[發(fā)明專利]基于出租車GPS數(shù)據(jù)挖掘的交通異常識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510060839.9
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104573116B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安實;張昕明;崔建勛;王健;姚焓東;魏艷波
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所23109
• 代理人: 楊立超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于出租車GPS數(shù)據(jù)挖掘的交通異常識別方法。

背景技術(shù)

目前，許多城市內(nèi)交通供給與交通需求之間的矛盾日益激化，造成嚴重的交通問題。在趨于飽和的城市道路網(wǎng)絡(luò)中，交通事故、交通擁堵、惡劣天氣和道路交通緊急事件等，均會造成道路交通短時異常，甚至會由點到面的迅速發(fā)展蔓延，導致整體路網(wǎng)的擁堵或癱瘓。及時、準確地識別交通異常事件并進行積極的響應(yīng)和處理，是應(yīng)對道路交通矛盾的有效途徑之一。因此交通異常事件的識別也逐步成為交通研究領(lǐng)域的研究熱點與難點。交通異常識別也成為智能交通系統(tǒng)研究中的一個重要組成部分。

傳統(tǒng)的交通異常事件識別技術(shù)依靠傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)和通信技術(shù)獲取出租車的數(shù)量、車速、空間占有率等重要交通參數(shù)。檢測設(shè)備的局限性和數(shù)據(jù)的不完整性影響著傳統(tǒng)交通異常事件識別的準確性和實時性。車載GPS定位設(shè)備的普遍應(yīng)用，在降低出租車相關(guān)信息獲取難度的同時大大提高了信息的準確性，尤其是出租車GPS設(shè)備，每隔一定時間間隔(0.5～2分鐘)會向管理中心發(fā)送一條包含位置、車速、車頭朝向等信息的數(shù)據(jù)。由于出租車廣泛的、長時間的分布于城市路網(wǎng)中，可以被視為城市路網(wǎng)交通的“流動檢測器”，其運行軌跡形態(tài)能夠很好的反映出路網(wǎng)的交通運行狀況，能夠?qū)崟r、準確的獲得識別異常所需的數(shù)據(jù)。此外，傳統(tǒng)的交通異常識別方法多基于交通流量的變化，設(shè)計不同的算法識別交通流參數(shù)的異常情況，而不能發(fā)現(xiàn)交通參與者的路徑選擇模式的異常情況，而出租車GPS數(shù)據(jù)不僅包含了常規(guī)的交通參數(shù)，同時也蘊含著出租車在城市路網(wǎng)中行駛的路徑選擇模式，而出租車的路徑選擇行為很大程度上代表了其他出租車的選擇行為，所以出租車GPS數(shù)據(jù)能夠很好的應(yīng)用于交通流量和路徑選擇模式的交通異常識別。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的交通異常時間檢測設(shè)備的局限性和數(shù)據(jù)的不完整性導致交通異常事件識別的準確性和實時性低的問題，而提出一種基于出租車GPS數(shù)據(jù)挖掘的交通異常識別方法。

一種基于出租車GPS數(shù)據(jù)挖掘的交通異常識別方法，所述交通異常識別方法通過以下步驟實現(xiàn)：

步驟一、在城市路網(wǎng)地圖內(nèi)獲得各出租車GPS點數(shù)據(jù)P_k，通過地圖匹配方法將出租車GPS點數(shù)據(jù)軌跡化，形成由連續(xù)的時間序列點集合表示的出租車GPS軌跡Tr:P₁→P₂→...→P_n，將以點形式記錄的出租車GPS點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為以軌跡形式記錄的出租車GPS軌跡數(shù)據(jù)；其中，城市路網(wǎng)地圖表示城市待檢測區(qū)域，出租車GPS點數(shù)據(jù)P_k＝(經(jīng)度，緯度，時間戳)；

步驟二、將步驟一的城市路網(wǎng)地圖按照由一組等大小的正方形形成的方格網(wǎng)進行劃分，從而形成具有一組單元區(qū)域R的路網(wǎng)圖結(jié)構(gòu)，則出租車GPS軌跡會穿過劃分后的單元區(qū)域R或與單元區(qū)域R鄰接；且所述出租車GPS軌跡Tr:P₁→P₂→...→P_n中，若相鄰兩個出租車GPS點數(shù)據(jù)P_k和P_k+1,1≤k≤n+1分別位于不同的單元區(qū)域，則在這兩個單元區(qū)域間存在轉(zhuǎn)換軌跡F，每個轉(zhuǎn)換軌跡F都具有一個離開時間和一個到達時間，離開時間即為出租車GPS點數(shù)據(jù)P_k的時間戳，到達時間即為出租車GPS點數(shù)據(jù)P_k+1點的時間戳；

步驟三、對步驟二形成的單元區(qū)域內(nèi)出租車軌跡數(shù)據(jù)的交通異常進行識別；

步驟四、將出租車GPS軌跡轉(zhuǎn)換成出租車軌跡通過單元區(qū)域之間的序列，然后對步驟二形成的單元區(qū)域之間具有連接性交通異常進行識別；

至此，通過單元區(qū)域內(nèi)交通異常識別和單元區(qū)域間連接性交通異常識別這兩部分完成交通異常的識別過程；其中，交通異常是指交通事故、交通擁堵、惡劣天氣和道路交通緊急事件。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明利用城市出租車GPS數(shù)據(jù)，抽象出個體出租車的出行軌跡，以大量的個體軌跡反映群體的時空行為規(guī)律，既判斷交通流量變化的異常，又可挖掘路徑選擇行為的異常。將城市路網(wǎng)劃分為等距離方格網(wǎng)，進而基于網(wǎng)格單元，根據(jù)交通異常圖結(jié)構(gòu)中路徑上軌跡模式的變化，準確地識別單元區(qū)域內(nèi)的交通異常及單元區(qū)域間連接性的交通異常。