基于高速公路ETC数据融合的车辆出行信息提取方法与流程

基于高速公路etc数据融合的车辆出行信息提取方法
技术领域
1.本发明属于交通信息化技术领域，特别涉及一种基于高速公路etc数据融合的车辆出行信息提取方法。


背景技术：

2.依托高速公路上密集、连续布设的etc门架系统，可收集大量的断面数据，结合收费数据，可完整还原车辆行车路径、分出行类型提取od交通量，为高速公路规划、建设、管养提供精准可靠的数据参考。
3.基于省级返回的收费明细数据可获取入省、省内出行车辆进入和离开高速公路的起讫点信息，但缺失跨省、出省出行的车辆的od数据。
4.专利申请号为“cn202011136539.1”的发明利用“两客一危”gps数据实现对运营车辆行驶路径的准确记录，从而还原此类车辆的通行路径，然而其可用对象仅为“两客一危”车辆，无法用于非运营车辆，适用性较窄。专利申请号为“cn201710119409.9”的发明利用原收费系统的视频监控系统、通信系统，通过摄像机获取的车辆图像信息识别车辆特征，实现对车辆路径的还原，克服了车牌缺失等问题造成的缺陷，但相较而言，车辆识别效率和准确性有待提升。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于高速公路etc数据融合的车辆出行信息提取方法。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种基于高速公路etc数据融合的车辆出行信息提取方法，包括：
8.获取目标区域内统计时段内的etc门架通行数据、收费车流明细数据和门架基础信息表，其中，etc门架通行数据包含的字段包括：计费车牌号、计费车型代码、门架hex字符串、门架名称、入口站名称、通过时间、入口时间、计费里程数、交易前累计里程和交易后累计里程；
9.收费车流明细数据包含的字段包括：计费车牌号、计费车型代码、入站编号、入站名称、入口时间、出站编号、出站名称和出口时间；
10.门架基础信息表包含的字段包括：收费站代码、收费站中文名称、收费站所在区县、门架编号代码、门架中文名称、门架所属道路名称和是否为省界门架；
11.对etc门架通行数据进行数据清洗；
12.对清洗后的etc门架通行数据进行车辆路径完整性分析；
13.将清洗后的etc门架通行数据、收费车流明细数据和门架基础信息表进行数据融合；
14.根据数据融合结果提取各个出行类型的车辆出行信息，其中，出行类型包括入省出行、省内出行、出省出行和跨省出行，车辆的出行信息包含的字段包括：起始时间、结束时
间、车牌号、原始起点编号、原始起点名称、转后起点编号、转后起点名称、转后起点区县、终点编号、终点名称、终点区县、出行类型、车型、来源省份、去向省份和出行距离。
15.进一步地，对清洗后的etc门架通行数据进行车辆路径完整性分析包括：
16.在统计时段内，以计费车牌号为标签，从etc门架通行数据中提取对应车辆的行驶轨迹，包括：
17.以第一条数据的门架hex字符串为起点，依次向下遍历，若第n条数据的交易前累计里程字段记录为0，则确定第n-1条数据的门架hex字符串为终点，则确定第一条数据到第n-1条数据对应的记录为一条完整的od出行记录，并将第n条数据的门架hex字符串作为新的起点，继续向下遍历，否则，将对应车辆最后一条数据中的门架hex字符串作为终点。
18.进一步地，将根据数据融合结果提取车辆出行信息包括：
19.逐条提取统计时段内收费车流明细数据中所有的字段数据；
20.对于每条收费车流明细数据，将入口时间写入“起始时间”，将出口时间写入“结束时间”，将出站名称写入“终点名称”，将出站编号写入“终点编号”，通过门架基础信息表查询出口站所在区县并写入“终点区县”，将计费车牌号写入“车牌号”，将计费车型代码写入“车型”，将目标区域所在的省份写入“去向省份”；根据车辆入口站名称提取来源省份，判断是否为目标区域所在的省份，如果是，则确定出行类型为省内出行，反之，则确定出行类型为入省出行。
21.进一步地，在确定出行类型为省内出行之后，所述方法还包括：对于每条收费车流明细数据，将入站名称写入“起点名称”，将入口站所在区县写入“起点区县”，将每条完整的od出行记录中出行终点处交易后累计里程写入“出行距离”。
22.进一步地，在确定出行类型为入省出行之后，所述方法还包括：
23.将入站编号写入“原始起点编号”，将“入站名称”写入“原始起点名称”；
