基于手机数据实时获取高速公路路段交通状态信息的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于手机数据实时获取高速公路路段交通状态信息的方法，该方法通过速度渐变分段对道路上手机终端的行驶速度进行差分处理，并利用历史手机速度样本的旅行速度区间概率分布对路段旅行速度与旅行时间进行加权平均计算，从而提高获取到的道路路段交通状态数据精度的方法。本发明的优点是，利用手机终端行驶速度渐变的特点，对手机终端样本的行驶速度进行差分处理，利用速度渐变分段方式，提高了单个手机终端路段旅行速度的精度，并利用历史手机速度样本的旅行速度区间概率分布对路段旅行速度与旅行时间进行加权平均，从而提高了路段交通状态信息的准确性程度。
【专利说明】基于手机数据实时获取高速公路路段交通状态信息的方法
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种基于手机数据实时获取高速公路路段交通状态信息的方法，适用于为交通运营监控、交通控制、交通诱导、交通规划设计、交通信息发布提供服务，属于交通运营管理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]由于车流量增长、事故频发、节假日免费通行等等原因，城市道路交通拥堵的发生频率越来越高，拥堵延伸路段、拥堵持续时间越来越长，对道路的现代化、信息化运营管理水平，尤其是对获取到的交通状态信息的准确性，提出了越来越高的要求。
[0003]以往，交通状态信息都是用传统的固定传感器获取，例如感应线圈、雷达、红外和监控摄像仪等，但是这些设备的硬件成本、安装和围护费用均较高，且监控覆盖范围十分有限，无法完整获取高速公路所有路段的交通状态信息。
[0004]随着手机终端尤其是智能手机的普及，出行人员中持有手机的比例越来越高，达到了人手一机或多机的程度。而手机数据里蕴含着所有手机终端的信号随时间的空间位置移动情况，是获取交通状态信息的最优检测器，可以更全面更系统地帮助了解交通现状，为科学制订交通战略和规划，缓解交通矛盾及交通改善决策等提供重要的数据支撑。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种基于手机数据实时获取高速公路路段交通状态信息的方法，该方法通过对行驶在道路上的手机终端速度进行差分处理，通过连续的速度渐变分段方式，并利用历史手机速度样本的旅行速度区间概率分布对路段旅行速度与旅行时间进行加权平均计算，提高了获取到的道路路段交通状态的数据精度。
[0006]本发明目的实现由以下技术方案完成:
一种基于手机数据实时获取高速公路路段交通状态信息的方法，所述高速公路上分为若干路段，同时每个所述路段中又具有若干个信号分段，每个所述信号分段内均具有一座信号基站，其特征在于所述方法至少包括如下步骤:
步骤1:以时间t为一更新周期，通过所述信号基站获取对应时间段t内的手机终端数据，根据获取的所述手机终端数据，通过速度渐变分段方法对各所述信号分段内手机终端的行驶速度进行差分处理，以计算单个手机终端途经所述路段的旅行时间与旅行速度；同理，获取所述路段内所有手机终端样本的旅行时间与旅行速度；
步骤2:利用所述路段内所有手机终端样本的旅行时间与旅行速度，计算当前更新周期内所述路段的加权平均旅行时间与加权平均旅行速度，及手机终端样本数量；
步骤3:根据步骤2中的当前更新周期所述路段的加权平均旅行时间、加权旅行速度与手机终端样本数量，分析确定该所述路段的交通状态，及其对应的状态信息可信度水平；步骤4:当前更新周期计算结束，跨入下一更新周期，重复所述步骤I?步骤3。[0007]所述步骤I具体包括下列步骤:
(1):以时间t为一更新周期，通过所述信号基站获取对应时间段t内的手机终端数据，所述手机终端数据的内容包括:匿名的手机终端代码、记录时间、以及对应的手机信号GPS经度和手机信号GPS纬度；利用获取到的所述手机终端数据将单个所述手机终端匹配至对应的路径和路段，之后计算单个所述手机终端样本途经的各个信号分段的旅行时间traveltime_Clink与旅行速度speed_Clink,其中所述路段以Link表示,所述信号分段以Clink表不；
(2):对单个所述手机终端样本的连续的所述信号分段进行速度差分处理，具体处理方法为:
第s个手机终端Ms (s)在相邻的信号分段clink(s, i)、clink(s, i+Ι)的速度分别为speed_Clink (s, i)和 speed_Clink (s, i+1),令要求的渐变速度为 speed_gradient,则速度渐变分段的数量为:
n_gradient(s, i) = [(Ispeed_Clink(s, i+1)-speed_Clink(s, i) /speed_gradient)向上取整+1]
