浮动车与路段匹配方法及并行获取实时路况的方法
浮动车与路段匹配方法及并行获取实时路况的方法
【专利摘要】本发明提供浮动车与路段匹配方法及并行获取实时路况的方法，所述的方法包含：步骤101)按照经纬将路网划分为不同的路段，并对路段进行编号；以设定的距离间隔将地图由左至右、从上到下进行均匀网格化分块，进而得到若干网格；根据经纬度关系将路段对应到网络化区域中，即将一个网格覆盖的经纬度范围内包含的所有路段划分至该网格并记录路段的编号，进而完成若干路段与地图上一个网格的对应；步骤102)根据浮动车传回的位置坐标确定该浮动车在地图上的网格区域；基于所述第一映射表获取浮动车所在的网格区域内的所有路段作为候选路段集合，并确定该浮动车与候选路段集合中的路段的匹配关系，进而确定浮动车当前所在的实际路段。
【专利说明】浮动车与路段匹配方法及并行获取实时路况的方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用并行计算技术通过浮动车数据(出租车运行数据)，对城市路网实时运行速度进行计算的技术，本发明还涉及地图匹配的方法，具体地说，本发明提供浮动车与路段匹配方法及并行获取实时路况的方法。
【背景技术】
[0002]技术浮动车(FloatingVehicles Equipped wkh GPS)也称 GPS 探测车(GlobalPosition System Probe Car),是近年来国际智能交通系统(ITS)中所采用的获取路段交通信息的先进技术手段之一，具有应用方便、经济、覆盖范围广的特点。
[0003]浮动车是由安装有车载GPS (全球定位系统)设备，自由行驶在实际路段上的车辆构成，浮动车按照一定的周期通过无线通信向后台回传数据，数据包括车辆GPS(全球定位系统)设备号、车辆位置坐标、瞬时速度、行驶方向角、回传时间等。当车辆处于停车状态时，浮动车传回的瞬时速度是零。
[0004]后台计算机处理中心将浮动车数据进行汇总，经过特定的模型和算法处理，生成反映实时路段情况的交通信息，如:路段平均速度、行程时间、拥堵状态等，为交通管理部门和公众提供动态、准确的交通控制和诱导信息。
[0005]对浮动车数据进行处理时，首先要进行地图匹配，且进行地图匹配的目标是确定浮动车所在的路段。由于浮动车回传的GPS坐标只能反映车辆的位置，而不能直接与路网路段相关联，因此，必须依赖地图匹配方法将采用GPS返回的车辆位置与路网弧段关联起来。
[0006]现有技术的地图匹配方法是通过投影距离、车辆行驶方向与路段矢量方向差值加权的方法来进行地图匹配，判断出车辆行驶的路段。这种方法需要用车辆行驶方向的方位角作为主要参数，因此当浮动车的瞬时速度不是O时，其回传的GPS方位角是准确的，可以采用现有的方法进行地图匹配，而当浮动车的瞬时速度是O时，其回传的GPS方位角是不准确的，因此也就不能用现有的方法进行地图匹配。
[0007]目前大部分浮动车是由正常运营的装有GPS设备的出租车构成。当出租车运营时停车状态较多，这主要是由上下客、路边待客和等待信号灯等原因引起。因此采集的浮动车数据存在大量瞬时速度为O的数据点，这些速度为O的车辆记录占整个车辆数据记录的一半左右，且由于这些速度为O的停车点传回的方位角不能正确反映车辆的行驶方向，因此不能用常规的地图匹配方法确定车辆所在的路段。如果简单抛弃所有速度为O的点，在特定时间内，将大大降低单个路段样本有效数量，进而影响地图匹配的效率。而采用轨迹曲线匹配方法，会导致算法复杂，计算量大，就不能满足实时性要求。
【发明内容】
[0008]本发明的技术目的在于，为克服上述问题，本发明提供浮动车与路段匹配方法及并行获取实时路况的方法。[0009]为实现上述目的，本发明提供一种浮动车与路段匹配方法，所述的方法包含:
[0010]步骤101)
[0011]按照经纬度将路网划分为不同的路段，并对路段进行编号；
[0012]以设定的距离间隔将地图由左至右、从上到下进行均匀网格化分块，进而得到若干网格；
[0013]根据经纬度关系将路段对应到网络化区域中，即将一个网格覆盖的经纬度范围内包含的所有路段划分至该网格并记录路段的编号，进而完成若干路段与地图上一个网格的对应，并最终得到网格与路段对应关系的第一映射表；
[0014]步骤102)根据浮动车 传回的位置坐标确定该浮动车在地图上的网格区域；
[0015]基于所述第一映射表获取浮动车所在的网格区域内的所有路段作为候选路段集合，并确定该浮动车与候选路段集合中的路段的匹配关系，进而确定浮动车当前所在的实际路段，具体处理为:
