贾特人 《先进的交通工具 2042 - 3195<我年代年代npub-type="ppub"> 0197 - 6729 Hindawi 10.1155 / 2020/9263605 9263605 研究文章 车辆燃料消耗预测方法基于驾驶行为数据收集的智能手机 1 https://orcid.org/0000 - 0002 - 9322 - 9386 小华 1 https://orcid.org/0000 - 0001 - 5730 - 6199 1 1 云龙 2 https://orcid.org/0000 - 0003 - 3626 - 0480 越南盾 3 https://orcid.org/0000 - 0003 - 3122 - 7972 粤龙 3 程ydF4y2Ba 1 北京交通工程重点实验室和学院大都会运输 北京科技大学的 北京100124年 中国 bjut.edu.cn 2 Zachry土木工程系 德州农工大学 学院站 TX 77843 美国 tamu.edu 3 联合实验室为未来交通和城市计算同理 高德软件有限公司。 北京100102年 中国 2020年 23<米onth> 3 2020年 2020年 26<米onth> 12 2019年 08年<米onth> 02 2020年 15<米onth> 02 2020年 23<米onth> 3 2020年 2020年 版权©2020年应姚明et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

交通影响能源消耗的一个重要因素,和驾驶行为是影响汽车油耗的主要因素之一。本文的目的是改善油耗监控数据库基于移动电话的数据。基于手机终端和车载诊断系统(OBD)安装在出租车,驾驶行为数据和燃料消耗量数据提取,分别。通过匹配手机收集的驾驶行为数据与燃料消耗量数据收集的OBD,驾驶行为之间的关系,探讨了燃料消耗,这车油耗可以预测基于移动电话的数据。燃料消耗预测模型是使用反向传播(BP)神经网络,支持向量回归(SVR)和随机森林。结果表明,平均速度、平均速度除了空闲(ASEI),平均加速度,平均减速,加速时间百分比、减速时间的百分比,和巡航时间百分比是燃料消耗评估的重要指标。这三个模型可以准确预测燃料消耗,绝对相对误差小于10%。证明了随机森林模型的最高精度和运行速度,使它适合广泛应用。该方法对改善监测数据库奠定了基础,精细管理城市交通燃料消耗。

中国国家重点研发项目 2018年yfb1601000 中国国家自然科学基金 61672067 北京市自然科学基金 17 jh0001 联合实验室为未来交通和城市计算同理 北京科技大学的
1。介绍</t我tle> <p>汽车能源消耗和污染物排放是关键问题对城市交通的健康和可持续发展。随着中国汽车保有量的持续增长,私家车的能源消费增长了4.2倍,从13.12到6834万吨标准煤,从2005年到2015年。基于经济增长的人口、GDP和第二、三产业的比重,这一趋势可以预测未来的交通能源消耗。私家车的能源消费将继续增长在2020年以前,当它预计将达到1.1738亿吨标准煤<xref ref-type="bibr" rid="B1"> 1</xref>]。因此,降低能耗已成为交通领域的最重要的挑战之一。</p> <p>许多因素影响车辆的能源消耗,驾驶行为起着重要的作用。福特汽车公司进行的研究(<xref ref-type="bibr" rid="B2"> 2</xref>)表明,改善驾驶行为可能在短期内的燃油经济性提高25%。为司机提供长期持续的环保驾驶反馈可能导致燃料消耗减少了10%。Hiraoka et al。<xref ref-type="bibr" rid="B3"> 3</xref>]研究了生态驾驶行为对燃料消耗的影响,发现油耗信息反馈给司机的燃油经济性提高10%。此外,环保驾驶指令给司机可以改善燃油经济性的大约15%。安和Rakha<xref ref-type="bibr" rid="B4"> 4</xref>]分析了影响司机的路线选择车辆燃料消耗,结果表明,能源消耗和废气排放明显减少减少高排量驾驶行为。因此,重要的是要研究驾驶行为之间的关系和能源消耗和使用驾驶行为预测的能源消耗。</p> <p>目前,有大量的能源消耗预测模型研究基于驾驶行为。胡锦涛et al。(<xref ref-type="bibr" rid="B5"> 5</xref>)进行一些真正的汽车测试和问卷调查来研究驾驶风格的影响电动汽车燃料消耗的城市道路和建造了一个预测模型对电动汽车的燃油消耗。徐et al。<xref ref-type="bibr" rid="B6"> 6</xref>]构造两种卡车燃油消耗预测模型使用驾驶行为数据从互联网获得的车辆。卡车燃油消耗之间的动态关系和卡车司机的驾驶行为被描述使用一个能源消耗指数,并建立了广义回归神经网络模型来预测卡车燃油消耗。赵et al。<xref ref-type="bibr" rid="B7"> 7</xref>)建立了燃料消耗预测模型基于驾驶行为的城市道路部分通过应用一种机器学习算法,模型可以直观地显示燃料消耗的分布特征在北京高速公路的基本部分。</p> <p>数据源支持燃料消耗预测的研究大多是基于收集的数据从主控制器的车辆,和车载诊断系统(OBD)与一个问卷调查。控制器和OBD受限于设备安装成本和司机的安装的意愿,所以只能实现小范围的小规模数据管理及高的不确定性。问卷调查的数据收集形式还缺乏灵活性,,很难保证数据的质量。</p> <p>移动终端技术的快速发展,手机的应用传感器已被提升。手机终端被用于驾驶行为数据的收集和对危险驾驶的警告。约翰逊和Trivedi [<xref ref-type="bibr" rid="B8"> 8</xref>)提出了一个系统使用动态时间扭曲分享服务(DTW)和传感器融合检测非主动和攻击性驾驶行为,使声音反馈时发现攻击性驾驶。圭多et al。<xref ref-type="bibr" rid="B9"> 9</xref>)用智能手机传感器的车辆跟踪数据来估算开车的安全性能(包括减速率避免碰撞和碰撞的时候),南行事故风险和向北航行通道进行了分析。手机终端的应用在推动安全发挥了重要作用的评价车辆燃料消耗。因为驾驶行为收集的数据移动终端更详细和更容易推广,他们为丰富城市道路油耗奠定基础数据库。</p> <p>目前,燃料消耗和排放监测的数据统计北京市交通管理监控平台主要是基于OBD设备。数据收集的对象主要是出租车司机,司机,卡车司机和不包括所有运输企业。手机终端提供了一个可能的大规模数据收集。燃料消耗不能直接收集的手机终端,但它可以准确地预测探索手机和OBD数据之间的相关性。同时,驾驶行为数据收集的移动电话的影响类型,位置,摇晃(车辆振动所致),司机的手机使用,导致不稳定的驾驶行为数据,所以很多数据校准工作要做。通过构造一个燃料消耗预测模型,应用程序的手机数据可用于计算车辆的燃料消耗,节省安装成本的OBD设备,为交通管理部门提供了一个理论依据更准确地监测城市交通燃料消耗。</p> <p>本研究提出了一种车辆燃料消耗预测方法基于全球定位系统(GPS)收集的数据从一个智能手机。出租车司机参加了这个实验。通过匹配的驾驶行为数据手机和OBD的油耗数据终端,影响燃料消耗的驾驶行为指标筛选,和燃料消耗使用机器学习算法建立了预测模型。司机的个人燃料消耗的预测模型基于手机的数据不仅可以进一步提高燃料消耗,并有很强的实时监控数据库错误宽容但也为宏观调控提供技术支持的城市交通能源消耗和效能评估交通能源政策。</p> </sec> <sec id="sec2"> <title>2。方法</t我tle> <sec id="sec2.1"> <title>2.1。分析框架</t我tle> <p>因为手机不能获得数据的车辆的燃油消耗,直接从手机收集到的驾驶行为数据和收集的燃料消耗OBD是匹配的,和燃料消耗预测模型。收集的数据模型建设的过程中,从手机和OBD都适用。模型建立后,大规模的交通燃料消耗能够预测只使用手机的驾驶行为数据收集。的框架模型结构如图<xref ref-type="fig" rid="fig1"> 1</xref>。燃料消耗预测的步骤如下:<list> <list-item> <label>(1)</label> </list-item> </list></p> <p>数据收集:自然驾驶行为数据的多个司机收集基于GPS、线性加速度计、陀螺仪等传感器的手机。同时,实时车辆燃料消耗量数据收集的OBD终端同时安装在车辆。</p> <list-item> <label>(2)</label> <p>指数提取:手机和OBD终端的数据是基于时间相结合。通过比较驾驶行为数据的一致性和差异的两个终端,指标预测车辆燃料消耗基于手机数据提取。</p> </list-item> <list-item> <label>(3)</label> <p>模型构建:训练集和测试集随机选择,和燃料消耗预测模型建成使用反向传播(BP)神经网络,支持向量机,随机森林。</p> </list-item> <list-item> <label>(4)</label> <p>效果评估:通过构建多次燃料消耗预测模型和比较三种预测模型的准确性和效率使用不同的方法,最好的方法来预测车辆燃料消耗提出了基于移动终端。</p> </list-item> <p></p> <fig id="fig1"> <label>图1</label> <p>建设的框架模型。OBD意味着车载诊断系统和BP表示反向传播。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jat/2020/9263605.fig.001"></graphic> </fig> </sec> <sec id="sec2.2"> <title>2.2。预测模型</t我tle> <p>BP神经网络,支持向量回归(SVR)和随机森林是几种常用的预测方法精度高和运行效率。本研究建立了三种类型的预测模型,预测结果的差异相比,最后我们选择了最好的燃料消耗预测模型。</p> <sec id="sec2.2.1"> <title>2.2.1。BP神经网络</t我tle> <p>一个人工神经网络(ANN)是一个操作模型,模拟过程的神经元传递人类大脑感知信息。该方法具有自学习的特点和效率高在处理非线性、非结构化、大样本数据。误差反向传播算法(BP神经网络)<xref ref-type="bibr" rid="B10"> 10</xref>)是一种使用最广泛的监督在人工神经网络学习算法。随机选择网络的权重之后,BP神经网络使用反向传播方法更新权重将损失降至最低,并最终确定网络的连接权值。汽车燃料消费结构的基于BP神经网络预测模型图所示<xref ref-type="fig" rid="fig2"> 2</xref>。</p> <fig id="fig2"> <label>图2</label> <p>汽车燃料消费结构的基于BP神经网络的预测模型。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jat/2020/9263605.fig.002"></graphic> </fig> <p>筛选后燃料消耗的预测指标,<我t一个lic> n</我t一个lic>确定指标作为输入变量。有5个隐层神经元,输出<我t一个lic> y</我t一个lic>是预测燃料消耗。