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基于城市道路卡口数据的全路网路段行程时间估计方法技术

技术编号:26794526 阅读:41 留言:0更新日期:2020-12-22 17:11
本发明专利技术提出了一种基于城市道路卡口数据的全路网路段行程时间估计方法,主要包括以下步骤:1)基于卡口数据,进行数据预处理及筛选,得到初步的局部路段行程时间;2)统计提取卡口数据中车辆进入路段的小时时段、车辆出行次数、车辆编号、路段等变量建立多维张量模型;3)进行k均值聚类分析,将结果应用于张量模型缺失项的补充;4)筛选出行程时间中的异常值,对于离群值利用分段插值的方法来估计其行程时间。本研究基于卡口数据提取出车辆行程时间,对于不同状况或者不同驾驶习惯的人群进行分类,依据聚类分析的结果对于行程时间中缺失项进行补充,在进行行程时间估计时考虑了交通状况以及人群驾驶习惯差异等因素的影响,从而实现了考虑人群差异性的全路网路段行程时间估计。

【技术实现步骤摘要】
基于城市道路卡口数据的全路网路段行程时间估计方法
本专利技术涉及城市道路行程时间计算方法,具体涉及一种基于城市道路卡口数据的全路网路段行程时间估计方法。
技术介绍
路段旅行时间是城市交通出行信息中的一个关键指标,它可以用来评价城市道路的服务水平,反映道路的运行状况等特征。通过提供准确的旅行时间信息,个体驾驶者可以做出更好的路径选择,公交管理公司可以更有效地运营调度系统,而交通管理部门可以找到有问题的地方应该引入新的或修改后的交通控制方案来提高性能,交通政策制定部门分析交通需求和评估影响交通拥堵费等政策工具。然而,由于交通需求和供给的波动性、交通管制、信号交叉口的随机到达和离开所带来的内在不确定性等因素的影响,城市道路网络中的行驶时间估计是一个的具有挑战性的问题。近年来,信息采集和通信技术的进步正在将一个曾经数据匮乏的领域转变为数据最丰富的领域之一。越来越多的数据采集器,例如安装在出租车上的全球定位系统装置、高清卡口设备的广泛应用等。在较大的时空尺度上提供大量的车辆交通数据,并使用更复杂的模型为城市道路网络提供交通信息。但卡口数据不能提供用于分析模型通常需要的直接信息,如交通流和行程时间等信息,需要基于纯数据驱动的方法,即仅使用数据本身来发现数据内部潜在的模式和知识,据此可以发掘出很多道路或者车辆的属性特征。而现如今科技的进步,信息行业的飞速发展以及电子设备的不断更新换代,交通信息采集技术和设备也有了巨大飞跃,特别是未来5G技术在这些领域的应用将会实现车联网、路联网甚至物联网。相较于以往,如今电子设备所采集的数据指标更为多样化,准确度也不断提高。其中,道路卡口摄像监控系统就是其中之一。但是目前对于卡口数据的分析和应用主要集中在维护社会治安等方面,如抓拍违法车辆、可以车辆的识别等。车牌识别数据便于采集、识别准确率高并且体量庞大,信息客观可靠、全面并且记录连续,相较于传统的交通调查更为高效,因此使用卡口车牌识别数据可以真实的反映出车辆的出行信息,所得出的研究成果更加科学可靠,提出的建议与制定的政策也更符合实际。但是车牌识别获得的卡口数据也有一定的局限性,即加密后的车牌数据不能采集车辆驾驶员的个人社会经济属性。虽然近年来有关车牌识别数据和模型的技术有了一定的发展,但在有效的建模方法、数据稀疏性、交通条件波动等方面还存在一定的问题。
技术实现思路
专利技术目的:针对以上不足,本专利技术提出一种基于城市道路卡口数据的全路网路段行程时间估计方法。技术方案:本专利技术所述的一种基于城市道路卡口数据的全路网路段行程时间估计方法,该方法包括以下步骤:(1)获取城市道路的若干条历史卡口数据并进行预处理,所述历史卡口数据包括卡口编号、拍摄时间、车道、车牌号;其中预处理具体为:首先将历史卡口数据中的M个卡口和N辆车重新编号为1至M和1至N,其次根据车辆编号对历史卡口数据进行排序,最后根据拍摄时间对每个车辆编号对应的历史卡口数据再次进行排序;(2)根据(1)中预处理后的历史卡口数据,计算出路段行程时间;(3)基于车辆编号、出行时段、路段行程时间、路段、车辆出行次数建立张量模型;(4)选取路段行程时间、车辆出行次数以及出行时段作为k均值聚类分析的变量,进行聚类分析;(5)基于步骤(4)中聚类分析的结果,对张量模型进行路段行程时间缺失项的补充:基于与缺失项所在的聚类类别以及对应出行时段和路段均相同的路段行程时间,对缺失项进行样条插值。进一步,步骤(2)中路段行程时间的计算方法为:对第n辆车,将其对应的第t+1条和第t条预处理后的历史卡口数据中的拍摄时间相减,即得到第t+1条和第t条预处理后的历史卡口数据对应的两个卡口之间的路段行程时间,将该行程时间添加到第t+1条预处理后的历史卡口数据中,同时删除第n辆车对应的第1条预处理后的历史卡口数据,得到新的卡口数据;其中,n=1,2,…,N,t=1,2,…,T,T为第n辆车对应的预处理后的历史卡口数据的条数。进一步,所述步骤(3)中车辆出行次数为车辆经过的路段数,出行时段为车辆进入路段的小时时段。进一步,所述步骤(3)中张量的每个维度分别表示车辆编号、出行时段、路段,每一项的值分别表示第n个车辆在第p个出行时段、第q个路段上的行程时间以及车辆出行次数。