一种自主式交通系统物理架构的构建方法及系统与流程

1.本发明涉及数据处理技术领域，尤其是一种自主式交通系统物理架构的构建方法及系统。


背景技术：

2.自主式交通系统是在新兴技术推动下，以更加安全、高效、便捷、绿色和经济为目标，基于自主感知、学习、决策、响应的业务逻辑，通过自组织运行与自主化服务的方式，完成对人与物的运输。而物理架构在交通系统架构体系中是最贴近现实世界的一层架构，是对交通系统逻辑语义的具体实现，也是指导交通系统规划建设的框架视图，在交通系统架构体系中有着不可或缺的作用。
3.目前，物理架构部分在组成元素上主要分为三层，分别是系统、子系统、系统模块，三层元素与模块之间交互的框架流一起构成了物理架构。
4.随着各类信息化交通设施的涌现，更依赖实时信息交互的新一代智能交通系统逐步出现了，现有its物理架构在内容上已表现出难以映射至现实世界的问题，在构建上也存在缺乏规范性的问题，具体表现为：
5.(1)物理架构组成元素与功能模块划分不清，造成物理架构元素与现实实体对应不明显。
6.(2)物理架构没有明确的构建标准，缺少对物理架构组成元素与信息流的规范统一表达。
7.(3)缺乏物理实体相互间共性关联的设计，无法应用于自主式交通系统。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本发明实施例提供一种高效的自主式交通系统物理架构的构建方法及系统，能够融合形成面向不同交通场景的系统物理架构。
9.本发明的一方面提供了一种自主式交通系统物理架构的构建方法，包括：配置物理架构的物理对象；
10.根据自主式交通系统服务集，对系统功能进行解构，得到系统功能的交通实体，所述交通实体包括但不限于系统功能的提供者和服务对象；
11.根据所述系统功能和交通实体，构建物理对象集；
12.根据所述物理对象集中各个物理对象与系统功能之间的映射关系，确定物理对象之间的交互关系；获取所述系统功能之间传递的数据流，根据不同数据流之间的相似度生成信息交互对；
13.根据所述物理对象以及所述信息交互对，根据逻辑架构构建自主式交通系统的物理架构。
14.可选地，所述配置物理架构的物理对象，包括：
15.根据物理架构的构建需求，定义五个物理架构基本元素属性，其中，所述五个物理
架构基本元素属性包括对象类别、自主化能力、交通信息参与方式、接入能力、映射逻辑；
16.将五个物理架构基本元素属性划分为两类，得到本体属性和连接属性；
17.其中，所述本体属性用于表征物理对象内涵，包括对象类别、自主化能力与交通信息参与方式；
18.所述连接属性用于表征物理对象在架构中的位置与连接特征，包括接入能力与映射逻辑。
19.可选地，所述根据所述系统功能和交通实体，构建物理对象集，包括：
20.统计每一个交通实体所提供的功能数量，根据不同交通实体提供的功能数量将交通实体划分至三个类别中，所述三个类别包括个体类物理对象、模块类物理对象和系统类物理对象；
21.根据所述交通实体的分类结果，确定每一类物理对象的组成；
22.根据所述每一类物理对象的组成以及系统功能，配置物理对象属性。
23.可选地，所述获取所述系统功能之间传递的数据流，根据不同数据流之间的相似度生成信息交互对，包括：
24.获取各个系统功能涉及的数据流，并确定所述各条数据流的来源、去向以及各条数据流的组成，将相同来源以及相同去向的数据流作为待聚合数据流；
25.将待聚合数据流的名称和组成作为输入文本，对所述输入文本进行分词处理，得到数据流相关词语库；
26.通过word2vec将所述词语库中的词语映射至向量空间，生成词向量；
27.根据任意两条数据流的词向量计算文本相似度矩阵；
28.根据所述文本相似度矩阵，计算数据流相似度；
29.根据所述数据流相似度，将相似度满足阈值要求的两条数据流合并得到信息交互对。
30.可选地，所述根据所述数据流相似度，将相似度满足阈值要求的两条数据流合并得到信息交互对，包括：
31.判断任意两条数据流之间的相似度是否大于阈值，若是，则确定所述两条数据流相似，若否，则确定所述两条数据流不相似；
32.将数据流作为节点，按照数据流相似性构造边，将每个待合并数据流集合生成一个无向图；
33.搜索所述无向图中的所有完全连接子图，将所述完全连接子图中的数据流合并；
34.根据物理对象与功能之间的映射关系，将合并得到数据流映射到物理空间中，生成信息流；
35.查找所述信息流的起点物理对象和终点物理对象，生成信息交互对。
36.本发明实施例的另一方面提供了一种自主式交通系统物理架构的构建系统，包括：
37.第一模块，用于配置物理架构的物理对象；
38.第二模块，用于根据自主式交通系统服务集，对系统功能进行解构，得到系统功能的交通实体，所述交通实体包括但不限于系统功能的提供者和服务对象；
39.第三模块，用于根据所述系统功能和交通实体，构建物理对象集；
40.第四模块，用于根据所述物理对象集中各个物理对象与系统功能之间的映射关系，确定物理对象之间的交互关系；
