[發明專利]一種面向低頻車輛軌跡數據進行路徑推斷的方法、設備及存儲介質

有效

• 申請號: 202010761192.3
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111982141B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 康軍;李宜修;段宗濤;黃山;何昊健;馬浩森
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34;G01S19/42
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

本發明公開了一種面向低頻車輛軌跡數據進行路徑推斷的方法、設備及存儲介質，依據從車輛傳感器上采集到的低頻軌跡數據，基于地圖拓撲結構推斷兩個軌跡點之間車輛的行駛路徑范圍。本發明基于地圖拓撲結構進行路徑推斷，可以推斷出車輛的行駛路徑。而傳統的路徑推斷方法往往只能按照局部最短路徑進行推斷，或者在采樣的GPS點之間創建插值軌跡，但是這種方法對于低頻率采樣并不適用，本發明可以提供多條路徑搜索結果用來分析，每條路徑重合程度不高。本發明適用于分析城市道路負載均衡、分析車輛載客狀況等情況，在GPS軌跡數據處理技術領域有重要的應用價值。

技術領域

本發明涉及GPS軌跡數據處理技術領域，具體涉及一種面向低頻軌跡數據的概率性路徑推斷方法。

背景技術

隨著GPS(全球定位系統)設備在車輛和私家車上的普及，產生了大量的GPS軌跡數據，這些軌跡數據是分析城市交通狀況、城市車輛載客情況的基礎數據。但是大部分司機出于節省能耗或者節省網絡帶寬的考慮，往往將GPS系統的采樣頻率調低，這樣每兩個GPS點之間的距離就會很大，就無法精確分析司機走過真實路徑，對分析城市交通狀況、城市車輛載客等狀況造成很大的困擾。

現有，插值法被普遍用于路徑推斷方法。利用已有的數據以及缺失數據之間的關系，例如時間、空間的關系對缺失的數據進行預測，進而補全缺失的軌跡點，達到對車輛行駛路徑進行推斷的目的。例如，假設車輛在數據缺失的時間內行駛速度恒定，在連接實際GPS樣本的線路上以相等的時間間隔插值新的虛擬GPS樣本，將生成的插值點與采樣點一同進行地圖匹配工作，對缺失的路徑進行推斷。然而，虛擬樣本的線性插值并不總是正確的，當采樣數據噪聲較大時，使用插值法補齊的軌跡數據也有很高的噪聲，使用這些高噪聲采樣點推斷出來的路徑往往不是聯通的。

推斷觀測點之間路徑的另一種方法是基于路網拓撲結構計算觀測點之間的最短路徑。例如，使用Dijkstra算法計算出兩個GPS點之間的最短路徑，并使用采樣點之間的最短路徑作為車輛行駛過程中的真實路徑，但是計算最短路徑往往需要付出昂貴的時間代價，而且最短路徑并不總是正確的選擇，司機會根據道路擁堵程度、道路限速等情況選擇合適的路徑，而不是將距離最短的路徑作為自己的選擇。

發明內容

針對現有GPS數據稀疏采樣的情況下，無法準確分析城市交通狀況、城市車輛載客狀況的問題，本發明提供了一種面向低頻車輛軌跡數據進行路徑推斷的方法、設備及存儲介質，依據從車輛傳感器上采集到的低頻軌跡數據，基于地圖拓撲結構推斷兩個軌跡點之間車輛的行駛路徑范圍。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種面向低頻車輛軌跡數據進行路徑推斷的方法，包括如下步驟：

步驟1：獲得車輛所在城市的路段數據，使用城市路段數據構建城市地圖拓撲結構；

步驟2：根據車輛軌跡數據結合其對應的城市地圖，對車輛軌跡數據進行預處理并計算車輛軌跡數據對應的城市地圖中各條道路被車輛經過的次數；

步驟3：設定任意兩個GPS軌跡數據，基于步驟1的地圖拓撲結構進行道路路徑推斷，將推斷出的道路路徑添加進入候選路徑集合中；

步驟4:對候選路徑集合中的道路路徑基于鏈路懲罰原理進行過濾，確定最終的道路路徑推斷結果集合；

所述步驟3包括如下步驟：

步驟3.1：給定兩個軌跡數據，判斷軌跡數據是否屬于同一輛車，如果不屬于同一輛車則流程終止，路徑推斷不返回結果，并根據軌跡數據中的采樣時間判定起始路段和終點路段；

步驟3.2：用PATH字符表示記錄走過的路徑，P_PATH表示記錄當前路徑的選擇概率，T表示記錄車輛在當前路徑中行駛的時間；