一种利用手机信令数据位置切换获取交通流速度的方法技术

本发明专利技术面向道路交通运行速度在途监测技术领域，尤其涉及一种利用手机信令数据位置切换获取交通流速度的方法，包括如下步骤：S1：以基站所形成的泰森多边形作为所述基站的覆盖范围；S2：构建目标路段正向切换序列和反向切换序列，利用GIS平台获取单基站覆盖范围下路段距离集和反向距离集；S3：基于所述基站的标号和切换时间提取用户基站切换轨迹；S4：对用户轨迹序列与标准切换序列进行轨迹匹配度验证；S5：对匹配成功的用户进行速度获取；S6：对所有用户执行步骤S3至S5，求取目标路段的交通流速度。通过与微波检测器检测交通流速度对比实例，验证了本发明专利技术所提出的基于位置切换的交通流速度获取方法可以有效地获取路段交通流速度。

Method for obtaining traffic flow speed by mobile phone signaling data position switching

The present invention for road traffic speeds in the technical field of road monitoring, in particular to a method for using mobile phone signaling data acquiring position switching traffic flow speed, which comprises the following steps: S1: the base formed by the Tyson polygon as the coverage of the base station; S2: the goal of building a road forward switching sequence and reverse switching sequence. The use of GIS platform for single base station coverage under the road distance set and reverse distance set; S3: the base station and the switching time to extract the user label switching station based on trajectory; S4: the user track sequence and standard switching sequence for trajectory matching verification; S5: the speed of access to successful matching user: S6; for all users to perform steps S3 to S5, and the target of road traffic flow speed. By comparing the traffic flow velocity with the microwave detector, it is proved that the proposed method based on position switching can obtain traffic flow speed effectively.