连接输入层和隐层之间的重量<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> <mml:mi> j</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>,隐藏层和输出层之间的连接权重<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M2"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> j</米米l:mi> <mml:mi> k</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。首先,样本是通过输入层,和数据转换为非线性阵列使用激发函数在一定的范围内。然后,通过加权非线性阵列到达输出层和输出结果。如果燃料消耗和输出之间的误差的实际油耗超过设定预期的错误,修正权重系数的反向传播。网络是重复训练,直到误差是在预期的错误,和车辆燃料消耗预测模型基于BP神经网络的最终建立。</p> </sec> <sec id="sec2.2.2"> <title>2.2.2。支持向量回归(SVR)</t我tle> <p>作为监督机器学习算法,支持向量机主要用于分类和回归问题(<xref ref-type="bibr" rid="B11"> 11</xref>]。支持向量机算法将非线性问题转化为线性问题,在高维空间中通过构建内核函数,使几何解释的问题。汽车燃料消耗量的结构基于SVR预测模型如图<xref ref-type="fig" rid="fig3"> 3</xref>。</p> <fig id="fig3"> <label>图3</label> <p>车辆燃料消耗预测模型的结构基于支持向量回归(SVR)。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jat/2020/9263605.fig.003"></graphic> </fig> <p>对于一个给定的样本集{<我t一个lic> X</我t一个lic><sub> <italic> 我</我t一个lic></sub>,<我t一个lic> y</我t一个lic><sub> <italic> 我</我t一个lic></sub>},<我t一个lic> 我</我t一个lic>= 1,2,…<我t一个lic> 米</我t一个lic>,<我t一个lic> X</我t一个lic>是<我t一个lic> n</我t一个lic>(包括维输入向量<我t一个lic> n</我t一个lic>)和驾驶行为指标<我t一个lic> y</我t一个lic>是相应的燃料消耗。将输入向量映射到高维空间,输出<我t一个lic> y</我t一个lic>可以计算如下:<d我年代p-formula> <mml:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M3"> <mml:mtable> <mml:mlabeledtr id="EEq1"> <mml:mtd> <mml:mtext> (1)</米米l:mtext> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:mi> f</米米l:mi> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mi> X</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mi> w</米米l:mi> <mml:mo> ⋅</米米l:mo> <mml:mi> φ</米米l:mi> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mi> X</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo> +</米米l:mo> <mml:mi> b</米米l:mi> <mml:mo> ,</米米l:mo> </mml:mtd> </mml:mlabeledtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>在哪里<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M4"> <mml:mi> w</米米l:mi> </mml:math> </inline-formula>权向量,<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M5"> <mml:mrow> <mml:mi> φ</米米l:mi> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mo> ⋅</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>的映射函数将输入向量映射到高维特征空间,然后呢<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M6"> <mml:mi> b</米米l:mi> </mml:math> </inline-formula>是偏差项。</p> <p>通过添加一个凸优化问题,松弛因子,支持向量回归的问题可以转化为等价的解决方案如下:<d我年代p-formula> <mml:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M7"> <mml:mtable> <mml:mlabeledtr id="EEq2"> <mml:mtd> <mml:mtext> (2)</米米l:mtext> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mrow> <mml:mtext> 最小化</米米l:mtext> </mml:mrow> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:mrow> <mml:mfrac> <mml:mn> 1</米米l:mn> <mml:mn> 2</米米l:mn> </mml:mfrac> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mfenced open="‖" close="‖" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> +</米米l:mo> <mml:mi> C</米米l:mi> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:munderover> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="true"> ∑</米米l:mo> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mn> 1</米米l:mn> </mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:mi> </mml:munderover> <mml:mrow> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> ξ</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> +</米米l:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> ξ</米米l:mi> <mml:mo> ^</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> </mml:mstyle> </mml:mrow> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mrow> <mml:mtext> 年代</米米l:mtext> <mml:mo> 。</米米l:mo> <mml:mtext> t</米米l:mtext> <mml:mo> 。</米米l:mo> <mml:mtext> </mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:mrow> <mml:mfenced open="{" close="" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mtable class="cases"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mi> f</米米l:mi> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> X</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo> −</米米l:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> ⋅</米米l:mo> <mml:mi> φ</米米l:mi> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> X</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo> −</米米l:mo> <mml:mi> b</米米l:mi> <mml:mo> ≤</米米l:mo> <mml:mi> ε</米米l:mi> <mml:mo> +</米米l:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> ξ</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> ⋅</米米l:mo> <mml:mi> φ</米米l:mi> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> X</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo> +</米米l:mo> <mml:mi> b</米米l:mi> <mml:mo> −</米米l:mo> <mml:mi> f</米米l:mi> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> X</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo> ≤</米米l:mo> <mml:mi> ε</米米l:mi> <mml:mo> +</米米l:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> ξ</米米l:mi> <mml:mo> ^</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> ξ</米米l:mi> <mml:mo> ^</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> ξ</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ≥</米米l:mo> <mml:mn> 