24.提取该车辆对应时段的门架通行数据，对于每条完整的od出行记录，以计费车牌号为标签，按时间顺序提取对应车辆在门架通行数据中包含的经过的省界门架编号；通过门架基础信息表将省界门架编号与收费站的省界编号关联，确定车辆的省界入站编号；将省界入站编号、名称以及所在区县分别写入“转后起点编号”、“转后起点名称”和“转后起点区县”；将车辆对应的一次完整的od出行记录中出行终点处交易后累计里程写入“出行距离”。
25.进一步地，将根据数据融合结果提取车辆出行信息包括：逐条提取统计时段内清洗后的etc门架通行数据中所有经过出省省界门架的车辆信息；对于每条经过出省省界门架的etc门架通行数据，将etc门架通行数据中的省界门架对应的收费站作为出口站，将所述出口站名称写入“终点名称”，将所述出口站编号写入“终点编号”，通过门架基础信息表查询出口站所在的区县并写入“终点区县”，将计费车牌号写入“车牌号”，将计费车型代码写入“车型”；将省界门架关联省份写入“去向省份”；根据车辆入口站名称提取来源省份并写入“来源省份”，判断是否为目标区域所在的省份，如果是，则确定出行类型为出省出行，反之，则确定出行类型为跨省出行。
26.进一步地，在确定出行类型为出省出行之后，所述方法还包括：将入口站名称写入“起点名称”，将入口站所在区县写入“起点区县”，将该次出行的入口时间写入“起始时间”，将该次出行的出口时间写入“结束时间”，将车辆对应的在etc门架通行数据中每条完整的
od出行记录中出行终点处交易后累计里程写入“出行距离”。
27.进一步地，在确定出行类型为跨省出行之后，所述方法还包括：将该次出行的入站编号写入“原始起点编号”，入口站名称写入“原始起点名称”；以计费车牌号为标签，按时间顺序提取对应车辆在门架通行数据中包含的经过的省界门架编号；通过门架基础信息表将省界门架编号与收费站的省界编号关联，确定车辆的省界入站编号；将省界入站编号、名称以及所在区县分别写入“转后起点编号”、“转后起点名称”和“转后起点区县”；将该次出行的入口时间写入“起始时间”，将该次出行的出口时间写入“结束时间”；将车辆对应的在门架通行数据中每条完整的od出行记录中出行终点处交易后累计里程写入“出行距离”。
28.进一步地，车辆的出行信息包含的字段还包括车籍，所述方法还包括通过计费车牌号中的首字判断车辆的车籍。
29.本发明的有益效果是：
30.1、本发明所用基础数据由etc门架系统产生，无需二次加装其他设备，成本低廉，环保节能；
31.2、本发明提出了基于融合收费数据和etc门架数据的高速公路车辆出行信息提取方法，可按收费站、行政区、省份作为基本分析单元，根据需求灵活调整；
32.3、本发明通过对数据进行融合，可以完整还原车辆的行车路径、准确获取各种出行方式的od交通量，为高速公路规划、建设、管养提供精准可靠的数据参考；并且车辆识别效率和准确性也得到提高；
33.4、本发明的计算结果可根据etc门架数据的回传频率做到短时更新，为实时运力分析和调度提供有效支撑。
34.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
35.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
36.图1是根据本技术的一个实施例所示的统计od交通量的示意性方法流程图；
37.图2是根据本技术的一个实施例所示的出行类型示意图；
38.图3是根据本技术的一个实施例所示的确定省内出行和入省出行的示意性方法流程图；
39.图4是根据本技术的一个实施例所示的确定出省出行和跨省出行的示意性方法流程图。
具体实施方式
40.为使本发明的技术方案、优点和目的更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无
需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。
41.本技术提出了一种基于高速公路etc数据融合的车辆出行信息提取方法，其融合了etc门架通行数据、收费明细数据、门架基础数据等，并通过行车路径完整性分析来提取车辆的od信息，并按照起讫点位置划分成四种出行类型，并可分类进行od交通量统计。本技术可以按照收费站、行政区、省份作为基本分析单元，并可根据需求灵活调整。
42.图1是根据本技术的一个实施例所示的确定od交通量的示意性方法流程图。