[0016]当浮动车回传速度为非零时:利用速度非零的点到路段的距离、行驶方向角与路段矢量方向差值的加权，将速度非零的点匹配到路段上；
[0017]当浮动车回传速度为零时:
[0018]计算回传速度为零的浮动车到各候选路段间的投影距离Ii ;取投影距离“1斗”的所有路段作为第一筛选路段集合，获取第一筛选路段集合各个路段存储的所有浮动车回传的设备ID ;将所有的浮动车回传的设备ID与回传速度为零的浮动车的设备ID进行逐一匹配，若有一个路段所记录的设备ID与回传速度为零的浮动车的设备ID相同，则该路段为浮动车当前所在的实际路段；若有多个路段存储的由浮动车回传的回传速度为零的设备ID相同时，则取投影距离Ii最小的路段作为回传速度为零的浮动车当前所在的实际路段，保存匹配结果；
[0019]其中，L为设定值。
[0020]可选的，上述的步骤101)进一步包含:
[0021]步骤101-1)将路网划分为若干路段，再将地图划分为“m*n”个网格，且每个网格标记为 G(i, j),且 O < i〈m,0 ( j〈n ；
[0022]其中，网格区域G(i，j)的范围表示为:“经度:
【权利要求】
1.一种浮动车与路段匹配方法，所述的方法包含: 步骤101) 按照经纬度将路网划分为不同的路段，并对路段进行编号； 以设定的距离间隔将地图由左至右、从上到下进行均匀网格化分块，进而得到若干网格； 根据经纬度关系将路段对应到网络化区域中，即将一个网格覆盖的经纬度范围内包含的所有路段划分至该网格并记录路段的编号，进而完成若干路段与地图上一个网格的对应，并最终得到网格与路段对应关系的第一映射表； 步骤102)根据浮动车传回的位置坐标确定该浮动车在地图上的网格区域； 基于所述第一映射表获取浮动车所在的网格区域内的所有路段作为候选路段集合，并确定该浮动车与候选路段集合中的路段的匹配关系，进而确定浮动车当前所在的实际路段，具体处理为: 当浮动车回传速度为非零时:利用速度非零的点到路段的距离、行驶方向角与路段矢量方向差值的加权，将速度非零的点匹配到路段上； 当浮动车回传速度为零时: 计算回传速度为零的浮动车到各候选路段间的投影距离Ii ;取投影距离“li〈L”的所有路段作为第一筛选路段集合，获取第一筛选路段集合各个路段存储的所有浮动车回传的设备ID ;将所有的浮动车回传的设备ID与回传速度为零的浮动车的设备ID进行逐一匹配，若有一个路段所记录的设备ID与回传速度为零的浮动车的设备ID相同，则该路段为浮动车当前所在的实际路段；若有多个路段存储的由浮动车回传的回传速度为零的设备ID相同时，则取投影距离Ii最小的路段作为回传速度为零的浮动车当前所在的实际路段，保存匹配结果； 其中，L为设定值。
2.根据权利要求1所述的基于浮动车数据的路段匹配方法，其特征在于，所述的步骤101)进一步包含: 步骤101-1)将路网划分为若干路段，再将地图划分为“m*n”个网格，且每个网格标记为 G(i，j)，且 O ≤ i〈m，0 ≤ j〈n;
3.根据权利要求1或2所述的基于浮动车数据的路段匹配方法，其特征在于，所述的步骤102)进一步包含: 步骤102-1)第一浮动车回传的经纬度坐标点为(lonk，Iatk)，依据该经纬度坐标确定第一浮动车在地图上对应的网格区域，具体计算方法如下:
4.根据权利要求3所述的基于浮动车数据的路段匹配方法，其特征在于，步骤102-2)还包含:当第一浮动车回传的速度为零时的匹配过程，具体为: 步骤102-2-21)查找第一映射表获取第一浮动车所在网格内的所有路段作为候选路段集合，计算第一浮动车到候选路段集合中各路段间的投影距离Ii ; 步骤102-2-22)取投影距离“li〈L”的所有路段R，查找第二映射表获取所有路段R上存储的由各浮动车回传的设备ID，并获得的所有设备ID号与第一浮动车的设备ID进行匹配，若有一个路段存储的设备ID号与第一浮动车的设备ID相同，则该路段为浮动车当前所在的实际路段； 若有多个路段所存储的设备ID号与第一浮动车的设备ID相同，则取投影距离Ii最小的路段作为第一浮动车当前所在的实际路段。
5.根据权利要求3或4所述的基于浮动车数据的路段匹配方法，其特征在于，所述步骤102-2-14)或步骤102-2-24)之后还包含: 保存匹配结果，保存的数据格式为IroadID(道路编号)，Vi(该浮动车数据记录点的速度)};并将浮动车数据记录点的设备ID记录到路段Ri的属性中，且记录的数据格式为{roadID,[设备ID1,设备ID2…设备IDi…]}。
