[發明專利]基于出租車和公交GPS數據的公交運行狀態判別方法及應用系統

有效

• 申請號: 201410097193.7
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103871239A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 滕靖;張力楠;譚華東
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G08G1/00
• 分類號: G08G1/00;G06F17/30
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 葉鳳

1.一種基于出租車與公交GPS數據的公交運行狀態判別系統，其特征在于，整個系統包括前端出租車與公共汽（電）車GPS實時數據采集系統和后臺核心數據處理系統兩個部分，所述前端出租車與公共汽（電）車GPS實時數據采集系統為所述后臺核心數據采集系統提供實時的基礎數據，

所述前端出租車與公交GPS數據實時采集系統包括車載出租車GPS設備、公共汽（電）車GPS數據兩個終端設備，以及現有的線路站點信息表、路網GIS地圖，它們提供的基礎數據分別是：出租車GPS實時數據、公共汽（電）車實時數據、線路站點基礎信息數據表、GIS空間數據庫，

所述后臺核心數據處理系統又包括有預處理模塊、交通參數估計模塊、公交運行狀態判別模塊和歷史數據庫，其中：

所述預處理模塊，包括異常數據識別模塊、數據地圖匹配模塊、路段數據修正模塊、和公交數據補充模塊，

所述異常數據識別模塊以出租車GPS數據與公交GPS數據作為輸入，根據兩者在歷史數據庫中的歷史數據特征與相關性來識別剔除掉其中的異常數據，

所述數據地圖匹配模塊對異常數據識別模塊輸出的出租車及公交車GPS數據，再結合線路站點信息表、路網GIS地圖對其進一步進行路段和站點的匹配，從而剔除其中錯誤的數據，

所述路段數據修改模塊對于數據地圖匹配模塊輸出的速度正常但其它字段有異常的克服其存在的小問題，利用相鄰數據完成數據的修正，

所述公交數據補充模塊對路段數據修改模塊輸出的修正數據后，在實時數據輸入樣本量不足的情況下，則調取歷史數據庫中的歷史數據進行補充，如此通過融合歷史數據來提高數據質量，

該輸出的高質量數據分別更新歷史數據庫和提供給交通參數估計模塊加以提取其中有用的參數，

所述交通參數估計模塊，包括交通參數提取模塊和公交運行特征估計模塊，所述的交通參數提取模塊提取從預處理后輸出的同一時刻對應該路段的公交車GPS數據和出租車GPS數據兩種基礎數據，從中分別提取出公交路段行程時間、公交數據樣本量、出租車路段運行速度、出租車數據樣本量這四項參數，

所述公交運行特征估計模塊利用海量歷史數據（至少一周）進行模型擬合，獲取不同道路特征下對應的某公交路段運行速度估計模型，以此模型參數建立路段公交運行特征庫，路段公交運行特征基礎模型如下：

Vbus=tbus×qbusL×α+Vc×qc×βqbus+qc]]>

式中，V_bus是公交車的路段運行速度，t_bus是采集到的數據樣本公交車行程時間，q_bus是公交車的樣本數，V_c是出租車的路段運行速度，q_c是出租車的樣本數，α和β是路段權重系數，根據歷史數據標定而得，

以交通參數提取模塊提供的公交路段行程時間、公交數據樣本量、出租車路段運行速度、出租車數據樣本量作為模型的輸入，所述公交運行特征估計模塊并以公交路段運行速度作為輸出，同時更新歷史數據庫，

所述公交運行狀態判別模塊，包括判別閾值確定模塊和公交運行狀態判定模塊，所述判別閾值確定模塊利用歷史數據庫進行分析給每個路段劃定公交運行狀態閾值，然后根據交通參數估計實時計算的路段公交運行速度判別公交運行狀態，將狀態分為暢通、緩行、擁擠三個等級。

2.一種基于出租車與公共汽（電）車的全球定位系統獲取數據的公交運行狀態判別方法，其特征在于，依次包括如下步驟：

（1）數據采集：

通過接口服務器連接至城市的出租車數據中心、公交車數據中心的數據接口，獲得路網上各個GPS終端的實時數據，

（2）數據預處理：

基于實時輸入的出租車GPS數據、公交車GPS數據、靜態的GIS路網數據、線路站點數據信息進行數據的預處理，通過數據篩選、修復、數據融合來提高數據質量，得到有效地高質量數據，

（21）首先對輸入的出租車GPS數據、公交車GPS數據進行識別并剔除速度異常的數據，

（22）然后結合靜態的GIS路網數據、線路站點數據信息對出租車及公交車GPS數據進行路段和站點的匹配，

（23）之后對于速度正常但其它字段有異常的數據進行修正處理，

（24）最后在實時數據輸入樣本量不足的情況下用歷史數據進行補充，便終結數據預處理工作；

（3）交通參數估計：

（31）首先對預處理過輸出的公交車GPS數據提取公交路段行程時間、公交數據樣本量這兩項參數，然后利用預處理過輸出的出租車GPS數據估計同一時刻對應該路段的出租車路段運行速度、出租車數據樣本量這兩項參數，

（32）基于以上四個參數，以公交路段行程時間、公交數據樣本量、出租車路段運行速度、出租車數據樣本量作為模型的輸入，公交路段運行速度作為輸出，利用海量歷史數據進行模型擬合，獲取不同道路特征下對應的某公交路段運行速度估計模型，以此模型參數建立路段公交運行特征庫，路段公交運行特征基礎模型如下：

Vbus=tbus×qbusL×α+Vc×qc×βqbus+qc]]>

式中，V_bus是公交車的路段運行速度，t_bus是采集到的數據樣本公交車行程時間，q_bus是公交車的樣本數，V_c是出租車的路段運行速度，q_c是出租車的樣本數，α和β是路段權重系數，根據歷史數據標定而得，

（4）公交運行狀態判別：

利用歷史數據庫進行分析，給每個路段劃定公交運行狀態閾值，然后根據交通參數估計模型實時計算輸出的路段公交運行速度判別公交運行狀態，狀態分為暢通、緩行、擁擠三個等級。