一种车载GPS轨迹空间索引精确匹配方法组成比例

本发明专利技术提供了一种车载GPS轨迹空间索引精确匹配方法，包括以下步骤：步骤1，获取任一车辆的车载GPS经过的多个GPS点，对多个GPS点进行初始化操作，得到有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}；步骤2，根据有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}，将有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}内的有效GPS点匹配至道路网络中，并生成相关分段匹配编号，获得每个匹配分段的有效GPS点集合L(Seg)＝{vp(Seg,1),…,vp(Seg,D(Seg))}；步骤3，将每个匹配分段的有效GPS点集合L(Seg)内的有效GPS点匹配至同向同一道路元r(Seg)中各分向路段集合DRS(r(Seg))＝{ds(r(Seg,1)),…,ds(r(Seg,q))}，并汇总输出匹配结果统计表；步骤4，重复步骤1至3直至所有GPS点完成匹配。本发明专利技术保证了匹配精度的同时显著提升了匹配成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种车载GPS轨迹空间索引精确匹配方法
本专利技术属于交通
，具体涉及一种车载GPS轨迹空间索引精确匹配方法。
技术介绍
城市交通网络系统是个复杂的巨系统，每时每刻都有数以万计的交通流在其网络结构上运行及转移，如何全面准确对相关交通时空数据进行采集，分析预测各类城市时空叙事下的交通发生，进而为系统分析把握城市交通网络运行规律、拥堵发生演变机理、完善大规模城市交通需求组成结构、优化相关交通网络系统供给等交通系统分析难题提供强有力的数据及理论支撑，是近年来交通系统智能分析领域的主要议题之一。其中车载GPS数据作为快速易得的交通信息数据源之一，具有覆盖范围广、时间连续性强、与交通网络直接相关等数据优势，近年来已为各类交通大数据系统分析项目广泛采用，通过将实时车载GPS轨迹信息映射至交通网络，通过分析挖掘相关出行轨迹信息，相关统计结果既可有效覆盖城市大范围时空下的交通系统信息，也能在需要时较精确刻画区域交通运行状态。而系统分析的第一步即是基于车载GPS将车辆行驶轨迹与路网结构进行准确映射，称为“MapMatching轨迹匹配”，相关算法即为轨迹匹配算法，一般分为四类：几何、拓扑、概率、高级等。准确刻画“车辆行驶轨迹与道路网络的匹配关系”对交通网络系统分析的重要性不言而喻，然而纵观现有各类匹配算法，或多或少均存在以下几类系统性误差：1)总体匹配比例较低，各类匹配算法匹配里程总体一般不到90％，产生原因包括路网拓扑中存在误差、GPS轨迹点采样误差等；2)匹配精度与比例难以兼顾，若采用路径搜索等算法精确匹配，往往由于网络拓扑原因导致总体匹配比例较低，有时甚至低于50％，而若采用行驶方向对行驶轨迹进行估计，则又易产生局部匹配误差；3)算法缺乏有效逻辑控制，局部匹配误差不可控，尤其在交通网络结构复杂的区域，如多条干路辅路并行路段、交叉口区域，匹配误差难以避免；4)对异常GPS轨迹点缺乏有效处理，如设备故障导致的GPS轨迹点异常等，有时可能严重影响匹配质量。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种车载GPS轨迹空间索引精确匹配方法，解决现有技术GPS轨迹匹配方法中匹配精度及效率难以兼顾的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种车载GPS轨迹空间索引精确匹配方法，包括以下步骤：步骤1，获取任一车辆的车载GPS经过的多个GPS点，对多个GPS点进行初始化操作，得到有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}；步骤2，根据有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}，将有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}内的有效GPS点匹配至道路网络中，并生成相关分段匹配编号，获得每个匹配分段的有效GPS点集合L(Seg)＝{vp(Seg,1),…,vp(Seg,D(Seg))}；步骤3，将每个匹配分段的有效GPS点集合L(Seg)内的有效GPS点匹配至同向同一道路元r(Seg)中各分向路段集合DRS(r(Seg))＝{ds(r(Seg,1)),…,ds(r(Seg,q))}，并汇总输出匹配结果统计表；步骤4，重复步骤1至3直至所有GPS点完成匹配。