[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于GPS軌跡數(shù)據(jù)的公共交通線路識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011088536.5
• 申請(qǐng)日: 2020-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111914955B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張穎;顧高翔;劉杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海世脈信息科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/62
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/62;G06F16/9537;G06F16/29;G01S19/39;G01C21/34;G06Q10/04
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1.一種基于GPS軌跡數(shù)據(jù)的公共交通線路識(shí)別方法，其特征在于，該方法由以下3個(gè)步驟組成：

步驟1、從運(yùn)營(yíng)商處獲取一定時(shí)間范圍內(nèi)的公共交通車(chē)輛車(chē)載GPS軌跡數(shù)據(jù)，查詢(xún)整理每輛公共交通車(chē)輛構(gòu)建由GPS軌跡記錄構(gòu)成的公共交通車(chē)輛出行時(shí)空軌跡，以此構(gòu)建公共交通車(chē)輛出行時(shí)空數(shù)據(jù)集，從中隨機(jī)抽取若干個(gè)節(jié)點(diǎn)作為觀察點(diǎn)；

步驟2、遍歷每輛公共交通車(chē)輛的出行時(shí)空數(shù)據(jù)集，計(jì)算時(shí)空數(shù)據(jù)集中每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)與已知公共交通線路之間的距離，計(jì)算若該公共交通車(chē)輛歸屬于某條公共交通線路，則該公共交通車(chē)輛在出行過(guò)程中經(jīng)過(guò)該節(jié)點(diǎn)的概率，作為節(jié)點(diǎn)和公共交通線路之間歸屬關(guān)系的條件概率分布；

步驟3、對(duì)假定歸屬各公共交通線路的公共交通車(chē)輛經(jīng)過(guò)各節(jié)點(diǎn)的概率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用貝葉斯方法，通過(guò)計(jì)算后驗(yàn)概率對(duì)每輛公共交通車(chē)輛歸屬各條線路的先驗(yàn)概率進(jìn)行修正，識(shí)別出公共交通車(chē)輛的公共交通線路。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于GPS軌跡數(shù)據(jù)的公共交通線路識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟1包括：

步驟1.1、系統(tǒng)讀取從運(yùn)營(yíng)商獲取匿名后的未識(shí)別公共交通線路的公共交通車(chē)輛GPS軌跡記錄數(shù)據(jù)，GPS軌跡數(shù)據(jù)在時(shí)間與空間上是連續(xù)的，包括：車(chē)載GPS編號(hào)VID、記錄編號(hào)RID、通信動(dòng)作發(fā)生時(shí)刻TIME、傳感器所處經(jīng)緯度X，Y；

步驟1.2、根據(jù)車(chē)載GPS編號(hào)ID，查詢(xún)其在指定時(shí)間段內(nèi)所有的通訊記錄，構(gòu)建由GPS軌跡構(gòu)成的公共交通車(chē)輛出行時(shí)空數(shù)據(jù)集；

步驟1.3、對(duì)同一公共交通車(chē)輛的GPS軌跡數(shù)據(jù)按時(shí)間排序，構(gòu)成公共交通車(chē)輛出行時(shí)空序列，該序列的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含通信行為觸發(fā)時(shí)間和瞬時(shí)所在地的經(jīng)緯度；

步驟1.4、統(tǒng)計(jì)指定時(shí)間段內(nèi)公共交通車(chē)輛出行時(shí)空序列中經(jīng)緯度的邊界值，按照經(jīng)緯度均勻分布的原則，公共交通車(chē)輛出行時(shí)空序列中取出n個(gè)節(jié)點(diǎn)作為觀察點(diǎn)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于GPS軌跡數(shù)據(jù)的公共交通線路識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟2包括：