0</米米l:mn> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mi> 我</米米l:mi> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mn> 1、2</米米l:mn> <mml:mo> ,</米米l:mo> <mml:mo> …</米米l:mo> <mml:mo> ,</米米l:mo> <mml:mi> n</米米l:mi> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mi> C</米米l:mi> <mml:mo> ></米米l:mo> <mml:mn> 0</米米l:mn> <mml:mo> ,</米米l:mo> <mml:mtext> </mml:mtext> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mtd> </mml:mlabeledtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>在哪里<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M8"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> ξ</米米l:mi> <mml:mo> ^</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> ξ</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>松弛变量;<我t一个lic> C</我t一个lic>是惩罚因子,反映了离群点的重要性;和<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M9"> <mml:mi> ε</米米l:mi> </mml:math> </inline-formula>是不敏感损失函数系数,可以忽略真正价值的误差在一定的范围内,影响最终的支持向量的数目。</p> <p>三个参数,即<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M10"> <mml:mi> ε</米米l:mi> </mml:math> </inline-formula>,<我t一个lic> C</我t一个lic>核函数,利用SVR算法预测时应确定车辆燃料消耗。输入向量<我t一个lic> n</我t一个lic>指标所需的燃料消耗预测,输出是车辆燃料消耗。<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M11"> <mml:mi> ε</米米l:mi> </mml:math> </inline-formula>和<我t一个lic> C</我t一个lic>确定通过将这些产品分为几个小细胞根据一定的规则。相对应的模型误差计算每个单元的变量值,和小细胞的变量值误差最小。径向基函数(RBF)有更好的性能在应用SVR [<xref ref-type="bibr" rid="B12"> 12</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B13"> 13</xref>]。因此,本研究中采用的核函数是RBF和计算方法如下:<d我年代p-formula> <mml:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M12"> <mml:mtable> <mml:mlabeledtr id="EEq3"> <mml:mtd> <mml:mtext> (3)</米米l:mtext> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:mi> K</米米l:mi> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mi> X</米米l:mi> <mml:mo> ,</米米l:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> X</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> ′</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> e</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> −</米米l:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mfenced open="|" close="|" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mfenced open="|" close="|" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mi> X</米米l:mi> <mml:mo> −</米米l:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> X</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> ′</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> /</米米l:mo> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mtd> </mml:mlabeledtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>在哪里<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M13"> <mml:mi> σ</米米l:mi> </mml:math> </inline-formula>的hyperparameter RBF内核,这是能够确定输入数据的范围特征和支持向量之间的相关程度。</p> </sec> <sec id="sec2.2.3"> <title>2.2.3。随机森林</t我tle> <p>一个随机森林预测(RF)是一种有效的分类方法和分类<xref ref-type="bibr" rid="B14"> 14</xref>]。随机森林是由大量的决策树。决策树的基础上,随机过程被添加到行和列向量,以避免潜在的过度拟合问题的决策树。每棵树,训练样本采样与替换,out-of-bag (OOB)数据在每棵树占总数的大约37%的数据。随机森林回归算法的主要计算步骤如下:</p> <p>首先,<我t一个lic> k</我t一个lic>组训练样本集被放回抽样选定。其次,<我t一个lic> 米</我t一个lic>特征是随机选择的<我t一个lic> n</我t一个lic>特性在分裂节点,每个训练样本集<我t一个lic> k</我t一个lic>决策树生成。每个决策树的节点分割采用最小均方误差的原理,并将两组的均方偏差之和最小化分割后的数据集。最后,预测车辆燃料消耗得到平均的预测价值<我t一个lic> k</我t一个lic>决策树。车辆燃料消耗预测模型的结构基于随机森林图所示<xref ref-type="fig" rid="fig4"> 4</xref>。</p> <fig id="fig4"> <label>图4</label> <p>汽车燃料消费结构的基于随机森林预测模型。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jat/2020/9263605.fig.004"></graphic> </fig> <p>三种模式的优缺点的基础上,不同的数据集。本研究构建三种燃料消耗预测模型,选择最合适和有效的模型来预测燃料消耗。</p> </sec> </sec> </sec> <sec id="sec3"> <title>3所示。数据源和索引提取</t我tle> <sec id="sec3.1"> <title>3.1。数据源</t我tle> <p>实验数据收集从OBD终端安装在出租车和手机终端,和采样间隔是1 s。收集的数据类型,如表所示<xref ref-type="table" rid="tab1"> 1</xref>。</p> <table-wrap id="tab1"> <label>表1</label> <p>收集的数据类型OBD终端和手机终端。</p> <table> <thead> <tr> <th align="left">OBD终止</th> <th align="center">手机终端</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td align="left">时间</td><td一个lign="center">时间</td></tr> <tr> <td align="left">全球定位系统(GPS)纬度和经度</td><td一个lign="center">GPS纬度和经度</td></tr> <tr> <td align="left">全球定位系统(GPS)方向角</td><td一个lign="center">海拔高度</td></tr> <tr> <td align="left">速度在汽车仪表板</td><td一个lign="center">GPS速度</td></tr> <tr> <td align="left">GPS速度</td><td一个lign="center"> <italic> X</我t一个lic>方向的加速度</td></tr> <tr> <td align="left">每分钟转数(RPM)</td><td一个lign="center"> <italic> Y</我t一个lic>方向的加速度</td></tr> <tr> <td align="left">转矩</td><td一个lign="center"> <italic> Z</我t一个lic>方向的加速度</td></tr> <tr> <td align="left">空调的状态</td><td一个lign="center"> <italic> X</我t一个lic>方向角加速度</td></tr> <tr> <td align="left">氧传感器状态</td><td一个lign="center"> <italic> Y</我t一个lic>方向角加速度</td></tr> <tr> <td align="left">瞬时油耗</td><td一个lign="center"> <italic> Z</我t一个lic>方向角加速度</td></tr> </tbody> </table> </table-wrap> <p>实验是在2017年8月进行的,和20司机参加了实验收集自然开车15天的数据。