进一步地，步骤1中所述对多个GPS点进行初始化操作，得到有效GPS点列表，包括：步骤10，将多个GPS点分离为分段集合Trip(a)＝{T1，T2，…，Ta，…，Tn}，其中Ta为一个分段，分段Ta内包括多个GPS点；步骤11，从分段Ta内的多个GPS点{p(1)，p(2)，…，p(i)，…，p(n)}中任选一个GPS点p(i)作为当前GPS点，若当前GPS点p(i)到p(i+1)直线速度大于300km/h或p(i)与p(i-1)的间隔时间小于等于0，则剔除当前GPS点p(i)，否则执行步骤12；步骤12，若当前GPS点p(i)的上一累计行驶距离小于20m，执行步骤13；否则，执行步骤14；步骤13，若当前GPS点p(i)的当前累计行驶距离大于20m，则将当前GPS点p(i)按序插入有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}，设p(i)＝vp(l)，并记录vp(l)点的位置信息；否则，剔除当前GPS点p(i)；步骤14，若当前GPS点p(i)到p(i+1)的距离大于20m且小于500m，或者p(i)点到p(i+1)的平均速度大于1m/s，则当前GPS点p(i)为常规行驶点，并初始化p(i)点的位置信息；若当前GPS点p(i)到p(i+1)的前向距离小于20m且p(i)点到p(i+1)的平均速度小于1m/s，则当前GPS点p(i)为停驶起点，并初始化p(i)点的位置信息；若当前GPS点p(i)到p(i+1)的前向距离大于500m，则当前GPS点p(i)为远距离行驶点；否则，执行步骤15；步骤15，重复步骤11至步骤14，直至分段Ta内的所有GPS点均被作为当前GPS点，并建立有效GPS点列表VP。进一步地，所述步骤2中根据有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}，将有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}内的有效GPS点匹配至道路网络中，并生成相关分段匹配编号，获得每个匹配分段的有效GPS点集合L(Seg)＝{vp(Seg,1),…,vp(Seg,D(Seg))}，包括：步骤21，从有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}中任选一个有效GPS点vp(j)作为当前有效GPS点vp(j)，其中j＝1，2，…，k，若当前有效GPS点vp(j)不是最后有效节点vp(k)，执行步骤211；否则，执行步骤22；步骤211，若当前有效GPS点vp(j)和vp(j+1)点均不为空点类型时，执行步骤212；否则，以当前分段值D(Seg)建立分段，分段值归零D(Seg)＝0，分段编号Seg＝Seg+1；步骤212，若当前有效GPS点vp(j)在运动方向上存在匹配道路元集合RU(j)＝{r(a1),…,r(anj)|nj>＝1}时，执行步骤213；否则，以当前分段值D(Seg)建立分段，分段值归零D(Seg)＝0,分段编号Seg＝Seg+1；步骤213，若当前有效GPS点vp(j)的当前分段编号Seg＝0，且当前有效GPS点vp(j)的前点vp(j+1)和后点vp(j-1)包含同向的相同道路元集合SR(j)＝{r(b1),…,r(bmj)|mj>＝1}，则初始化分段编号Seg＝1，且分段值D(Seg)＝1；否则，执行步骤214；步骤214，若当前有效GPS点vp(j)的当前分段编号Seg>0且当前有效GPS点vp(j)的前点vp(j+1)和后点vp(j-1)包含同向的相同道路元SR(j)＝{r(b1),…,r(bmj)|mj>＝1}，则分段值D(Seg)＝D(Seg)+1；否则，执行步骤215；步骤215，若当前有效GPS点vp(j)的当前分段编号Seg>0且当前有效GPS点vp(j)的前点vp(j+1)和后点vp(j-1)不包含相同道路元时，则以当前分段值D(Seg)建立分段，且分段值赋D(Seg)＝1，分段编号Seg＝Seg+1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载GPS轨迹空间索引精确匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取任一车辆的车载GPS经过的多个GPS点，对多个GPS点进行初始化操作，得到有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}；步骤2，根据有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}，将有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}内的有效GPS点匹配至道路网络中，并生成相关分段匹配编号，获得每个匹配分段的有效GPS点集合L(Seg)＝{vp(Seg,1),…,vp(Seg,D(Seg))}；步骤3，将每个匹配分段的有效GPS点集合L(Seg)内的有效GPS点匹配至同向同一道路元r(Seg)中各分向路段集合DRS(r(Seg))＝{ds(r(Seg,1)),…,ds(r(Seg,q))}，并汇总输出匹配结果统计表；步骤4，重复步骤1至3直至所有GPS点完成匹配。