【技术实现步骤摘要】
一种利用手机信令数据位置切换获取交通流速度的方法
本专利技术面向道路交通运行速度在途监测
，尤其涉及一种利用手机信令数据位置切换获取交通流速度的方法。
技术介绍
随着城市交通不断的发展与人们出行需求的日益增长，在方便道路交通管理的同时，也对道路交通速度流的获取提出了更高的要求。传统的监测方法主要有GPS浮动车检测、微波检测、视频检测以及线圈检测等，但各种检测方法都有一定的不足：GPS浮动车检测检测精度高，但由于安装GPS的出租车主要活动在城市中心区域，覆盖区域受到影响；微波检测器检测受路况影响较大，并且需要一定的安装空间；视频检测受天气和光线影响较大；线圈检测在交通流量过大时检测精度会降低。手机作为“检测器”为交通信息采集提供了全新视角的方式，为交通信息获取提供了新的应用空间。根据我国工业和信息化部(MIIT)公布的数据显示，截止2016年5月，我国手机移动通信用户已经达到12.96亿，移动电话普及率达94％，这些移动通信用户均可作为交通信息无线采集传感器，为交通信息采集提供了设施基础与数据基础。移动通信网络能够对其覆盖范围下的用户位置定期更新，该方法的难点在于需要通过GIS平台对路段进行标定，利用不同的地图匹配算法将用户匹配到相应路段，进而通过交通流速度估算方法进行速度估算。该方法将对目标路段切换序列进行标定，并提出用户轨迹与目标路段切换序列使用求最长公共子序列的方法进行地图匹配，利用切换点距离与行程时间的比值来估算交通流速度。
技术实现思路
为了解决交通拥堵问题，实现对交通流速度的实时监测，本专利技术使用泰森多边形对基站覆盖范围进行标定，进而通过GIS系统提取目标路段标准切换序列，引入生物学中的Needleman-Wunsch算法对用户轨迹与目标路段进行道路匹配，利用匹配度函数确定匹配效果，使用交通流速度估算方法对速度进行估算。为手机数据解决交通问题提出了新思路。本专利技术具体方法如下：一种利用手机信令数据位置切换获取交通流速度的方法，包括如下步骤：S1：以基站所形成的泰森多边形作为所述基站的覆盖范围；S2：构建目标路段正向切换序列和反向切换序列，利用GIS平台获取单基站覆盖范围下路段距离集和反向距离集；其中，所述正向切换序列为目标路段起点到终点覆盖基站的标号，所述反向切换序列为目标路段终点到起点覆盖基站的标号；S3：基于所述基站的标号和切换时间提取用户基站切换轨迹；S4：对用户轨迹序列与标准切换序列进行轨迹匹配度验证；S5：对匹配成功的用户进行速度获取；S6：对所有用户执行步骤S3至S5，求取目标路段的交通流速度。所述轨迹匹配度验证具体为：求取所述用户轨迹序列与所述标准切换序列的最长公共子序列以及其相似度，将上述相似度与相似度阈值进行比较，通过阈值则匹配成功，否则失败。所述最长公共子序列的计算方法具体为：对所述用户轨迹序列与所述标准切换序列进行匹配，根据递归关系构建最长公共子序列的长度矩阵，并更新矩阵元素，根据回溯路径求得最长公共子序列。所述相似度的计算方法具体为：相似度＝最长公共子序列的长度/标准序列的长度。所述用户基站切换轨迹具体为移动通信网络用户在通信网络中由于位置更新而产生的基站切换序列。所述标准切换序列为目标路段的基站切换集合，对目标路段的标准切换序列进行提取的方法具体为：S41：借助GIS平台对基站所建立的泰森多边形面层进行转换，转换成面层边界线层；S42：由待测路段截取出目标路段，并建立新的目标道路线层；S43：对面层边界线层与目标道路线层取交运算，提取交点得到目标路段关键节点层，所述关键节点为在目标路段行驶过程中发生切换的切换点；S44：对所述关键节点按照道路方向依次提取形成标准切换序列。所述轨迹匹配度具体为用户切换轨迹与目标路段标准切换轨迹的相似性的数据化度量值。所述匹配包括无序性匹配和方向性匹配。本专利技术的有益效果在于：本专利技术以移动通信用户切换数据为基础，结合GIS系统，对单个用户进行提取、匹配，然后对匹配成功的用户进行速度估算，最终求得交通流速度，整个流程图如图3所示。后续计算的精度对轨迹相似度进行了阀值δ设定，其中Sim>δ的用户轨迹被保留。此外，本专利技术是基于移动通信网络基站覆盖范围下的交通流速度估算，通过对基站覆盖范围进行了确定，选取路段后，可通过GIS系统对基站覆盖范围点进行提取与道路长度进行计算。附图说明图1北京市基站覆盖范围泰森多边形；图2轨迹匹配示意图；图3交通流速度估算流程图；图4路段基站切换示意图；图5研究路段选取图；图6西五环香泉桥-杏石口桥段基站重新标号图；图7路段1正向速度对比图；图8路段1反向速度对比图；图9上清桥-来广营桥段基站重新标号图；图10路段2正向速度对比图；图11路段2反向速度对比图。具体实施方式下面结合附图，对实施例作详细说明。