JP4950587B2 - 交通情報提供装置、交通情報提供システム、異常データの検出方法およびデータ収集方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、VICS(登録商標)は、路上センサの設置等、インフラが高価であり、路上センサの故障や調整の不備により時に異常なデータが含まれるといった欠点を持つ。
しかしながら、センサである車両の走行位置およびタイミングが確率的なものであることから、その情報品質は前記した路上センサで収集される連続的なデータとは異なり、空間的、時間的に欠損を生じる。
ところで、従来、路上センサにより取得されるセンサ情報に異常がある箇所では、プローブカーにより取得されるデータを利用して交通情報を配信する方法がとられ、そのための交通情報提供装置が従来から多数提案されている。
したがって、路上センサにより取得したデータと、プローブカーにより取得したデータがともにあったときに、どのようにして信頼性の高いデータを選別して利用することができるかについての記載はない。
図1は、第1の実施形態に係る交通情報提供装置の内部構成を示すブロック図である。
交通情報提供装置1は、路上センサ正常リンクリスト(正常リンクリスト)11と、フィルタリング演算部12と、正常データ履歴DB13と、主成分分析演算部14と、基準パターンDB15と、データ履歴DB16と、基準パターン含有率計算部17と、プローブデータ優先リンクリスト18とで構成される。交通情報提供装置1のフィルタリング演算部12とデータ履歴DB16とは、通信インフラを介して路上センサ2と接続している。路上センサ2は、道路に設置されており、VICS(登録商標)などを介して、交通情報センタ(交通情報提供装置)に提供される。
なお、路上センサ正常リンクリストは、手作業、もしくは朝渋滞、夕渋滞等を模擬した基準データとの内積によるスコアリングにより生成することとする。手作業の方が、より実測に則した基準パターンを作ることができ、手間としても代表的なものを抽出すればすむため、現実的な方法である。基準データとの内積によるスコアリングにより生成する方法に関する詳細は後記する。路上センサ正常リンクリスト11は、例えば、正常リンク番号1、正常リンク番号2、…、正常リンク番号nのように、単なるリンク番号の列挙である。ただし、これを全国一括で持つとも限らず、例えば、メッシュ毎に分け、メッシュ番号1;正常リンク番号1、正常リンク番号2、…、メッシュ番号2;正常リンク番号1、正常リンク番号2、…という構造も考えられる。
フィルタリング演算部12は、路上センサ2から通信インフラ経由で送信される、リンク番号と旅行時間や渋滞度を示す交通量データの組からなる路上センサデータ(第1のリンクデータ)を取得する。そして、路上センサ正常リンクリスト11に格納済み(正常であることが検証された)のリンク番号に該当する路上センサデータのみを通し、正常データ履歴DB13に出力する。正常データ履歴DB13は、その路上センサデータを正常路上センサデータ(第2のリンクデータ)として格納する。すなわち、正常データ履歴DB13には、正常路上センサデータが、該当するリンク番号と、交通量データとを有した組となって格納される。なお、路上センサ2から通信インフラ経由で送信される路上センサデータは、データ履歴DB16に時系列の形で蓄積される。この時系列データ長は、数日から数ヶ月のスパンで蓄積される。
例えば、変数1、変数2、変数3、…、変数100が、0.1、0.5、0.3、…、1,2といった比率で変化するなら、[0.1、0.5、0.3、…、1,2]という100個の要素を持つ基底ベクトルが存在することになる。100の変数の中に含まれている相関成分は、これだけではないので複数の基底が存在することになる。
なお、基準パターンDB15には、パターン毎に正規化された基準パターンが格納される。各基準パターンのデータ長は、例えば1日であり、例えば、5分間隔のデータを想定すれば、24時間で288個のブロック数になる。また、データ履歴DB16には、前記した正常データ履歴DB13同様、路上センサデータ、すなわちリンク番号と、交通量データとを有した組となって格納される。
基準パターン含有率計算部17は、出力される基準パターンの含有率をあらかじめ設定される判定閾値と比較し、その結果をプローブデータ優先リンクリスト18に格納する。ここで、判定閾値より低い含有率を持つ路上センサデータ(交通量データ)は、異常路上センサデータであるとして車載端末5から取得されるプローブデータを優先してアップロードするためのリンクとして使用される。なお、プローブデータ優先リンクリスト18とは、例えば、プローブデータ優先リンク番号1、プローブデータ優先リンク番号2、…、プローブデータ優先リンク番号nの、単なるリンク番号が列挙されたリストであり、リンク毎に、路上センサデータの信頼度を設定する場合は、各リンク番号に、例えば、0.0〜1.0で表現される信頼度のデータが付与される。詳細は後記する。
