一种基于移动信令动态划分高速公路路段的方法与流程

本发明属于道路交通路况监测技术，尤其是涉及一种基于移动信令动态划分高速公路路段的方法。

背景技术：

近年来，随着手机终端的普及，基于移动通信的位置服务成为一种新兴的广域动态交通探测方式，例如通过众多手机用户的位置信息来分析推断动态交通状况。

通过对移动手机信令用户的基站变化和时间变化，运用神经网络模型和时间序列预测模型，分析出用户的轨迹，当前移动的速度，并且综合交通事故、天气、历史路况数据等信息，最终分析出各路段在某个时间窗口内的速度和速度趋势。可以引导用户避开拥堵路段，分流车辆避免道路车辆受堵。

为了能够分析高速公路不同路段的实时交通状况，需要将高速公路划分为若干路段，以路段为单位进行实时路况分析和结果展示。高速路段单元过大或者手机信令事件数量、用户数量不足将使得交通信息不够全面准确，路段过小则使得交通信息获得难度加大，因此如何对高速公路进行科学合理的划分路段成为高速公路实时交通运行监测系统的关键。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于移动信令动态划分高速公路路段的方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种基于移动信令动态划分高速公路路段的方法，包括如下步骤：

(1)获得基站在高速公路上的垂直映射点

利用局部搜索极值算法，将高速公路周边的各基站映射到高速公路上，得到基站映射点P，并得到沿高速公路顺序布局的基站映射点集合(P1，P2，P3.....Pi)；每个基站的基本信息中至少包括基站小区名称、经纬度、覆盖区域和基站类型；

(2)采集手机信令事件

采集高速公路周边的各基站中记录的用户手机在移动网络中产生的各种信令事件，进行格式化处理后得到移动信令消息；在移动信令消息中，至少包含时间戳、用户标识字段ID和以经纬度LON/LAT表示的基站地理位置；

(3)信令用户数汇总分析

对采集到的移动信令消息进行归类，统计分析在某T1时刻内高速公路上某基站映射点Pi在T1时刻的移动信令用户数汇总PUi(T1可设定为默认1分钟，即实时路况监测最短刷新时间为1分钟)；

(4)生成高速公路路段

以高速公路的起始点为起点，分析基站映射点P1在T1时刻的PUi是否大于预设数值，如大于预设数值则生成动态路段S1；否则，继续分析基站映射点P1+P2、P1+P2+P3、P1+P2+P3+P4，…在T1时刻的PUi是否大于预设数值，直到满足PUi大于预设数值的条件，以生成动态路段S2；按同样的方式生成动态路段S3-Sn，从而将高速公路分为S1-Sn个动态路段，Sn表示高速公路总的动态路段。

本发明中，步骤(4)中所述PUi的预设数值为100。

本发明中，利用局部搜索极值算法将高速公路周边的基站映射到高速公路上，其具体步骤是：

(1)以基站O为圆心、以r为半径，获取高速公路和圆O相交的内部曲线AB；

(2)按照步长S等距离分割AB，得到P＝[p1,p2,p3,…pm]；

(3)计算P中的各点与基站O的距离PiO，1≤i≤m；

(4)取距离最小的Pi作为基站O在高速公路上的映射点。

本发明中，所述用户手机在移动网络中产生的各种信令事件是指下述任意一种：开关机产生的位置更新事件、跨基站位置区时的切换事件、周期性的位置更新事件、接听和拨打电话的事件、发送和接收短信事件或移动用户上网事件。

本发明中，所述用户标识字段ID是以IMSI或者MSISDN为种子，在唯一性的要求下采用单向性算法而生成的，该过程中还对用户信息作脱敏处理以保护用户隐私。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于

1、本发明利用高速公路和基站位置垂直映射为基础，通过对手机信令事件数量及用户数量的分析，动态的划分出满足基于手机信令实时路况监测要求的高速公路路段。解决了基于手机信令高速路况监测的路段划分中存在的部分路段没有基站覆盖或信令事件用户数量少，无法分析路段实时路况的问题。

2、利用本发明所述的方法得到的动态路段划分结果，可以用于手机信令的高速公路运行监测系统，分析高速公路不同路段的实时交通状况。

附图说明

图1为高速公路动态路段划分的主要流程图。

图2为基站和高速公路垂直映射示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例子，对本发明的具体实现过程进行详细阐述。

本发明中，基于移动信令动态划分高速公路路段的方法，包括如下步骤：

(1)获得基站在高速公路上的垂直映射点

利用局部搜索极值算法，将高速公路周边的各基站映射到高速公路上，得到基站映射点P，并得到沿高速公路顺序布局的基站映射点集合(P1，P2，P3.....Pi)；每个基站的基本信息中至少包括基站小区名称、经纬度、覆盖区域和基站类型；

将高速公路周边的基站映射到高速公路上的具体步骤是：

(1)以基站O为圆心、以r为半径，获取高速公路和圆O相交的内部曲线AB；

(2)按照步长S等距离分割AB，得到P＝[p1,p2,p3,…pm]；

(3)计算P中的各点与基站O的距离PiO，1≤i≤m；

(4)取距离最小的Pi作为基站O在高速公路上的映射点。

(2)采集手机信令事件

采集高速公路周边的各基站中记录的用户手机在移动网络中产生的各种信令事件，进行格式化处理后得到移动信令消息；在移动信令消息中，至少包含时间戳、用户标识字段ID和以经纬度LON/LAT表示的基站地理位置；

所述用户手机在移动网络中产生的各种信令事件是指下述任意一种：开关机产生的位置更新事件、跨基站位置区时的切换事件、周期性的位置更新事件、接听和拨打电话的事件、发送和接收短信事件或移动用户上网事件。

其中，用户标识字段ID是以IMSI或者MSISDN为种子，在唯一性的要求下采用单向性算法而生成的，该过程中还对用户信息作脱敏处理以保护用户隐私。

(3)信令用户数汇总分析

对采集到的移动信令消息进行归类，统计分析在某T1时刻内高速公路上某基站映射点Pi在T1时刻的移动信令用户数汇总PUi；

假设高速公路有基站映射点P1，P2，...，Pi，经过信令用户数归类处理后，在T1时刻将形成如下集合：

PU1＝{U1，U2，...，Un}

PU2＝{U1，U2，...，Un}

......

PUi＝{U1，U2，...，Un}

其中，PUi表示T1时刻基站映射点Pi的移动信令用户数汇总。

(4)生成高速公路路段

手机信令的高速公路运行监测系统对高速公路实时路况分析前，按照如下规则动态生成高速路段：

(1)以高速公路的起始点为起点，分析基站映射点P1在T1时刻的PUi是否大于预设数值(预设数值根据实际情况选定，可以100为最小用户数)；

(2)如不满足，则分析基站映射点P1+P2在T1时刻的PUi是否大于100；

(3)如P1+P2满足PUi大于100的条件，则将P1+P2作为动态路段S1的路段范围；其中，Si表示高速公路路段；

(4)路段S2以P3为起点，分析P3+Pi在T1时刻的PUi是否大于100，直到条件满足，则生成动态路段S2；

(5)路段S3-Sn均按照以上规则生成路段，直到将高速公路动态分为S1,S2,S3,...,Sn个路段；其中，Sn表示高速公路路段。

基于手机信令的高速公路运行监测系统，通过根据动态生成的路段进行分析，确保各路段的信令用户数能够满足实时路况监测的最低要求，分析出精确的路段实时路况。