为了解决交通拥堵问题，实现对交通流速度的实时监测，本专利技术使用泰森多边形对基站覆盖范围进行标定，进而通过GIS系统提取目标路段标准切换序列，引入生物学中的Needleman-Wunsch算法对用户轨迹与目标路段进行道路匹配，利用匹配度函数确定匹配效果，使用交通流速度估算方法对速度进行估算。为手机数据解决交通问题提出了新思路。本专利技术具体方法如下：(1)确定基站覆盖范围移动通信网络通常也称为蜂窝通信网络，理想状态下，一个移动网络基站的覆盖范围是以自身为圆心的内接正六边形。而随着基站不断增设，且在实际应用过程中“热点”区域基站覆盖密度较大，正六边形不能无重叠地覆盖整个区域。本专利技术将以基站所形成的泰森多边形作为该基站的覆盖范围。泰森多边形(ThiessenPolygon)是由相邻两点直线的垂直平分线构成的连续多边形。这种多边形具有以下特征：①每一个离散点只属于一个泰森多边形；②离散点到所属泰森多边形内其他点距离最短；③泰森多边形的边上点到相邻两个离散点的距离是相等的。当某个点落入到一个泰森多边形中，这时该点与中心点最邻近。这种空间关系与COO(CellofOrigin)定位法则正好相同，因此本专利技术应用泰森多边形对基站覆盖范围进行处理具有合理性。在绘制基站覆盖范围的泰森多边形过程中，本专利技术使用了GIS软件对基站进行处理，首先对基站数据进行读取，通过基站的经纬度坐标进行基站点层绘制。以基站点层为基础，使用GIS工具对泰森多边形进行制作，每一个多边形的覆盖范围大致代表了一个基站网络信号的覆盖范围，通过北京市移动通信基站绘制的泰森多边形如图1所示。(2)目标路段切换序列标定移动用户在移动过程中，会产生基站切换，当符合位置更新条件时就会对用户位置进行上传，因此当对用户一段时间内的位置更新提取之后就得到该用户的运动轨迹。为了确定用户具体在哪段道路运动还需要后续进行匹配，而目标路段的基站切换集合就叫做标准切换序列。标准切换序列又分为正向标准切换序列L(1,n){x1,x2,…,xn}和逆向标准切换序列L(n,1){xn,xn-1,…,x1}，其中正向标准切换序列由目标路段起点沿道路行驶到目标路段终点过程中可能发生切换的所有基站号，逆向标准切换序列则是由目标路段沿道路终点沿道路行驶到目标路段起点过程中可能发生切换的所有基站号。为了获取路段标准切换序列，主要是通过对目标路段进行大量的路测，对基站获取的“路测车信号”进行分析，然后根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用手机信令数据位置切换获取交通流速度的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：以基站所形成的泰森多边形作为所述基站的覆盖范围；S2：构建目标路段正向切换序列和反向切换序列，利用GIS平台获取单基站覆盖范围下路段距离集和反向距离集；其中，所述正向切换序列为目标路段起点到终点覆盖基站的标号，所述反向切换序列为目标路段终点到起点覆盖基站的标号；S3：基于所述基站的标号和切换时间提取用户基站切换轨迹；S4：对用户轨迹序列与标准切换序列进行轨迹匹配度验证；S5：对匹配成功的用户进行速度获取；S6：对所有用户执行步骤S3至S5，求取目标路段的交通流速度。

【技术特征摘要】
1.一种利用手机信令数据位置切换获取交通流速度的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：以基站所形成的泰森多边形作为所述基站的覆盖范围；S2：构建目标路段正向切换序列和反向切换序列，利用GIS平台获取单基站覆盖范围下路段距离集和反向距离集；其中，所述正向切换序列为目标路段起点到终点覆盖基站的标号，所述反向切换序列为目标路段终点到起点覆盖基站的标号；S3：基于所述基站的标号和切换时间提取用户基站切换轨迹；S4：对用户轨迹序列与标准切换序列进行轨迹匹配度验证；S5：对匹配成功的用户进行速度获取；S6：对所有用户执行步骤S3至S5，求取目标路段的交通流速度。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述轨迹匹配度验证具体为：求取所述用户轨迹序列与所述标准切换序列的最长公共子序列以及其相似度，将上述相似度与相似度阈值进行比较，通过阈值则匹配成功，否则失败。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述最长公共子序列的计算方法具体为：对所述用户轨迹序列与所述标准切换序列进行匹配，根据递归关系构建最长公共子序列的长度矩阵，并更新矩阵元...

【专利技术属性】
技术研发人员：董宏辉，贾利民，秦勇，刘锴，王旭昭，杨振宇，单庆超，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11