用于处理大规模浮动车数据的启发式路径匹配方法组成比例

用于处理大规模浮动车数据的启发式路径推测方法，步骤如下：（１）根据城市导航电子地图的道路地理信息数据，建立设路网数据结构和路网拓扑结构，路网数据结构包括：节点、路段和路链，路网拓扑结构为各路链之间的连通关系；（２）处理浮动车数据，通过启发式路径推测方法，根据每辆浮动车记录的时间和位置数据计算它们的行车路径。本发明专利技术利用路网的连通性拓扑结构和车辆位置点所形成的有向线段启发式的搜索车辆最有可能的下一条行驶路径，然后再对选择的道路进行投影匹配，有效提高了处理效率；另一方面采用连续多条ＧＰＳ定位数据联合进行推测，通过车辆在道路行驶的连续性特征，提高了算法的准确性。

Heuristic path matching method for processing large-scale floating car data

For processing large-scale floating car data path heuristic inference method, the steps are as follows: (1) according to the geographic information data of city road navigation electronic map, the establishment of a road network data structure and network topology, including network data structures: nodes, links and road network topology for chain connectivity between each chain (2;) treatment of floating car data, through the heuristic path estimation method, calculation of driving path according to their time and position data of each car floating car record. The invention uses the form of Network Connectivity Topology and vehicle location points has a path to search the vehicle segment heuristic most likely, and then to choose the road of projection matching, improve the processing efficiency; on the other hand, with the continuous multiple GPS positioning data combined with that by continuity of vehicles in the road, improve the accuracy of the algorithm.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能交通系统(ITS)领域浮动车实时交通信息处理系统中的路径推测方法，特别是一种。
技术介绍
在智能交通领域，实时和动态的交通信息能为车辆出行，交通运输等提供有效的交通诱导和出行规划信息，从而达到节省出行时间、减少尾气排放等目的。浮动车(Float Car Data)技术，也被称作“探测车(Probe car)”是国际智能交通系统(ITS)中获取道路交通信息的技术手段之一。采用浮动车技术的系统被称为浮动车系统，其运行的基本原理是根据装备车载全球定位系统(GPS)的车辆，即浮动车，在车辆行驶过程中定期记录的位置信息(浮动车数据)，应用包括地图匹配、行车路线推测和道路交通拥堵信息计算等相关的计算模型和算法进行处理，从而使浮动车数据和城市道路在时间和空间上关联起来，最终得到浮动车所经过道路的车辆行驶速度以及道路的行车旅行时间等交通拥堵信息。如果在城市中部署足够数量的浮动车，并将这些浮动车的位置信息通过无线通讯系统定期、实时地传输到一个信息处理中心，由信息中心综合处理，就可以获得整个城市动态、实时的交通拥堵信息。由于车辆所采用的GPS设备一般会有5米以上的圆周误差，因此在匹配过程中存在将位置点匹配到多条道路上的可能性，同时车辆采集GPS位置数据的时间间隔较长，一般在5秒-300秒之间(实际应用中多为30秒-120秒)，这样造成两个连续位置点跨越了较长距离，两个位置点间有可能存在多条可行驶的路径，因此需要设计一种方法来确定车辆正确的行驶路径，这种方法就是路径推测方法，因此路径推测方法是通过处理车辆较大间隔的行驶轨迹点数据，获取车辆正确行驶路径的技术。当前的路径推测技术大多是基于已完成匹配的两点之间进行的，需要进行两次独立的地图匹配运算，再基于路网结构进行道路的广度搜索找出车辆可能的行驶路径。这样的算法搜索范围大，效率较低，无法很好满足处理大规模浮动车轨迹点时的实时性要求。同时这种只在GPS定位点集合中采用两个点的方法，采样点较少，无法回退参考之前的推测情况和后续的定位点来提高准确性，对每个点都进行独立的匹配也降低了系统的运算效率。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种，该方法快速、高效、准确，且适用于复杂的道路情况的路径推测方法，对于城市的主辅路，立交桥等道路结构，均可以进行高效的处理。