj‑…nt)， 满足xf＝xt＝1且x1＝…＝xi＝xj＝…＝0， 则称f为 “可行 边”； (3)任意卡口点i、 j间的可 行边数即为Vij。 9.如权利要求1所述的一种卡口布设优化方法， 其特征在于， 卡口布设评价指标包括但 不限于卡口覆盖率、 交通信息覆盖率、 卡口点连通度、 路网连通度、 卡口信息可靠度、 路网可 行边数， 其中： 卡口覆盖率： 布设卡口点数与路网内交叉口数量的比值； 卡口信息覆盖率： 路网中可被监测的交通 量与路网交通总量之比； 卡口点连通度： 卡口点相邻交叉口布设卡口数与相邻交叉口数的比值； 路网连通度： 路网内各卡口点连通度的平均值； 卡口信息可靠度： 规定路网内任意两节点i、 j间合理路径的可被卡口检测的路段比率 为节点i、 j间的卡口信息可靠度； 路网可行边数： 路网任意相邻卡口间可 行边数总和。 10.一种卡口布设优化系统， 其特 征在于， 包括： 拓扑结构获取单元， 用于基于 图论的原理， 利用无向图获取所述路网研究区域的拓扑 结构； 所述无向图中的节点表示路网中的交叉 口， 所述无向图中的边表示相邻两个所述交 叉口之间的路段；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114220265 A 3