43.参考图1，首先，可以获取目标区域内统计时段内的etc门架通行数据、收费车流明细数据和门架基础信息表。门架通行数据和收费车流明细数据是由收费设备传回的车辆记录信息。其中，etc门架通行数据包含的字段包括但不限于计费车牌号、计费车型代码、门架hex字符串、门架名称、入口站名称、通过时间、入口时间、计费里程数、交易前累计里程和交易后累计里程等，具体可参见表1中的字段名称和说明。收费车流明细数据包含的字段包括但不限于计费车牌号、计费车型代码、入口编号、入口名称、入口时间、出口编号、出口名称和出口时间等，具体可参见表2中的字段名称和说明。门架基础信息表包含的字段包括但不限于收费站代码、收费站中文名称、收费站所在区位、门架编号代码、门架中文名称、门架所属道路名称和是否为省界门架等，具体可参见表3中的字段名称和说明。
44.表1 etc门架通行数据表字段
45.[0046][0047]
表2收费车流明细数据表部分字段
[0048][0049]
表3门架基础信息表
[0050]
序号字段名称字段说明序号字段名称字段说明1station_tax_code收费站代码5road门架所属道路名称2station_name收费站中文名称6mjname门架中文名称3region_name所属区县7pts是否为省界门架4mjcodehex门架编号代码
[0051]
接着，可以对etc门架通行数据进行数据清洗，然后对清洗后的etc门架通行数据进行车辆路径完整性分析。其中，数据清洗可以包括清除出牌号、etc门架名称、入口站名称、通过门架的时间、通过入口站时间(即入口时间)等关键性的字段缺失或者不清楚的数据；清除不在统计目标区域或不在统计时段内的数据等。对车辆路径进行完整性分析可以提取车辆od，为分类进行od交通量统计做准备。
[0052]
由于etc门架通行数据仅有车辆入口信息，无车辆出口数据记录，而收费车流明细数据在全国联网后对于省级返回数据仅有在省内下道的车辆起终点信息，缺失跨省、出省出行的车辆起讫点信息。因此，需要利用收费车流明细数据和etc门架数据进行融合，通过etc门架通行数据提取车辆车型、起讫点等信息，并分析车辆的完整行驶路径，弥补收费车流明细数据缺失的od信息，从而提取od交通量。
[0053]
本技术还可以根据数据融合结果提取各个出行类型的车辆出行信息。出行类型包括入省出行、省内出行、出省出行和跨省出行。图2是根据本技术的一个实施例所示的出行类型示意图。入省出行指起点在省外，终点在省内(即目标区域所在的省份)的出行。出省出行指起点在省内，终点在省外的出行。省内出行指起点和终点均在省内的出行。跨省出行指起点和终点都在省外，但是行驶过程中经过了目标区域所在省份的出行。
[0054]
车辆的出行信息包含的字段包括：起始时间、结束时间、车牌号、原始起点编号、原始起点名称、转后起点编号、转后起点名称、转后起点区县、终点编号、终点名称、终点区县、出行类型、车型、来源省份、去向省份和出行距离。
[0055]
在一些实施例中，本技术还可以提取某天经过同一起点和终点的分车型流量，即
起点和终点间的自然车od交通量。在一些实施例中，还可以根据实际需求，将od交通量折算为标准车交通量。
[0056]
对清洗后的etc门架通行数据进行车辆路径完整性分析可以包括以下步骤：
[0057]
在统计时段内，以计费车牌号为标签，从etc门架通行数据中提取对应车辆的行驶轨迹，包括：
[0058]
以第一条数据的门架hex字符串为起点，依次向下遍历，若第n条数据的交易前累计里程字段记录为0，则确定第n-1条数据的门架hex字符串为终点，则确定第一条数据到第n-1条数据对应的记录为一条完整的od出行记录，并将第n条数据的门架hex字符串作为新的起点，继续向下遍历，否则，将对应车辆最后一条数据中的门架hex字符串作为终点。
[0059]
以牌号为渝dn1**0_0的车辆为例，其etc门架通行数据(只保留了部分信息)如表4所示。
[0060]
表4渝dn1**0_0门架数据部分字段
[0061]
序号envehplateenvehclassmjcodehexpasstimedistancejyqljlcjyhljlc1渝dn***0_015813018:07:06180000180002渝dn***0_015813038:19:37845018000264503渝dn***0_015829018:25:03802026450344704渝dn***0_015929019:53:478020080205渝dn***0_015913039:59:4664508020144706渝dn***0_0158440914:54:527825078257渝dn***0_0159130115:08:5618000782525825