本专利技术的技术解决方案，其特点在于通过以下步骤实现(1)根据城市导航电子地图的道路地理信息数据，建立设路网数据结构和路网拓扑结构，路网数据结构包括节点、路段和路链，路网拓扑结构为各路链之间的连通关系；(2)处理浮动车数据，通过启发式路径推测方法，根据每辆浮动车记录的时间和位置数据计算它们的行车路径。本专利技术与现有技术相比的优点在于本专利技术利用路网的连通性拓扑结构和车辆位置点所形成的有向线段启发式的搜索车辆最有可能的下一条行驶路径，然后再对选择的道路进行投影匹配，有效提高了处理效率；另一方面采用连续多条GPS定位数据联合进行推测，通过车辆在道路行驶的连续性特征，提高了算法的准确性。附图说明图1为本专利技术的路网数据结构示意图；图2为本十字交叉路口拓扑结构示意图；图3为本专利技术的启发式路径推测方法实现框图；图4为本专利技术的路径推测树流程图；图5为本专利技术的浮动车在一段时间内的位置点在路网地图上的分布示意图；图6a至图6e为本专利技术的浮动车位置点生成的路径推测树示例一图示；图7a、图7b为本专利技术的的浮动车位置点生成的路径推测树示例二图示。具体实施例方式本专利技术方法具体如下(1)读取城市导航电子地图的道路地理信息数据，建立设定的路网数据结构和路网拓扑结构。对浮动车数据进行处理，首先需要城市的道路地理信息数据，并建立路网数据结构和路网拓扑。路网数据结构是道路空间数据和道路属性数据在计算机中的存放形式，它是路径推测进行计算的基础数据，下面对本专利技术路网数据结构的建立进行说明。本专利技术的路网数据的建立包括节点、路段和路链的建立，这种结构是一种基于节点-路段-路链的数字道路地图数据结构。其中a.节点的建立在一般的矢量编码方式的路网数字地图数据库中，道路以线或折线对象的方式存储，表示为一系列坐标点的有序集。通过连接这些坐标点，城市的路网就可以形成，这些坐标点定义为节点，节点分为两种符合以下特征的节点称为连通性节点，1)是道路平交交叉口，2)道路起点，3)道路终点，4)道路的入口，4)道路的出口，5)道路等级改变的点(这些等级包括高速路、快速路、主干路、次干路、支路、胡同、以及辅路和调头路等)；不符合连通性节点特征的节点称为普通节点。如图1中示出了的3个普通节点和2个连通性节点。每个节点对象包含的数据成员如下节点ID路网中的每一个节点的序号，标识唯一的一个节点。节点经度节点的经度值。节点纬度节点的纬度值。节点属性表示节点是普通节点还是连通性节点。b.路段的建立如果两个相邻节点之间存在一条有向通路，那么这条有向通路定义为路段。路段表示的是路网中的单向直线道路。如图1中示出了一条单向道路上划分的4条路段。每个路段对象包含的数据成员如下路段ID路网中的每一条路段的序号，标识唯一的一条路段。路段起始节点的ID在路段起始位置的节点的ID号。路段终止节点的ID在路段终止位置的节点的ID号。路段所在路链的ID路段会处于一条路链上，这条路链的ID号。路段长度路段覆盖的道路的长度。路段方向路段的方向值，是路段起始节点与终止节点构成的有向线段与正北方向的夹角(顺时针方向，方向值取值0～360)。路段属性表示路段在路链上的位置，共有路链的起始路段、路链的中间路段、路链的终止路段、路链的唯一路段四种属性，如图1中所示，路段1是终止路段，路段2和3是中间路段，路段4是起始路段。c.路链的建立如果两个相邻的连通性节点之间存在一条有向通路，那么这条有向通路定义为路链。路段表示的是路网中的单向道路，路链中可能包含若干条路段，与路段相同，一条表示可以双向行驶的道路，根据方向的不同应该分为方向相反的两条路链。图1中示出了一条单向道路上划分的路链1，它包括路段1、路段2、路段3、路段，以及其他和路链1相连的路链，包括路链2、路链3、路链4、路链5、路链6、。每个路链对象包含的数据成员如下路链ID路网中的每一条路链的序号，标识唯一的一条路链。路链起始节点的ID在路链起始位置的节点的ID号。路链终止节点的ID在路链终止位置的节点的ID号。路段ID数组这个数组里包含着路链上的每一条路段的ID。路链长度路链覆盖的道路的长度。路链有向线段长度路链的起始节点与终止节点构成的有向线段的长度，设起始节点的经度和纬度分别是X1和Y1，设终止节点的经度和纬度分别是X2和Y2，则路链的向量长度为。路链方向路链起点与终点构成的有向线段与正北方向的夹角(顺时针方向，方向值取值0～360)(向量方向在向量定义中详细说明)。路链属性表示路链覆盖的道路的等级属性，包括高速路、快速路、主干路、次干路、支路、胡同、以及辅路和调头路等属性。后继路链ID数组这个数组里包含着路链的每一条后继路段的ID(后继路段在路网拓扑结构中定义)。前继路链ID数组这个数组里包含着路链的每一条前继路段的ID(前继路段在路网拓扑结构中定义)。本专利技术设计的路网拓扑结构是指路链之间的连通关系，下面对路网拓扑结构的建立进本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于处理大规模浮动车数据的启发式路径推测方法，其特征在于通过以下步骤实现：（１）根据城市导航电子地图的道路地理信息数据，建立设路网数据结构和路网拓扑结构，路网数据结构包括：节点、路段和路链，路网拓扑结构为各路链之间的连通关系；　 　（２）处理浮动车数据，通过启发式路径推测方法，根据每辆浮动车记录的时间和位置数据计算它们的行车路径。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：诸彤宇，吴东东，吕卫锋，王智贤，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]