【技术特征摘要】
1.一种车载GPS轨迹空间索引精确匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取任一车辆的车载GPS经过的多个GPS点，对多个GPS点进行初始化操作，得到有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}；步骤2，根据有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}，将有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}内的有效GPS点匹配至道路网络中，并生成相关分段匹配编号，获得每个匹配分段的有效GPS点集合L(Seg)＝{vp(Seg,1),…,vp(Seg,D(Seg))}；步骤3，将每个匹配分段的有效GPS点集合L(Seg)内的有效GPS点匹配至同向同一道路元r(Seg)中各分向路段集合DRS(r(Seg))＝{ds(r(Seg,1)),…,ds(r(Seg,q))}，并汇总输出匹配结果统计表；步骤4，重复步骤1至3直至所有GPS点完成匹配。2.根据权利要求1所述的车载GPS轨迹空间索引精确匹配方法，其特征在于，步骤1中所述对多个GPS点进行初始化操作，得到有效GPS点列表，包括：步骤10，将多个GPS点分离为分段集合Trip(a)＝{T1，T2，…，Ta，…，Tn}，其中Ta为一个分段，分段Ta内包括多个GPS点；步骤11，从分段Ta内的多个GPS点{p(1)，p(2)，…，p(i)，…，p(n)}中任选一个GPS点p(i)作为当前GPS点，若当前GPS点p(i)到p(i+1)直线速度大于300km/h或p(i)与p(i-1)的间隔时间小于等于0，则剔除当前GPS点p(i)，否则执行步骤12；步骤12，若当前GPS点p(i)的上一累计行驶距离小于20m，执行步骤13；否则，执行步骤14；步骤13，若当前GPS点p(i)的当前累计行驶距离大于20m，则将当前GPS点p(i)按序插入有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}，设p(i)＝vp(l)，并记录vp(l)点的位置信息；否则，剔除当前GPS点p(i)；步骤14，若当前GPS点p(i)到p(i+1)的距离大于20m且小于500m，或者p(i)点到p(i+1)的平均速度大于1m/s，则当前GPS点p(i)为常规行驶点，并初始化p(i)点的位置信息；若当前GPS点p(i)到p(i+1)的前向距离小于20m且p(i)点到p(i+1)的平均速度小于1m/s，则当前GPS点p(i)为停驶起点，并初始化p(i)点的位置信息；若当前GPS点p(i)到p(i+1)的前向距离大于500m，则当前GPS点p(i)为远距离行驶点；否则，执行步骤15；步骤15，重复步骤11至步骤14，直至分段Ta内的所有GPS点均被作为当前GPS点，并建立有效GPS点列表VP。3.根据权利要求2所述的车载GPS轨迹空间索引精确匹配方法，其特征在于，所述步骤2中根据有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}，将有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}内的有效GPS点匹配至道路网络中，并生成相关分段匹配编号，获得每个匹配分段的有效GPS点集合L(Seg)＝{vp(Seg,1),…,vp(Seg,D(Seg))}，包括：步骤21，从有效GPS点列表VP＝{vp(1),vp(2),…,vp(k)}中任选一个有效GPS点vp(j)作为当前有效GPS点vp(j)，其中j＝1，2，…，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王元庆，吴洲豪，付星，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61