41.第五模块，用于获取所述系统功能之间传递的数据流，根据不同数据流之间的相似度生成信息交互对；
42.第六模块，用于根据所述物理对象以及所述信息交互对，根据逻辑架构构建自主式交通系统的物理架构。
43.本发明实施例的另一方面提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；
44.所述存储器用于存储程序；
45.所述处理器执行所述程序实现如前面所述的方法。
46.本发明实施例的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的方法。
47.本发明的实施例首先配置物理架构的物理对象；根据自主式交通系统服务集，对系统功能进行解构，得到系统功能的交通实体，所述交通实体包括但不限于系统功能的提供者和服务对象；根据所述系统功能和交通实体，构建物理对象集；根据所述物理对象集中各个物理对象与系统功能之间的映射关系，确定物理对象之间的交互关系；获取所述系统功能之间传递的数据流，根据不同数据流之间的相似度生成信息交互对；根据所述物理对象以及所述信息交互对，根据逻辑架构构建自主式交通系统的物理架构。本发明提高了效率，能够融合形成面向不同交通场景的系统物理架构。
附图说明
48.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1为本发明实施例提供的整体步骤流程图；
50.图2为本发明实施例提供的一种物理架构示意图。
具体实施方式
51.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
52.针对现有技术存在的问题，本发明的一方面提供了一种自主式交通系统物理架构的构建方法，包括：配置物理架构的物理对象；
53.根据自主式交通系统服务集，对系统功能进行解构，得到系统功能的交通实体，所述交通实体包括但不限于系统功能的提供者和服务对象；
54.根据所述系统功能和交通实体，构建物理对象集；
55.根据所述物理对象集中各个物理对象与系统功能之间的映射关系，确定物理对象之间的交互关系；获取所述系统功能之间传递的数据流，根据不同数据流之间的相似度生成信息交互对；
56.根据所述物理对象以及所述信息交互对，根据逻辑架构构建自主式交通系统的物理架构。
57.可选地，所述配置物理架构的物理对象，包括：
58.根据物理架构的构建需求，定义五个物理架构基本元素属性，其中，所述五个物理架构基本元素属性包括对象类别、自主化能力、交通信息参与方式、接入能力、映射逻辑；
59.将五个物理架构基本元素属性划分为两类，得到本体属性和连接属性；
60.其中，所述本体属性用于表征物理对象内涵，包括对象类别、自主化能力与交通信息参与方式；
61.所述连接属性用于表征物理对象在架构中的位置与连接特征，包括接入能力与映射逻辑。
62.可选地，所述根据所述系统功能和交通实体，构建物理对象集，包括：
63.统计每一个交通实体所提供的功能数量，根据不同交通实体提供的功能数量将交通实体划分至三个类别中，所述三个类别包括个体类物理对象、模块类物理对象和系统类物理对象；
64.根据所述交通实体的分类结果，确定每一类物理对象的组成；
65.根据所述每一类物理对象的组成以及系统功能，配置物理对象属性。
66.可选地，所述获取所述系统功能之间传递的数据流，根据不同数据流之间的相似度生成信息交互对，包括：
67.获取各个系统功能涉及的数据流，并确定所述各条数据流的来源、去向以及各条数据流的组成，将相同来源以及相同去向的数据流作为待聚合数据流；
68.将待聚合数据流的名称和组成作为输入文本，对所述输入文本进行分词处理，得到数据流相关词语库；
69.通过word2vec将所述词语库中的词语映射至向量空间，生成词向量；
70.根据任意两条数据流的词向量计算文本相似度矩阵；
71.根据所述文本相似度矩阵，计算数据流相似度；
72.根据所述数据流相似度，将相似度满足阈值要求的两条数据流合并得到信息交互对。
73.可选地，所述根据所述数据流相似度，将相似度满足阈值要求的两条数据流合并得到信息交互对，包括：
74.判断任意两条数据流之间的相似度是否大于阈值，若是，则确定所述两条数据流相似，若否，则确定所述两条数据流不相似；
75.将数据流作为节点，按照数据流相似性构造边，将每个待合并数据流集合生成一个无向图；
76.搜索所述无向图中的所有完全连接子图，将所述完全连接子图中的数据流合并；
77.根据物理对象与功能之间的映射关系，将合并得到数据流映射到物理空间中，生成信息流；
78.查找所述信息流的起点物理对象和终点物理对象，生成信息交互对。
79.本发明实施例的另一方面提供了一种自主式交通系统物理架构的构建系统，包括：
80.第一模块，用于配置物理架构的物理对象；
81.第二模块，用于根据自主式交通系统服务集，对系统功能进行解构，得到系统功能的交通实体，所述交通实体包括但不限于系统功能的提供者和服务对象；
82.第三模块，用于根据所述系统功能和交通实体，构建物理对象集；