所有的出租车都是伊兰特的四缸,1.6升发动机和被national-level-IV排放标准认证。车载诊断(OBD)安装在每一个出租车在实验中收集驾驶行为和燃料消耗数据。OBD设备已经广泛应用于北京出租车公司在五年内监测的燃料消耗和排放数据统计为北京市交通管理监控平台。车辆的瞬时油耗从OBD收集等相关参数计算发动机负荷率、发动机转速、进气量,和燃料校正因子。通过比较燃料消耗的燃料消耗计算OBD收集的CAN总线(计算燃油喷射脉宽),瞬时油耗的误差在±3%,平均每100公里油耗是0.74%的错误(<xref ref-type="bibr" rid="B15"> 15</xref>]。同时,司机被要求自己的手机上安装软件,让软件运行开车时收集GPS数据。软件是基于android系统,是专门用来收集从手机传感器和GPS数据计算驾驶行为。这两种类型的数据收集和同时上传到云。</p> <p>在实验之前,手机持有者给每个司机和车辆在相同的位置。手机的屏幕被垂直于水平线。手机方向传感器应用于测试以确保手机的位置是固定的,统一的,和司机开车时需要保持他们的手机。</p> <p>尽管OBD和手机GPS和司机必须把手机放在固定位置在开车,GPS数据的输出结果收集的OBD和手机是不同的,这可能是由于车辆振动时的震动的手机或手机类型的差异。在实际驾驶过程中,手机震动和类型差异是不可避免的。因此,本研究假设的建设燃料消耗预测模型可以减少手机和收集的数据误差的影响没有OBD设备准确预测燃料消耗。</p> </sec> <sec id="sec3.2"> <title>3.2。指数提取</t我tle> <p>通过匹配数据收集的OBD和手机终端,每个司机的日常驾驶行为和相应的燃料消耗。有很多驾驶行为影响车辆的燃油消耗的因素(<xref ref-type="bibr" rid="B16"> 16</xref>]。七个指标可以计算选择通过手机数据来预测燃料消耗。类型和定义的指标如表所示<xref ref-type="table" rid="tab2"> 2</xref>。加速度条件定义为加速度大于0.1米/秒<年代up>2</年代up>、减速条件定义为加速度小于−0.1 m / s<年代up>2</年代up>,巡航条件定义为加速度的绝对值小于0.1 m / s<年代up>2</年代up>。通过平均20司机的驾驶行为15天,共计300组数据。</p> <table-wrap id="tab2"> <label>表2</label> <p>相关指标来预测燃料消耗。</p> <table> <thead> <tr> <th align="left">指标</th> <th align="center">定义</th> <th align="center">单位</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td align="left">平均速度<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M14"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> V</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 的意思是</米米l:mtext> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center"> <inline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M15"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> V</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 的意思是</米米l:mtext> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mn> 1</米米l:mn> <mml:mo> /</米米l:mo> <mml:mi> T</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> ∑</米米l:mo> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mn> 1</米米l:mn> </mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:mi> </mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mstyle> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula> <break></break>在哪里<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M16"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>的速度是<我t一个lic> 我</我t一个lic>二、<我t一个lic> T</我t一个lic>是一天的总行驶时间</td><td一个lign="center">公里/小时</td></tr> <tr> <td align="left">平均速度除了空闲(ASEI)<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M17"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mi> V</米米l:mi> <mml:mrow> <mml:mtext> 的意思是</米米l:mtext> </mml:mrow> <mml:mo> ′</米米l:mo> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center"> <inline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M18"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mi> V</米米l:mi> <mml:mrow> <mml:mtext> 的意思是</米米l:mtext> </mml:mrow> <mml:mo> ′</米米l:mo> </mml:msubsup> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mn> 1</米米l:mn> <mml:mo> /</米米l:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> ′</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> ∑</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mn> 1</米米l:mn> </mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> ′</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mstyle> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula> <break></break>在哪里<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M19"> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> ′</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> </inline-formula>开车一天除了空闲的时间吗</td><td一个lign="center">公里/小时</td></tr> <tr> <td align="left">平均加速度<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M20"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> 一个</米米l:mi> <mml:mo> ¯</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> +</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center"> <inline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M21"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> 一个</米米l:mi> <mml:mo> ¯</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> +</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mn> 1</米米l:mn> <mml:mo> /</米米l:mo> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> ∑</米米l:mo> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mn> 1</米米l:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mstyle> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula> <break></break>在哪里<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M22"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>的加速度<我t一个lic> 我</我t一个lic>二、<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M23"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>每天的驾驶时间加速吗</td><td一个lign="center">米/秒<年代up>2</年代up></td> </tr> <tr> <td align="left">平均减速<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M24"> <mml:mrow> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> 