図2および図3は、第1の実施形態における交通情報提供システムにおける異常路上センサデータ検出方法の基本原理を示す図であり、具体的には、パターン含有率計算部17によって出力される基準パターンの含有率計算のためのアルゴリズムを示す。
なお、図2および図3において、横軸は、時間を表し、縦軸は、旅行時間を表す。
図2(a)の正規化された交通量データは、ある道路における時刻による旅行時間(交通状況)の推移を示している。ここでは、おおむね6:00〜9:00の時間帯は、交通状況の変動が激しく、通常、朝ピークと称される時間帯である。また、夕方17:00〜19:00頃に若干の変動があり、19:00以降は交通状況が安定している。すなわち、旅行時間が短く、道路が空いている状態で安定している。
また、図2(b)の基準パターンは、路上センサ2から取得した交通量データを、フィルタリング演算部12により正常であることが検証された正常路上センサデータに基づいてフィルタリングし、当該フィルタリングの結果出力される正常路上センサデータの交通量データを主成分分析演算部14により主成分分析して得られる基準パターンである。ここでは、朝ピークを表す基準パターンが示されている。
ここで、基準パターンをベクトル表現した成分を、Riとし、路上センサデータの交通量データをベクトル表現した成分をXi(i=1〜288)としたとき、基準パターンと路上センサデータの交通量データとの類似性を判定するために、2つのベクトルの内積演算を行い、内積スコア(X1×R1+X2×R2+……+X288×R288)を算出することとした。
図3(a)〜(c)は、左に交通量データ、右に基準パターンを示し、内積スコアの大小により類似性を判定する例が示されている。(a)は基準パターンとして朝ピークを表しており、(b),(c)は共に夜間の異常渋滞を表している。
内積演算の結果は無次元数であるため、旅行時間や渋滞度のような具体性のある表現と対応させることはできないが、ここでは、基準パターンと路上センサデータの交通量データとを正規化して内積を−1.0〜1.0の範囲とし、0.5を類似性の判定閾値と考え、0.5未満を類似性なしとし、異常路上センサデータであると判定することとした。
車載端末5は、通信インフラを介して、常に路上センサ2から路上センサデータと、プローブカーからプローブデータとを取得している。また、移動通信網4を介して、交通情報提供装置1によって提供される交通情報を図示しない表示装置に表示する。そして、同じく取得されるプローブデータ優先リンクリストに基づいて、異常と判定されたリンクでは、プローブデータを優先して表示する。また、そのプローブデータを積極的に取得し、移動通信網4経由で交通情報提供装置1にアップロードする。
図4は、第1の実施形態に係る交通情報提供装置の動作を示すフローチャートであり、(a)は、フィルタリング演算部と主成分分析演算部による基準パターンの生成処理、(b)は、基準パターン含有率計算部による基準パターンの含有率の計算処理を示す。
以下、図4(a),(b)を参照しながら、図1に示す第1の実施形態に係る交通情報提供装置の動作を詳細に説明する。
なお、ステップS202において、正常リンクに合致しないと判定された場合(ステップS202”No”)は、その路上センサデータは不使用とし、そのリンクに相当する交通情報のデータにはプローブカーにより収集されたプローブデータを使用して交通情報を提供する。
続いて、主成分分析演算部14は、正常データ履歴DB13から正常路上センサデータを所定数分だけ読み出して、正常路上センサデータに含まれる交通量データに対して、主成分分析を行い(ステップS204)、その結果生成される交通量データの基底と特徴量を基準パターンとして基準パターンDB15に格納する。
なお、ステップS213の処理において、基準パターンとの内積が判定閾値を超えていると判定された場合(ステップS213”No”)、その路上センサデータは、正常であると判定し、そのリンクに相当する路上センサデータを使用して交通情報を車載端末5へ提供する。
なお、ここで、プローブデータ優先リンクとは、プローブカーから優先的にアップロードして取得すべきリンクのことをいう。
図5に示されるように、交通情報提供装置1は、図1に示す交通情報提供装置が持つ構成に更に、プローブデータDB20が接続される。なお、ここでは、路上センサ正常リンクリスト11、フィルタリング演算部12、正常データ履歴DB13、およびデータ履歴DB16は、図示省略されている。
このことにより、交通情報提供装置1は、路上センサデータとプローブデータとを併用し、信頼性の高いデータのみを使用して車載端末5に交通情報を提供することができる。また、車載端末5は、信頼性の高い路上センサデータとプローブデータとを併用した表示が可能である。
