[發明專利]基于網絡受限移動對象數據庫的交通流數據采集與分析

有效

• 申請號: 200710121934.0
• 申請日: 2007-09-18
• 公開（公告）號: CN101127159A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 丁治明
• 申請（專利權）人: 中國科學院軟件研究所
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/123;G01C21/26;G01C21/34;H04Q7/38
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所
• 代理人: 余長江

技術領域

本發明涉及現代交通技術領域中一種網絡動態交通流數據的采集以及交通參數的分析方法。

背景技術

為了更好地解決交通運輸系統所面臨的挑戰，自20世紀90年代以來，信息技術越來越多地應用于交通運輸部門，其中交通流的分析技術也得到了廣泛的研究與應用。為了準確地獲得實時的交通狀況信息，人們采取了一系列的技術手段來采集交通數據并獲取交通狀況信息，包括使用位置固定的交通流檢測設備(如線圈式、微波、光學檢測器等)、高空監視設備，以及浮動車設備等。

上述技術手段有著各自的優缺點。其中位置固定的交通流檢測設備能夠獲得交通流量、平均速度、甚至交通阻塞等信息，但在通常情況下，只能獲取設備設置點周圍區域的數據。為了對整個交通網絡進行監控，需要設置大量的設備，從而增加了系統的費用。高空監視設備(如使用直升飛機、衛星等)能夠獲取交通網絡中關于車輛密度、交通擁堵、平均車流速度等涉及大范圍的信息，但同樣也存在著費用高昂的缺陷。

為了解決上述問題，近年來，越來越多的應用轉向了通過浮動車設備來獲取交通流數據，即在整個城市交通網絡中，一些車輛上安裝了全球定位系統(GPS)，并通過無線通訊接口和一定的數據采集協議，不斷地向中心服務器報告自己的位置、速度、行駛方向等原始信息；服務器對收集到的信息進行分析，得到交通網絡的交通狀態信息，例如各道路段的平均通行時間、平均車速、交通阻塞狀況等，從而為交通控制與導航服務。這種方法不受區域和天氣條件的限制，并具有經濟、靈活的優點，因此得到了人們日益廣泛的重視。然而，現有的基于浮動車法的交通流統計分析技術仍然存在著以下缺陷：(1)由于浮動車系統在進行數據采集時，通常采用的是固定時間間隔或者固定空間距離的方法，當間隔閥值設得太小時，系統將需要進行頻繁的數據通訊，從而帶來高昂的通訊代價；反之，當間隔閥值設得過大時，將造成系統精度的下降。事實上，由于在浮動車系統中，表示和采集FCD時采用的是直接基于Euclidean空間的方法，沒有考慮浮動車與交通路網之間的交互作用關系，上述矛盾是難以克服的；(2)浮動車系統在進行數據分析時，需要周期性地對過去某一段時間(如5分鐘)之內所采集的浮動車數據進行離線處理，造成了一定程度的系統延遲，不能實時地得到交通參數；(3)浮動車數據所構成的是X×Y×T空間中大量離散、無序的點，在與地圖進行匹配時，很難精確地還原浮動車的時空軌跡。例如，浮動車在進行相鄰的兩次數據采集時，有可能會跨越復雜的道路網絡，僅根據兩個數據點，系統無法得到其具體的行駛路線，因此影響了處理的精度。

發明內容

針對上述現有的三類交通流數據采集與分析方法所存在的問題與不足，本發明使用網絡受限移動對象數據庫技術進行交通流數據的采集與分析，目的是提出一種高效、高精度、實時的交通流數據的采集與分析方法。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是通過網絡受限移動對象數據庫技術采集和存儲移動對象的時空軌跡；然后通過時空統計技術，以原子行駛路段為單位，對移動對象在運行中所提交的數據進行聯機統計，實時地獲得交通網絡的各項交通參數(如道路網絡中各路段的平均速度、交通流量、交通堵塞狀況等)，并保存一段時間周期內交通參數變化的時態歷史數據。

為此，需要在每個需要跟蹤其位置的移動對象上安裝GPS定位設備、實際的交通網絡數據、以及無線通訊設備。其中，上述交通網絡數據類似于一張電子地圖，可以通過對GIS地圖進行數據轉換處理而得到，它包含交通網絡中每條道路的信息和每個交叉路口的信息。其中道路的信息包括：道路標識、道路的地理幾何形狀、道路的長度、道路所含原子行駛路段的集合；交叉路口的信息包括：路口的標識、路口的地理位置、路口的區域范圍、路口所連接的道路、路口中交通流的轉接關系。

道路的標識即道路ID，通常用字母、數字、或者字母與數字的組合來表示，如圖1所示的道路交通網絡中共有7條道路，對應的道路ID分別為r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7。每條道路的地理幾何形狀用一條折線表示，即每條道路都由若干個點來描述，將這些點依次連接形成的折線即刻畫了道路的形狀。