CN112184931B - 基于高速公路路网的车辆计费路径优选***及分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于高速公路路网的车辆计费路径优选***及分析方法，涉及高速公路自由流收费路网的车辆计费路径分析；该***包括：环形依次进行数据交互的车辆计费路径分析子***、车辆通行数据采集终端、车辆通行数据分析子***和GIS信息处理子***；该分析方法包括：构建基础路网拓扑图；采集车辆信息，获取车辆通行数据；分析车辆通行数据，对车辆通行数据进行分类；根据计费路径优选权重，筛选车辆通行数据，绘制车辆入‑出优先计费路径；将车辆入‑出优选计费路径在可视化地图上描绘，补全车辆入‑经‑出完整优选计费路径。本发明根据各路段计费权重获得路网内车辆计费优选路径，从而令高速公路自由流收费管理更精准且真实可靠。
Description
技术领域
本发明涉及车辆计费路径分析技术领域，具体涉及一种基于高速公路路网的车辆计费路径优选***及分析方法。
背景技术
在传统的高速公路收费管理中，是在不同路段间设置入出口站，入口取卡、出口还卡，按照两站点之间最短距离计算车辆通行费用的。
然而，目前正在改革推广的高速公路自由流收费管理中，将撤销不同路段间的传统站点，转变为全网通的电子计费方式，因此需要获得车辆在路网中行驶的真实准确的通行路径。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于高速公路路网的车辆计费路径优选***及分析方法，其根据各路段计费权重获得路网内车辆计费优选路径，从而令高速公路自由流收费管理更精准且真实可靠。
本发明公开了一种基于高速公路路网的车辆计费路径优选***，包括：
GIS信息处理子***，用于通过高速公路上道路设施的地理位置信息，构建基础路网拓扑图；
车辆通行数据采集终端，所述车辆通行数据采集终端与所述GIS信息处理子***进行数据交互，用于采集车辆信息，获取车辆通行数据；
车辆通行数据分析子***，所述车辆通行数据分析子***与所述车辆通行数据采集终端进行数据交互，用于分析所述车辆通行数据，对所述车辆通行数据进行分类；
车辆计费路径分析子***，所述车辆计费路径分析子***与所述车辆通行数据分析子***和GIS信息处理子***进行数据交互，用于根据计费路径优选权重，筛选车辆通行数据，绘制车辆入-出优先计费路径；并将所述车辆入-出优选计费路径在GIS信息处理子***可视化地图上描绘，补全车辆入-经-出完整优选计费路径。
作为本发明的进一步改进，所述车辆通行数据采集终端安装在所述道路设施上，所述道路设施包括入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架。
本发明还公开了一种基于车辆计费路径优选***的车辆计费路径优选分析方法，包括：
构建基础路网拓扑图；
采集车辆信息，获取车辆通行数据；
分析所述车辆通行数据，对所述车辆通行数据进行分类；
根据计费路径优选权重，筛选车辆通行数据，绘制车辆入-出优先计费路径；其中，所述计费路径优先权重为距离最短或计费最少；
将所述车辆入-出优选计费路径在可视化地图上描绘，补全车辆入-经-出完整优选计费路径。
作为本发明的进一步改进，所述构建基础路网拓扑图，包括：
在GIS空间信息***输入高速公路的所有入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架的空间经纬度定位信息；
将每一个入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架构成路网唯一节点，通过节点构建路网拓扑；
根据高速公路不能掉头的单行行驶原则，相邻节点构成可达连接线；
根据计费路径优选权重，绘制一个最短距离优先路网拓扑和另一个最少计费优先路网拓扑。
作为本发明的进一步改进，所述采集车辆信息，获取车辆通行数据，包括：
采集车辆驶过路网节点的车辆特征图像，识别车辆车牌号牌及号牌颜色，识别车型，并记录车辆通行时间、行驶方向、路网节点类型；所述路网节点类型包括入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架；