図6において、車載端末5は、プローブデータと、路上センサデータとを、プローブカーおよび路上センサから、常に受信しており、一方では、交通情報提供装置1からプローブデータ優先リンクリスト18を受信している(ステップS300)。そこで、先に、交通情報提供装置1から受信したプローブデータ優先リンクリスト18を検索して(ステップS301)、取得した路上センサデータが異常か否か、すなわち、路上センサデータに含まれるリング番号が、プローブデータ優先リンクリスト18にリストされているリンク番号に合致するか否かを判定する(ステップS302)。
ここで、合致した場合(ステップS302”Yes”)、取得したプローブデータを優先して図示しない画面上に表示すると共に、交通情報提供装置1にそのプローブデータをアップロードする(ステップS303)。合致しなかった場合(ステップS302”No”)、その路上センサデータを図示しない画面上に表示する(ステップS304)。
図7は、車載端末に表示される画面構成の一例を示す図である。ここでは、単に、地図情報にプローブデータと路上センサデータを併用して表示するだけでなく、表示データの信頼度設定ウィンドウ10を表示することができる。
信頼度設定ウィンドウ10は、ユーザが車載端末5のGUI(Graphical User Interface)を用い、交通情報提供装置1により類似判定を行う際の判定閾値を調整する仕組みである。
このとき、ユーザは、GUIを用いて車載端末5の表示装置画面上に、GUIによる表示データの信頼度設定ウィンドウ10を表示させて、例えば表示画面上のスライドバーを横方向にスライドさせ判定閾値を調整することができる。この情報は、移動通信網4を介して交通情報提供装置1に送信され、交通情報提供装置1は、この情報に基づき、基準パターンと路上センサデータの類似性判定の際に使用される判定閾値を制御する。前記したように、交通情報提供装置1で計算されるリンク毎の信頼度はプローブデータ優先リンクリスト18に格納されており、プローブデータ優先リンクリスト18を受信した車載端末5は、スライダにより指定される閾値以上の信頼度を持つリンクの路上センサデータを信頼できるものとして表示する。なお、リンク毎の信頼度は、交通情報提供装置1が平均内積値を計算し、または、この平均内積値に何らかの係数を乗算して求め、リンク毎の情報として車載端末5に配信するものとする。ここで、平均内積値とは、前記したように、基準パターンと、正規化された路上センサデータについて内積演算を行うが、この演算は、1日単位で路上センサデータを評価する期間中繰り返し行なわれ、その評価期間において日毎に算出された内積値の平均をいう。
更に、ユーザにGUIを用いた判定閾値設定の仕組みを提供することでプローブデータ、もしくは路上センサデータを表示する範囲を更新でき、このことによりユーザに利便性を提供する他、柔軟性、融通性の高い交通情報提供システムを構築することができる。
図8は、第2の実施形態に係る交通情報提供装置の内部構成を示すブロック図である。
第2の実施形態に係る交通情報提供装置1’において、図1に示す第1の実施形態との差異は、GUI提供部19が付加されることである。このGUI提供部19は、センタ端末7を介して人為的に設定入力される基準パターンを取り込み、この基準パターンに基づいて基準パターン含有率を計算させることにある。このため、交通情報提供装置1’にセンタ端末7が接続される。他は、図1に示す第1の実施形態と同様である。
基準パターン含有率計算部17は、図9(b)に示されるように、GUI提供部19により提供される画面を介してあらかじめ図示しない記憶装置にファイル登録された基準パターンを読み出し、もしくは人為的に描画された基準パターンに基づき、データ履歴DB16に蓄積された路上センサデータに対する基準パターンの含有率を計算して類似度を算出する。その結果は、画面右下に、類似度の高低を表すカラーバーによって表示される。
例えば、人為的に描画された基準パターン(手書き入力パターン)は、センタ端末7内部で画面上の座標データに置換され、この座標データから正規化された旅行時間時系列データ(速度、交通量、渋滞長等)に変換される。ここで変換された旅行時間系列データは、前記した基準パターンDB15に格納される基準パターン(旅行時間系列データ)と同等に扱われる。そして、図2に示されるように、前記により変換された旅行時間系列データと、正規化された路上センサデータとの内積演算を実行することによって、基準パターン含有率を計算し、計算の結果得られる基準パターン含有率に応じて類似度の高低を示すカラーバー表示を行なう。
ここでは、エリア全体の交通情報を単に表示するだけでなく、朝と夕方に混雑している道路リンクを他の道路と区別してフィルタリング表示している。前記した交通情報提供装置1は、交通情報センタにおいて、路上センサ2、あるいはプローブデータのモニタリングシステムとしての応用が考えられる。
