基于HMM的货运车辆驾驶安全评价:模型构建与标准制定

来源 :东北财经大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xmg11860
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,我国人民生活水平逐渐提升,汽车工业发展迅速,汽车保有量持续增长。截止2020年6月,我国全国汽车保有量达2.7亿辆,驾驶人数达4亿人,但随之而来的却是日益严重的道路交通安全问题。道路交通安全问题的核心在于如何有效地控制并预测车辆的风险,在以往发生的事故中,由驾驶人员和机动车相互影响而造成的事故尤其严重,因此,如何有效管理并评估车辆的风险已成为近年来的研究热点。车队是车辆公司的最基层管理单位,拥有很多可运营的车辆,保障车辆的行车安全一直是车队安全管理工作中的重要部分。其中,对于货运车辆的驾驶安全评价问题一直受到广泛关注,但结合实际的管理过程,各种评价货运车辆驾驶安全的方法仍需进一步研究。因此,本文将多种机器学习算法结合使用,提出了一种基于优化的隐马尔科夫模型的货运车辆驾驶安全评价模型,并根据该模型制定出货运车辆驾驶行为安全性等级评价标准。首先,通过ADAS系统收集2019年3月1日至2020年2月28日期间的837辆货运车辆的144661条车联网驾驶数据,选取15个反映驾驶风险的指标,并剔除零值数据、利用KNN算法插补异常数据,得到131024条建模所需的集市数据。但是,从驾驶类指标中无法直接评估车辆的驾驶风险,因此,本文采用熵值法将其拟合成一个可衡量驾驶风险的新指标——风险值,并将其划分为三个风险等级:轻度风险、中度风险和重度风险,作为隐马尔科夫模型的隐藏状态,同时将九个报警类指标作为隐马尔科夫模型的观测状态,以此构建隐马尔科夫模型。但在利用B aum-Welch算法训练模型时发现,初始发射矩阵B的选择对训练结果的影响较大,因此,本文利用随机森林与熵值法结合计算矩阵B。在训练模型时还遇到另一个问题,该算法不能得到参数的全局最大值,易陷入局部最优,因此,本文将Viterbi算法和Baum-Welch算法迭代使用,分别得到三个风险等级下的隐马尔科夫模型最优参数,以此构建货运车辆驾驶安全评价模型。最后,利用该评价模型得到货运车辆的驾驶危险指数,将其与风险值结合得到货运车辆的风险指数,再利用聚类算法就可判断出货运车辆的驾驶安全等级。最后利用关联规则对评价模型进行评估验证,结果表明所建模型是可靠有效的。另外,本文利用随机森林算法得到各个货运车辆的核心致险因子,利用聚类算法将九个报警类指标离散化,得到各自的划分区间,从货运车辆的核心致险因子和报警类指标划分区间两方面,分别制定出单个货运车辆驾驶行为安全性等级评价标准和三个风险等级货运车辆的整体驾驶行为安全性等级评价标准。货运车队安全管理部门可根据结果对各车辆驾驶人员以及各风险等级所含车辆的驾驶人员分别提出个性化和整体化的驾驶建议,建议其重点或适当关注哪些驾驶行为,降低车辆驾驶风险,提升驾驶安全性。经过实证分析,本文得到结论如下:1.三个风险等级的货运车辆驾驶安全评价模型参数基本一致,趋势大致相同,通过K均值聚类评估得到高风险货运车辆占比为7%,中风险占比31%,低风险占比62%,与现实生活中大多数货运车辆驾驶风险等级较低的情况相符。2.货运车队可根据单个货运车辆驾驶行为安全性等级评价标准为各驾驶人员提出个性化的驾驶建议,同时也可根据三个风险等级货运车辆的整体驾驶行为安全性等级评价标准告知所有低风险车辆驾驶人员适当关注与周围车辆距离是否过近、是否要与前车碰撞、是否遮挡摄像头、车道是否偏离、是否分神及疲劳;告知所有中风险车辆驾驶人员重点关注是否偏离车道,适当关注与周围车辆距离是否过近、是否遮挡摄像头、是否分神、疲劳及超速;告知所有高风险车辆的驾驶人员重点关注是否偏离车道和是否疲劳驾驶,适当关注与周围车辆距离是否过近、是否遮挡摄像头、是否分神及抽烟,为车队的安全管理问题提供有效的参考解决方式。论文创新之处如下:1.构建了基于混合模型的货运车辆驾驶安全评价模型,并利用动态驾驶数据将传统的事后评估变为事前评估,可提前对驾驶人员进行预警。2.分别制定单个货运车辆的驾驶行为安全性等级评价标准和三个风险等级货运车辆的整体驾驶行为安全性等级评价标准,可为车辆驾驶人员提出个性化和整体化的驾驶建议。
其他文献
