CN108320501B - 基于用户手机信令的公交线路识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于用户手机信令的公交线路识别方法,属于手机信令采集交通量技术领域;所述中央处理器与手机信令数据获取平台、实时交通处理***、大数据分析***、实时模块连接;所述手机信令数据获取平台与实时交通处理***连接;所述实时交通处理***与大数据分析***连接;所述实时模块与实时交通处理***、大数据分析***连接;所述手机信令数据获取平台与交通移动平台连接;所述交通移动平台与地图API模块连接;通过获取地图以及公交的数据,利用信令数据、用户轨迹和公交线路的几何关系,来判断用户出行的信息,也可以准确地计算用户的出行距离和出行速度。
Description
技术领域
本发明涉及基于用户手机信令的公交线路识别方法,属于手机信令采集交通量技术领域。
背景技术
随着信息技术的快速发展,数字从城市与智慧城市应运而生,数字城市与智慧城市又促进了移动互联网、物联网和云计算等技术的发展,并直接推动了交通大数据的形成与发展,为交通数据获取方法提供了新的途径。基于手机定位的交通信息采集技术具有覆盖范围广、样本量大、数据实时性强、基础设施再投资少以及定位精度可满***通信息采集精度等优势,因此得到了国内外交通研究机构的普遍关注。在移动通信网络覆盖范围越来越广以及手机用户规模越发庞大的发展态势下,基于手机定位技术的交通信息采集技术有着广阔的应用前景。
用户随身携带手机,手机的移动准确的反映了用户的活动规律。通过对连续的手机信令进行分析,可以避免单词调查只能获取特定时间点居民出行的信息不足,全面掌握用户活动的时间和空间特征。
目前分析用户的交通出行方式多数通过调查问卷,视频监控人像识别与IC卡数据统计。但这些统计方法都有一定的缺陷,人工调查只能获取特定时间的居民出行信息,而且人数较少,无法长时间获取数据;视频监控的识别精度不高,而且存在死角的可能性。利用IC卡统计数据进行识别,对于比较复杂的换乘或者不出站往返情况无法很好地统计,局限性很大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足,提供一种基于用户手机信令的公交线路识别方法,通过该办法可以有效地对居民的日常出行中属于公交的出行段进行有效地识别。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:它包含电源模块、中央处理器、手机信令数据获取平台、实时交通处理***、大数据分析***、实时模块、交通移动平台、地图API模块、用户轨迹与交通线路匹配模块、判断模块;所述电源模块与中央处理器连接;所述中央处理器与手机信令数据获取平台、实时交通处理***、大数据分析***、实时模块连接;所述手机信令数据获取平台与实时交通处理***连接;所述实时交通处理***与大数据分析***连接;所述实时模块与实时交通处理***、大数据分析***连接;所述手机信令数据获取平台与交通移动平台连接;所述交通移动平台与地图API模块连接;所述用户轨迹与交通线路匹配模块与交通移动平台、地图API模块连接;所述判断模块与用户轨迹与交通线路匹配模块连接。
本发明的基于用户手机信令的公交线路识别方法,操作步骤如下:
步骤1、利用GeoHash网格对城市进行划分,可以划分成长X米,宽Y米的小网格,对每个小网格进行编号,设每个小网格记为QUOTE ,其中 QUOTE 为该小网格在覆盖区域S中的行数, QUOTE 为该小网格在覆盖区域S中的列数;
步骤2、获取公共汽车的交通道路信息,通过某地图API,基于一定的选区规则,对于每条公交线路,选取公交线路连续的道路作为该条公交的特征线路;
步骤3、获取用户一日中上报的信令切换数据,提取出用户的运动轨迹点P(1)、P(2).....P(n),和这些点对应的网格;如果该用户在同一个基站下有连续多次的上报数据,且总时长超过设定的阈值时间t,用半径为R的圆以基站为据点进行聚类,得出用户出行的驻点;根据驻点,对用户一日出行的轨迹进行分割,得到轨迹段的 QUOTE ;基于一定的规则,对用户的信令切换轨迹进行优化,获取较为平滑的移动轨迹和相应的轨迹点;
步骤4、将该用户的轨迹段中手机信令位置坐标映射在GeoHash网格中,用时间的序列和网格的坐标记录有效的出行信息,并对轨迹进行优化;
步骤5、对轨迹进行筛选,如果轨迹中有过短、不在GeoHash范围内的,则不予以考虑;
步骤6、对用户的轨迹片段和公交线路进行匹配,如果能匹配成功,则记录下来,记为H;
步骤7、整理出用户乘坐的公交线路,或判断出用户是否是乘坐私家车;
步骤8、我们根据上一步将一个轨迹段按照公交车的路线已经分好类,再计算这一段时间内的平均速度,如果平均速度大于阈值,我们就认为用户必然乘坐了公交车。
作为优选,所述步骤6中用户轨迹片段和公交线路匹配:先对用户的轨迹进行优化切片,再用几何的方法于公交线路进行匹配如果能匹配成功就加入备选集合H中。
