[發明專利]一種基于聚類離群分析的手機信令軌跡預處理方法

在審

• 申請號: 201710336183.8
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107277765A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 錢琨;肖冰言;陳慶春;唐小虎
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙)51245
• 代理人: 張澎

1.一種基于聚類離群分析的手機信令軌跡預處理方法，對基站定位數據進行合理的有效的清洗、去噪來去除異常數據，從而在保證數據原有運動特征的前提下獲得相對精確的軌跡數據；所述方法包括：在去除軌跡數據的時間重復采樣值和無效采樣值的基礎上，通過識別異常的采樣間隔進行子軌跡分割；使用離群點檢測算法檢測出離群點，來處理較大的系統噪聲；使用Kalman濾波來處理固有噪聲，從而獲得可以進行后續挖掘處理的軌跡數據；其主要步驟為：

步驟1：去掉時間重復采樣值及無效采樣值：手機信令定位數據中間隔時間過小的信令位置采樣值視為重復采樣值；缺失關鍵屬性的位置采樣值視為無效采樣值，通過簡單判斷，予以去除；

所述手機信令定位數據包括經度、緯度、時間戳、用戶識別碼，一個用戶的定位軌跡為一串按照時間排序的定位點序列；

步驟2：對用戶軌跡進行子軌跡分割：根據用戶的異常采樣間隔對軌跡進行分割，遍歷每一條子軌跡；對每一條子軌跡，不斷地求取當前已經遍歷過的采樣間隔平均值，并將其除以波動敏感度K，其中0<K≤1，得到敏感閾值，將每一次的采樣間隔和這個敏感閾值進行比較，如果大于閾值，則將之前已經遍歷的記錄生成一條子軌跡；K表示對于一條軌跡的采樣間隔波動變化的容忍度；

步驟3：基于聚類離群點分析的系統噪聲去除：使用結合模糊集理論的聚類算法識別出軌跡離群點或其簇，并將其去除，消除系統噪聲；

步驟4：處理固有噪聲，定位誤差可以用二維高斯噪聲刻畫，使用具有自適應能力的Kalman濾波去噪，平滑軌跡；

步驟5：將步驟4處理后的軌跡數據進行道路映射，采用幾何匹配方法，軌跡中的每個定位點選擇最近的道路進行匹配；將每個軌跡點使用直接投影法映射到最近的道路上，得到在路網上的映射軌跡；

輸出映射點組成的軌跡作為最終的處理結果完成手機信令軌跡預處理操作。

2.根據權利要求1所述的一種基于聚類離群分析的手機信令軌跡預處理方法，其特征在于，所述步驟3中，使用模糊集理論確定離群簇，所述結合模糊集理論的離群點檢測算法具體為：

設置一個集合C用于存儲已經遍歷過某一用戶每一條子軌跡中的定位點，并按時間增大的順序遍歷子軌跡中的每一點；每次遍歷當前點時，將當前遍歷的點不斷加入C中，同時計算當前點和上一個點之間的速度v，如果該值大于警戒閾值V，則將上一個點和當前點以及當前時刻的C的大小作為參數帶入隸屬度函數中計算隸屬度值；如果隸屬度大于0.5則判定C為一個離群簇，C中所有點都是需要清除掉的離群點，然后將C清空，繼續新的迭代。

3.根據權利要求1所述的一種基于聚類離群分析的手機信令軌跡預處理方法，其特征在于，在步驟4中引入動態修正測量值的觀測噪聲協方差公式f(v)，如式(7)所示，

Rm=f(v)=R0vvth---(7)]]>

其中符號R₀表示初始的噪聲協方差，v_th是設定的速度閾值，v代表經度或緯度方向上的速度；帶入Kalman濾波器實現方程組中，對軌跡進行濾波處理。