路径拟合算法的制作方法

本发明属于高速路径拟合技术领域，具体是路径拟合算法。

背景技术：

2020年1月1日0时起，全国高速公路联网收费系统完成并网切换，487个高速公路省界收费站全部取消，高速公路由封闭式收费改为开放式断面自由流收费模式。新的收费模式通过在高速收费路段架设带有可进行自动扣费的车载单元的etc门架来实现；

然而，目前的etc通行交易存在错收、漏收门架等情况，给高速企业造成严重的损失，导致高速计费的收费计算能力差以及计算准确性低，收费效能差，同时，现有技术无法排查异常记录，无法排除交易中存在的干扰数据，难以识别错收门架，导致故障etc门架排查困难，对恶意逃费的可疑车辆难以做到排查和预警，而且现有技术难以对高速公路上的流量规律进行分析，导致高速公路的运行效率低，养护作业的精准性和经济效益差。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供路径拟合算法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

路径拟合算法，步骤包括：

数据预处理；

对处理后的交易数据进行路径拟合计算。

优选的，所述数据预处理包括：

对高速路网进行建模，构建基于高速入口收费站点、出口收费站点及etc门架的高速路网拓扑的有向图模型；

算法按照业务规则对高速原始交易数据进行校验。

优选的，所述高速路网拓扑的有向图模型的构建步骤包括：

将高速入口收费站点、出口收费站点与etc门架抽象为若干给定的点；

根据站点与etc门架间的连通关系，将所有连通的点之间衔接成有向边；

基于点和边构成高速路网拓扑的有向图模型。

优选的，所述算法按照业务规则对高速原始交易数据进行校验，步骤包括：

算法系统接收到包含入口收费站en、入口时间、出口收费站ex、出口时间及总交易金额的第一部分数据，通过算法对第一部分数据进行校验；

算法系统接收到包含这条交易路径经过的etc门架、每个etc门架的交易时间及单个etc门架交易金额的第二部分数据，通过算法对第二部分数据进行校验。

优选的，所述数据均带有字段passid作为标识，代表其是某一条高速交易的途经点交易信息。

优选的，所述算法包括：以passid为检索条件，先将交易信息中携带的入口收费站en、etc门架、出口收费站ex按照交易时间依次排序；其中en与ex是默认正确且不可修改的起止途经点，etc门架交易是算法需要验证与拟合的对象；

排序后，一条高速交易数据携带的其他数据还需要通过以下业务规范检查，确保其能够进行路径验证与拟合：

检查入口收费站en、出口收费站ex是否能够连通，若不连通则判错，该路径将不被拟合；

对每条高速交易携带的交易时间、交易金额、门架编号进行正则校验，且需根据以下业务规则进行校验，若校验不通过则判错，该路径将不被拟合。

优选的，所述业务规则包含：

所有etc门架的交易时间不得早于入口收费站en携带的入口时间；

所有etc门架的交易时间不得晚于出口收费站ex携带的出口时间；

以etc门架编号及交易时间为联合条件，对同一个passid的高速交易携带的n个etc门架交易信息进行去重。

优选的，所述路径拟合计算是以i为游标，step步长为核心设计，可以逐一标记一条高速交易包含的所有途经点en、p1、p2、…pn、ex中正s确的途经点、错收的etc门架、漏收的etc门架并将以上所有信息存入数据库中，步骤包括：

输入pathlist，初始值i=0，step=1；判断step是否大于指定值与异常点总数之和，若大于该值，则将所有list清空，从i=0，step=1重新计算；

判断第i个点是否是终点，如果是终点，则该点一定是正确的，将该点加至fixlist中，并跳出循环，结束运算；

判断第i个点是否在异常点列表exceplist中，若存在，则跳过该点的运算，游标i加1，步长step置为1，转至第一步继续运算；

通过以上判断后，说明第i个点是正常途经点，继续判断第i+step个点是否在异常列表中，若存在，则跳过第i+step个点的运算，游标i不变，步长step加1，转至第一步继续运算；

通过以上步骤后，说明第i个点和第i+step个点均尚未经过运算且不在异常列表中，下面我们根据已有邻接图判断第i个途经点和第i+step个途经点是否可以直接连通，若直接连通，则将第i个途经点加至fixlist中，并标识为0，代表其是正常途经点，游标i加1，步长step值为1，转至第一步继续运算；