一个</米米l:mi> <mml:mo> ¯</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> −</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center"> <inline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M25"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> 一个</米米l:mi> <mml:mo> ¯</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> −</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mn> 1</米米l:mn> <mml:mo> /</米米l:mo> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> ∑</米米l:mo> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mn> 1</米米l:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mstyle> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula> <break></break>在哪里<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M26"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>每天的驾驶时间减速吗</td><td一个lign="center">米/秒<年代up>2</年代up></td> </tr> <tr> <td align="left">加速时间百分比<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M27"> <mml:mrow> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center"> <inline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M28"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> /</米米l:mo> <mml:mi> T</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo> ⋅</米米l:mo> <mml:mn> One hundred.</米米l:mn> <mml:mo> %</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">%</td></tr> <tr> <td align="left">减速时间百分比<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M29"> <mml:mrow> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center"> <inline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M30"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> /</米米l:mo> <mml:mi> T</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo> ⋅</米米l:mo> <mml:mn> One hundred.</米米l:mn> <mml:mo> %</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">%</td></tr> <tr> <td align="left">巡航时间百分比<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M31"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> c</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center"> <inline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M32"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> c</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> c</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> /</米米l:mo> <mml:mi> T</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo> ⋅</米米l:mo> <mml:mn> One hundred.</米米l:mn> <mml:mtext> %</米米l:mtext> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula> <break></break>在哪里<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M33"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> c</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>每天驾驶巡航的时间吗</td><td一个lign="center">%</td></tr> <tr> <td align="left">燃料消耗<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M34"> <mml:mrow> <mml:mtext> 足球俱乐部</米米l:mtext> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center"> <inline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M35"> <mml:mrow> <mml:mtext> 足球俱乐部</米米l:mtext> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> ∑</米米l:mo> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mn> 1</米米l:mn> </mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:mi> </mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mtext> 足球俱乐部</米米l:mtext> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mstyle> </mml:mrow> <mml:mo> /</米米l:mo> <mml:mrow> <mml:mtext> 距离</米米l:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula> <break></break>在哪里<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M36"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mtext> 足球俱乐部</米米l:mtext> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>的瞬时油耗吗<我t一个lic> 我</我t一个lic>二、<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M37"> <mml:mrow> <mml:mtext> 距离</米米l:mtext> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>每天总行驶距离吗</td><td一个lign="center">L / 100公里</td></tr> </tbody> </table> </table-wrap> <p>尽管路况、天气和其他因素对燃料消耗也有很大的影响,他们不认为是在这项研究中。本研究的主要目的是评估日常环保驾驶的出租车司机,以便帮助交通管理部门监督和提高出租车司机的环保驾驶技能,和环保驾驶培训课程可以提供给司机环保驾驶技能较差,以减少燃料消耗。因此,它是必要的估计每日平均油耗为出租车司机(L / 100公里)。因为每个出租车司机每天开着不同的路线,难以准确统计所有道路类型。尽管忽略道路条件和其他因素的影响导致减少燃料消耗的预测精度,本研究中采用的方法更适用于更广泛的条件和可能估计每日生态驾驶的驾驶员。未来的方法还提供了可行性示范精炼燃料消耗的预测。在未来的研究中,司机的燃料消耗预测结果在不同路况下(如坡道、曲线和十字路口)将分析和比较,以提高车辆燃料消耗预测的准确性。</p> <p>采用皮尔逊相关分析验证OBD的驾驶行为数据之间的相关性和手机终端,结果如表所示<xref ref-type="table" rid="tab3"> 3</xref>。可以看出,除了巡航时间的百分比,计算出的其他驾驶行为指标OBD和手机都显著相关,相关系数在0.6以上。巡航时间百分比的差异的原因是有一些差异在手机和OBD之间的采样精度,速度和加速度的值计算GPS数据收集从手机和OBD并不完全相同。高相关性的多个指标表明,使用移动电话的数据预测燃料消耗的方法是可行的。</p> <table-wrap id="tab3"> <label>表3</label> <p>相关分析的驾驶行为收集的OBD和手机终端。