一种基于手机信令大数据的高速公路车辆速度计算方法技术

本发明专利技术涉及本发明专利技术提供了一种基于手机信令大数据的高速公路车辆速度计算方法，属于智能交通领域。该方法具体为：根据高速公路线路进行栅格划分构建地理栅格系统，获取高速公路的基站信息表，并构建基站与道路栅格匹配的信息表；实时获取移动网络手机信令数据流，经行数据预处理后进行有效出行段划分；进行高速公路用户识别；最后提取高速公路用户轨迹序列信息集中每个用户每两两轨迹点的距离和时间，并通过一种距离加权的速度计算方法计算车辆速度。本发明专利技术大大促进了交通管理部门的路网监控系统的发展，实时获取路网的交通状态，有利于合理规划线路，同时对提高居民出行服务有着重要的意义。 1

A speed calculation method for Freeway Based on mobile phone signalling data

The invention relates to an expressway vehicle speed calculation method based on mobile phone signalling data, which belongs to the field of intelligent transportation. The method is to construct a geographic grid system according to the grid division of the expressway line, obtain the information table of the base station of the expressway, and construct the information table that matches the base station and the road grid; obtain the real time signal flow of the mobile network mobile phone, and divide the effective travel section by the line data preprocessing, and carry on the high speed public service. The road user identification; finally, the distance and time of each user of each 22 locus are extracted from the information of the user trajectory sequence of the expressway, and the speed of the vehicle is calculated by a distance weighted velocity calculation method. The invention greatly promotes the development of road network monitoring system in the traffic management department. The real-time access to the traffic state of the road network is beneficial to the rational planning of the line, and it is of great significance to improve the travel service of the residents. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于手机信令大数据的高速公路车辆速度计算方法
本专利技术属于智能交通领域，涉及一种基于手机信令大数据的高速公路车辆速度计算方法。
技术介绍
近年来，经济的增长和技术进步的崛起导致了智能交通系统(ITS)对交通服务的需求越来越高，如何构建ITS的实时交通信息系统越来越重要。目前高速路的交通流数据主要通过感应线圈、地磁、视频、雷达探测器以及红外等检测器，这些方式需要在道路上安装检测器设备，需要耗费大量的人力物力。或者通过GPS进行车辆信息采集，但这种方式需要在运行车辆上装载GPS相关设备，初期投资成本高，并且收集数据不完整，具有一定的局限性。因此目前迫切需要一种成本低、覆盖广、全天候实时监控的方法进行对高速路网的监控。目前，随着移动网络的全面覆盖，手机的全面普及，使用手机信令数据进行获取路网交通流参数以及进行高速公路运行状态监控的方法已经成为了目前智能交通系统(ITS)的新方式，可以很好的满足目前系统的各种需求。目前多数专利基于手机信令数据进行高速公路车辆速度计算的技术研究中，其大概步骤包括：(1)数据的收集及处理，实时获取T到T+t时间段的高速公路监测区域的所有用户手机信令轨迹数据，对信令数据进行数据预处理后，得到监测时间段的用户手机信令数据轨迹集合；(2)地图匹配，根据高速公路实际路线和周边的基站位置信息建立地理栅格系统，然后根据欧式距离公式进行基站与高速路道路栅格的匹配；(3)高速公路用户识别，根据用户信令轨迹序列与道路基站序列的相似度来判断用户是否为高速公路用户，得到高速公路用户信令数据轨迹集合H_D；(4)交通参数估计等，其中在平均速度计算中，单纯是根据路程与时间的比值的方式来计算速度值，这种方案计算单一，计算精度不够高，并且由于目前基站的定位精度不高、复杂的交通状况等因素的影响，单纯的通过路程与时间的比值的方式来计算速度值不足以精准的判断道路交通状态。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于手机信令大数据的高速公路车辆速度计算方法，来提高车辆速度估算的精度，通过距离道路栅格的路程越短计算速度精度越高的特点，设定一个与距离相关的最佳权值函数，融合到传统的速度计算公式中，大大的提高计算精度。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于手机信令大数据的高速公路车辆速度计算方法，该方法步骤为：S1：根据基于手机信令数据进行高速公路车辆速度计算的步骤，进行手机信令数据的收集及处理；然后进行地图匹配，建立地理栅格系统；然后进行高速公路用户识别，得到用于计算高速路道路栅格平均速度的高速公路用户信令数据轨迹集合H_D；S2：获取T到T+t时段的高速公路用户信令数据轨迹集合H_D后，顺序遍历高速公路用户信令数据轨迹集合H_D，提取每个用户的轨迹序列；S3：对每个用户序列进行两两遍历每个用户的轨迹序列中的轨迹点，轨迹点即为基站点，基站的信令数据中包括了时间戳和地理位置信息，以用户轨迹序列中每两两轨迹点作为一个计算用户速度的计算单元；S4：根据地理栅格系统划分的道路栅格，为每个道路栅格设置对应的速度容器，用于保存每个计算单元得到的加权速度值；S5：根据遍历得到的计算单元，定义为轨迹点Tracen和轨迹点Tracem，计算每个单元的路程距离和路程时间；S6：根据物理运动学的思想，由统计意义的角度上得到特征：包含一个道路栅格的两轨迹点计算单元的路程距离越短，则对该道路栅格平均速度的贡献值越大；根据此特征，设定一个与路程距离反相关的高斯权值函数S7：计算两轨迹点计算单元的加权速度值，由计算得到的两轨迹点间的路程距离Dn,m与路程时间Tn,m的比值再乘以高斯权值函数得到该计算单元的加权速度值并将该速度值放入到两轨迹点间的相应的道路栅格速度容器中，S8：重复步骤S2～S7，直至T到T+t时间段的高速公路用户信令数据轨迹集合H_D中用户轨迹序列全都遍历完成；S9：最后遍历每个道路栅格速度容器中的加权速度集合，对每个道路栅格内的加权速度集合进行和运算得到该道路栅格的平均速度值Vk，1≤k≤N，其中l表示为第k个路段的第l个用户信令，Nk表示第k个路段的用户数，表示第n个路段到第m个路段的距离，1≤k≤Nk，表示第n个路段到第m个路段的时间，1≤l≤Nk；进一步，所述步骤S5具体为：S501：顺序两两遍历用户轨迹序列的轨迹点，以每两两轨迹点Tracen和Tracem作为一个计算单元，然后根据步骤S1中基站和道路栅格匹配的地理栅格系统，获取获取两轨迹点Tracen和Tracem间的道路栅格子序列{gn[an,bn],…,gm[am,bm]}，其中[an,bn]代表栅格位置序号，则两轨迹点Tracen和Tracem的距离Dn,m通过如下公式计算得到：其中M为两轨迹点之间的道路栅格的个数，L为道路栅格的长度；S502：计算轨迹点Tracen和Tracem之间的行程时间，设轨迹点Tracen的时间戳为TimeStampn，轨迹点Tracem的时间戳为TimeStampm，则两轨迹点之间的行程时间为Tn,m；Tn,m＝TimeStampn-TimeStampm。本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过距离道路栅格的路程越短计算速度精度越高的特点，设定一个与距离相关的最佳权值函数，融合到传统的速度计算公式中，大大的提高计算精度，以更好的满足ITS系统的需求。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为基于手机信令大数据的高速公路车辆速度计算方法的流程图；图2为高速公路地理栅格系统的线路映射图；图3为高速路包含一个路段栅格的不同路程长度的用户轨迹图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。如图1所示，本专利技术提供了一种基于手机信令大数据的高速公路车辆速度计算方法，其步骤为：步骤1、根据高速公路路线按照长宽限定为L的矩形栅格进行划分栅格路段处理，并设定高速公路的某一方向为其正方向，由此可知高速公路的栅格路线序列为G＝{g1,g2,g3,…,gn}，其中的gi为一个道路栅格，全部的栅格组合为一条高速公路路线。步骤2、获取高速路附近监测区域的基站信息数据，然后建立基站与高速道路栅格的匹配信息表B_G，基站与道路的匹配信息表包括基站位置区编号LAI，基站小区编号CI，基站的经度LNG，基站的纬度LAC，所在栅格编号GD、匹配的道路栅格编号GS。其中基站与道路栅格的匹配步骤如下：步骤2.1、根据高速路附近的基站信息表，按照步骤1的栅格处理可得基站栅格序列为B＝{b1,b2,b3,…,bn}。步骤2.2、根据基站的覆盖范围获取基站bi覆盖的道路栅格{gn,…,gm}，然后根据欧式距离公式Dbigi计算基站bi到其所包含的每个道路栅格gi的距离，表示为Dbg＝{dn,…,dm}。步骤2.3、取Dbg中距离最小的栅格定为匹配的道路栅格GSi，重复步骤2.1～2.3，最后可知基站道路的匹配信息表B_G。步骤3、获取T到T+t时间的高速公路监测区域的所有用户手机信令轨迹数据，用户手机信令数据主要包含唯一标识ID、信令数据位置区编号LAI、基站小区编号CI和时间戳TimeStamp字段。然后对信令数据进行脏数据过滤、乒乓效应等数据预处理；最后按照信令数据的时间戳先后顺序对每个用户本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于手机信令大数据的高速公路车辆速度计算方法，其特征在于：该方法步骤