また、前記した第1の実施形態、第2の実施形態において、図1、図5、および図8に示した、フィルタリング演算部12と、主成分分析演算部14と、基準パターン含有率計算部17と、プローブデータ優先リンクリスト18と、GUI提供部19がそれぞれ持つ機能をプログラミングして図示せぬ記憶装置に格納し、コンピュータが、図示しない記憶装置に格納されたプログラムを逐次読み出し、実行することによっても同等の作用効果が得られることはいうまでもない。このとき、路上センサ正常リンクリスト11と、正常データ履歴DB13と、基準パターンDB15と、データ履歴DB16と、プローブデータ優先リンクリスト18とは、記憶装置に割り当てられ格納される。
2 路上センサ
3 プローブカー
4 移動通信網
5 車載端末
7 センタ端末
8 車載センサ
10 信頼度設定ウィンドウ
11 路上センサ正常リンクリスト
12 フィルタリング演算部
13 正常データ履歴DB
14 主成分分析演算部
15 基準パターンDB
16 データ履歴DB
17 基準パターン含有率計算部
18 プローブデータ優先リンクリスト
19 GUI提供部
20 プローブデータDB
Claims (8)
- 路上に設置された路上センサから取得した、リンク番号と交通量データとの組の情報である第1のリンクデータを入力とし、この入力した第1のリンクデータを、ユーザによって正常であることが検証済みのリンクのリンク番号をリスト化した正常リンクリストと対比することで、前記正常リンクリストに登録された第1のリンクデータのみを第2のリンクデータとして出力するフィルタリング演算部と、
前記フィルタリング演算部により出力される前記第2のリンクデータの所定数を主成分分析して基底を要素とする基準パターンを生成する主成分分析演算部と、
前記路上センサから所定数取得された、リンク番号と交通量データとの組の情報である第3のリンクデータおよび前記主成分分析演算部により生成される基準パターンを、それぞれ正規化し、前記正規化された後の第3のリンクデータと、前記正規化された後の基準パターンとを内積演算して得られる基準パターンの含有率が所定の値に満たないときに、前記路上センサから取得した第3のリンクデータを異常とみなし、該異常とみなされた第3のリンクデータに該当するリンクを、プローブカーから前記交通情報提供装置自身へ優先的にアップロードすべきプローブデータのリンクであるプローブデータ優先リンクとし、該プローブデータ優先リンクに関する情報を出力する基準パターン含有率計算部と、
を有して備えることを特徴とする交通情報提供装置。 - 前記基準パターン含有率計算部は、
前記主成分分析演算部により生成され出力される基底の数によって決まる前記所定の値により、前記路上センサから取得した前記第3のリンクデータの異常の可否判定を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の交通情報提供装置。 - 前記基準パターンの人為的な設定入力を取り込み、前記取り込まれた設定入力に基づき前記主成分分析演算部により生成される前記基準パターンを用いて前記基準パターン含有率演算部による前記基準パターンの含有率の計算を実行させるユーザインタフェース部、
を有して備えることを特徴とする請求項1に記載の交通情報提供装置。 - 路上に設置された路上センサから取得した、リンク番号と交通量データとの組の情報である第1のリンクデータを入力とし、この入力した第1のリンクデータを、ユーザによって正常であることが検証済みのリンクのリンク番号をリスト化した正常リンクリストと対比することで、前記正常リンクリストに登録された第1のリンクデータのみを第2のリンクデータとして出力するフィルタリング演算部、前記フィルタリング演算部により出力される前記第2のリンクデータの所定数を主成分分析して基底を要素とする基準パターンを生成する主成分分析演算部、および前記路上センサから所定数取得された、リンク番号と交通量データとの組の情報である第3のリンクデータと前記主成分分析演算部により生成される基準パターンとをそれぞれ正規化し、前記正規化された後の第3のリンクデータと、前記正規化された後の基準パターンとを内積演算して得られる基準パターンの含有率が所定の値に満たないときに、前記路上センサから取得した第3のリンクデータを異常とみなし、該異常とみなされた第3のリンクデータに該当するリンクを、プローブカーから前記交通情報提供装置自身へ優先的にアップロードすべきプローブデータのリンクであるプローブデータ優先リンクとし、該プローブデータ優先リンクに関する情報を車載端末へ送信する基準パターン含有率計算部を有する交通情報提供装置と、