</p> <table> <thead> <tr> <th align="left"></th> <th align="center">皮尔森相关系数</th> <th align="center"> <inline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M38"> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:math> </inline-formula>价值</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td align="left">平均速度<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M39"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> V</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 的意思是</米米l:mtext> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">0.975</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">ASEI<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M40"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mi> V</米米l:mi> <mml:mrow> <mml:mtext> 的意思是</米米l:mtext> </mml:mrow> <mml:mo> ′</米米l:mo> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">0.936</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">平均加速度<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M41"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> 一个</米米l:mi> <mml:mo> ¯</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> +</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">0.793</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">平均减速<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M42"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> 一个</米米l:mi> <mml:mo> ¯</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> −</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">0.670</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">加速时间百分比<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M43"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">0.662</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">减速时间百分比<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M44"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">0.662</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">巡航时间百分比<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M45"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> c</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">0.060</td><td一个lign="center">0.467</td></tr> </tbody> </table> </table-wrap> <p>为了验证通过手机收集的数据之间的相关性和燃料消耗量数据收集的OBD和提取相关指标预测燃料消耗,不同的驾驶行为之间的关系索引收集从手机收集到的OBD和燃料消耗进行了分析;结果如图所示<xref ref-type="fig" rid="fig5"> 5</xref>。从图可以看出<xref ref-type="fig" rid="fig5a"> 5(一个)</xref>,司机的平均行驶速度越高,越低燃料消耗。平均速度之间有很强的相关性和燃料消耗。因为这项研究只考虑每天的平均行车速度,最大平均速度不超过50,和燃料消耗和速度之间的关系是线性的。从瞬时速度的角度来看,燃料消耗增加超过80 km / h时,速度和燃料消耗是u型曲线(<xref ref-type="bibr" rid="B17"> 17</xref>]。平均加速/减速和燃料消耗量之间的关系如图<xref ref-type="fig" rid="fig5b"> 5 (b)</xref>和<xref ref-type="fig" rid="fig5c"> 5 (c)</xref>。结果表明,司机与沉重的加速或减速驾驶一天会消耗更多的燃料。图<xref ref-type="fig" rid="fig5d"> 5 (d)</xref>显示加速时间百分比之间的关系,减速时间百分比,巡航时间百分比和燃料消耗。旅程的结果表明,较低的燃料消耗,巡航需要更大比例的开车时间,司机有更少的空闲的行为,和旅行高油耗通常显示司机闲置了很长一段时间。时间百分比和燃料消耗也表现出一定的相关性,但这些趋势不明显的速度或加速度的值影响燃料消耗。为了验证不同驾驶行为指标对燃料消耗的影响,并选择相关指标的燃料消耗预测,相关分析将在以下部分中进行研究。</p> <fig-group id="fig5"> <label>图5</label> <p>燃料消耗分布基于不同驾驶行为索引。(一)平均速度和燃料消耗之间的关系。(b)平均加速度和燃料消耗之间的关系。(c)平均减速和燃料消耗量之间的关系。(d)时间和燃料消耗比例之间的关系。</p> <fig id="fig5a"> <label>(一)</label> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jat/2020/9263605.fig.005a"></graphic> </fig> <fig id="fig5b"> <label>(b)</label> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jat/2020/9263605.fig.005b"></graphic> </fig> <fig id="fig5c"> <label>(c)</label> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jat/2020/9263605.fig.005c"></graphic> </fig> <fig id="fig5d"> <label>(d)</label> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jat/2020/9263605.fig.005d"></graphic> </fig> </fig-group> <p>皮尔森相关是一种常见的基于过滤器的特征选择方法。通过分析驾驶行为之间的皮尔逊相关数据收集的手机和燃料消耗量数据收集的OBD,驾驶行为的关键指标,通过过滤影响车辆油耗可以选择。结果如表所示<xref ref-type="table" rid="tab4"> 4</xref>。所有的驾驶行为指标与燃油消耗显著相关(<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M46"> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> <mml:mo> <</米米l:mo> <mml:mn> 0.05</米米l:mn> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>)。因此,平均速度的指标,ASEI,平均加速度,平均减速,加速时间百分比、减速时间的百分比,和巡航时间百分比选择预测燃料消耗。</p> <table-wrap id="tab4"> <label>表4</label> <p>相关分析的驾驶行为收集手机收集到的OBD终止和燃料消耗。</p> <table> <thead> <tr> <th align="left" rowspan="2"></th> <th align="center" colspan="2">燃料消耗</th> </tr> <tr> <th align="center">皮尔森相关系数</th> <th align="center"> <inline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M47"> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:math> </inline-formula>价值</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td align="left">平均速度<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M48"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> V</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 的意思是</米米l:mtext> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">−0.8</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">ASEI<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M49"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mi> V</米米l:mi> <mml:mrow> <mml:mtext> 的意思是</米米l:mtext> </mml:mrow> <mml:mo> ′</米米l:mo> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">−0.659</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">平均加速度<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M50"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> 