若第i个途经点和第i+step个途经点不直接连通，我们采用迪杰斯特拉算法计算两者之间的最短路径；若两点间存在最短路径，则说明这两点间存在漏收的etc门架；进一步地，判断step是否为1，若step不为1，说明这两点间还存在错收的etc门架；我们先将第i个途经点和其与第i+step个途经点之间的所有点均加至fixlist中，其中漏收的etc门架被标记为1，代表其为漏收门架；原有路径中错收的etc门架被标记为2，代表其为错收门架；原有路径中的正确途经点被标记为0，代表其为正常途经点，同时，将所有错收途经点全部加至errlist错收门架列表中；若第i个点途经点和第i+step个途经点之间算不出最短路径，则将第i个途经点加至fixlist中，并标记为0，并判断第i+step个途经点是否为终点；若其为终点，则将第i个途经点放入异常点列表，将所有list清空，从i=0，step=1转至第一步继续计算；若其不为终点，则将第i+step个途经点加入异常列表exlist中，i不变，step加1，转至第一步继续运算；

重复执行以上步骤直至第i个点为终点；

至此，算法已经计算出fixlist列表，再根据业务规则，判断fixlist中的错收etc架的错收原因。

优选的，所述判断fixlist中的错收etc架的错收原因，步骤包括：

检查该etc门架的前序门架对应的收费单元，若两者相同，则该门架为重复收费；

若两者对应的收费单元不同，则根据etc门架的编码规则，检查两者编码中指定位数的编码是否相同，若不同，则为反向收费；

若该etc门架的前序门架也是错收门架，则往前寻找与之最近的前序正确etc门架，再进行上述判断。

优选的，所述step步长为核心设计的缘由为：根据业务规则，若第i个途经点与第i+step个途经点仍无法连通，则将第i个途经点放入异常列表中，不再以它为正常途经点继续计算，以节约计算成本。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明通过路径拟合，补全了不完整的收费记录，避免了因为漏收造成的高速企业的收入损失，提高高速计费的收费计算能力和计算准确性，提高收费效能；

2.本发明通过对历史拟合路径进行统计归档，可进行etc门架设备故障及可疑车辆的识别与预警，根据记录对应的etc门架、入出口站点、车辆等信息进行统计分析可获取整体的行为规律、车辆的个性化规律和信用档案、etc门架特征规律，这样可进一步排查定位etc门架设备故障，排查可疑车辆，对于故意拔卡，漏算的行为进行定位区分；

3.本发明通过对完整通行路径还原，可分析高速公路上的流量规律，为进一步诱导车流、提高运行效率、合理安排养护任务等提供数据支撑，提高高速公路的运行效率和养护作业的精准性和经济效益。

附图说明

图1是本发明路径拟合算法的计算过程流程图;