每个路网节点以车辆为单位，输出一个通行数据包。
作为本发明的进一步改进，所述分析所述车辆通行数据，对所述车辆通行数据进行分类；包括：
汇聚每个路网节点的车辆通行数据，以边界车辆通行数据和非边界车辆通行数据两大类进行划分，得到边界车辆通行数据集和非边界车辆通行数据集；
边界车辆通行数据以入边界车辆通行数据和出边界车辆通行数据进行划分，得到入口车辆通行数据子集和出口车辆通行数据子集。
作为本发明的进一步改进，所述根据计费路径优选权重，筛选车辆通行数据，绘制车辆入-出优先计费路径；包括：
在所述边界车辆通行数据集提取任意一个车辆通行数据，判断是入口车辆通行数据还是出口车辆通行数据；
使用入口车辆通行数据，在出口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；使用出口车辆通行数据，在入口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；
得到入-出口车辆通行数据匹配的路网节点结果，根据计费路径优先权重，描绘车辆入-出优选计费路径。
作为本发明的进一步改进，所述使用入口车辆通行数据，在出口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；使用出口车辆通行数据，在入口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；包括：
过滤车辆信息不一致的数据；
过滤通行时间的入时间大于出时间的数据，或出时间小于入时间的数据；
过滤在GIS空间信息上不可达的路网节点，单向行驶不可逆；
过滤路网节点之间行驶车速异常的数据，用两路网节点距离除以车辆入-出时间差得到平均行驶车速，车速异常的为异常通行数据。
作为本发明的进一步改进，所述将所述车辆入-出优选计费路径在可视化地图上描绘，补全车辆入-经-出完整优选计费路径；包括：
使用入-出口车辆通行数据匹配的车辆通行数据在所述非边界车辆通行数据集筛选匹配的车辆通行数据；
使用筛选后匹配正确的车辆通行数据，补充所述车辆入-出优选计费路径的片段路段节点，获得车辆入-经-出完整优选计费路径。
作为本发明的进一步改进，所述使用入-出口车辆通行数据匹配的车辆通行数据在所述非边界车辆通行数据集筛选匹配的车辆通行数据；包括：
过滤车辆信息不一致的数据；
过滤通行时间不在入-出时间段内的数据，或出时间小于入时间的数据；
筛选后的数据按照单个路网节点距入口路网节点时间近到远进行升序排列，得到数据序列；
在所述数据序列中，提取每个路网节点数据序列的第一条数据，组成路网节点数据序列；
在所述路网节点数据序列中，过滤在GIS空间信息上不可达的路网节点，单向行驶不可逆；
校验行驶车速异常的数据，用两路网节点距离除以车辆入-出时间差得到平均行驶车速，车速异常的为异常通行数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明在GIS空间信息***可视化地图上构建高速公路收费路网，输出通行车辆在路网内的优选计费路径，具有车辆计费路径分析优选性、完整性和可靠性的优点。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的基于高速公路路网的车辆计费路径优选***的框架图；
图2为本发明一种实施例公开的基于高速公路路网的车辆计费路径优选分析方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1所示，本发明提供一种基于高速公路路网的车辆计费路径优选***，包括：车辆计费路径分析子***、车辆通行数据采集终端、车辆通行数据分析子***和GIS信息处理子***；其中：
本发明的GIS信息处理子***，用于通过高速公路上道路设施的地理位置信息，构建基础路网拓扑图；其中，道路设施包括入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架；具体的构建方法为：
