基于手機信令數據質量感知的高速公路交通狀態識別方法技術

本發明專利技術公開了基于手機信令數據質量感知的高速公路交通狀態識別方法，步驟如下：(1)將高速公路劃分為多個子路段及各個子路段下轄的多個小子路段；所述每個子路段被多個基站覆蓋，在此基礎上進行分區域數據采集；(2)通過搜索圓、干擾信息清洗來進行GIS地圖坐標匹配，測算各個區域內的交通運行參數；(3)根據實時交通運行參數的變化對各個子路段通行狀態進行識別；(4)引入數據質量管控方法，通過建立泊松排隊模型對監測數據質量進行把控。本發明專利技術通過手機信號分區域路段采集、地圖匹配，獲得交通運行參數；然后根據交通運行參數對各個區域路段通行狀態進行識別，并通過泊松排隊模型對識別數據質量進行把控。

【技術實現步驟摘要】
基于手機信令數據質量感知的高速公路交通狀態識別方法
本專利技術涉及一種高速公路交通狀態識別方法，尤其涉及一種基于手機信令數據質量感知的高速公路交通狀態識別方法，屬于交通信息

技術介紹
在高速公路信息化建設中，結合物聯網、全程視頻監控等技術的交通狀態監測成為了領域的研究熱點；在面對較長路段的時候，以往監測做法往往是部署大量的傳感設備，其監測效果自然受制于設備的精度、可靠性和部署密度，同時其投資、維護成本是不可忽視的；在實現了全路段視頻監控后，在管理中心的大屏上無法全部顯示所有視頻監控轄區內的路段圖像情況，管理營運人員無法做到對全路段的視頻情況進行全程監視，在實際工作中往往采用每隔段時間進行視頻巡檢操作，但操作耗時且效率低下，同時目前的交通事件的定位和發現手段單一，主要靠事件當事人上報電話時對周邊環境的主觀描述，不適合信息化發展趨勢；在日常的營運管理中，營運人員能否快速定位交通事件，快速獲得交通事件的評級，很大程度上影響了高速公路交調處置的效率；同時，能否準確、及時將交通態勢呈現公眾，將極大地影響高速公路營運管理公眾服務的用戶體驗；在此背景下，融合定位移動信號流的高速公路交通運行監測技術成為了行業內的研究熱點，基于手機信令的定位、交通狀態識別策略尚存在較大的研究空間。國內外對基于手機信令的交通狀態識別尚處于初步的研究階段；現有手機定位技術有基于信號到達時間的定位技術(TimeofArrival，TOA)；有基于信號到達角的定位技術(ArrivalofAngle，AOA)；有基于信號到達時間差的定位技術(TimeDifferenceofArrival,TDOA)；有基于起源蜂窩定位技術。以上集中定位技術各有優點，AOA定位法的精度不高，TOA定位法對時間同步有較高的要求，TDOA定位法能擺脫對時間基準的依賴性，但是需要對基站本身進行改造和軟硬件升級；COO的精度有待提高；所以目前的手機信令定位技術都或多或少存在一定的缺點。
技術實現思路
為了克服現有手機定位技術實用性差的不足及現有現實情況中，交通狀態識別信息化技術普及率低下的問題，本專利技術提出一種基于手機信令數據質量感知的高速公路交通狀態識別方法；本專利技術將路段抽象為若干個子路段，子路段內各個基站通過搜索圓算法為轄區內手機信號定位，同時對干擾信息進行清洗，在此基礎上對車載手機進行坐標地圖匹配，進而估算各基站轄區內的交通運行參數；基于此，本專利技術提出一種交通狀態自適應智能判定思路，根據實時交通參數的變化對各個子路段通行狀態進行識別，同時本專利技術還引入了數據質量管控思路，通過建立泊松排隊模型對監測數據質量進行把控。本專利技術所采用的技術方案為：基于手機信令數據質量感知的高速公路交通狀態識別方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將高速公路劃分為多個子路段及各個子路段下轄的多個小子路段；所述每個子路段被多個基站覆蓋，在此基礎上進行分區域數據采集；(2)通過搜索圓、干擾信息清洗來進行GIS地圖坐標匹配，測算各個區域內的交通運行參數；(3)根據實時交通運行參數的變化對各個子路段通行狀態進行識別；(4)引入數據質量管控方法，通過建立泊松排隊模型對監測數據質量進行把控。進一步，步驟(1)中所述的多個小子路段的長度為不同運營商基站覆蓋半徑均值的倍數。