一个</米米l:mi> <mml:mo> ¯</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> +</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">0.515</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">平均减速<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M51"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> 一个</米米l:mi> <mml:mo> ¯</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> −</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">−0.314</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">加速时间百分比<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M52"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">−0.363</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">减速时间百分比<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M53"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">−0.293</td><td一个lign="center">< 0.001</td></tr> <tr> <td align="left">巡航时间百分比<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M54"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> c</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula></td> <td align="center">−0.229</td><td一个lign="center">0.005</td></tr> </tbody> </table> </table-wrap> </sec> </sec> <sec id="sec4"> <title>4所示。结果与讨论</t我tle> <sec id="sec4.1"> <title>4.1。模型训练</t我tle> <p>的建造过程,燃料消耗预测模型基于出租车司机的日常驾驶行为数据如图<xref ref-type="fig" rid="fig6"> 6</xref>。一方面,平均速度的指标,ASEI,平均加速和减速,加速时间百分比、减速时间的百分比,和巡航时间的比例每个司机每天在计算使用驾驶行为数据收集从手机终端。另一方面,车辆的瞬时油耗数据收集通过OBD终端和转化为日常燃油消耗数据。两个数据来源(驾驶行为数据和日常燃油消耗数据)是通过收集时间匹配。所有收集的数据,75%是随机选择的样本作为训练样本,其余数据测试。燃料消耗预测模型建立了基于BP神经网络,SVR,随机森林。确保准确性和稳定性预测模型的样本选择和模型训练进行了10次。通过比较不同预测燃料消耗和实际油耗之间的三个模型,使用移动电话的数据预测的准确性评估车辆燃料消耗。</p> <fig id="fig6"> <label>图6</label> <p>的建造过程,燃料消耗预测模型。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jat/2020/9263605.fig.006"></graphic> </fig> <p>燃料消耗的基于BP神经网络预测模型,“trainlm”算法用于训练,对数函数“tansig”是用于激动人心的功能,和线性函数“purelin”是用于节点传递函数。模型的训练时间被设置为100次,和收敛条件设置为模型的误差小于0.001。</p> <p>基于SVR的燃料消耗预测模型,测定的值不敏感损失函数和惩罚参数是基于详尽的方法,和这两个系数的最优值被限制的迭代的数量计算的误差小于一定的绝对值。径向基函数(RBF)的核函数作为SVR模型。</p> <p>基于随机森林的燃料消耗预测模型50回归树集合进行训练。回归树的数量之间的关系和out-of-bag错误如图<xref ref-type="fig" rid="fig7"> 7</xref>。可以看出,与回归树的数量增加,模型误差减少,模型聚合时大约有50回归树。</p> <fig id="fig7"> <label>图7</label> <p>Out-of-bag随机森林模型的误差。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jat/2020/9263605.fig.007"></graphic> </fig> </sec> <sec id="sec4.2"> <title>4.2。评价结果</t我tle> <p>一个培训过程的燃料消耗预测结果如图所示<xref ref-type="fig" rid="fig8"> 8</xref>。该图显示了三个燃料消耗预测结果之间的近似程度(SVR, BP神经网络和随机森林)和实际燃料消耗。从图可以看出<xref ref-type="fig" rid="fig8"> 8</xref>与更大的偏差,一些点的BP神经网络模型的预测结果。然而,一般来说,三种预测模型有很好的拟合程度;预测结果基本上分布在两边<我t一个lic> y</我t一个lic>=<我t一个lic> x</我t一个lic>高的近似程度。</p> <fig id="fig8"> <label>图8</label> <p>燃料消耗预测的结果。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jat/2020/9263605.fig.008"></graphic> </fig> <p>为了评估的准确性和效率三个燃料消耗预测模型,四个指标,即均方根误差(RMSE),平均绝对百分误差K,平方,和模型运行时间,比较。这些指标的前三的计算方法如下:<d我年代p-formula> <mml:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M55"> <mml:mtable> <mml:mlabeledtr id="EEq4"> <mml:mtd rowspan="3"> <mml:mtext> (4)</米米l:mtext> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:mtext> RMSE</米米l:mtext> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:msqrt> <mml:mrow> <mml:mfrac> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> ∑</米米l:mo> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> f</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> −</米米l:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> </mml:mstyle> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:mi> </mml:mfrac> </mml:mrow> </mml:msqrt> <mml:mo> ,</米米l:mo> </mml:mtd> </mml:mlabeledtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mi> K</米米l:mi> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mfenced open="|" close="|" separators="|"> <mml:mrow> <mml:mfrac> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> f</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> −</米米l:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfrac> <mml:mo> ×</米米l:mo> <mml:mn> One hundred.</米米l:mn> <mml:mo> %</米米l:mo> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo> ,</米米l:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mn> 1</米米l:mn> <mml:mo> −</米米l:mo> <mml:mfrac> <mml:mrow> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> ∑</米米l:mo> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mn> 1</米米l:mn> </mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:mi> </mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> −</米米l:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> f</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mstyle> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> ∑</米米l:mo> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> <mml:mo> =</米米l:mo> <mml:mn> 