图2是本发明路径拟合算法中路径拟合算法流程图。

具体实施方式

以下结合附图1-2，进一步说明本发明一种针对变电站积水的降水阈值报警确定方法的具体实施方式。本发明路径拟合算法不限于以下实施例的描述。

实施例：

本实施例给出路径拟合算法的具体结构，如图1-2所示，步骤包括：

数据预处理；

对处理后的交易数据进行路径拟合计算。

进一步的，数据预处理包括：

对高速路网进行建模，构建基于高速入口收费站点、出口收费站点及etc门架的高速路网拓扑的有向图模型；

算法按照业务规则对高速原始交易数据进行校验。

进一步的，高速路网拓扑的有向图模型的构建步骤包括：

将高速入口收费站点、出口收费站点与etc门架抽象为若干给定的点；

根据站点与etc门架间的连通关系，将所有连通的点之间衔接成有向边；

基于点和边构成高速路网拓扑的有向图模型。

进一步的，算法按照业务规则对高速原始交易数据进行校验，步骤包括：

算法系统接收到包含入口收费站en、入口时间、出口收费站ex、出口时间及总交易金额的第一部分数据，通过算法对第一部分数据进行校验；

算法系统接收到包含这条交易路径经过的etc门架、每个etc门架的交易时间及单个etc门架交易金额的第二部分数据，通过算法对第二部分数据进行校验。

进一步的，数据均带有字段passid作为标识，代表其是某一条高速交易的途经点交易信息。

具体地，算法包括：以passid为检索条件，先将交易信息中携带的入口收费站en、etc门架、出口收费站ex按照交易时间依次排序；

排序后，一条高速交易数据携带的其他数据还需要通过以下业务规范检查，确保其能够进行路径验证与拟合：

检查入口收费站en、出口收费站ex是否能够连通，若不连通则判错，该路径将不被拟合；

对每条高速交易携带的交易时间、交易金额、门架编号进行正则校验，且需根据以下业务规则进行校验，若校验不通过则判错，该路径将不被拟合。

具体地，业务规则包含：

所有etc门架的交易时间不得早于入口收费站en携带的入口时间；

所有etc门架的交易时间不得晚于出口收费站ex携带的出口时间；

以etc门架编号及交易时间为联合条件，对同一个passid的高速交易携带的n个etc门架交易信息进行去重。

具体地，路径拟合计算是以i为游标，step步长为核心设计，可以逐一标记一条高速交易包含的所有途经点en、p1、p2、…pn、ex中正s确的途经点、错收的etc门架、漏收的etc门架并将以上所有信息存入数据库中，步骤包括：

输入pathlist，初始值i=0，step=1；判断step是否大于指定值与异常点总数之和，若大于该值，则将所有list清空，从i=0，step=1重新计算；

判断第i个点是否是终点，如果是终点，则该点一定是正确的，将该点加至fixlist中，并跳出循环，结束运算；

判断第i个点是否在异常点列表exceplist中，若存在，则跳过该点的运算，游标i加1，步长step置为1，转至第一步继续运算；

通过以上判断后，说明第i个点是正常途经点，继续判断第i+step个点是否在异常列表中，若存在，则跳过第i+step个点的运算，游标i不变，步长step加1，转至第一步继续运算；

通过以上步骤后，说明第i个点和第i+step个点均尚未经过运算且不在异常列表中，下面我们根据已有邻接图判断第i个途经点和第i+step个途经点是否可以直接连通，若直接连通，则将第i个途经点加至fixlist中，并标识为0，代表其是正常途经点，游标i加1，步长step值为1，转至第一步继续运算；

若第i个途经点和第i+step个途经点不直接连通，我们采用迪杰斯特拉算法计算两者之间的最短路径；若两点间存在最短路径，则说明这两点间存在漏收的etc门架；进一步地，判断step是否为1，若step不为1，说明这两点间还存在错收的etc门架；我们先将第i个途经点和其与第i+step个途经点之间的所有点均加至fixlist中，其中漏收的etc门架被标记为1，代表其为漏收门架；原有路径中错收的etc门架被标记为2，代表其为错收门架；原有路径中的正确途经点被标记为0，代表其为正常途经点，同时，将所有错收途经点全部加至errlist错收门架列表中；若第i个点途经点和第i+step个途经点之间算不出最短路径，则将第i个途经点加至fixlist中，并标记为0，并判断第i+step个途经点是否为终点；若其为终点，则将第i个途经点放入异常点列表，将所有list清空，从i=0，step=1转至第一步继续计算；若其不为终点，则将第i+step个途经点加入异常列表exlist中，i不变，step加1，转至第一步继续运算；

重复执行以上步骤直至第i个点为终点；

至此，算法已经计算出fixlist列表，再根据业务规则，判断fixlist中的错收etc架的错收原因。

具体地，判断fixlist中的错收etc架的错收原因，步骤包括：

检查该etc门架的前序门架对应的收费单元，若两者相同，则该门架为重复收费；

若两者对应的收费单元不同，则根据etc门架的编码规则，检查两者编码中指定位数的编码是否相同，若不同，则为反向收费；

若该etc门架的前序门架也是错收门架，则往前寻找与之最近的前序正确etc门架，再进行上述判断。

具体地，step步长为核心设计的缘由为：根据业务规则，若第i个途经点与第i+step个途经点仍无法连通，则将第i个途经点放入异常列表中，不再以它为正常途经点继续计算，以节约计算成本。

通过采用上述技术方案：

以北京市为例，本发明涉及的北京市高速路网拓扑关系包含高速入口/出口收费站点名称及编码、etc门架名称及编码、etc门架收费额度等信息，本发明将入口/出口收费站点与etc门架抽象为若干给定的点，根据站点与etc门架间的连通关系，将所有连通的点之间衔接成有向边，最终构成一个有向的高速路网拓扑图；

基于已知的高速路网拓扑图和车辆行驶的有序途经点，高速路径拟合问题就可以转化为计算所有生成经过有序途经点的路径集合；本发明将根据最小费用补全策略，针对北京高速路网拓扑图，将etc门架费用转化为有向图中边的权重，结合原始交易数据中的有序途经点和最短路径原则，在指定起终点的前提下，生成经过指定途经点的高速路径；

