[發(fā)明專利]基于浮動(dòng)車數(shù)據(jù)網(wǎng)格映射的城市路網(wǎng)交叉口擁堵識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810484715.7
• 申請(qǐng)日: 2018-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109035758B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀正冰;陸麗麗;奇格奇;陳艷艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/01
• 分類號(hào): G08G1/01
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

本發(fā)明公開(kāi)一種基于浮動(dòng)車數(shù)據(jù)網(wǎng)格映射的交叉口擁堵識(shí)別方法，首先將城市空間區(qū)域劃分為網(wǎng)格，并利用低頻浮動(dòng)車數(shù)據(jù)識(shí)別出各交叉口對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格。通過(guò)將浮動(dòng)車數(shù)據(jù)映射到這些網(wǎng)格，M2C交叉口識(shí)別方法能夠識(shí)別浮動(dòng)車的轉(zhuǎn)彎方向并預(yù)測(cè)該方向上的交通狀況。由于采用均勻方形網(wǎng)格進(jìn)行二維空間離散化，M2C交叉口識(shí)別方法高效，并且不需要GIS地圖的配合就能夠基于浮動(dòng)車數(shù)據(jù)重構(gòu)交叉口并對(duì)交通狀況予以分析和預(yù)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于浮動(dòng)車數(shù)據(jù)網(wǎng)格映射的城市路網(wǎng)交叉口擁堵識(shí)別方法。

背景技術(shù)

城市交通供需關(guān)系不平衡引發(fā)的交通擁堵是現(xiàn)代社會(huì)的主要問(wèn)題之一，影響居民出行，阻礙城市發(fā)展。精準(zhǔn)識(shí)別常發(fā)性交通擁堵發(fā)生地點(diǎn)，是制定有效交通緩堵對(duì)策的前提和基礎(chǔ)。

交叉口是城市交通擁堵的常發(fā)點(diǎn)。交通管理部門通常在交叉口前安裝固定式檢測(cè)器如線圈、地磁等用于監(jiān)控交叉口交通狀況。然而，固定式檢測(cè)器安裝成本較大，損壞率高，后期維護(hù)成本較大且道路開(kāi)挖施工易對(duì)道路交通產(chǎn)生惡劣影響。同時(shí)，固定式檢測(cè)器的安裝也并未能覆蓋所有交叉口。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和全球定位系統(tǒng)(GPS)的發(fā)展，浮動(dòng)車數(shù)據(jù)如出租車GPS數(shù)據(jù)、公交車GPS數(shù)據(jù)等逐漸普及，GPS數(shù)據(jù)每隔30s，2分鐘或5分鐘上傳其速度、位置、運(yùn)動(dòng)方向等信息，根據(jù)這些信息可推測(cè)浮動(dòng)車周邊道路或交叉口的交通狀況。盡管浮動(dòng)車在路網(wǎng)車輛數(shù)中所占比例較小，但分布較廣，通過(guò)合理的技術(shù)和方法可推測(cè)全路網(wǎng)的交通狀況。本發(fā)明使用低頻浮動(dòng)車數(shù)據(jù)進(jìn)行城市路網(wǎng)交叉口擁堵識(shí)別。

現(xiàn)有文獻(xiàn)中應(yīng)用浮動(dòng)車數(shù)據(jù)推測(cè)城市道路交通狀況的研究絕大部分依賴于GIS地圖，即首先要將浮動(dòng)車數(shù)據(jù)與地理信息系統(tǒng)相匹配，此過(guò)程存在操作要求高、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等缺點(diǎn)，特別是工程人員在缺乏地理信息系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)背景條件下，更是增加了操作難度。此外，很多條件下，高精度數(shù)字地圖并不易獲取。

為解決以上問(wèn)題，一些學(xué)者專門研究基于浮動(dòng)車數(shù)據(jù)的地圖推理和重構(gòu)。例如，Davies 等人提出了一種基于內(nèi)核密度估計(jì)的地圖推理方法，將道路面積劃分為單元/像素，并根據(jù)特定條件選擇和過(guò)濾浮動(dòng)車數(shù)據(jù)填充的單元/像素，提取道路網(wǎng)絡(luò)^[2]。Biagioni和Eriksson將各種地圖推理方法進(jìn)行了比較^[2]，如Cao和Krumm^[3]、Stefan Edelkamp和Stefan Schrodl^[4]和 Davies^[1]等提出的方法被認(rèn)為“顯著優(yōu)于”其他方法。另外，邱和王最近提出了一種用浮動(dòng)車數(shù)據(jù)進(jìn)行道路地圖推理的分割和分組框架，它將浮動(dòng)車數(shù)據(jù)劃分到路段，然后將這些路段組成一條盡可能長(zhǎng)的道路。但目前大多數(shù)的地圖推理研究都以道路為對(duì)象，只有少數(shù)人把重點(diǎn)放在交叉口上。Fathi和Krumm設(shè)計(jì)了一個(gè)交叉口檢測(cè)器，使用局部形狀描述符來(lái)表示某個(gè)點(diǎn)周圍的浮動(dòng)車數(shù)據(jù)分布^[5]。對(duì)形狀描述符進(jìn)行訓(xùn)練，通過(guò)從地圖提取的地面交叉口信息來(lái)識(shí)別交點(diǎn)。Wu等人則提出了一種數(shù)據(jù)預(yù)處理和聚類算法，根據(jù)車輛在交叉口處轉(zhuǎn)彎的特征來(lái)識(shí)別浮動(dòng)車數(shù)據(jù)的交點(diǎn)中心^[6]。

盡管這些地圖通過(guò)推理和重構(gòu)方法可用于生成道路網(wǎng)絡(luò)和交叉路口，但目前鮮有人考慮地圖重構(gòu)與道路網(wǎng)絡(luò)中交通狀況推演相結(jié)合，即兩者是分離的，先用浮動(dòng)車數(shù)據(jù)生成地圖，但進(jìn)一步的路網(wǎng)交通狀況分析則仍需要浮動(dòng)車數(shù)據(jù)與地圖相匹配。本發(fā)明技術(shù)將地圖重構(gòu)、地圖匹配和路網(wǎng)交通狀況分析進(jìn)行一體化集成，可大大降低交通工程師工作量，提高工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種基于浮動(dòng)車數(shù)據(jù)網(wǎng)格映射的城市路網(wǎng)交叉口擁堵識(shí)別方法，基于低頻浮動(dòng)車數(shù)據(jù)，將地圖重構(gòu)、地圖匹配和路網(wǎng)交通狀況一體化，大大降低實(shí)施成本。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中基于浮動(dòng)車數(shù)據(jù)網(wǎng)格映射的城市路網(wǎng)交叉口擁堵識(shí)別方法，包括以下步驟：

(1)用邊長(zhǎng)約等于車道寬度的均勻正方形網(wǎng)格劃分城市區(qū)域，然后運(yùn)用算術(shù)基本運(yùn)算將浮動(dòng)車數(shù)據(jù)映射到網(wǎng)格；