前記交通情報提供装置とは移動通信網を介して接続され、前記路上センサから路上センサデータ、および前記プローブカーからプローブデータを取得し、前記取得した路上センサデータが、前記移動通信網を介して交通情報提供装置から送信されるプローブデータ優先リンクに該当するとき、前記取得したプローブデータを優先して表示するとともに、当該プローブデータを前記交通情報提供装置へアップロードする車載端末と、
を有して備えることを特徴とする交通情報提供システム。 - 前記車載端末は、
前記取得した路上センサデータが前記プローブデータ優先リンクに該当するとき、前記取得したプローブデータを、前記移動通信網を介して前記交通情報提供装置にアップロードする
ことを特徴とする請求項4に記載の交通情報提供システム。 - 前記車載端末は、
前記所定の値を変更するため、ユーザインタフェース部を介して前記所定の値を取り込み、前記移動通信網を介して、前記交通情報提供装置へ送信することで、前記所定の値に基づき前記交通情報提供装置により生成される前記プローブデータ優先リンクを受信し、前記プローブデータ優先リンクのプローブデータを表示する
こと、を特徴とする請求項4に記載の交通情報提供システム。 - 路上に設置された路上センサおよび車両から交通情報を取得し、車載端末に対して交通情報を提供サービスする交通情報提供システムにおける異常データの検出方法であって、
交通情報提供装置は、
前記路上センサから取得した、リンク番号と交通量データとの組の情報である第1のリンクデータを入力とし、この入力した第1のリンクデータを、ユーザによって正常であることが検証済みのリンクのリンク番号をリスト化した正常リンクリストと対比することで、前記正常リンクリストに登録された第1のリンクデータのみを第2のリンクデータとして出力するフィルタリングを行い、
前記フィルタリングの結果得られる前記第2のリンクデータの所定数を主成分分析して基底を要素とする基準パターンを生成し、
前記路上センサから所定数取得された、リンク番号と交通量データとの組の情報である第3のリンクデータと前記生成された基準パターンとをそれぞれ正規化し、
前記正規化された後の第3のリンクデータと、前記正規化された後の基準パターンとを内積演算して基準パターンの含有率を計算し、
前記基準パターンの含有率が所定の値に満たないときに、前記路上センサから取得した第3のリンクデータを異常とみなし、該異常とみなされた第3のリンクデータに該当するリンクを、プローブカーから前記交通情報提供装置自身へ優先的にアップロードすべきプローブデータのリンクであるプローブデータ優先リンクとして登録するとともに、前記プローブデータ優先リンクに関する情報を前記前記車載端末へ送信する
こと、を特徴とする交通情報提供システムにおける異常データの検出方法。 - 交通情報提供装置と、前記交通情報提供装置とは移動通信網を介して接続される車載端末とを有し、前記交通情報提供装置が、路上に設置された路上センサおよび車両から交通情報を取得し、前記車載端末に対して交通情報を提供サービスする交通情報提供システムにおけるデータ収集方法であって、
前記交通情報提供装置は、
前記路上センサから取得した、リンク番号と交通量データとの組の情報である第1のリンクデータを入力とし、この入力した第1のリンクデータを、ユーザによって正常であることが検証済みのリンクのリンク番号をリスト化した正常リンクリストと対比することで、前記正常リンクリストに登録された第1のリンクデータのみを第2のリンクデータとして出力するフィルタリングを行い、
前記フィルタリングの結果得られる前記第2のリンクデータの所定数を主成分分析して基底を要素とする基準パターンを生成し、
前記路上センサから所定数取得された、リンク番号と交通量データとの組の情報である第3のリンクデータと前記生成された基準パターンとをそれぞれ正規化し、
前記正規化された後の第3のリンクデータと、前記正規化された後の基準パターンとを、内積演算して基準パターンの含有率を計算し、
前記基準パターンの含有率が所定の値に満たないときに、前記路上センサから取得した第3のリンクデータを異常とみなし、該異常とみなされた第3のリンクデータに該当するリンクを、プローブカーから前記交通情報提供装置自身へ優先的にアップロードすべきプローブデータのリンクであるプローブデータ優先リンクとして登録するとともに、前記プローブデータ優先リンクに関する情報を前記車載端末へ送信し、
前記車載端末は、
前記路上センサから路上センサデータを取得し、プローブカーからプローブデータを取得し、および前記交通情報提供装置から前記プローブデータ優先リンクに関する情報を取得し、
前記取得した路上センサデータが前記プローブデータ優先リンクに該当するとき、前記取得したプローブデータを優先して表示するとともに、当該プローブデータを前記交通情報提供装置へアップロードする
こと、を特徴とする交通情報提供システムにおけるデータ収集方法。
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