作为优选,所述步骤6中根据用户轨迹段的夹角对用户轨迹进行优化,可以根据连续一段的夹角的余弦值判断是否可以用来删除部分片段。
作为优选,所述步骤6中在计算用户轨迹的片段与公交线路匹配,借助轨迹的片段和公交线路片段的几何关系、速度阈值以及换乘次数,判断用户是否与公交线路匹配,以及换乘关系。
作为优选,所述步骤6中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。
本发明中手机信令数据将由中央处理器进行信号采集和备份。所述的移动用户数据将由移动数据平台处理,并进行处理,与可能的公交线路进行匹配。通过移动用户的手机信令以及数据平台***,能够充分地分析用户的移动轨迹、是否搭乘机动车,以及搭乘是否搭乘某辆公交车。***方便管理部门获取精确地获取用户出行信息,能改善交通状况和了解交通的变化状况
采用上述结构后,本发明有益效果为:本发明所述的基于用户手机信令的公交线路识别方法,通过获取地图以及公交的数据,利用信令数据、用户轨迹和公交线路的几何关系,来判断用户出行的信息,也可以准确地计算用户的出行距离和出行速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构框架图;
图2是本发明中用户轨迹与道路轨迹匹配图;
附图标记说明:
电源模块01、中央处理器02、手机信令数据获取平台03、实时交通处理***04、大数据分析***05、实时模块06、交通移动平台07、地图API模块08、用户轨迹与交通线路匹配模块09、判断模块10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1和图2所示,本具体实施方式含电源模块01、中央处理器02、手机信令数据获取平台03、实时交通处理***04、大数据分析***05、实时模块06、交通移动平台07、地图API模块08、用户轨迹与交通线路匹配模块09、判断模块10;所述电源模块01与中央处理器02连接;所述中央处理器02与手机信令数据获取平台03、实时交通处理***04、大数据分析***05、实时模块06连接;所述手机信令数据获取平台03与实时交通处理***04连接;所述实时交通处理***04与大数据分析***05连接;所述实时模块06与实时交通处理***04、大数据分析***05连接;所述手机信令数据获取平台03与交通移动平台07连接;所述交通移动平台07与地图API模块08连接;所述用户轨迹与交通线路匹配模块09与交通移动平台07、地图API模块08连接;所述判断模块10与用户轨迹与交通线路匹配模块09连接。
本具体实施方式的操作步骤如下:
步骤1、利用GeoHash网格对城市进行划分,可以划分成长X米,宽Y米的小网格,对每个小网格进行编号,设每个小网格记为 QUOTE ,其中 QUOTE 为该小网格在覆盖区域S中的行数, QUOTE 为该小网格在覆盖区域S中的列数。
步骤2、获取公共汽车的交通道路信息。通过某地图API,基于一定的选区规则,对于每条公交线路,选取公交线路连续的道路作为该条公交的特征线路。
在特征道路段的选取上,有以下规则:
(1)以道路交叉点为切割点,将公交特征片段切割成多个道路片段,长且直的道路视情况切割;
(2)作为单个公交特征的各个道路片段之间需要尽量保持连续,某些路段由于过短,不足以当作特征路段集合的子集;
(3)不同公交线路可以共用某条道路片段,但是特征片段集合需要唯一识别特定公交线路。
步骤3、将该用户的轨迹段中手机信令位置坐标映射在GeoHash网格中,用时间的序列和网格的坐标记录有效的出行信息。也将公交车的行驶经过的小网格按照公交车行驶的顺序记录下来。如果公交车在某个网格中行驶的距离过短,则删除此网格。
步骤4、获取用户一日中上报的信令切换数据,提取出用户的运动轨迹点P(1)、P(2).....P(n),和这些点对应的网格。如果该用户在同一个基站下有连续多次的上报数据,且总时长超过设定的阈值时间t,用半径为R的圆以基站为据点进行聚类,得出用户出行的驻点。根据驻点,对用户一日出行的轨迹进行分割,得到轨迹段的集合 QUOTE 。再对整段轨迹进行筛选,若轨迹不在南京市区、过短或者在该段内的平均速度不满足相应的指标需求,则不予以分析此段轨迹。基于一定的优化方式,对用户的信令切换轨迹进行优化,获取较为平滑的移动轨迹和相应的轨迹点。
优化方式:
对于每个轨迹段M(i)选取连续的三个上报位置,其中包含了两次切换信息,因此可以生产两个切换向量。
再计算切换向量的夹角信息
利用夹角做置信度,对切换轨迹进行优化,通过计算连续的轨迹点之间的夹角,得到有序的夹角集合 QUOTE ,如果有用户的信令数据在这条轨迹段上有往返运动,可以得出某些连续的 QUOTE 的值在接近1或者-1,这一段数据可以删除除最后一个点外的数据。经过多层优化后,就可以得到较为平滑的移动轨迹。