1</米米l:mn> </mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:mi> </mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> −</米米l:mo> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> y</米米l:mi> <mml:mo> ¯</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mstyle> </mml:mrow> </mml:mfrac> <mml:mo> ,</米米l:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>在哪里<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M56"> <mml:mrow> <mml:mo> </mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> f</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>是预测燃料消耗,<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M57"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>是实际的燃料消耗,<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M58"> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mi> y</米米l:mi> <mml:mo> ¯</米米l:mo> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>平均油耗,<我nline-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M59"> <mml:mi> n</米米l:mi> </mml:math> </inline-formula>是样品的数量。</p> <p>模型评价结果如表所示<xref ref-type="table" rid="tab5"> 5</xref>。可以看出,三个模型都显示高的预测精度。RMSE 0.78 - -0.89 L / 100公里,绝对相对误差(<我t一个lic> K</我t一个lic>)是6.9% - -7.5%,<我t一个lic> R</我t一个lic>平方大于0.5,表明这三个模型能够准确地预测车辆的燃料消耗和数据收集的手机。通过比较三个模型之间的误差和效率,可以看出基于随机森林模型的精度高于BP神经网络或SVR,随机森林模型的运行时间是远远低于BP神经网络和SVR模型。因此,燃料消耗预测模型基于随机森林预测的有效和高效的基于收集到的手机和个人驾驶行为更适合实际应用大样本数据集。</p> <table-wrap id="tab5"> <label>表5</label> <p>模型评价结果。</p> <table> <thead> <tr> <th align="left">预测方法</th> <th align="center">均方根误差(RMSE)</th> <th align="center"> <italic> K</我t一个lic></th> <th align="center"> <italic> R</我t一个lic>平方</th> <th align="center">时间(年代)</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td align="left">BP神经网络</td><td一个lign="center">0.872</td><td一个lign="center">0.075</td><td一个lign="center">0.547</td><td一个lign="center">0.724</td></tr> <tr> <td align="left">支持向量回归</td><td一个lign="center">0.888</td><td一个lign="center">0.073</td><td一个lign="center">0.519</td><td一个lign="center">0.933</td></tr> <tr> <td align="left">随机森林</td><td一个lign="center">0.783</td><td一个lign="center">0.069</td><td一个lign="center">0.635</td><td一个lign="center">0.140</td></tr> </tbody> </table> </table-wrap> </sec> </sec> <sec id="sec5"> <title>5。结论</t我tle> <p>在这项研究中,出租车司机的驾驶行为数据和燃料消耗量数据收集的OBD和手机终端,分别是匹配的。驾驶行为和燃料消耗之间的关系进行了分析,提取影响油耗和驾驶行为有关指标通过基于过滤器的特征选择方法。使用7个选择驾驶行为指标(即平均速度、ASEI,平均加速度平均减速,加速时间百分比,减速时间的百分比,和巡航时间百分比),三个燃料消耗预测模型基于BP神经网络,SVR,随机森林了。</p> <p>模型误差和运行时的结果对比分析表明,三种模型可以准确预测燃料消耗,和随机森林模型的准确性和效率,最高的RMSE 0.783 L / 100公里,平均绝对百分比误差(<我t一个lic> K</我t一个lic>)的6.9%,模型运行时间0.14秒。这一发现是一致的研究Wickramanayake和Bandara<xref ref-type="bibr" rid="B15"> 15</xref>),这也表明,随机森林模型是最有效的预测基于驾驶行为数据的燃料消耗。研究对象Wickramanayake和Bandara公共汽车的燃油消耗预测,这项研究主要关注出租车的燃油消耗。同时,本研究的驾驶行为数据收集从手机具有更高的灵活性和复杂性而不是一个固定的GPS设备。这种方法可以预测车辆燃料消耗与基于手机数据准确性和效率高,为交通管理部门提供强有力的支持监控生态水平的出租车司机的驾驶行为。</p> <p>值得强调的是,在早期阶段的模型建设、驾驶行为收集的数据通过手机和燃料消耗量数据收集的OBD应用。预测模型建立后,手机数据可以直接用于预测每日燃料消耗的驱动程序没有安装OBD设备。应用这种方法可以改变传统的燃料消耗方式收购,和使用手机数据来评估个人的生态影响驾驶行为可以节省设备安装的成本。同时,因为并不是所有的出租车司机都愿意OBD设备安装在出租车,这种方法可以帮助提高用户数据源,可以大大提高数据库大小的出租车燃油消耗。因此,该方法在本研究中可以改善深度、宽度、和细化的燃料消耗水平监测和管理出租车司机的驾驶行为,从而奠定理论基础和提供技术支持的城市,以减少燃料消耗。</p> <p>本研究旨在提出一种方法来预测车辆能源消耗使用手机数据。尽管本研究中使用的样本容量是有限的,它提供了一个更大的规模和基础更精确的燃料消耗的预测。在未来的研究中,收集的样本将会进一步扩大,各种路况下的油耗,交通状况,天气条件会被考虑。通过数据浓缩,模型优化和改进的预测指标,该方法可以精确能耗监管奠定理论基础的出租车企业。与此同时,由于出租车相对同质,燃料消耗预测模型在本研究中是固定的,只有出租车司机为研究对象。在未来的研究中,更多类型的车辆,如公共汽车和卡车,可以考虑。差异化的燃料消耗预测模型可以构建基于不同的车辆类型进一步改善城市能源消耗的监视和管理。</p> </sec> <back> <sec sec-type="data-availability"> <title>数据可用性</t我tle> <p>驾驶行为和燃料消耗量数据用于支持本研究的发现可以从相应的作者。</p> </sec> <sec sec-type="COI-statement"> <title>的利益冲突</t我tle> <p>作者宣称没有利益冲突。</p> </sec> <ack> <title>确认</t我tle> <p>这项研究是由中国国家重点研发项目(批准号2018 yfb1601000),中国国家自然科学基金(批准号61672067),北京市自然科学基金(批准号17 jh0001),联合实验室为未来交通和城市同理计算,和北京城市交通工程研究中心操作保证,北京科技大学。</p> </ack> <ref-list> <ref id="B1" content-type="article"> <label>1</label> <element-citation publication-type="journal"> <person-group person-group-type="author"> <name> <surname> 王</年代urname> <given-names> H。</given-names> </name> </person-group> <article-title> 能源消耗在运输:评估变化趋势、影响因素和消费预期</一个rticle-title> <source> <italic> 重庆理工大学学报》(社会科学版)</我t一个lic> <year> 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X。</given-names> </name> <name> <surname> 彭</年代urname> <given-names> y F。</given-names> </name> <name> <surname> 程</年代urname> <given-names> z . J。</given-names> </name> <name> <surname> 王</年代urname> <given-names> C。</given-names> </name> </person-group> <article-title> 驾驶习惯分析车辆数据利用误差反向传播神经网络算法</一个rticle-title> <source> <italic> 工程计算、控制、信息和教育</我t一个lic> <year> 2015年</ye一个r> <volume> 55</volume> <publisher-loc> 桂林,中国</publisher-loc> <publisher-name> CRC的新闻</publisher-name> </element-citation> </ref> <ref id="B11" content-type="incollection"> <label>11</label> <element-citation publication-type="book"> <person-group person-group-type="author"> <name> <surname> 德鲁克</年代urname> <given-names> H。</given-names> </name> <name> <surname> 克里斯</年代urname> <given-names> j . 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