在GIS空间信息***输入高速公路的所有入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架的空间经纬度定位信息；将每一个入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架构成路网唯一节点，通过节点构建路网拓扑；根据高速公路不能掉头的单行行驶原则，相邻节点构成可达连接线；根据计费路径优选权重，绘制一个最短距离优先路网拓扑和另一个最少计费优先路网拓扑。
本发明的车辆通行数据采集终端与GIS信息处理子***通过既定的协议进行数据交互，用于采集车辆信息，获取车辆通行数据；其中，车辆通行数据采集终端安装在道路设施上。具体的实现方法为：
采集车辆驶过路网节点的车辆特征图像，识别车辆车牌号牌及号牌颜色，识别车型，并记录车辆通行时间、行驶方向、路网节点类型；路网节点类型包括入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架；每个路网节点以车辆为单位，输出一个通行数据包。
本发明的车辆通行数据分析子***与车辆通行数据采集终端通过既定的协议进行数据交互，用于分析车辆通行数据，对车辆通行数据进行分类；具体的实现方法为：
汇聚每个路网节点的车辆通行数据，以边界车辆通行数据和非边界车辆通行数据两大类进行划分，得到边界车辆通行数据集和非边界车辆通行数据集；边界车辆通行数据以入边界车辆通行数据和出边界车辆通行数据进行划分，得到入口车辆通行数据子集和出口车辆通行数据子集。
本发明的车辆计费路径分析子***与车辆通行数据分析子***和GIS信息处理子***通过既定的协议进行数据交互，用于根据计费路径优选权重，筛选车辆通行数据，绘制车辆入-出优先计费路径；并将车辆入-出优选计费路径在GIS信息处理子***可视化地图上描绘，补全车辆入-经-出完整优选计费路径。其中，
绘制车辆入-出优先计费路径的具体方法为：
在边界车辆通行数据集提取任意一个车辆通行数据，判断是入口车辆通行数据还是出口车辆通行数据；使用入口车辆通行数据，在出口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；使用出口车辆通行数据，在入口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；得到入-出口车辆通行数据匹配的路网节点结果，根据计费路径优先权重，描绘车辆入-出优选计费路径。
补全车辆入-经-出完整优选计费路径的具体方法为：使用入-出口车辆通行数据匹配的车辆通行数据在非边界车辆通行数据集筛选匹配的车辆通行数据；使用筛选后匹配正确的车辆通行数据，补充车辆入-出优选计费路径的片段路段节点，获得车辆入-经-出完整优选计费路径。
如图2所示，本发明还公开了一种基于车辆计费路径优选***的车辆计费路径优选分析方法，包括：
步骤1、构建基础路网拓扑图；
具体包括：
步骤11、在GIS空间信息***输入高速公路的所有入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架的空间经纬度定位信息；
步骤12、将每一个入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架构成路网唯一节点，通过节点构建路网拓扑；
步骤13、根据高速公路不能掉头的单行行驶原则，相邻节点构成可达连接线；
步骤14、根据计费路径优选权重，绘制一个最短距离优先路网拓扑和另一个最少计费优先路网拓扑。
步骤2、采集车辆信息，获取车辆通行数据；
具体包括：
步骤21：每个路网节点上有车辆通行数据采集智能装置，采集驶过路网节点车辆的车辆特征图像，识别车辆车牌号牌及号牌颜色，识别车型，记录车辆通行时间、行驶方向、路网节点类型(入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架、路段中间门架)；
步骤22：每个路网节点以车辆为单位，输出一个通行数据包。
步骤3、分析车辆通行数据，对车辆通行数据进行分类；
具体包括：
步骤31、汇聚每个路网节点的车辆通行数据，以边界车辆通行数据和非边界车辆通行数据两大类进行划分，得到边界车辆通行数据集和非边界车辆通行数据集；
步骤32、边界车辆通行数据以入边界车辆通行数据和出边界车辆通行数据进行划分，得到入口车辆通行数据子集和出口车辆通行数据子集。
