CN108806003A - 一种基于机器学习的收费公路绿通车检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高速公路稽查收费技术领域,具体的说是涉及一种基于机器学习的收费公路绿通车检测方法。本发明从现有的高速公路统计数据,挖掘与判别假冒绿通车相关的重要信息之间的关系,从而实现对假冒绿通车车辆的软件提前预判稽查,与常规的钴60绿通检测设备、手持式X射线绿通检测设备相比,大幅降低了绿通检测的成本,更易于实现全路网绿通检测的覆盖,从而更好地遏制假冒绿通车辆的出现。此外,全智能信息化的操作极大地提高了检测的效率和高速公路收费站服务水平,有利于高速公路收费的健康快速发展。

Description

一种基于机器学习的收费公路绿通车检测方法
技术领域
本发明属于高速公路稽查收费技术领域,具体的说是涉及一种基于机器学习的收费公路绿通车检测方法。
背景技术
高速公路偷逃费行为性质恶劣,严重影响高速公路的正常健康发展。在各类逃费行为中,又以假冒绿通车逃费金额最大、情节最为恶劣。假冒绿通车逃费是指在国家对运输鲜活产品的车辆实施免缴通行费的利好政策之下,货运车辆在其运输的本应称重缴费的正常货物上覆盖鲜活产品,假冒鲜活绿通车辆,偷逃大量高速公路通行费的行为。这类车辆往往会在高速公路上频繁上下站,以躲避安装有绿通检测设备的收费站检查,从而实现通行费的偷逃。
现有的针对假冒绿通车辆的稽查方法,主要是采用硬件检测设备,对车内货物进行扫描检查,以及在检查后,由人工分析车辆历史通行记录获取证据,确定逃费嫌疑,存在着取证难度大,检测成本高、效率低等诸多困境。对于无检测设备的站点,车辆检查往往需要拆箱卸货,甚至会出现司机不配合的情况,检查工作往往无法有效进行;而专用于绿通车辆检查的钴60绿通检测设备,市场单价约为30万元一台,在全网站点覆盖安装成本巨大,难以实现。人工比对车辆历史通行记录往往需要分析大量数据,极为耗时耗力。如何经济高效地打击假冒绿通车辆是一个亟待解决的难题。
机器学习技术是计算机通过对历史数据的学习,可以挖掘出各数据变量之间的深层联系,并根据特定目的建立起相应的模型解决实际问题,这也使得对假冒绿通车相关数据的智能挖掘分析并对假冒车辆进行识别成为可能。
基于此,针对高速公路假冒绿通车辆偷逃通行费,有必要提出一种基于机器学习技术和人工判定逻辑,综合考虑车辆运行特性及历史通行数据,能使稽查工作变得便捷高效的智能检测稽查系统。
发明内容
本发明所要解决的,就是提供一种智能识别货运车辆假冒绿通车偷逃高速公路通行费行为的检测方法,帮助高速公路收费稽查管理部门高效打击假冒绿通逃费行为,提高稽查工作效率,保障高速公路收费健康快速发展。
本发明采用的技术方案是:
一种基于机器学习的收费公路绿通车检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、获取车辆的特征信息和行驶信息并保存至服务器,所述特征信息包括车型、车辆牌照号和车辆颜色,所述车辆的行驶信息包括车辆在收费公路上连续上下站的间隔时间、车辆载重、车辆上一次在高速公路上的行驶里程数据;
S2、根据站点获取的车辆特征信息,从服务器获取对应的该车辆的行驶信息,并进行预处理获得样本数据;
S3、构建绿通车识别神经网络模型,根据步骤S2获得的样本数据,对绿通车的真伪进行判断;
S4、站点工作人员根据判断结果对车辆进行核查,并将核查结果上传至服务器,在固定时间段内将累计的核查结果用作神经网络模型的训练数据,对神经网络模型的参数进行更新。
进一步的,步骤S2中,所述进行预处理获得样本数据的具体方法为:
对每一个车辆的行驶信息进行标准化处理,使其落入0.0~1.0之间,数据标准化处理的方法如下:
式中:x为作为变量样本数据的行驶信息,xmin为变量样本数据最小值,xmax为变量样本数据最大值,x*为标准化后的变量样本数据。
进一步的,步骤S3中,所述神经网络模型包括一个输入层、一个隐藏层和一个输出层;其中,
输入层神经元数量为6个,并增加一个偏差项;隐藏层神经元数量为20个,并加上一个偏差项,隐藏层输入权重向量ωh和输出层输入权重向量ωo采用符合N(0,0.012)分布的随机初始化,隐藏层激活函数为非线性函数tanh函数:
式中:hj为第j个隐藏层神经元的输出;为第i个变量对应的输入神经元输入到第j个隐藏层神经元的权重;为标准化后的第i个变量样本数据;
输出层神经元数量为2个,输出层激活函数采用多项Logit函数:
式中:y为当前车辆为假冒绿通车辆的概率;hj为第j个隐层神经元的输出;为hj输入到输出神经元对应的权重。
进一步的,步骤S4中,对神经网络模型的参数进行更新方法为损失函数梯度下降法,并选取交叉熵误差函数作为损失函数,损失函数如下:
ξ=-[tlny+(1-t)ln(1-y)]
式中:y为当前车辆为假冒绿通车辆的概率;t为输出的车辆类别标号,若y>0.7,则t=1,模型判定当前车辆为假冒绿通车,否则t=0,模型判定当前车辆无假冒绿通嫌疑。
本发明的有益效果是:
从现有的高速公路统计数据,挖掘与判别假冒绿通车相关的重要信息之间的关系,从而实现对假冒绿通车车辆的软件提前预判稽查,与常规的钴60绿通检测设备、手持式X射线绿通检测设备相比,大幅降低了绿通检测的成本,更易于实现全路网绿通检测的覆盖,从而更好地遏制假冒绿通车辆的出现。此外,全智能信息化的操作极大地提高了检测的效率和高速公路收费站服务水平,有利于高速公路收费的健康快速发展。
附图说明
图1为假冒绿通车辆智能检测系统运行结构图。
具体实施方式
下面结合附图,详细描述本发明的技术方案:
将本发明的方法进行实用应用的方式可以设计基于本发明的高速公路假冒绿通车智能检测系统,如图1所示,包括站点监控设施模块、站点收费人员模块、中心服务器模块和稽查管理模块。所述站点监控设施模块用于提供到达收费站的货运车辆特征信息的采集功能。所述站点收费人员模块用于接收车辆特征信息及当前通行数据,并将数据上传至中心服务器模块,发出绿通车嫌疑判别请求,并接收对当前货运车辆的智能检测判别结果,并根据判别结果做相应处理后,再将车辆的处理结果回传至中心服务器模块。所述中心服务器模块主要包含系统的关键数据库和模型库,用于模型分析相关数据的存储和嫌疑车辆的判别。中心服务器根据货运车辆特征信息从关键数据库中调取模型分析相关数据,在数据经过预处理模型后,将其输入绿通车识别神经网络模型,判定车辆是否具有假冒绿通嫌疑,并将判别结果发送给站点收费人员作相应处理,并根据处理结果在关键数据库中进行操作。所述稽查管理模块用于高速公路稽查监控中心人员监控假冒绿通智能检测稽查系统的运行状态,并对中心服务器模块的关键数据库和模型库进行管理和更新。

