有效
一种用于集成行车提示的车站站场图的编制方法
宋宗莹、王忠、蔡嘉鑫、石江、袁张付、王兴中、魏东、蒋街平、沈洁、王准
中国神华能源股份有限公司
摘要
本发明公开了一种用于集成行车提示的车站站场图的编制方法,包括如下步骤:S1、生成常用控件组合和关联模式,形成控件使用行为模型;S2、将控件使用行为模型输入图神经网络生成智能化布局建议;S3、根据智能化布局建议,采用力导向算法对控件进行自动布局,生成初步站场图布局;S4、基于初步站场图布局构建控件的有限状态机,使得控件实现动态行为响应;S5、基于动态控件行为形成具备动态响应能力的站场图;S6、使用模拟退火树搜索计算最优进路路径,结合约束传播算法进行路径冲突检测和调整;S7、在增强现实环境中进行图像处理和特征标定,提供直观的路径和站场视图。本发明利用图神经网络和模拟退火树搜索等,实现路径优化和车站站场图编制。
1.一种用于集成行车提示的车站站场图的编制方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、采集历史车站站场设计数据和用户操作记录,并利用关联规则挖掘算法分析,生成常用控件组合和关联模式,形成控件使用行为模型;S2、将控件使用行为模型输入图神经网络进行进路配置分析,并结合长短期记忆网络进行用户操作行为的时间序列预测,生成智能化布局建议;S3、根据智能化布局建议,采用力导向算法对控件进行自动布局,结合Adam优化器实现控件在站场图中的合理分布,生成初步站场图布局;S4、基于初步站场图布局构建控件的有限状态机,定义控件的不同状态及行为转换,通过事件驱动模型处理用户交互事件,使得控件在站场图布局中实现动态行为响应;S5、基于动态控件行为,使用服务器-客户端实时数据同步技术实现客户端与服务器之间的数据实时更新,形成具备动态响应能力的站场图;S6、利用实时同步数据,使用模拟退火树搜索计算最优进路路径,并结合约束传播算法进行路径冲突检测和调整;S7、将具备动态响应能力的站场图与最优进路路径结合,在增强现实环境中进行图像处理和特征标定,实现虚拟控件在物理站场中的叠加显示,提供直观的路径和站场视图。
2.根据权利要求1所述的一种用于集成行车提示的车站站场图的编制方法,其特征在于,所述S2具体包括:S21、对控件使用行为模型进行初步数据预处理,采用归一化和特征缩放技术对模型数据进行规范化操作;S22、将预处理后的控件使用行为模型输入图神经网络,通过节点嵌入方法建立站场图中各控件的多维特征向量,并根据控件使用行为模型学习结果确定控件之间的关联权重和路径关系;S23、在图神经网络中,利用图卷积层进行信息传递和聚合,逐层传播控件特征和权重信息,通过邻接矩阵计算和更新节点特征向量,逐步提取站场图中的控件空间特征;S24、将图神经网络输出的控件嵌入结果输入长短期记忆网络,用于分析控件使用行为模型的时间序列数据,通过长短期记忆网络提取控件操作行为的短期动态特征和长期趋势特征,预测用户的布局调整偏好;S25、在长短期记忆网络中结合过去的控件操作历史和当前控件使用行为模型输出,综合评估控件之间的关联模式和用户的潜在布局行为,生成智能化布局建议的初步输出,并进行迭代调整,进一步优化布局建议;S26、将图神经网络生成的控件空间特征与长短期记忆网络输出的布局建议进行融合,形成最终的智能化布局建议。
3.根据权利要求1所述的一种用于集成行车提示的车站站场图的编制方法,其特征在于,所述S3具体包括:S31、接收从智能化布局建议中提取的控件特征向量和布局权重信息,初始化力导向算法中每个控件节点的位置、连接关系及物理参数,构建控件布局的基础图结构;S32、采用改进的动态力调整机制,在力导向算法中,根据节点密度和布局复杂度实时调节吸引力和排斥力参数,动态适应节点间的距离和邻域分布状态;S33、在迭代布局过程中,采用多线程并行计算策略,将控件节点按分区并行处理,计算控件之间的作用力和位置变化,每次迭代包括节点位置的调整和冲突检测,逐步逼近全局最优布局状态;S34、引入分层布局策略,优先调整高优先级控件的位置,再调整低优先级控件,提升控件间的层次感和布局的功能分布合理性;S35、将迭代完成的布局结果输入增强型Adam优化器,所述Adam优化器引入学习率调节模块和梯度变化跟踪机制,实现控件节点位置的细化调整;S36、结合Adam优化器输出的调整结果,对整个布局进行最终整合和验证,形成初步站场图布局。