83.第四模块，用于根据所述物理对象集中各个物理对象与系统功能之间的映射关系，确定物理对象之间的交互关系；
84.第五模块，用于获取所述系统功能之间传递的数据流，根据不同数据流之间的相似度生成信息交互对；
85.第六模块，用于根据所述物理对象以及所述信息交互对，根据逻辑架构构建自主式交通系统的物理架构。
86.本发明实施例的另一方面提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；
87.所述存储器用于存储程序；
88.所述处理器执行所述程序实现如前面所述的方法。
89.本发明实施例的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的方法。
90.下面对本发明的具体实现原理进行详细说明：
91.本发明提出的一种面向对象的自主式交通系统物理架构的构建方法，包含以下步骤：
92.(a)、根据面向对象的架构开发思想，定义物理架构的基本组成元素，即物理对象。
93.(b)、面向自主式交通系统服务集，基于对系统功能的解构，梳理功能的提供者、服务对象等交通实体。
94.(c)、以系统功能与交通实体作为输入，构建物理对象集。
95.(d)、基于系统服务的实现逻辑，通过物理对象与功能的映射确定物理对象间的交互关系。
96.(e)、整理功能间传递的数据流，通过分析其相似度聚合数据流,形成信息交互对。
97.(f)、利用已有的物理对象与信息交互对，根据逻辑架构构建自主式交通系统的物理架构。
98.可选地，上述步骤(a)中，根据架构构建需要定义了5个物理架构基本元素属性，即对象类别、自主化能力、交通信息参与方式、接入能力、映射逻辑。按照其在构建物理架构过程中的作用，将5个属性分为两类，一类为本体属性，用来描述物理对象内涵，包括对象类别、自主化能力与交通信息参与方式；另一类为连接属性，用来描述物理对象在架构中的位置与连接特征，包括接入能力与映射逻辑。各属性描述与对应属性值示例如表1所示：
99.表1
[0100][0101]
可选地，所述步骤(b)中，根据“感知
‑
学习
‑
决策
‑
响应”交通系统服务实现逻辑，对服务实现过程进行解构，确定实现服务所需的功能。并基于总结的交通实体，确定功能的提供者、服务对象以及功能实现过程中需要的其他实体。
[0102]
可选地，所述步骤(c)中，基于系统功能与交通实体的输入，将交通实体按照所实现功能的复杂程度进行分类，并对应到“个体
‑
模块
‑
系统”三层物理对象上，分别针对每类物理对象进行构建，确定其组成与属性，具体实现过程包括以下1)
‑
3)：
[0103]
1)统计得到每一交通实体所提供的功能数量，按照该数量将其划分为三个类别。其中不提供功能的交通实体对应“个体”类物理对象；能够单独实现特定功能的交通实体对应“模块”类物理对象；与其他实体合作实现多项功能的交通实体对应“系统”类物理对象。
[0104]
2)分类别确定物理对象的组成。物理对象本质上是交通实体与系统功能的耦合体，因此按照交通实体分类确定每一物理对象的组成。其中“模块”类和“系统”类物理对象通过功能的提供者确定，“个体”类物理对象通过功能的服务对象与涉及实体确定。
[0105]
3)根据实体组成与系统功能设置物理对象属性。其中“对象类别”属性与“映射逻辑”属性已经由步骤1)与步骤2)确定；“自主化能力”属性与“交通信息参与方式”属性由其实现功能对应的运作逻辑确定；“接入能力”属性由其对应交通实体组成确定。
[0106]
可选地，所述步骤(d)中，基于步骤(c)构造的物理对象集，分析服务的实现过程。通过构造服务的逻辑架构，明确功能的逻辑顺序与传递的数据流，再结合物理对象的“映射逻辑”属性，将功能间的逻辑顺序映射为物理对象间的交互关系，若系统功能在逻辑架构上邻接，其对应的物理对象在物理架构上也将存在关联。
[0107]
可选地，所述步骤(e)中，整理步骤(d)中明确的逻辑数据流，针对数据流名称与数据流组成进行文本相似度分析，聚合相似数据流，并映射至物理架构中，形成物理信息流与信息交互对。其具体实现步骤包括以下1)
‑
8)：
[0108]
1)整理逻辑架构数据流
[0109]
明确各个功能涉及的数据流，并确定各条数据流的来源、去向以及数据组成。将相同来源与去向的逻辑数据流作为待聚合数据流，后续操作均针对此类数据进行。
[0110]
2)构造词向量语料库
[0111]
针对每一类来源与去向均相同的数据流集合，以其名称与组成作为输入文本，并对文本进行分词，得到数据流相关词语库。根据词语库获取词向量训练语料库，对语料库同样进行分词处理。
[0112]
3)生成词向量
[0113]
使用word2vec将词语映射至向量空间，生成词向量，此时文本表达形式如下：
[0114]
data_flow＝(w1,w1,
…
,w
n
)
t
,
[0115]
其中：w
i
代表文本中第i个词语对应的词向量；
[0116]
n代表文本中词语的个数。
[0117]
4)计算文本相似度矩阵
[0118]
针对待合并数据流集合中的任意两条数据流data_flow