步驟2.1、從交通管理部門(mén)獲取所有的公共交通線路的線路圖，將其投射到地理信息數(shù)據(jù)上，獲取每條線路每段路段的起點(diǎn)和終點(diǎn)經(jīng)緯度，將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟2.2、選定未識(shí)別公共交通線路的公共交通車(chē)輛的出行時(shí)空序列，從時(shí)間起點(diǎn)開(kāi)始遍歷，計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)到所有公共交通線路所有路段的距離；節(jié)點(diǎn)到路段的距離采用矢量法計(jì)算，假設(shè)路段m的起點(diǎn)為A(X1, Y1)，終點(diǎn)為B(X2, Y2)，節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為T(mén)(X,Y)，則矢量在上的投影長(zhǎng)度可表示，其中為矢量和的夾角：令表示矢量在上的投影與矢量的長(zhǎng)度之比，已知兩個(gè)向量相乘的公式為，則

因此，節(jié)點(diǎn)T到路段m的最短距離表示為：

其中，，，dl為T(mén)點(diǎn)到AB線段的垂線長(zhǎng)度dl可根據(jù)T點(diǎn)在AB線段的投影點(diǎn)計(jì)算，已知r為矢量在上的投影與矢量的長(zhǎng)度之比，則T點(diǎn)在AB線段的投影點(diǎn)坐標(biāo)為，則

步驟2.3、統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)與單條公共交通線路中所有路段的最近直線距離，作為其與該公共交通線路的距離，其中i表示公共交通線路編號(hào)；

步驟2.4、將公共交通車(chē)輛與公共交通線路之間的歸屬關(guān)系轉(zhuǎn)化為貝葉斯問(wèn)題，假設(shè)公共交通車(chē)輛歸屬于各條公共交通線路的先驗(yàn)概率一致，若已知區(qū)域內(nèi)存在I條公共交通線路，則公共交通車(chē)輛歸屬于各條公共交通線路的先驗(yàn)概率一致，均為；

步驟2.5、引入空間相互吸引力概念，基于Logistic曲線，以空間距離為要素計(jì)算節(jié)點(diǎn)與所有公共交通線路的空間吸引力，以此為基礎(chǔ)確定歸屬于各條公共交通線路的公共交通車(chē)輛經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)的條件概率；若公共交通車(chē)輛歸屬公共交通線路i，則公共交通車(chē)輛在出行過(guò)程中會(huì)經(jīng)過(guò)T點(diǎn)的概率，概率的表達(dá)式為：

式中，為節(jié)點(diǎn)T到公共交通線路i的空間吸引力，h，，w為模型參數(shù)，為節(jié)點(diǎn)T到公共交通線路i的最短距離。

4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于GPS軌跡數(shù)據(jù)的公共交通線路識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟3包括：

步驟3.1、整理未識(shí)別公共交通線路的公共交通車(chē)輛出行時(shí)空序列中各個(gè)節(jié)點(diǎn)歸屬各條公共交通線路的條件概率，假設(shè)公共交通車(chē)輛x歸屬公共交通線路i的，其先驗(yàn)概率為，其經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)j的條件概率由概率表示，即，則其在日常出行過(guò)程中經(jīng)過(guò)所有n個(gè)觀察節(jié)點(diǎn)的條件概率為

式中，N表示若公共交通車(chē)輛x屬于公共交通車(chē)輛i，則其經(jīng)過(guò)所有n個(gè)觀察點(diǎn)這個(gè)事件；

步驟3.2、根據(jù)貝葉斯公式，計(jì)算公共交通車(chē)輛x歸屬于公共交通線路i的后驗(yàn)概率：

步驟3.3、從中選擇出概率最大的公共交通線路LI，若其概率大于檢驗(yàn)參數(shù)，則將該公共交通車(chē)輛歸到公共交通線路LI中，否則即未通過(guò)檢驗(yàn)，重返步驟1.2，對(duì)公共交通車(chē)輛的GPS軌跡數(shù)據(jù)重新進(jìn)行觀察點(diǎn)的選擇，直到步驟3.2獲得的歸屬概率大于檢驗(yàn)值，則結(jié)束算法。