[發明專利]用于車輛GPS數據分析與異常監測的可視挖掘方法

有效

• 申請號: 201210536118.7
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103020222A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 蒲劍蘇;屈華民;倪明選
• 申請（專利權）人: 廣州市香港科大霍英東研究院
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種利用可視化技術來實現對車輛GPS數據分析與異常監測的方法。該方法能支持流數據在實時顯示監控的同時，以可視數據模型“指紋印”來將車輛GPS數據中存在的一些抽象概念，如頻繁規律和周期規律，以一種分析者容易理解的方式來顯示，降低分析門檻，擴大應用范圍，提高分析效率。?

背景技術

經過20余年的實踐證明，GPS系統是一個高精度、全天候和全球性的無線電導航、定位和定時的多功能系統。GPS相關系統廣泛應用于公安，醫療，消防，交通，物流等領域。近年來，GPS設備、移動通信設備以及各類傳感器設備在全球范圍的廣泛使用，產生了大量包含空間地理位置信息、時間信息及其它相關信息的軌跡數據，其數據量往往能達到TB級甚至PB級。由于這類數據的規模龐大，超過了傳統數據處理技術能夠有效處理的范圍，因此，對以交通數據與車輛軌跡為代表的GPS數據進行高效分析與深度挖掘，已成為目前IT領域中的研究熱點之一。對GPS數據進行數據挖掘與知識發現具有重要的社會效益與經濟效益，是目前各國政府、企業和研究機構極為重視的科研方向。經過挖掘分析后，從車輛GPS數據中獲取的知識具有十分廣闊的應用前景，例如，交通數據能應用于城市管理、道路規劃、交通控制、出行規劃等多個領域。?

但是GPS采集到的數據同時包含有時間、空間特征，可以歸類為時空數據。而近年來隨著數據規模的不斷擴大，對時空數據的分析提出了嚴峻的挑戰。首先，由于地理空間的復雜性，數據中涉及到空間相關的特征時，傳統的方法如統計、數據挖掘和機器學習不能夠通過全自動的方法進行完整的分析，整個過程需要專家的全程參與，利用人對空間和區域相關的認識，對空間相關固有的屬性和關系的隱性知識。其次，時間相關特征也是一個復雜的現象。時間本身以線性的方式進行變化，但隨著時間的推移事件的產生規律，卻可以是周期性重復，多次循環重復；整個形成層次結構，甚至事件與事件之間的時間屬性上具有重疊和互相關聯的特性。并且時間特征也具有異構的特點，因此，我們得區分白天和晚上，工作日和周末，假期和正常工作期間。對這些知識專家們或者參與分析的用戶有很深刻的理解，但這卻是需要意會而難以傳達給機器的一種感覺。因此，具有時間特征的數據在分析中也需要專家的大量參與，通過使用恰當的表達形式來分析和挖掘數據中相關的規律。?

近年來種類繁多的信息源產生的大量數據，遠遠超出了人腦分析解釋這些數據的能力，由于缺乏大量數據的有效分析手段，大量的計算資源被浪費，這嚴重阻礙了科學研究的進展，可視化（Visualization）技術由此提出。現代的數據可視化（Data?Visualization）技術指的是運用計算機圖形學和圖像處理技術,將數據換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來,并進行交互處理的理論、方法和技術。它涉及到計算機圖形學、圖像處理、計算機輔助設計、計算機視覺及人機交互技術等多個領域。數據可視化概念首先來自科學計算可視化（Visualization?in?Scientific?Computing），科學家們不僅需要通過圖形圖像來分析由計算機算出的數據，而且需要了解在計算過程中數據的變化。?近年來，隨著網絡技術和電子商務的發展，提出了信息可視化（Information?Visualization）的要求。我們可以通過數據可視化技術，發現大量金融、通信和商業數據中隱含的規律，從而為決策提供依據。這已成為數據可視化技術中新的熱點。?

可視化數據分析技術拓寬了傳統的圖表功能，使用戶對數據的剖析更清楚。例如把數據庫中的多維數據變成多種圖形，這對提示數據的狀況、內在本質及規律性起到了很強的作用。當顯示發現的結果時，將地圖同時顯示作為背景。一方面能夠顯示其知識特征的分布規律；另一方面也可對挖掘出的結果進行可視化解釋，從而達到最佳的分析效果。可視化技術使用戶看到數據處理的全過程、監測并控制數據分析過程。而相對應地是，傳統處理分析方法只能適用于較小規模數據，不能很好的表示數據分析中的存在的一些抽象概念，并且很難以一種人容易理解的方式顯示大數據，不能支持流數據的實時顯示。?

經檢索發現，目前利用車載GPS設備的系統和公司，各種GPS/GIS/GSM/GPRS車輛監控系統軟件、GSM和GPRS移動智能車載終端、系統的二次開發車輛監控系統整體搭建方案，都沒有針對在對車輛GPS數據監測的同時進行分析的挖掘方法。在異常發生的情況下，用戶將需要耗費更多的時間和資源，才能夠做出決策。?

本發明填補了這個技術空白，將有效解決大規模車輛GPS數據帶來的顯示分析問題。?

發明內容