[發明專利]一種利用移動通信數據識別交通工具類別的方法

有效

• 申請號: 201811048538.4
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109035787B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 楊燦;張凌
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G08G1/015
• 分類號: G08G1/015;G08G1/01
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種利用移動通信數據識別交通工具類別的方法，其特征在于，所述的方法包括下列步驟：

S1、獲取原始數據，從蜂窩式移動通信網絡的通信數據中獲取移動設備用戶所在基站的狀態信息數據，記作時空點四元組集合A＝userID,timestamp,longitude,latitude,其中userID表示能夠區分不同用戶的信息字段，timestamp為時間戳，即該位置信息產生的時間點，longitude與latitude分別表示基站的經度和緯度，記用戶總數為N_u；

S2、從用戶的時空點序列中劃分軌跡片段，利用步驟S1中獲取的數據，得到各個移動用戶所歷經的時空點序列，通過計算用戶在各個位置的停留時間長度，判斷出用戶每次移動的起點與終點，用戶在某一時間段內，進行一次移動所產生的時空點序列，即為一條軌跡片段，如此重復，將一個用戶的所有時空點序列，劃分為一系列軌跡片段；

步驟S2過程如下：

S201、在步驟S1所提取到的時空四元組集合中，將相同userID的記錄構成該用戶的軌跡時空點序列，記作

a_i,j＝userID_i,timestamp_i,j,longitude_i,j,latitude_i,j；

S202、將每一用戶的數據點按照timestamp升序排列，得到按時間變化的數據點序列，記為

S203、剔除步驟S202每一用戶的序列S_i中的異常點，將S_i更新為：

S204、將經過步驟S203處理后的每一用戶的全體時空序列點Q_i，分割成一系列軌跡片段；

S205、將步驟S204得到的所有用戶的軌跡片段進行匯總，記作其中nt_i表示用戶i的軌跡總數，表示用戶i的第η條軌跡片段；

S3、計算步驟S2中的不同用戶軌跡片段之間的匹配關系，并構建匹配關系的拓撲結構圖；

步驟S3過程如下：

S301、對每一個滿足的軌跡片段對計算其時空匹配度其中×表示集合的笛卡爾積，若M_b為預先設定的匹配度的閾值，其值接近于1，則軌跡片段匹配軌跡片段記為若則軌跡片段存在一個子片段，與軌跡片段與在時間與空間上高度匹配，認為用戶q在該段時間內與用戶p乘坐同一輛交通工具，若則說明軌跡片段不匹配軌跡片段記為

S302、構建全體軌跡片段間，匹配關系的拓撲結構圖，記為G＝{V,E}，V為頂點的集合，全體軌跡片段集合∏_all與圖頂點集合V為一一對應關系，將軌跡片段在拓撲結構圖中所對應的頂點記為為拓撲結構圖中有向邊的集合,表示從頂點指向頂點的邊；

S4、定義軌跡片段的各類屬性特征以及基于判別交通工具類別的規則集，用于識別交通工具的類別；

其中，軌跡片段的各類屬性特征如下：

額定行駛速度，即交通工具正常行駛時所能達到的速度，記為

額定行駛加速度，即交通工具正常行駛中加、減速時，所能達到的加速度，記為

位移，即軌跡片段起點到終點的直接距離，記為

標準速度與標準加速度，即交通工具所能達到的速度與加速度；

行駛路程，記為

聚集系數，即軌跡片段在同一時間段乘坐同一交通工具的人數，記為

頻數，即該用戶存在歷經相似位置的軌跡片段數量，記為

所述的判別交通工具類別的規則集定義如下：

規則S401、根據的取值，按如下方案對交通工具類別進行判別：

若所屬區間為[0,v_walk)，則交通工具類別為無交通工具，即步行；

若所屬區間為[v_bike,v_low)，則交通工具類別為低速機動車，并轉至使用規則S402作進一步判別；

若所屬區間為[v_low,v_mid1)，則交通工具類別為摩托車；

若所屬區間為[v_mid1,v_mid2)，則交通工具類別為各類汽車、地鐵或普快列車，并轉至使用規則S403作進一步判別；

若所屬區間為[v_mid2,v_high)，則交通工具類別為動車；

若則交通工具類別為高鐵；

其中，v_walk,v_bike,v_low,v_mid1,v_mid2,v_high均為預先設定的參數，其取值應滿足v_walkv_bikev_lowv_mid1v_mid2v_high；

規則S402、將路程與位移的比值以及聚集系數兩個特征做進一步判別，若其中rate_road為預先設定的參數，則軌跡的交通工具類別為在公路上行駛的低速機動車，否則交通工具類別應當為在非公路上行駛的低速機動車；

若其中clu_tour為預先設定的參數，則軌跡的交通工具類別為載客低速機動車，為非載客低速機動車；

規則S403、根據與的取值，按以下技術方案對交通工具類別進行判別：

若則交通工具類別為貨車或小轎車，并按規則S404作進一步判別，

若且則交通工具類別為短途客運機動車，并按規則S405作進一步判別，

若且則交通工具類別為長途客運機動車，并按規則S406作進一步判別，

其中，dis_long,clu_coach均為預先設定的參數；

規則S404、若其中stdacc_car為預先設定的參數，則軌跡的交通工具類別為貨車，反之標記為小轎車；

規則S405、若其中clu_sub為預先設定的參數，且取值大于clu_coach，則軌跡的交通工具類別為市內軌道交通工具，若且其中freq_bus為預先設定的參數，則軌跡的交通工具類別為公共汽車，若且則標記軌跡的交通工具類別為非公共汽車的其他客車；

規則S406、若其中clu_train為預先設定的參數，且取值大于clu_coach，則標記軌跡的交通工具類別為普快列車，反之標記軌跡的交通工具類別為長途客車；

S5、按以下步驟識別所有軌跡片段的交通工具類別：

S501、令k_S5＝1；

S502、按照一定的規則，從交通工具類別未知的軌跡片段中，選取一條匹配軌跡數較多的軌跡片段

S503、利用步驟S4中構建的規則集，識別的交通工具類別；

S504、記匹配的軌跡片段集合為

其中，E為圖G的邊集，將中，所有軌跡片段的交通工具類別標記為與相同的類別；

S505、令從圖G的頂點集合V中刪去集合中所有軌跡片段所對應的頂點，并從圖G的邊集E中，刪去所有包含有被刪去的頂點的邊；

S506、若圖G中的頂點數大于0，則依然存在交通工具類別未知的軌跡片段，令k_S5＝1，轉步驟S502；若頂點數等于0，則所有軌跡片段的交通工具類別均已確定，整個識別過程全部完成。