[0062]
参见表4，其中序号1-3的序号1-3的数据为一条完整的od出行记录，起点门架编号(其对应的门架hex字符串)为581301，终点门架编号(其对应的门架hex字符串)为582901，出行距离为34.47km。序号4-5的数据为一条完整的od出行记录，起点门架编号(其对应的门架hex字符串)为592901，终点门架编号(其对应的门架hex字符串)为591303，出行距离为14.47km。序号6-7的数据为一条完整的出行记录，起点门架编号(其对应的门架hex字符串)为584409，终点门架编号(其对应的门架hex字符串)为591301，出行距离为25.825km。
[0063]
图3是根据本技术的一个实施例所示的确定省内出行和入省出行的示意性方法流程图。参考图3，该方法包括：
[0064]
逐条提取统计时段内收费车流明细数据中所有的字段数据；
[0065]
对于每条收费车流明细数据，将入口时间(entime)写入“起始时间”，将出口时间(extime)写入“结束时间”，将出站名称(exstationname)写入“终点名称”，将站口编号(exstation)写入“终点编号”，通过门架基础信息表查询出口所在区县并写入“终点区县”，将计费车牌号(envehplate)写入“车牌号”，将计费车型代码(envehclass)写入“车型”，将目标区域所在的省份写入“去向省份”；
[0066]
根据车辆入口站名称(enstationname)提取来源省份，判断是否为目标区域所在的省份，如果是，则确定出行类型为省内出行；反之，则确定出行类型为入省出行。
[0067]
在确定出行类型为省内出行之后，该方法还包括：
[0068]
对于每条收费车流明细数据，将入站名称、入口站所在区县写入“起点名称”、“起点区县”，将每条完整的od出行记录中出行终点处交易后累计里程(jyhljlc)写入“出行距
离”。
[0069]
在确定出行类型为入省出行之后，该方法还包括：
[0070]
将入站编号写入“原始起点编号”，将“入站名称”写入“原始起点名称”；提取该车辆对应时段的门架通行数据，对于每条完整的od出行记录，以计费车牌号为标签，按时间顺序提取对应车辆在etc门架通行数据中包含的经过的省界门架编号；
[0071]
通过门架基础信息表将省界门架编号与收费站的省界编号(station_tax_code)关联，确定车辆的省界入站编号；
[0072]
将省界入站编号、名称以及所在区县分别写入“转后起点编号”、“转后起点名称”和“转后起点区县”；将车辆对应的一次完整的od出行记录中出行终点处交易后累计里程(jyhljlc)写入“出行距离”。
[0073]
需要说明的是，对于每条收费车流明细数据中的入口时间(entime)与对应的etc门架通行数据中一次完整的od出行记录的入口时间(entime)是一致的，因此，在收费车流明细数据或者etc门架通行数据中任何一个缺失了入口时间(entime)的情况下，在另一个未缺失的数据中也可以找到该入口时间，从而可以写入“起始时间”。
[0074]
图4是根据本技术的一个实施例所示的确定出省出行和跨省出行的示意性方法流程图。参考图4，该方法包括：
[0075]
逐条提取统计时段内清洗后的etc门架通行数据中所有经过出省省界门架的车辆信息；
[0076]
对于每条经过出省省界门架的etc门架通行数据，将etc门架通行数据中的省界门架对应的收费站(其可以通过查询门架基础信息表获取)作为出口站，将所述出口站名称、所在区县写入“终点名称”、“终点所在区县”，将所述出口站编号写入“终点编号”，将计费车牌号(envehplate)写入“车牌号”，将计费车型代码(envehclass)写入“车型”；
[0077]
将省界门架关联省份写入“去向省份”；
[0078]
根据车辆入口站名称(enstationname)提取来源省份，判断是否为目标区域所在的省份，如果是，则确定出行类型为出省出行；反之，则确定出行类型为跨省出行。
[0079]
在确定出行类型为出省出行之后，该方法还包括：
[0080]
将入口站名称写入“起点名称”，将入口站所在区县写入“起点区县”，将该次出行的入口时间写入“起始时间”，将该次出行的出口时间写入“结束时间”；