【技术特征摘要】
1.一种基于手机信令大数据的高速公路车辆速度计算方法，其特征在于：该方法步骤为：S1：根据基于手机信令数据进行高速公路车辆速度计算的步骤，进行手机信令数据的收集及处理；然后进行地图匹配，建立地理栅格系统；然后进行高速公路用户识别，得到用于计算高速路道路栅格平均速度的高速公路用户信令数据轨迹集合H_D；S2：获取T到T+t时段的高速公路用户信令数据轨迹集合H_D后，顺序遍历高速公路用户信令数据轨迹集合H_D，提取每个用户的轨迹序列；S3：对每个用户序列进行两两遍历每个用户的轨迹序列中的轨迹点，轨迹点即为基站点，基站的信令数据中包括了时间戳和地理位置信息，以用户轨迹序列中每两两轨迹点作为一个计算用户速度的计算单元；S4：根据地理栅格系统划分的道路栅格，为每个道路栅格设置对应的速度容器，用于保存每个计算单元得到的加权速度值；S5：根据遍历得到的计算单元，定义为轨迹点Tracen和轨迹点Tracem，计算每个单元的路程距离和路程时间；S6：根据物理运动学的思想，由统计意义的角度上得到特征：包含一个道路栅格的两轨迹点计算单元的路程距离越短，则对该道路栅格平均速度的贡献值越大；根据此特征，设定一个与路程距离反相关的高斯权值函数S7：计算两轨迹点计算单元的加权速度值，由计算得到的两轨迹点间的路程距离Dn,m与路程时间Tn,m的比值再乘以高斯权值函数得到该计算单元的加权速度值并将该速度值放入到两轨迹点间的相应的道...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭大芹，罗裕枫，章玉，李司坤，谢金凤，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50