進一步，步驟(2)中所述坐標匹配是在子路段劃分模型的基礎上提出基于搜索圓的地圖匹配策略得出；所述匹配策略包括以下步驟：(1)在一定的采樣周期內，周期性地從移動通信系統基站獲取車載手機在小子路段范圍內接收到的手機信號時刻、識別ID號和位置坐標；標記手機連續的定位點坐標，同時以定位點為搜索圓心，手機定位最大誤差為半徑作搜索圓，將小子路段范圍內與搜索圓相交的所有道路作為候選道路；通過公式計算每個搜索圓與候選道路相交的兩點之間的直線段距離；公式如下：其中，i＝1，2，...，m，表示手機連續的定位點；j表示候選道路總數；R為手機定位最大誤差半徑；distij為搜索圓心到第j條候選道路的距離，swij為每個搜索圓與候選道路相交的兩點之間的直線段距離；當distij＝0，搜索圓心即在第j條候選道路上，swij＝2R；(2)通過公式提出匹配程度的定義，公式如下：MTCHij表示匹配程度；i＝1，2，...，m，表示手機連續的定位點；j表示候選道路總數；R為手機定位最大誤差半徑；swij為每個搜索圓與候選道路相交的兩點之間的直線段距離；(3)通過公式計算所有手機連續的定位點匹配到第j條候選道路上可能程度的期望，公式如下：EMTj表示手機連續的定位點匹配到第j條候選道路上可能程度的期望；i＝1，2，...，m，表示手機連續的定位點；j表示候選道路總數；MTCHij表示匹配程度；取具有最大EMT值的道路作為匹配道路，從而反過來對符合道路坐標要求的原始定位數據進行清洗濾除，得出小子路段范圍內目標車載手機用戶的具體位置定位信息和基礎信息，所述基礎數據信息包括小子路段內車載手機數量，切換基站的手機數量；還包括通過設定閾值對已得出的基站覆蓋范圍小子路段內的車載手機數量和切換基站的手機數量進行清洗濾除的步驟。進一步，步驟(2)和(3)中所述測算各個區域內的交通運行參數；根據實時交通運行參數的變化對各個子路段通行狀態進行識別的具體步驟如下：(1)首先，通過得出的基站覆蓋范圍小子路段內的車載手機數量和切換基站的手機數量，計算出覆蓋范圍小子路段內的總車輛數與擁有手機車輛數的比值；計算公式如下：其中，(tk)表示tk時刻小子路段ci內的車輛總數，(tk)表示tk時刻小子路段ci內的切換基站的手機數量，(tk)表示tk時刻小子路段ci內的車載手機總數，δ表示tk時刻小子路段ci內的車輛總數與車載手機總數的比值；(2)計算小子路段ci交通流參數，計算順序如下：其中ρ(i)(tk)表示tk時刻小子路段ci上的交通流密度；(tk)表示tk時刻由小子路段ci-1駛入小子路段ci的車輛總數與車載手機總數的比值；tk—tk-1為檢測時間區間長度；設T為該檢測時間區間長度，則公式變為：其中q(i)(tk)為tk時刻小子路段ci上的交通流量，(tk)為(tk‐1，tk)檢測時間區間內小子路段ci上駛入小子路段ci+1上的車載手機數量，其大小由基站提供；根據公式計算得出tk時刻小子路段ci上的交通流速度V；(3)根據已得出的多個小子路段ci上的交通流速度V，通過公式{V1,V2,...,Vi}計算得到子路段上的交通流速度集合；通過公式計算得出集合期望Vmean；通過公式計算得出子路段li上的車輛平均行駛的時間Tl；通過公式計算出每個小子路段ci的車輛平均行駛時間；通過公式計算得出每個小子路段ci的交通擁堵狀態St；如果St>0則小子路段ci的交通擁堵狀態為擁堵狀態；如果St<0則小子路段ci的交通擁堵狀態為空閑狀態；其中w為調整參數，取值為0,1；(4)得出子路段下轄各個小子路段的擁堵狀態后，通過比較子路段各個處于正負St的個數Nst+、Nst-，從而識別出子路段l的交通擁堵狀態，定位交通事件；且對所定位的交通事件進行自適應評級協定：協定1嚴重擁堵：當Nst+>1/2*Nst-則評級路段為嚴重擁堵，交通事件亟需進行現場處置；協定2一般擁堵：當Nst+<1/2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于手機信令數據質量感知的高速公路交通狀態識別方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將高速公路劃分為多個子路段及各個子路段下轄的多個小子路段；所述每個子路段被多個基站覆蓋，在此基礎上進行分區域數據采集；(2)通過搜索圓、干擾信息清洗來進行GIS地圖坐標匹配，測算各個區域內的交通運行參數；(3)根據實時交通運行參數的變化對各個子路段通行狀態進行識別；(4)引入數據質量管控方法，通過建立泊松排隊模型對監測數據質量進行把控。