[0081]
将车辆对应的在门架通行数据中每条完整的od出行记录中出行终点处交易后累计里程(jyhljlc)写入“出行距离”。
[0082]
在确定出行类型为跨省出行之后，该方法还包括：
[0083]
将该次出行的入站编号写入“原始起点编号”，入口站名称写入“原始起点名称”；以计费车牌号为标签，按时间顺序提取对应车辆在门架通行数据中包含的经过的省界门架编号；
[0084]
通过门架基础信息表将省界门架编号(mjcodehex)与收费站的省界编号(station_tax_code)关联，确定车辆的省界入站编号；
[0085]
将省界入站编号、名称以及所在区县分别写入“转后起点编号”、“转后起点名称”和“转后起点区县”；
[0086]
将该次出行的入口时间写入“起始时间”，将该次出行的出口时间写入“结束时
间”；
[0087]
将车辆对应的在门架通行数据中每条完整的od出行记录中出行终点处交易后累计里程(jyhljlc)写入“出行距离”。
[0088]
对于任意的出行方式，车辆的车籍可以通过计费车牌号(envehplate)的首字来确定。另外，需要说明的是，在出行信息中记录的原始起点编号指的是收费车流明细数据和门架通行数据中记录的入口站编号。转后起点编号指车辆入省经过的省界门架关联的省界收费站的编号。转后起点名称即省界门架关联的省界收费站的名称。
[0089]
下面通过具体的实施例来说明以上过程。
[0090]
实施例1：出行类型为省内出行
[0091]
仍以牌号为渝dn1**0_0的车辆为例，其etc门架通行数据(只保留了部分信息)如上表4所示，其收费车流明细数据(只保留了部分信息)见表5。
[0092]
表5渝dn1**0_0收费明细数据部分字段
[0093][0094]
结合表4和表5可以得到，对于每一个完整的od出行记录(如序号1-3、序号4-5、序号6-7)，将收费明细数据表中，对于每一次完整的od出行记录中的入口时间(entime)填入“起始时间”、出口时间(extime)填入“结束时间”、计费车牌号(envehplate)填入“车牌号”、计费车型代码(envehclass)填入“车型”、入口编号(enstation)填入“原始起点编号”、入口名称(enstationname)填入“原始起点名称”、出口编号(exstation)填入“终点编号”、出口名称(exstationname)填入“终点名称”。查询门架基础数据表中收费站所在区县，将结果填入区县。由车牌号可知，车籍为渝籍。由出行起讫点可知，出行类型为省内出行。由门架数据中交易后累计里程(jyhljlc)可知一次出行中的距离。结果如表6：
[0095]
表6实施例1渝dn***0_0出行信息明细
[0096]
[0097][0098]
实施例2：出行类型为跨省出行、入省出行
[0099]
车牌号为川r7***6_0的车辆其门架数据(只保留了部分信息)如表7所示。
[0100]
表7：川r7***6_0门架数据部分字段
[0101]
[0102]
[0103][0104]
从表7中的数据可以得到，在进行车辆路径完整性分析后可以得到，序号1-12的数据为一条完整的od出行记录，起点门架编号为5a1e01，终点门架编号为5a020f；序号13-24的数据为一条完整的出行记录，起点门架编号为5b4102，终点门架编号为594002。
[0105]
车牌号为川r7***6_0的收费车流明细数据(只保留了部分信息)见表8。
[0106]
表8川r7***6_0收费明细数据部分字段
[0107][0108]
结合表8可知，对于车牌号为川r7***6_0的车辆来说，其收费车流明细数据中缺失了车辆跨省出行的部分记录，但通过其etc门架通行数据可知，在第一次出行(即序号1-12)中，该车辆原始起点为四川南渝高坪站、起始时间为4:52:03，经过书房坝(川渝省界)入渝，由渝荣(川渝省界)出省，则川渝省界书房坝站即为转后起点，其次，通过查询门架基础信息表可获取川渝省界书房坝站的编号。第二次出行(即序号13-24)中该车辆原始起点为四川荣泸云龙站，经过g8515安富广顺(川渝省界)入渝，该站为转后起点，终点为重庆古溪站。其他字段的提取方法同实施例1，其出行信息的最终结果如表9所示。
[0109]
表9实施例2川r7***6_0出行信息明细
[0110]
[0111][0112]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。