步骤4、根据计费路径优选权重，筛选车辆通行数据，绘制车辆入-出优先计费路径；其中，计费路径优先权重为距离最短或计费最少；
具体包括：
步骤41、在边界车辆通行数据集提取任意一个车辆通行数据，判断是入口车辆通行数据还是出口车辆通行数据；
步骤42、使用入口车辆通行数据，在出口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；使用出口车辆通行数据，在入口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；其中，
更进一步包括：
步骤421、过滤车辆信息不一致的数据(车牌号码、车牌颜色、车型)；
步骤422、过滤通行时间的入时间大于出时间的数据，或出时间小于入时间的数据；
步骤423、过滤在GIS空间信息上不可达的路网节点，单向行驶不可逆；
步骤424、过滤路网节点之间行驶车速异常的数据，用两路网节点距离除以车辆入-出时间差得到平均行驶车速，车速异常的为异常通行数据，可过滤；
步骤43、得到入-出口车辆通行数据匹配的路网节点结果，根据计费路径优先权重，描绘车辆入-出优选计费路径。
步骤5、将车辆入-出优选计费路径在可视化地图上描绘，补全车辆入-经-出完整优选计费路径；
具体包括：
步骤51、使用入-出口车辆通行数据匹配的车辆通行数据在非边界车辆通行数据集筛选匹配的车辆通行数据；
更进一步包括：
步骤511、过滤车辆信息不一致的数据(车牌号码、车牌颜色、车型)；
步骤512、过滤通行时间不在入-出时间段内的数据，或出时间小于入时间的数据；
步骤513、步骤512筛选的数据按照单个路网节点距入口路网节点时间近到远进行升序排列；
步骤514、在步骤513数据序列中，提取每个路网节点数据序列的第一条数据，组成路网节点数据序列；
步骤515、在步骤514数据序列中，过滤在GIS空间信息上不可达的路网节点，单向行驶不可逆；
步骤516、校验行驶车速异常的数据，用两路网节点距离除以车辆入-出时间差得到平均行驶车速，车速异常的为异常通行数据，可过滤；
步骤52、使用筛选后匹配正确的车辆通行数据，补充车辆入-出优选计费路径的片段路段节点，获得车辆入-经-出完整优选计费路径。
本发明的优点为：
本发明在GIS空间信息***可视化地图上构建高速公路收费路网，输出通行车辆在路网内的优选计费路径，具有车辆计费路径分析优选性、完整性和可靠性的优点。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于高速公路路网的车辆计费路径优选***，其特征在于，包括：
GIS信息处理子***，用于通过高速公路上道路设施的地理位置信息，构建基础路网拓扑图，根据计费路径优选权重，绘制一个最短距离优先路网拓扑和另一个最少计费优先路网拓扑；
车辆通行数据采集终端，所述车辆通行数据采集终端与所述GIS信息处理子***进行数据交互，用于采集车辆信息，获取车辆通行数据；
所述车辆信息包括驶过路网节点的车辆特征图像，识别车辆车牌号牌及号牌颜色，识别车型，并记录车辆通行时间、行驶方向、路网节点类型；
所述路网节点类型包括入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架；
车辆通行数据分析子***，所述车辆通行数据分析子***与所述车辆通行数据采集终端进行数据交互，用于分析所述车辆通行数据，对所述车辆通行数据进行分类，分为边界车辆通行数据集和非边界车辆通行数据集，边界车辆通行数据集以入边界车辆通行数据和出边界车辆通行数据进行划分，得到入口车辆通行数据子集和出口车辆通行数据子集；
车辆计费路径分析子***，所述车辆计费路径分析子***与所述车辆通行数据分析子***和GIS信息处理子***进行数据交互，用于根据计费路径优选权重，筛选车辆通行数据，绘制车辆入-出优先计费路径，并将所述车辆入-出优选计费路径在GIS信息处理子***可视化地图上描绘；
使用入-出口车辆通行数据匹配的车辆通行数据在非边界车辆通行数据集筛选匹配的车辆通行数据；使用筛选后匹配正确的车辆通行数据，补充车辆入-出优选计费路径的片段路段节点，从而补全车辆入-经-出完整优选计费路径。