步骤6、对于每个片段,得出包含这个片段的网格 QUOTE ,因为信号有误差性,所以需要扩充S,对与每个 QUOTE ,在S中加入 QUOTE 所有上下左右相邻的网格,这样就将S扩充了。在公交车线路里,找出经过S中网格的公交线路,并只取包含在S中的公交车线路部分。将片段与公交线路,逐个计算轨迹段和特征道路片段的匹配程度。若片段与公交线路片段夹角小于π/6且平均距离小于预先给定的阈值(可以在公交车线路上取出一些点,对片段做垂线,计算平均距离),则认为两个片段有匹配关系。记录与该片段有匹配关系的公交线路,记为H, QUOTE ,其中每个 QUOTE 都代表一个公交线路, QUOTE 代表在一个路段中与道路相匹配的公交线路,如果没有相匹配的公交线路则记为(0)。
步骤7、 再经过步骤6的操作后,得到了用户可能乘坐的公交车的片段。我们根据以下原则识别用户具体乘坐了哪些公交车。
a.两个公交线路可能会有重叠的部分,可以使用最长原则进行判断,也就是如果用户的轨迹与n条公交线路匹配,则选取匹配长度最长的公交线路。在H中,先计算 QUOTE 中每个元素连续在H中其他集合中连续出现最大次数,设至第k项结束,那么就删除H中的前k项,得到新的H。重复对H做这个操作,直到H为空集。
b.如果在匹配的某段公交车线路上有较长的特征路段出现,则按时间计算特征线路出现的起始点和终点,我们就可以认为用户在这段时间里乘坐了该条公交线路或者步行。我们也可以得到用户哪一段没有乘坐公交线路,如果根据计算用户的没有公交线路的比例有较多,或者换成次数很多,可以看成是乘坐私家车或者步行。
步骤8、我们根据上一步将一个轨迹段按照公交车的路线已经分好类,再计算这一段时间内的平均速度,如果平均速度大于阈值,我们就认为用户必然乘坐了公交车.
以上所述,仅用以说明本发明的技术方案而非限制,本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换,只要不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.基于用户手机信令的公交线路识别方法,其特征在于:操作步骤如下:
步骤1、利用GeoHash网格对城市进行划分,可以划分成长X米,宽Y米的小网格,对每个小网格进行编号,设每个小网格记为G(XiYj),其中Xi为该小网格在覆盖区域S中的行数,Yj为该小网格在覆盖区域S中的列数;
步骤2、获取公共汽车的交通道路信息,通过某地图API,基于一定的选取规则,对于每条公交线路,选取公交线路连续的道路作为该条公交的特征线路;
步骤3、获取用户一日中上报的信令切换数据,将该用户的轨迹段中手机信令位置坐标映射在GeoHash网格中,用时间的序列和网格的坐标记录有效的出行信息;
步骤4、提取出用户的运动轨迹点P(1)、P(2).....P(n),和这些点对应的网格;如果该用户在同一个基站下有连续多次的上报数据,且总时长超过设定的阈值时间t,用半径为R的圆以基站为据点进行聚类,得出用户出行的驻点;根据驻点,对用户一日出行的轨迹进行分割,得到轨迹段的M={M(1),M(2),M(3)...M(k)};基于一定的规则,对用户的信令切换轨迹进行优化,获取较为平滑的移动轨迹和相应的轨迹点;
先对用户的轨迹进行优化切片,再用几何的方法于公交线路进行匹配如果能匹配成功就加入备选集合H中;
根据用户轨迹段的夹角对用户轨迹进行优化,根据连续一段的夹角的余弦值判断是否可以用来删除部分片段;
优化方式:
对于每个轨迹段M(i)选取连续的三个上报位置,其中包含了两次切换信息,因此可以生产两个切换向量:
再计算切换向量的夹角信息
利用夹角做置信度,对切换轨迹进行优化,通过计算连续的轨迹点之间的夹角,得到有序的夹角集合,如果有用户的信令数据在这条轨迹段上有往返运动,可以得出某些连续的的值在接近1或者-1,这一段数据可以删除除最后一个点外的数据;经过多层优化后,就可以得到较为平滑的移动轨迹;
步骤5、对轨迹进行筛选,如果轨迹中有过短、不在GeoHash范围内的,则不予以考虑;
步骤6、整理出用户乘坐的公交线路,或判断出用户是否是乘坐私家车或步行;
步骤7、根据上述步骤将一个轨迹段按照公交车的路线已经分好类,再计算这一段时间内的平均速度,如果平均速度大于阈值,就认为用户必然乘坐了公交车。
2.根据权利要求1所述的基于用户手机信令的公交线路识别方法,其特征在于:所述步骤4中在计算用户轨迹的片段与公交线路匹配,借助轨迹的片段和公交线路片段的几何关系、速度阈值以及换乘次数,判断用户是否与公交线路匹配,以及换乘关系。
3.根据权利要求1所述的基于用户手机信令的公交线路识别方法,其特征在于:所述步骤4中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。
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GR01 | Patent grant | ||
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