自1990年成立以来,我国资本市场在30年的发展中活跃了国民经济,上市公司的规模和质量都有了很大的发展和进步。随着居民收入的不断增加,其投资意识也越来越强,不同于过去大多通过储蓄获得银行利息,更多的个人开始投资证券获取投资收益。通过分析我国A股上市公司1990-2019年的股利分配数据,发现它们进行分配主要源于法律法规的强制性规定,股利支付率保持在政策规定的30%左右,并且股利分配情况随着政策变化
学位
近年来,伴随着激光雷达和RGB-D相机等3D扫描仪的发展,三维数据变得越来越容易获得。同时,自动驾驶、机器人技术和逆向工程等不同领域的大量应用,也使得理解和分析三维数据引起越来越多的关注。三维数据可以用不同的数据格式表示,包括深度图、三维网格、空间体素和点云。其中,点云作为一种常用的数据表示格式,因其不需要进行离散化并且在三维空间中保留原始的几何信息,而成为许多三维场景理解应用的首选数据格式。最近
学位
实例检索旨在从图像库中搜索包含指定实例的图像并定位该实例。该任务在现实场景中有着广泛需求,例如在线商品搜索和视频中物体搜索等。鉴于广泛多样的实例类别,实例检索所面临的挑战主要来自于对泛化类别实例的查询与定位需求。由于卷积神经网络在视觉理解领域的出色表现,基于卷积深度特征的实例检索方法逐渐占据主流。然而现有可定位方法对于监督信息的依赖,使得它们被限制于监督数据的类别中。因此,针对多样化类别实例进行定
学位
红树林生态系统是生产力和生物多样性最高的海洋生态系统类型之一。近年来,由于自然因素和人为因素的影响,红树林生态系统在遭受不同程度的破坏。卫星遥感影像具有易获取,成像范围大,可以定时重访等优点,因此使用遥感影像数据,识别红树林的种类及其群落分布,能够为红树林生态系统的管理和保护提供重要的数据参考,具有重要的意义。目前关于遥感数据的红树林种间识别任务多是基于机器学习的方法来展开的,计算量大,对数据的要
学位
改革开放以来,我国的经济发展态势良好,40多年内一直保持着一个长期高速发展的状态。但与此同时,一个不容忽视的不良现象也慢慢出现在大众视线:收入贫富差距依旧很大。2019年,国家统计局公布我国居民的基尼系数超过了 0.46,国际惯例上认为基尼系数位于0.4-0.5时,就表示收入差距已经很大了。然而在收入不平等的基础上,社会大众更不能接受的是收入不平等的代际传递,也就是由财富的积累性带来的起点的机会不
学位
随着我国的经济进入了一个高质量发展时代,人民的生活水平也在不断改善。我国诸多方面都有一个良好的发展前景,但同时也面临着结构化、周期性问题相互交织所带来的困难和挑战。其中,不平等问题正是影响我国内部发展的一个重要因素。《中国住户调查年鉴》数据显示,2012年至2018年,我国的居民收入基尼系数均大于0.4,超过了收入差距警戒线。长期存在的收入差距过大问题可能引发中低收入的群体产生不平衡心理,进而影响
学位
目前,中国碳排放量占全球碳排放总量的28.33%,是全球最大的碳排放国。中国政府制定了一系列的减排政策,积极承担节能减排的国际责任。2015年中国将《气候变化国家自主贡献报告》向联合国气候变化框架公约秘书处提交,并承诺到2030年,我国的二氧化碳排放将在2005年的基础上下降60%~65%.此后我国采取了一系列有效手段控制碳排放问题,碳排放总量得到一定遏制。但我国各省经济发展不均衡,在资源禀赋、城
学位
由于用户出行需求的时空分布不均匀、共享单车停放区域具有容量限制等原因,无论是传统的有桩式共享单车,还是新型的无桩式共享单车,在运营过程中出现的供需矛盾问题一直是制约共享单车系统发展的关键因素。为解决供需矛盾问题,一种有效的方式是对共享单车进行调度。但现有的共享单车调度方法存在需求热点建模不完备、需求预测不准确、调度策略设计不合理等问题。为此,本文基于共享单车群智大数据,研究需求热点的提取、预测与调
学位
我国作为进口需求大国,进口数额的增减和进口结构的调整对本国的经济乃至就业市场会产生重大影响。本文试图站在贸易联系的立场上,基于全球价值链下的进口路径视角考察我国进口各项指标对就业的影响,这对于评估当前我国进口贸易对就业的影响具有非常重要的现实意义。本文首先利用非竞争型投入产出模型对2000-2014年我国进口的各项指标进行了测算和分析;然后基于测算结果,判断我国增加值进口、复进口增加值和在我国加工
学位
自21世纪以来,我国汽车产业发展迅速,汽车生产流程完整且高度系统化,产业较为集中,我国已经成为世界汽车生产大国。2021年1月,国内汽车的产量和销量均呈现大幅度增长,汽车产销分别达到238.8万辆和250.3万辆,同比增长34.6%和29.5%。我国汽车市场除了受到经济发展水平、相关政策和法律法规等传统因素的影响,还会受到新能源汽车、疫情等新兴科技或外在环境因素的影响,汽车市场仍然面临着许多潜在未
学位