2.如权利要求1所述的车辆计费路径优选***，其特征在于，所述车辆通行数据采集终端安装在所述道路设施上，所述道路设施包括入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架。
3.一种基于如权利要求1~2中任一项所述的车辆计费路径优选***的车辆计费路径优选分析方法，其特征在于，包括：
构建基础路网拓扑图；
所述构建基础路网拓扑图，包括：
在GIS空间信息***输入高速公路的所有入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架的空间经纬度定位信息；
将每一个入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架构成路网唯一节点，通过节点构建路网拓扑；
根据高速公路不能掉头的单行行驶原则，相邻节点构成可达连接线；
根据计费路径优选权重，绘制一个最短距离优先路网拓扑和另一个最少计费优先路网拓扑；
采集车辆信息，获取车辆通行数据；
分析所述车辆通行数据，对所述车辆通行数据进行分类；
具体包括：
汇聚每个路网节点的车辆通行数据，以边界车辆通行数据和非边界车辆通行数据两大类进行划分，得到边界车辆通行数据集和非边界车辆通行数据集；
边界车辆通行数据以入边界车辆通行数据和出边界车辆通行数据进行划分，得到入口车辆通行数据子集和出口车辆通行数据子集；
根据计费路径优选权重，筛选车辆通行数据，绘制车辆入-出优先计费路径；其中，所述计费路径优选权重为距离最短或计费最少；
具体包括：
在所述边界车辆通行数据集提取任意一个车辆通行数据，判断是入口车辆通行数据还是出口车辆通行数据；
使用入口车辆通行数据，在出口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；使用出口车辆通行数据，在入口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；
得到入-出口车辆通行数据匹配的路网节点结果，根据计费路径优选权重，描绘车辆入-出优选计费路径；
将所述车辆入-出优选计费路径在可视化地图上描绘，补全车辆入-经-出完整优选计费路径；
具体包括：
使用入-出口车辆通行数据匹配的车辆通行数据在所述非边界车辆通行数据集筛选匹配的车辆通行数据；
使用筛选后匹配正确的车辆通行数据，补充所述车辆入-出优选计费路径的片段路段节点，获得车辆入-经-出完整优选计费路径；
所述使用入-出口车辆通行数据匹配的车辆通行数据在所述非边界车辆通行数据集筛选匹配的车辆通行数据；包括：
过滤车辆信息不一致的数据；
过滤通行时间不在入-出时间段内的数据，或出时间小于入时间的数据；
筛选后的数据按照单个路网节点距入口路网节点时间近到远进行升序排列，得到数据序列；
在所述数据序列中，提取每个路网节点数据序列的第一条数据，组成路网节点数据序列；
在所述路网节点数据序列中，过滤在GIS空间信息上不可达的路网节点，单向行驶不可逆；
校验行驶车速异常的数据，用两路网节点距离除以车辆入-出时间差得到平均行驶车速，车速异常的为异常通行数据。
4.如权利要求3所述的车辆计费路径优选分析方法，其特征在于，所述采集车辆信息，获取车辆通行数据，包括：
采集车辆驶过路网节点的车辆特征图像，识别车辆车牌号牌及号牌颜色，识别车型，并记录车辆通行时间、行驶方向、路网节点类型；所述路网节点类型包括入口收费站、出口收费站、入路段边界门架、出路段边界门架和路段中间门架；
每个路网节点以车辆为单位，输出一个通行数据包。
5.如权利要求3所述的车辆计费路径优选分析方法，其特征在于，所述使用入口车辆通行数据，在出口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；使用出口车辆通行数据，在入口车辆通行数据子集匹配相同车辆通行数据；包括：
过滤车辆信息不一致的数据；
过滤通行时间的入时间大于出时间的数据，或出时间小于入时间的数据；
过滤在GIS空间信息上不可达的路网节点，单向行驶不可逆；
过滤路网节点之间行驶车速异常的数据，用两路网节点距离除以车辆入-出时间差得到平均行驶车速，车速异常的为异常通行数据。
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