Claims (4)

1.一种基于机器学习的收费公路绿通车检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、获取车辆的特征信息和行驶信息并保存至服务器,所述特征信息包括车型、车辆牌照号和车辆颜色,所述车辆的行驶信息包括车辆在收费公路上连续上下站的间隔时间、车辆载重、车辆上一次在收费公路上的行驶里程数据;
S2、根据站点获取的车辆特征信息,从服务器获取对应的该车辆的行驶信息,并进行预处理获得样本数据;
S3、构建绿通车识别神经网络模型,根据步骤S2获得的样本数据,对绿通车的真伪进行判断;
S4、站点工作人员根据判断结果对车辆进行核查,并将核查结果上传至服务器,在固定时间段内将累计的核查结果用作神经网络模型的训练数据,对神经网络模型的参数进行更新。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器学习的收费公路绿通车检测方法,其特征在于,步骤S2中,所述进行预处理获得样本数据的具体方法为:
对每一个车辆的行驶信息进行标准化处理,使其落入0.0~1.0之间,数据标准化处理的方法如下:
式中:x为作为变量样本数据的行驶信息,xmin为变量样本数据最小值,xmax为变量样本数据最大值,x*为标准化后的变量样本数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器学习的收费公路绿通车检测方法,其特征在于,步骤S3中,所述神经网络模型包括一个输入层、一个隐藏层和一个输出层;其中,
输入层神经元数量为6个,并增加一个偏差项;隐藏层神经元数量为20个,并加上一个偏差项,隐藏层输入权重向量ωh和输出层输入权重向量ωo采用符合N(0,0.012)分布的随机初始化,隐藏层激活函数为非线性函数tanh函数:
式中:hj为第j个隐藏层神经元的输出;为第i个变量对应的输入神经元输入到第j个隐藏层神经元的权重;为标准化后的第i个变量样本数据;
输出层神经元数量为2个,输出层激活函数采用多项Logit函数:
式中:y为当前车辆为假冒绿通车辆的概率;hj为第j个隐层神经元的输出;为hj输入到输出神经元对应的权重。
4.根据权利要求3所述的一种基于机器学习的收费公路绿通车检测方法,其特征在于,步骤S4中,对神经网络模型的参数进行更新的方法为损失函数梯度下降法,并选取交叉熵误差函数作为损失函数,损失函数如下:
ξ=-[tlny+(1-t)ln(1-y)]
式中:y为当前车辆为假冒绿通车辆的概率;t为模型输出的车辆类别标号,若y>0.7,则t=1,模型判定当前车辆为假冒绿通车,否则t=0,模型判定当前车辆无假冒绿通嫌疑。
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