a
和data_flow
b
，分别计算data_flow
a
内部各个词语与data_flow
b
内词语的余弦距离，形成文本相似度矩阵：
[0119][0120]
其中，a
ij
代表data_flow
a
中第i个词与data_flow
b
中第j个词的相似度；
[0121]
m、n代表data_flow
a
与data_flow
b
中词语的个数。
[0122]
5)计算数据流相似度
[0123]
在相似度矩阵上，将每行的最大值作为data_flow
a
内词语与data_flow
b
的相似度，数据流相似度根据以下规则计算：
[0124][0125]
其中：
[0126][0127][0128]
th：判断两个词是否相似的阈值。
[0129]
6)判断数据流相似性
[0130]
设置阈值，若两条数据流的相似度大于阈值，则视为二者相似，依次判断全部数据流的相似性。
[0131]
7)合并数据流
[0132]
为保证数据流合并的准确性，采取构造无向图的方式确定合并资格。将数据流作为节点，按照数据流相似性构造边，每个待合并数据流集合形成一个无向图。搜索无向图上所有完全连通子图，合并子图内的数据流。
[0133]
8)确定物理信息流
[0134]
经过步骤7)产生的合并后数据流位于功能之间，通过物理对象与功能之间的映射关系，将数据流对应到物理空间中，形成信息流，并确定信息流的起终点物理对象，从而生成信息交互对。
[0135]
可选地，所述步骤(f)中，基于已有的物理对象集与信息交互对，根据逻辑架构挑选对应物理对象与信息流，使物理对象按照“感知
‑
学习
‑
决策
‑
响应”与“个体
‑
模块
‑
系统”的序列进行布局，以信息流连接物理对象，形成物理架构。
[0136]
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0137]
本发明提出了面向对象的自主式交通系统物理架构的构建方法。与传统的智能交通系统物理架构的构建方法相比，该方法能够形成规范统一的物理对象与信息交互对集合，进而根据功能架构、逻辑架构进行选择，形成针对自主式交通系统的物理架构。
[0138]
下面以道路自动安全驾驶场景为例，详细说明本发明的应用过程：
[0139]
参考图1，本发明提供的一种面向对象的自主式交通系统物理架构的构建方法，通过以下步骤实现：
[0140]
(a)、根据面向对象的架构开发思想，定义物理架构的基本组成元素，即物理对象。
[0141]
(b)、面向自主式交通系统服务集，基于对系统功能的解构，梳理功能的提供者、服务对象等交通实体。
[0142]
具体地，以“无信号灯路口通行”为例，其所需功能及对应交通实体如表2所示：
[0143]
表2
[0144][0145]
表2展示了“无信号灯路口通行”服务对应功能及交通实体。
[0146]
(c)以系统功能与交通实体作为输入，构建物理对象集。
[0147]
以“无信号灯路口通行”为例，其实现所需物理对象及其描述如表3所示：
[0148]
表3
[0149][0150]
表3展示了“无信号灯路口通行”的服务相关物理对象。
[0151]
(d)基于系统服务的实现逻辑，通过物理对象与功能的映射确定物理对象间的交互关系。
[0152]
(e)整理功能间传递的数据流，通过分析其相似度聚合数据流,形成信息交互对。
[0153]
以“无信号灯路口通行”为例，其实现所需信息交互对如表4所示：
[0154]
表4
[0155]
[0156][0157]
表4展示了“无信号灯路口通行”的服务相关信息交互对。
[0158]
(f)利用已有的物理对象与信息交互对，根据逻辑架构构建自主式交通系统的物理架构。
[0159]
以“无信号灯路口通行”为例，其物理架构如图2所示。
[0160]
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
[0161]
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
[0162]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0163]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
[0164]
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0165]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0166]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0167]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
[0168]
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。