4.根据权利要求1所述的一种用于集成行车提示的车站站场图的编制方法,其特征在于,所述S4具体包括:S41、接收生成的初步站场图布局,定义控件的初始状态和属性,包括空闲、占用和锁定,并为每个控件分配状态标识和初始参数;S42、基于初步站场图布局,构建控件的有限状态机,定义状态集合 和事件集合 ,并设定状态转换函数: ;其中, 表示状态转换函数, 表示当前控制状态, 表示触发状态变化的事件, 表示目标控件状态;S43、配置事件驱动模型,通过实时事件监听机制捕获用户交互事件和系统触发事件,并与控件的有限状态机的状态转换规则绑定,使事件触发控件的状态变化,确保控件在用户操作中的实时响应;S44、结合事件触发和时间步长进行控件状态更新;S45、将控件状态更新结果同步至站场图布局,通过数据绑定和实时可视化机制,使控件状态的变化在图形界面上即时反映;S46、进行控件行为响应的仿真测试,验证控件在多种事件和操作条件下的响应速度和稳定性,优化有限状态机的状态转换逻辑和事件驱动模型,使得控件在站场图布局中实现动态行为响应。
5.根据权利要求1所述的一种用于集成行车提示的车站站场图的编制方法,其特征在于,所述S5具体包括:S51、接收生成的动态控件行为数据,初始化服务器和客户端之间的实时数据同步模块,建立双向通信通道;S52、定义数据传输协议,构建控件状态数据包结构 ,其中 表示控件的唯一标识符, 表示控件的当前状态信息, 表示时间戳;S53、在服务器端配置事件监听机制,实时捕获控件状态的变更事件,并触发数据传输函数 : ;其中, 表示控件状态数据包, 表示控件状态在时间 的变化速率, 表示平滑项, 表示调节状态变化检测的平滑参数, 表示状态变化速率的阈值, 表示控制传输延迟的衰减因子, 表示数据包生成时间, 表示允许的最大延迟时间, 表示调节频率因子;S54、客户端接收并解析从服务器传输的状态数据包 ,通过解析模块进行解码和验证,解析后的控件状态将实时应用于客户端的站场图布局中;S55、采用数据绑定技术将解析后的控件状态与客户端站场图进行同步更新,数据同步过程动态调整控件的显示优先级和布局层次;S56、在同步流程中配置实时监控和错误校正机制,对数据传输中的丢包、延迟或潜在错误进行监测,当检测到异常时,触发自适应回溯和重传机制,调整传输策略,形成具备动态响应能力的站场图。
6.根据权利要求1所述的一种用于集成行车提示的车站站场图的编制方法,其特征在于,所述S6具体包括:S61、获取的实时同步数据,包括控件状态、站场图布局及用户交互信息,初始化路径搜索模块,设定路径搜索的起始节点和目标节点,并配置路径搜索参数,所述路径搜索参数包括初始温度、降温速率和路径评估准则;S62、启动模拟退火树搜索算法,从当前路径作为初始路径进行扩展,在搜索树结构中随机选择邻近节点生成候选路径;所述初始路径具有随机性,用于探索路径空间中的多样解;对每个所述候选路径,计算路径权重作为路径质量的衡量指标;所述路径权重由路径长度、路径节点的优先级和特定限制条件综合决定;S63、路径评估后,根据模拟退火算法的接受概率函数决定是否接受新路径;接受概率受当前温度控制,温度越高,接受概率越大;随着迭代进行,温度逐渐降低,接受概率减少,使搜索过程从广泛探索逐渐过渡到局部精细搜索;S64、在路径生成和路径选择阶段,结合约束传播算法对路径进行冲突检测,检测过程中扫描路径中的所有节点和边,判断是否与站场图中的固定控件、预设路径限制或动态元素发生冲突;若检测到冲突,约束传播算法识别冲突节点的邻近区域并进行标记;S65、路径调整机制启动后,重新选择与冲突节点邻接的备选节点进行路径修复,调整过程结合模拟退火算法继续迭代,通过不断更新和重新计算路径质量,逐步优化整个路径实现无冲突的最优进路路径;S66、在路径优化和调整完成后,将最终生成的最优进路路径集成至站场图布局中,实时更新站场图并展示路径规划结果。
7.根据权利要求1所述的一种用于集成行车提示的车站站场图的编制方法,其特征在于,所述S7具体包括:S71、接收具备动态响应能力的站场图和生成的最优进路路径,并加载到增强现实模块中,为路径和控件的虚拟叠加显示提供基础;S72、应用图像处理技术对站场图进行预处理,使用图像增强和边缘检测算法优化图像清晰度;S73、采用特征标定技术识别物理站场中的关键位置和参照点,使用尺度不变特征变换算法对物理站场中的特征进行标定和匹配;S74、使用Perspective-n-Point算法进行设备的实时姿态估计,结合物理站场的标定特征和摄像设备的参数,确定设备的实时位置和视角,确保虚拟路径和控件在不同视角下的正确对齐;S75、将最优进路路径和控件通过渲染引擎投射到增强现实环境中,实现虚拟路径与控件在物理站场上的叠加显示,渲染过程包括路径线条的动态调整和控件的实时响应;S76、测试和验证路径和控件在增强现实环境中的稳定性和响应速度,调整显示参数和渲染逻辑,提供直观的路径和站场视图。