有益效果:(1)本专利技术提供了一种基于城市道路卡口数据的全路网路段行程时间估计方法,该方法利用卡口分布密集的城市道路卡口历史数据,挖掘出路段行程时间与卡口数据之间的联系,并考虑人群驾驶习惯的差异以及交通状况等因素进行聚类分析,对于不同状况或者不同驾驶习惯的人群进行分类;(2)本专利技术给出了城市道路行程时间缺失项的估计方法,基于对行程时间聚类分析的结果对于行程时间中缺失项进行补充,在进行行程时间估计时考虑了交通状况以及人群驾驶习惯差异等因素的影响,计算结果的精度和适应性都较好,从而实现了考虑人群差异性的全路网路段行程时间估计。附图说明图1为本专利技术的全路网路段行程时间估计方法的流程图;图2为路段1、2、3行程时间分布的频率分布直方图,其中,(a)表示路段1,(b)表示路段2,(c)表示路段3;图3为路段1、2、3的行程时间的小时分布规律图,其中,(a)表示路段1,(b)表示路段2,(c)表示路段3;图4为张量模型;图5为行程时间异常值示例;图6为不根据聚类分析结果直接插值的结果;图7为根据聚类分析结果进行插值的结果。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。本专利技术的方法利用城市道路卡口数据,首先计算出路段的行程时间,然后对于得到的行程时间数据进行人群特性分析,建立多维张量模型,并进行k均值聚类,并对于路网行程时间模型进行补全,将建模结果与实际行程时间进行比对分析,在此基础上可以为不同类型的驾驶者提供相应的行程时间参考,对于出行者路径选择具有一定的指导意义。参照图1,该方法包括以下步骤:(1)获取城市道路的若干条历史卡口数据并进行预处理,所述历史卡口数据包括卡口编号、拍摄时间、车道、车牌号;其中预处理具体为:首先将历史卡口数据中的M个卡口和N辆车重新编号为1至M和1至N,其次根据车辆编号对历史卡口数据进行排序,最后根据拍摄时间对每个车辆编号对应的历史卡口数据再次进行排序。步骤1-1、数据获取本专利技术使用的数据来自宁波市主城区2018年6月5日全天的城市道路卡口数据。步骤1-2、数据预处理先将原始文件导入数据库,然后根据卡口编号筛选出研究区域内的所有数据,对数据进行清洗,将重复数据、错误数据删除以及未检测出的数据删除。因原始数据中卡口编号和车辆编号较长,故为了减少文件所占用计算机内存,重新命名车牌号以及卡口编号,并保留车辆编号(NEWCARID)、车道(LANENO)、拍摄时间(SNAPSHOTTIME)、卡口编号(NEWDEVICEID)字段,并根据车辆编号以及拍摄时间排序,预处理后数据如表1所示:表1清洗后卡口数据格本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于城市道路卡口数据的全路网路段行程时间估计方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:/n(1)获取城市道路的若干条历史卡口数据并进行预处理,所述历史卡口数据包括卡口编号、拍摄时间、车道、车牌号;其中预处理具体为:首先将历史卡口数据中的M个卡口和N辆车重新编号为1至M和1至N,其次根据车辆编号对历史卡口数据进行排序,最后根据拍摄时间对每个车辆编号对应的历史卡口数据再次进行排序;/n(2)根据(1)中预处理后的历史卡口数据,计算出路段行程时间;/n(3)基于车辆编号、出行时段、路段行程时间、路段、车辆出行次数建立张量模型;/n(4)选取路段行程时间、车辆出行次数以及出行时段作为k均值聚类分析的变量,进行聚类分析;/n(5)基于步骤(4)中聚类分析的结果,对张量模型进行路段行程时间缺失项的补充:基于与缺失项所在的聚类类别以及对应出行时段和路段均相同的路段行程时间,对缺失项进行样条插值。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于城市道路卡口数据的全路网路段行程时间估计方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)获取城市道路的若干条历史卡口数据并进行预处理,所述历史卡口数据包括卡口编号、拍摄时间、车道、车牌号;其中预处理具体为:首先将历史卡口数据中的M个卡口和N辆车重新编号为1至M和1至N,其次根据车辆编号对历史卡口数据进行排序,最后根据拍摄时间对每个车辆编号对应的历史卡口数据再次进行排序;
(2)根据(1)中预处理后的历史卡口数据,计算出路段行程时间;
(3)基于车辆编号、出行时段、路段行程时间、路段、车辆出行次数建立张量模型;
(4)选取路段行程时间、车辆出行次数以及出行时段作为k均值聚类分析的变量,进行聚类分析;
(5)基于步骤(4)中聚类分析的结果,对张量模型进行路段行程时间缺失项的补充:基于与缺失项所在的聚类类别以及对应出行时段和路段均相同的路段行程时间,对缺失项进行样条插值。


2.根据权利要求1所述的一种基于城市道路卡口数据的全路网路段行程时...

【专利技术属性】
技术研发人员:季彦婕张豫徽余佳洁刘攀徐铖铖李志斌
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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