[發(fā)明專利]一種基于歷史GPS軌跡的共享單車逆行行為識別方法

有效

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• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109544914B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設計）人: 付川云;劉華;劉巖
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/056
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 劉凱

本發(fā)明公開一種基于歷史GPS軌跡的共享單車逆行行為識別方法，將與同向標準機動車行駛方向相反的騎行行為，定義為逆行行為；通過識別共享單車每次行程并將其軌跡匹配至道路上，剔除異常軌跡點，進行逆行行為識別方法訓練，利用軌跡聚類結果建立標準軌跡數(shù)據(jù)庫，以便候選軌跡與之進行參數(shù)匹配，識別出共享單車逆行行為。本發(fā)明提高了共享單車逆行行為識別的可靠性和準確性，既能快速地識別出其騎行過程中的軌跡異常點，又能使用標準行程數(shù)據(jù)庫準確地判斷騎行行為類別，從而有利于共享單車逆行行為干預，提高共享單車騎行和機動車行駛的交通安全水平，體現(xiàn)實際應用價值。

技術領域

本發(fā)明涉及基于大數(shù)據(jù)技術的交通安全管理技術領域，具體為一種基于歷史GPS軌跡的共享單車逆行行為識別方法。

背景技術

在“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念下，共享單車以驚人的速度在城市中崛起。第三方數(shù)據(jù)研究機構報告顯示，2017年是中國共享單車行業(yè)用戶增長最為迅猛的一年，增長率達到了632.1％。在2018年，用戶規(guī)模將達到2.35億人。然而，共享單車逆行現(xiàn)象十分突出。這不僅嚴重干預居民的正常交通出行，還嚴重影響機動車的道路交通安全，增加了交通事故發(fā)生的可能性，尤其是發(fā)生在交叉口的逆行行為，更是給人們的生命財產(chǎn)安全造成極大威脅。因此，亟需對共享單車逆行行為進行識別和干預。

目前，對于共享單車的研究主要集中在共享單車的定位、停車場設計規(guī)劃、投放和違法行為治理等方面。值得注意的是，共享單車違法行為治理的研究大多只涉及亂停亂放問題，未探討其逆行行為。再者，若僅僅討論如何治理共享單車逆行違法行為，則無法從根源上解決該問題。這需要全面、準確地識別出共享單車的逆行行為。現(xiàn)存文獻主要采用圖像分析方法識別機動車的逆行行為，但未研究共享單車的逆行行為，且該圖像分析方法，難以用于識別出共享單車的全部逆行行為。由此可見，探究一種全面、準確地識別共享單車逆行行為的方法顯得十分必要。

由于共享單車配備GPS裝置，每天產(chǎn)生大量的GPS軌跡數(shù)據(jù)，這使得通過數(shù)學方法建立模型及數(shù)據(jù)庫并識別出共享單車逆行行為成為可能。現(xiàn)今，對于共享單車的逆行行為識別方法少之又少，而共享單車行業(yè)又將進入成熟期，增長態(tài)勢將趨于穩(wěn)定。因此，亟需探究基于歷史GPS軌跡的共享單車逆行行為的識別方法，以準確判斷騎行人的逆行行為，發(fā)揮共享單車覆蓋公交盲區(qū)、強化軌道交通優(yōu)勢、解決最后一公里及完善城市微循環(huán)的積極作用。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高共享單逆行行為識別的可靠性、準確性和全面性的基于歷史GPS軌跡的共享單車逆行行為識別方法，既能快速識別出騎行過程中的軌跡異常點，又能使用標準行程軌跡數(shù)據(jù)庫準確判斷騎行行為類別，從而有利于共享單車逆行行為干預，提高共享單車騎行和機動車行駛的交通安全水平，體現(xiàn)實際應用價值。技術方案如下：

步驟1：定義共享單車逆行行為：在非機動車道上，與同向機動車車道行駛方向相反的共享單車騎行行為；

步驟2：識別共享單車每次行程，將各次歷史GPS軌跡匹配至道路上，并剔除軌跡數(shù)據(jù)異常點，形成訓練軌跡樣本集；

步驟3：建立共享單車標準行程軌跡數(shù)據(jù)庫：根據(jù)軌跡訓練樣本集，采用K均值聚類法確定軌跡聚類的個數(shù)，即最合適的標準軌跡模式數(shù)量；建立兩條訓練軌跡間的距離矩陣，確定各類標準軌跡模式，將每一條訓練軌跡歸入對應的軌跡模式，構成共享單車標準軌跡數(shù)據(jù)庫；

步驟4：建立共享單車候選軌跡類模型，判定候選軌跡所屬軌跡模式；將候選軌跡與標準軌跡數(shù)據(jù)庫進行參數(shù)匹配，判斷其是否為共享單車逆行行為。

進一步的，述步驟2具體為：

步驟21：通過用戶ID、起訖點經(jīng)緯度坐標、持續(xù)騎行時間、連續(xù)軌跡點信息識別共享單車的每次行程；

步驟22：用目標道路非機動車道范圍內(nèi)的點作為標準點，在所匹配地圖中搜索與標準點符合的區(qū)域，當匹配相似性測度達到最大且超過預先規(guī)定閾值時，即判定匹配到了車輛在該路段的最大可能位置；