【技術特征摘要】
1.基于手機信令數據質量感知的高速公路交通狀態識別方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將高速公路劃分為多個子路段及各個子路段下轄的多個小子路段；每個子路段被多個基站覆蓋，在此基礎上進行分區域數據采集；(2)通過搜索圓、干擾信息清洗來進行GIS地圖坐標匹配，測算各個區域內的交通運行參數；(3)根據實時交通運行參數的變化對各個子路段通行狀態進行識別；(4)引入數據質量管控方法，通過建立泊松排隊模型對監測數據質量進行把控；步驟(2)中所述坐標匹配是在子路段劃分模型的基礎上提出基于搜索圓的地圖匹配策略得出；所述匹配策略包括以下步驟：(1)在一定的采樣周期內，周期性地從移動通信系統基站獲取車載手機在小子路段范圍內接收到的手機信號時刻、識別ID號和位置坐標；標記手機連續的定位點坐標，同時以定位點為搜索圓心，手機定位最大誤差為半徑作搜索圓，將小子路段范圍內與搜索圓相交的所有道路作為候選道路；通過公式計算每個搜索圓與候選道路相交的兩點之間的直線段距離；公式如下：其中，i＝1，2，...，m，表示手機連續的定位點；j表示候選道路總數；R為手機定位最大誤差半徑；distij為搜索圓心到第j條候選道路的距離，swij為每個搜索圓與候選道路相交的兩點之間的直線段距離；當distij＝0，搜索圓心即在第j條候選道路上，swij＝2R；(2)通過公式提出匹配程度的定義，公式如下：MTCHij表示匹配程度；i＝1，2，...，m，表示手機連續的定位點；j表示候選道路總數；R為手機定位最大誤差半徑；swij為每個搜索圓與候選道路相交的兩點之間的直線段距離；(3)通過公式計算所有手機連續的定位點匹配到第j條候選道路上可能程度的期望，公式如下：EMTj表示手機連續的定位點匹配到第j條候選道路上可能程度的期望；i＝1，2，...，m，表示手機連續的定位點；j表示候選道路總數；MTCHij表示匹配程度；取具有最大EMT值的道路作為匹配道路，從而反過來對符合道路坐標要求的原始定位數據進行清洗濾除，得出小子路段范圍內目標車載手機用戶的具體位置定位信息和基礎信息，所述基礎數據信息包括小子路段內車載手機數量，切換基站的手機數量。2.根據權利要求1所述的基于手機信令數據質量感知的高速公路交通狀態識別方法，其特征在于，步驟(1)中所述的多個小子路段的長度為不同運營商基站覆蓋半徑均值的倍數。3.根據權利要求1所述的基于手機信令數據質量感知的高速公路交通狀態識別方法，其特征在于，還包括通過設定閾值對已得出的基站覆蓋范圍小子路段內的車載手機數量和切換基站的手機數量進行清洗濾除的步驟。4.根據權利要求1所述的基于手機信令數據質量感知的高速公路交通狀態識別方法，其特征在于，步驟(2)和(3)中所述測算各個區域內的交通運行參數；根據實時交通運行參數的變化對各個子路段通行狀態進行識別的具體步驟如下：(1)首先，通過得出的基站覆蓋范圍小子路段內的車載手機數量和切換基站的手機數量，計算出覆蓋范圍小子路段內的總車輛數與擁有手機車輛數的比值；計算公式如下：其中，表示tk時刻小子路段ci內的車輛總數，表示tk時刻小子路段ci內的切換基站的手機數量，表示tk時刻小子路段ci內的車載手機總數，δ表示tk時刻小子路段ci內的車輛總數與車載手機總數的比值；(2)計算小子路段ci交通流參數，計算順序如下：其中ρ(i)(tk)表示tk時刻小子路段ci上的交通流密度；表示tk時刻由小子路段ci-1駛入小子路段ci的車輛總數與車載手機總數的比值；

【專利技術屬性】
技術研發人員：俞浚，季錦章，臧正保，施展，王暉，肖敏，朱紅軍，
申請(專利權)人：江蘇省交通規劃設計院股份有限公司，江蘇省新通智能交通科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32