将 Clink(s’i)、cl ink (s, i+1)的中点分别作为 speed_Clink (s, i)渐变至 speed_Cl ink (s, i+1)的所有速度渐变分段的起点与终点，将其划分为n_gradient (s, i)个速度渐变分段，即 Clink_gradient (s, i, I) > Clink_gradient (s, i, 2) > …、Clink_gradient (s, i, t)、…、Clink_gradient (s, i, n_gradient (s, i))；
每个速度渐变分段Clink_gradient(s, i, t)的长度为: length_Clink_gradient(s, i, t)
=0.5 X (length_Clink (s, i) +length_clink (s, i+1) ) / (n_gradient (s, i) -1)` 每个速度渐变分段Clink_gradient (s, i, t)的旅行速度为: speed_Clink_gradient(s, i, t)
=(speed_Clink (s, i) + (t_l) X speed_gradient (s, i))
故每个速度渐变分段Clink_gradient (s, i, t)的旅行时间为: traveltime_Clink_gradient(s, i, t)
=length_Clink_gradient(s, i, t)/ speed_Clink_gradient (s, i, t)；
(3):利用单个所述手机终端样本差分后的各个速度渐变分段的旅行时间traVeltime_Clink_gradient,计算所述手机终端所途经路段的旅行时间traveltime_Link与旅行速度speed_Link,具体方法为:
对第s个手机终端样本Ms (s)，计算每个速度渐变分段起点与每条路段起点的距离，以Dis_P2P_Clink_gradient (s, i, t)表示,存在以下三种情况；
①当Dis_P2P_Clink_gradient (s, i, t)大于“负的速度渐变分段Clink_gradient (s，i, t)的长度”且不超过路段长度，即:
Dis_P2P_Clink_gradient(s, i, t) > - length_Clink_gradient(s, i, t)且Dis_P2P_Clink_gradient (s, i, t) ^ length_Link (k)时，贝U认为路段起点落在当前速度渐变分段上；
将 Dis_P2P_Clink_gradient (s, i, t) > - length_Clink_gradient(s, i, t)且
Dis_P2P_Clink_gradient (s, i, t) ^ length_Link (k)的速度渐变分段作为该首个手机终端样本途经当前路段的首个速度渐变分段Clink—gradient (s，i，tf)，其对应旅行时间为:
【权利要求】
1.一种基于手机数据实时获取高速公路路段交通状态信息的方法，所述高速公路上分为若干路段，同时每个所述路段中又具有若干个信号分段，每个所述信号分段内均具有一座信号基站，其特征在于所述方法至少包括如下步骤: 步骤1:以时间t为一更新周期，通过所述信号基站获取对应时间段t内的手机终端数据，根据获取的所述手机终端数据，通过速度渐变分段方法对各所述信号分段内手机终端的行驶速度进行差分处理，以计算单个手机终端途经所述路段的旅行时间与旅行速度；同理，获取所述路段内所有手机终端样本的旅行时间与旅行速度； 步骤2:利用所述路段内所有手机终端样本的旅行时间与旅行速度，计算当前更新周期内所述路段的加权平均旅行时间与加权平均旅行速度，及手机终端样本数量； 步骤3:根据步骤2中的当前更新周期所述路段的加权平均旅行时间、加权旅行速度与手机终端样本数量，分析确定该所述路段的交通状态，及其对应的状态信息可信度水平；步骤4:当前更新周期计算结束，跨入下一更新周期，重复所述步骤I~步骤3。
2.根据权利要求1所述的一种基于手机数据实时获取高速公路路段交通状态信息的方法，其特征在于所述步骤I具体包括下列步骤: (1):以时间t为一更新周期，通过所述信号基站获取对应时间段t内的手机终端数据，所述手机终端数据的内容包括:匿名的手机终端代码、记录时间、以及对应的手机信号GPS经度和手机信号GPS纬度；利用获取到的所述手机终端数据将单个所述手机终端匹配至对应的路径和路段，之后计算单个所述手机终端样本途经的各个信号分段的旅行时间traveltime_Clink与旅行速度speed_Clink,其中所述路段以Link表示,所述信号分段以Clink表不； (2):对单个所述手机终端样本的连续的所述信号分段进行速度差分处理，具体处理方法为: 第s个手机终端Ms (s)在相邻的信号分段clink(s, i)、clink(s, i+Ι)的速度分别为speed_Clink (s, i)和 speed_Clink (s, i+1),令要求的渐变速度为 speed_gradient,则速度渐变分段的数量为:
n_gradient(s, i) = [(Ispeed_Clink(s, i+1)-speed_Clink(s, i) /speed_gradient)向上取整+1] 将 Clink(s’i)、cl ink (s, i+1)的中点分别作为 speed_Clink (s, i)渐变至 speed_Cl ink (s, i+1)的所有速度渐变分段的起点与终点，将其划分为n_gradient (s, i)个速度渐变分段，即 Clink_gradient (s, i, I) > Clink_gradient (s, i, 2) > …、Clink_gradient (s, i, t)、…、Clink_gradient (s, i, n_gradient (s, i))； 每个速度渐变分段Clink_gradient(s, i, t)的长度为: length_Clink_gradient(s, i, t)
=0.5 X (length_Clink (s, i) +length_clink (s, i+1) ) / (n_gradient (s, i) -1) 每个速度渐变分段Clink_gradient (s, i, t)的旅行速度为: speed_Clink_gradient(s, i, t)
=(speed_Clink (s, i) + (t_l) X speed_gradient (s, i)) 故每个速度渐变分段Clink_gradient (s, i, t)的旅行时间为: traveltime_Clink_gradient(s, i, t)=length_Clink—gradient(s，i，t)/ speed—Clink—gradient (s，i，t)； (3):利用单个所述手机终端样本差分后的各个速度渐变分段的旅行时间traveltime—Clink—gradient，计算所述手机终端所途经路段的旅行时间traveltime—Link与旅行速度speed—Link，具体方法为: 对第s个手机终端样本Ms (s)，计算每个速度渐变分段起点与每条路段起点的距离，以Dis—P2P—Clink—gradient (s，i，t)表示，存在以下三种情况； ①当Dis—P2P—Clink—gradient(s，i，t)大于“负的速度渐变分段Clink—gradient (s, i，t)的长度”且不超过路段长度，即:
Dis—P2P_Clink—gradient(s，i，t) > - length_Clink—gradient (s，i，t)且Dis—P2P—Clink—gradient (s，i，t) < length—Link (k)时，贝1J认为路段起点落在当前速度渐变分段上；
将 Dis—P2P_Clink—gradient (s，i，t) > - length_Clink—gradient (s，i，t)且Dis—P2P—Clink—gradient (s，i，t) < length—Link (k)的速度渐变分段作为该首个手机终端样本途经当前路段的首个速度渐变分段Clink—gradient (s，i，tf)，其对应旅行时间为:
3.根据权利要求2所述的一种基于手机数据实时获取高速公路路段交通状态信息的方法，其特征在于所述步骤(2)中渐变速度speed_gradient不超过5km/h。
4.根据权利要求1所述的一种基于手机数据实时获取高速公路路段交通状态信息的方法，其特征在于所述步骤2中加权的权值通过由相同日期类型同时段对应路段历史手机终端速度样本的旅行速度区间概率分布确定，所述日期类型可分为工作日、双休日以及各法定节假日，令:
5.根据权利要求1所述的一种基于手机数据实时获取高速公路路段交通状态信息的方法，其特征在于所述步骤3具体为: 若当前所述路段具有手机终端样本时，根据其在当前所述路段的平均旅行速度，按照道路路段交通状态阈值表，判断当前路段所属交通状态级别； 若当前路段无手机终端样本时，在排除了道路路段交通阻断事件的情况后，则沿用前一更新周期的交通状态级别，直至出现新的手机终端样本，所述的道路路段交通阻断事件指的是在正常行车时间会导致道路路段部分路段无法进入的事件； 根据手机终端的样本量大小，计算当前所述路段交通状态级别的可信度水平=当前更新周期内对应路段的手机终端样本数量/期望手机终端样本数量X 100%。
【文档编号】H04W4/00GK103778784SQ201310749215
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】方杰, 戴虹 申请人:上海云砥信息科技有限公司