(19)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 202210632894.0 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 北京建筑大学 地址 100044 北京市西城区展览 路1号 (72)发明人 张蕊　杨明辉　周晨静　杨静　 赵鹏飞　郝嘉田　王曦　孔令争　 张士杰　杨明航　高诗博　王子轩　 (74)专利代理 机构 北京邦申诚知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11871 专利代理师 简德明 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G08G 1/01(2006.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 119/14(2020.01) G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 一种非机动车交通 流微观仿真方法 (57)摘要 本发明属于交通工程技术领域， 提供了一种 非机动车交通流微观仿真方法， 包括如下步骤： 对非机动车的行驶轨迹进行聚类， 以此对非机动 车驾驶员进行划分； 构建动态感知空间模型， 获 得非机动车的位置和速度信息； 构建行为决策模 型， 将非机动车的位置和速度信息加载到所述行 为决策模型中， 从而获取行为决策结果； 根据获 得的行为决策结果， 采用改进的社会力模型计算 受力情况， 实时更新非机动车的位置和速度信 息。 本发明提供的方法补充了 现有模型仅通过简 单规则就使非机动车驾驶员完成越线行为决策 的不足， 更接近于实际的行为决策情况， 可为后 续精准匹配运动学公式提供先决条件， 更加真实 的再现非机动车 行驶轨迹。 权利要求书5页 说明书13页 附图3页 CN 115130279 A 2022.09.30 CN 115130279 A 1.一种非机动车交通 流微观仿真方法， 其特 征在于， 所述方法包括如下步骤： 步骤一： 对非机动车的行驶轨 迹进行聚类， 以此对非机动车驾驶员进行划分； 步骤二： 构建动态感知空间模型， 获得非机动车的位置和速度信息； 步骤三： 构建行为决策模型， 将上述步骤二获得的非机动车的位置和速度信息加载到 所述行为决策模型中， 从而获取 行为决策 结果； 步骤四： 根据步骤三获得的行为决策结果， 采用改进的社会力模型计算受力情况， 实时 更新非机动车的位置和速度信息 。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 在进行所述步骤一之前， 采集非机动车越线过程中的运动学参数， 和/或机动车与越线 非机动车交 互时的参数； 优选地， 所述非机动车越线过程中的运动学参数包括： 超车车辆速度、 越线占用机动车 道时间、 超车时前后两车速度差、 机动车车头时距、 非机动车流密度、 非机动车横向位置、 超 车侧向间隙、 超车距离、 横向间距、 纵向间距； 所述机动车与越线非机动车交 互时的参数包括： 机动车 是否鸣笛、 机动车 车头时距。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特 征在于： 所述步骤一中， 采用K ‑means聚类算法对非机动车的行驶轨迹进行 聚类， 以此对非机动 车驾驶员进行划分； 优选地， 所述采用K ‑means聚类算法对非机动车的行驶轨迹进行 聚类， 以此对非机动车 驾驶员进行划分的操作包括如下步骤： 步骤1： 从n个样本数据中随机 选取k个对象作为初始对象中心； 步骤2： 分别计算每个样本数据到各个聚类 中心的距离， 将每个对象分配到距离最近的 簇中； 步骤3： 所有对象完成后， 重新计算 k个簇中心； 步骤4： 与前一次计算得到的k个簇中心比较， 如果任何一个簇的聚类 中心发生变化， 转 到步骤2， 若未发生变化， 则完成聚类； 根据聚类结果， 将非机动车驾驶员分为冒险者、 机会者、 谨慎者 三类。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于： 所述动态感知空间模型的计算表达式为： 式(1)中， a和b为非机动车椭圆轮廓的长轴半径及短轴半径； αi(t)和αi′(t)为t时刻非 机动车间的纵向感知系数、 横向感知系数； 为非机动车i在t时刻的速度； θ 为非机动车与 道路前进 方向的夹角； β 为 非机动车流压缩系数， 表示 非机动车流速度降低、 密度增加时， 非 机动车流间距将被压缩， 表达式为： β ＝kj/kuf                                                              (2) 式(2)中： kj为阻塞密度； k 为非机动车流密度； uf为自由流速度； 通过采用上述方式构建的动态感知空间模型， 即可计算非机动车驾驶员的感知空间尺权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115130279 A 2寸， 并以此获得一定范围内的非机动车的位置和速度信息 。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于： 所述行为决策模型包括： 当非机动车驾驶员的动态感知空间内无任何车辆及障碍物时， 非机动车驾驶员将采取 自由行为； 当非机动车驾驶员的动态感知空间内存在其它运动个体时， 则可能产生潜在冲突， 只 有当两个运动个体在时间和空间上完全存在交集时， 潜在冲突才会演化为真实冲突， 此时 非机动车将采取避让 行为， 采用冲突判断机制对冲突 点进行判别， 表达式为： 式(3)、 (4)、 (5)中： 为运动个体i和运动个体j的位置； 为潜在碰撞位置； 为运动个体i和运动个体j的速度； TCi， TCj为运动个体i和运动个体j从当前位置到 潜在碰撞位置所用时间； TCij为运动个体i和运动个 体j碰撞的概 率。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于： 所述行为决策模型还 包括对非机动车驾驶员越线行为决策概 率进行计算的操作； 优选地， 选用 二分类Logistic回归模型对非机动车驾驶员越线行为决策概率进行计 算； 其中， 非机动车驾驶员越线 进入机动车道的行为决策模型表达式为： 式(6)中： Pad、 Pop、 Pca为非机动车驾驶员中冒险者、 机会者、 谨慎者越线进入机动车道的 概率； x1、 x2、…、 xn为影响非机动车驾驶员越线进入机动车道行为的第n个因素； β0、 β1…、 βn、 ε为回归系数； 非机动车驾驶员越线返回原非机动车道的行为决策模型表达式为： 式(7)中： P ′ad、 P′op、 P′ca为非机动车驾驶员中冒险者、 机会者、 谨慎者越线返回原非机 动车道的概率； x ′1、 x′2、…、 x′n为影响非机动车驾驶员越线返回原非机动车道行为的第n个 因素； β′0、 β′1…、 β′n、 ε′为回归系数。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特 征在于： 所述步骤四包括如下情形：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115130279 A 3