算法以passid为检索条件，先将交易信息中携带的入口收费站en、etc门架、出口收费站ex按照交易时间依次排序。其中en与ex是默认正确且不可修改的起止途经点，etc门架交易是算法需要验证与拟合的对象。排序后，一条高速交易数据携带的其他数据还需要通过以下业务规范检查，确保其能够进行路径验证与拟合：

检查入口收费站en、出口收费站ex是否能够连通，若不连通则判错，该路径将不被拟合；

对每条高速交易携带的交易时间、交易金额、门架编号进行正则校验，且需根据以下业务规则进行校验，若校验不通过则判错，该路径将不被拟合数据；

至此，数据预处理过程结束；

预处理后，我们将采用本算法对原始交易进行验证与拟合补全，用于验证高速交易中是否需要补全缺失的etc门架、是否存在错收的etc门架，包括重复收费及反向收费的etc门架；

然后通过以下步骤进行数据拟合计算：

输入pathlist，初始值i=0，step=1；判断step是否大于指定值与异常点总数之和，若大于该值，则将所有list清空，从i=0，step=1重新计算；

判断第i个点是否是终点，如果是终点，则该点一定是正确的，将该点加至fixlist中，并跳出循环，结束运算；

判断第i个点是否在异常点列表exceplist中，若存在，则跳过该点的运算，游标i加1，步长step置为1，转至第一步继续运算；

通过以上判断后，说明第i个点是正常途经点，继续判断第i+step个点是否在异常列表中，若存在，则跳过第i+step个点的运算，游标i不变，步长step加1，转至第一步继续运算；

通过以上步骤后，说明第i个点和第i+step个点均尚未经过运算且不在异常列表中，下面我们根据已有邻接图判断第i个途经点和第i+step个途经点是否可以直接连通，若直接连通，则将第i个途经点加至fixlist中，并标识为0，代表其是正常途经点，游标i加1，步长step值为1，转至第一步继续运算；

若第i个途经点和第i+step个途经点不直接连通，我们采用迪杰斯特拉算法计算两者之间的最短路径；若两点间存在最短路径，则说明这两点间存在漏收的etc门架；进一步地，判断step是否为1，若step不为1，说明这两点间还存在错收的etc门架；我们先将第i个途经点和其与第i+step个途经点之间的所有点均加至fixlist中，其中漏收的etc门架被标记为1，代表其为漏收门架；原有路径中错收的etc门架被标记为2，代表其为错收门架；原有路径中的正确途经点被标记为0，代表其为正常途经点，同时，将所有错收途经点全部加至errlist错收门架列表中；若第i个点途经点和第i+step个途经点之间算不出最短路径，则将第i个途经点加至fixlist中，并标记为0，并判断第i+step个途经点是否为终点；若其为终点，则将第i个途经点放入异常点列表，将所有list清空，从i=0，step=1转至第一步继续计算；若其不为终点，则将第i+step个途经点加入异常列表exlist中，i不变，step加1，转至第一步继续运算；

重复执行以上步骤直至第i个点为终点；

至此，算法已经计算出fixlist列表，再根据业务规则，判断fixlist中的错收etc架的错收原因；

至此，路径拟合计算过程结束；

本发明中设置step的最大值为5，即如果第i个途经点和与它之后连续的5个途经点均不连通，则我们认为第i个途经点是一个错收门架，同时异常点总数为exceplist长度；

本发明中涉及的所有列表包括：输入的原始交易列表、计算过程中所需的中间列表与计算后的输出列表；

本发明通过路径拟合，补全了不完整的收费记录，避免了因为漏收造成的高速企业的收入损失，提高高速计费的收费计算能力和计算准确性，提高收费效能；

本发明通过对历史拟合路径进行统计归档，可进行etc门架设备故障及可疑车辆的识别与预警，根据记录对应的etc门架、入出口站点、车辆等信息进行统计分析可获取整体的行为规律、车辆的个性化规律和信用档案、etc门架特征规律，这样可进一步排查定位etc门架设备故障，排查可疑车辆，对于故意拔卡，漏算的行为进行定位区分；

本发明通过对完整通行路径还原，可分析高速公路上的流量规律，为进一步诱导车流、提高运行效率、合理安排养护任务等提供数据支撑，提高高速公路的运行效率和养护作业的精准性和经济效益。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。