一种保持移动特征的车辆轨迹线数据压缩方法与流程

技术特征：

1.一种保持移动特征的车辆轨迹线数据压缩方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：按轨迹点产生的时间次序将原始轨迹线T组织为T＝{p₁,p₂,…,p_n}，每个轨迹点p_i表示为三元组信息<x_i,y_i,t_i>，x_i和y_i为轨迹点p_i的空间位置坐标，t_i表示p_i产生的时间信息，n是包含的轨迹点数量，1≤i≤n；

步骤2：依次提取相邻两个轨迹点构成的轨迹直线段，组织为轨迹直线段集合E＝{e₁,e₂,…,e_n-1}，计算每一条轨迹直线段e_j对应区域内车辆的移动速度v_j和移动方向θ_j，1≤j≤n-1；

步骤3：在拓扑连接关系约束下，基于速度、方向特征相似性原则对集合E中的轨迹直线段进行层次化聚类，并将聚类结果组织为层次二叉树结构；

步骤4：在压缩的几何精度阈值ε控制下，通过由上到下遍历层次二叉树结构的方式对原始轨迹线T实施分区处理，使得同一区域内轨迹线段的中间点距首尾基准线最大偏移距离小于ε；

步骤5：提取各分区内轨迹线片段的首尾点，按时间次序连接组织为压缩后的轨迹线T’。

2.根据权利要求1所述的保持移动特征的车辆轨迹线数据压缩方法，其特征在于：在步骤2中，对于由相邻轨迹点p_i，p_i+1组成直线段e_i，移动速度v_i定义为：

其中，d(p_i,p_i+1)表示轨迹点p_i和p_i+1间的欧式距离，t_i和t_i+1分别是轨迹点p_i和p_i+1的定位时间；

移动方向θ_i定义为由正向X轴沿逆时针方向至有向线段形成的夹角θ，0≤θ＜2π。

3.根据权利要求1所述的保持移动特征的车辆轨迹线数据压缩方法，其特征在于：在步骤3中，针对轨迹直线段的层次化聚类过程由以下子步骤完成：

步骤3.1：将每条轨迹直线段映射为一个聚类单元，记录为G₁＝{e₁}、G₂＝{e₂}、…、G_n-1＝{e_n-1}；

步骤3.2：相邻聚类单元间定义连接边，计算所有连接边的长度；

连接边长度表示相邻两个聚类单元间移动特征的差异性大小，移动特征包括速度特征、方向特征；对于相邻的两个聚类单元G_i和G_j，连接边长度L(G_i,G_j)定义为：

其中，和分别表示G_i包含的轨迹直线段的平均速度值和平均方向值，和分别表示G_j包含的轨迹直线段的平均速度值和平均方向值，v_max和v_min则分别表示集合E包含的所有轨迹直线段的最大速度值和最小速度值，m₁和m₂分别表示速度差异和方向差异在连接边长度计算中的权值；

步骤3.3：取当前长度值最小的连接边，将相连接的两个聚类单元合并为一个新的聚类单元，同时按照式2重新计算新的聚类单元与两侧相邻聚类单元间的连接边长度；

步骤3.4：重复步骤3.3直至集合E中所有的轨迹直线段单元聚合为一个聚类单元G_f，即G_f＝{e₁,e₂,…,e_n-1}；

步骤3.5：将整个层次化聚类结果组织为层次二叉树结构，树的根结点对应最大的聚类单元，最大的聚类单元包含所有的轨迹直线段，叶子节点对应由单条轨迹直线段构成的聚类单元，中间节点则对应由多条轨迹直线段构成的不同层次的聚类单元。

4.根据权利要求1所述的保持移动特征的车辆轨迹线数据压缩方法，其特征在于：在步骤4中，对原始轨迹线T实施分区处理的步骤如下：

步骤4.1：由根结点向叶子结点遍历构建的层次二叉树，每遍历一个树结点：

首先，提取该树结点对应聚类单元包含的轨迹线直线段，并按连接关系组织为轨迹线片段；

然后，以该轨迹线片段的首尾点构成的直线段为基准线，计算每一个中间点到基准线的偏移距离，记录其中的最大偏移距离d_max，偏移距离为中间点到基准线的最短距离；如果d_max≤ε，将树结点对应的轨迹直线段划分为同一个区域，同时跳过该树结点的孩子结点；反之，则按照上述方法进一步考察该树结点包含的孩子结点；

步骤4.2：按上述步骤完成对二叉树结构的遍历后，原始轨迹线被分解为若干不同的区域或若干不同的轨迹线片段。