[發明專利]基于拓撲和權重的超標排放車輛最短路徑跟蹤匹配方法

在審

• 申請號: 201810192623.1
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108571978A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 蔣鵬;孫浩澤;佘青山
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發明公開了一種基于拓撲和權重的超標排放車輛最短路徑跟蹤匹配方法,本發明針對遙測設備獲取到的超標排放車輛的GPS定位數據的軌跡跟蹤匹配問題，一般的路網拓撲構建方式只考慮各路段之間的拓撲關系，本發明采用基于廣度優先遍歷的拓撲構建算法考慮了各路段節點之間的拓撲關系，利用空間和拓撲約束構建出軌跡跟蹤匹配的鄰近候選路段集合，把每個候選路段的距離、方向、相對位置關系權重值之和作為求解最短路徑的條件，以該集合中軌跡起點至終點的最短路徑作為匹配結果，提高了計算效率，同時也保證了超標排放車輛跟蹤匹配的準確率。

技術領域

本發明設計一種基于路網拓撲和考慮權重的超標排放車輛最短路徑跟蹤匹配方法，屬于對超標排放車輛在電子地圖上的跟蹤匹配技術領域，以超標排放車輛能夠被正確地跟蹤匹配在電子地圖上為目標，根據路網拓撲、權重和最短路徑的相關理論，進行建模與求解，進而研究超標排放車輛跟蹤匹配問題。

背景技術

近些年來，道路上行駛的機動車越來越多，由于機動車尾氣的大量排放，尾氣逐漸成為我國空氣污染的主要因素之一。機動車的尾氣中包含著大量的CO，HC，NOx，PM2.5等有毒有害物質，造成了霧霾等大氣環境污染事件頻發，人類健康受到影響。因此，對機動車等移動污染源所排放的尾氣進行實時監控刻不容緩。現有的移動污染源排放監測技術主要有車載式、遙感式兩種。車載式大多采用電化學傳感器，實時性較差、監測結果易受人為因素干擾。遙感式大多采用開放光程的可調諧半導體激光檢測技術(Tunable Diode LaserAbsorption Spectroscopy，TDLAS)測量機動車排放物中CO，HC，NOx等污染氣體濃度，且設備部署在道路兩邊或龍門架上，可同時監測多個車道的機動車排放情況。兩種監測設備都有全球定位系統(Global Positioning System，GPS)，實時記錄被監測到的超標排放車輛所處的實際地理位置信息，本發明中監測設備為遙感式。

超標排放車輛行駛軌跡跟蹤匹配，其基本思想是將監測到的車輛GPS定位數據關聯到監測區域電子地圖的道路網絡上，從而確定車輛的路網參考位置，或正確識別出車輛在特定時刻所處的路段。但是由于各類誤差的存在，超標排放車輛的GPS定位必然存在問題，最終導致超標排放車輛軌跡跟蹤匹配的不正確。通常GPS定位系統中的GPS傳感器是存在定位誤差和采樣誤差的，誤差主要來源為星歷誤差、衛星鐘誤差、信號傳播誤差及測量誤差等，并且遙測設備是部署在道邊的與道路之間本身就存在一定距離誤差。如果不進行跟蹤匹配，那么超標排放車輛的軌跡無法正確地顯示到道路網絡上，匹配的車輛行駛軌跡就會從河流、房屋、草地等上面穿過，這顯然是不合理的。因此，必須對超標排放車輛GPS定位數據進行跟蹤匹配，即地圖匹配通過利用電子地圖中高精度的道路位置數據來修正GPS定位系統所產生的誤差，以此來提高對移動目標的定位精度。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種基于路網拓撲和考慮權重的超標排放車輛最短路徑跟蹤匹配方法，首先基于廣度優先遍歷構建路網的拓撲結構，然后利用空間和拓撲約束構建出軌跡跟蹤匹配的鄰近候選路段集合，最后把每個候選路段的距離、方向、相對位置關系權重值之和作為求解最短路徑的條件，通過Dijkstra算法得到最優的路段序列。

本發明技術解決方案：

一種基于路網拓撲和考慮權重的超標排放車輛最短路徑跟蹤匹配方法，該方法具體包括以下步驟：

步驟一：數據清洗；進行刪除無效數據和重復數據，其中在每個GPS定位數據輸入之前對無效數據的進行處理，先將跟蹤匹配區域的經度和緯度范圍作為條件添加到輸入的判斷條件，如果輸入的GPS定位數據不符合該條件，那么刪除該無效數據進行下一個數據的輸入判斷。重復數據對應著超標排放車輛的狀態為駐車，遙測設備一直監測到同一輛超標排放車輛的本體數據以及定位數據超過一段時間不發生變化，本體數據指車牌、車型、車身顏色；注意不發生變化并不是指超標排放車輛的數據所有屬性均為一個固定值，GPS定位數據和定位時間還是會發生變化。