6.一种并行的基于浮动车回传数据的实时路况获取方法，该方法采用权利要求1-5任意一条权利要求记载的方法确定浮动车当前所在的实际路段，所述的方法包含: 步骤101)将多台计算机组成一个计算集群，其中一台计算机作为计算集群控制主节点，其余计算机作为计算集群从节点，计算机之间由以太网连接；其中，所述计算集群控制主节点需部署FTP服务器； 步骤102) 数据客户端向计算集群控制主节点发起提交浮动车日志数据的请求； 计算集群控制主节点通知提交客户端向指定的计算集群从节点，并指定写入文件的文件名和写入文件的大小； 提交客户端直接将浮动车日志数据提交给指定的计算集群从节点，并告知文件名和文件的大小； 步骤103)向计算集群控制主节点中的FTP服务器提交路网结构数据； 步骤104)生成分布式实时路况计算任务方案，具体为:根据提交的浮动车日志数据和各计算集群从节点本地保存的浮动车日志数据文件的情况，为每个本地保存的浮动车日志数据生成的文件创建一个计算任务； 步骤105)分配分布式实时路况计算任务，计算集群控制主节点将依据生成的分布式实时路况计算任务，向各个计算集群从节点发布计算任务指令，指令中将指明计算任务所需的本地文件的文件名； 步骤106)启动和运行分布式实时路况计算任务，具体为: 首先，计算集群从节点将从指明的本地文件中读入浮动车日志数据； 然后，从计算集群主节点下载计算实时路况所需的路网结构数据，并载入内存； 再然后，读入一条浮动车记录，进行浮动车与路段的匹配，进而确定各浮动车当前所在的路段； 最后，判断是否有剩余浮动车记录没有完成匹配，如果有则重复上述匹配记录过程，否则将全部的匹配结果提交给计算集群控制主节点； 步骤106)汇总匹配后的浮动车数据，根据与路段匹配的浮动车数据计算路段的平均速度，完成实时路况计算的任务； 提交分布式实时路况计算任务结果，计算集群从节点将一次任务中产生的全部匹配结果上传至计算集群控制主节点的FTP服务器； 步骤107)计算集群控制主节点汇总分布式实时路况计算任务结果，将各个分布式实时路况计算任务的全部匹配结果进行汇总，按照匹配结果中的路段编号字段对全部匹配结果进行分组，且相同的路段编号分为一组，最后计算匹配结果中的速度的平均值，即为各路段编号对应的路段的速度。
【文档编号】G06F17/30GK103927873SQ201410175588
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】陈远迁, 王法岩, 雷利军, 王振华, 聂炜, 景泽涛, 单雅文, 荆长林, 万蔚, 于渊, 田启华, 张丹 申请人:中国航天系统工程有限公司
【专利摘要】本发明提供浮动车与路段匹配方法及并行获取实时路况的方法，所述的方法包含：步骤101)按照经纬将路网划分为不同的路段，并对路段进行编号；以设定的距离间隔将地图由左至右、从上到下进行均匀网格化分块，进而得到若干网格；根据经纬度关系将路段对应到网络化区域中，即将一个网格覆盖的经纬度范围内包含的所有路段划分至该网格并记录路段的编号，进而完成若干路段与地图上一个网格的对应；步骤102)根据浮动车传回的位置坐标确定该浮动车在地图上的网格区域；基于所述第一映射表获取浮动车所在的网格区域内的所有路段作为候选路段集合，并确定该浮动车与候选路段集合中的路段的匹配关系，进而确定浮动车当前所在的实际路段。
【专利说明】浮动车与路段匹配方法及并行获取实时路况的方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用并行计算技术通过浮动车数据(出租车运行数据)，对城市路网实时运行速度进行计算的技术，本发明还涉及地图匹配的方法，具体地说，本发明提供浮动车与路段匹配方法及并行获取实时路况的方法。
【背景技术】
[0002]技术浮动车(FloatingVehicles Equipped wkh GPS)也称 GPS 探测车(GlobalPosition System Probe Car),是近年来国际智能交通系统(ITS)中所采用的获取路段交通信息的先进技术手段之一，具有应用方便、经济、覆盖范围广的特点。
[0003]浮动车是由安装有车载GPS (全球定位系统)设备，自由行驶在实际路段上的车辆构成，浮动车按照一定的周期通过无线通信向后台回传数据，数据包括车辆GPS(全球定位系统)设备号、车辆位置坐标、瞬时速度、行驶方向角、回传时间等。当车辆处于停车状态时，浮动车传回的瞬时速度是零。
[0004]后台计算机处理中心将浮动车数据进行汇总，经过特定的模型和算法处理，生成反映实时路段情况的交通信息，如:路段平均速度、行程时间、拥堵状态等，为交通管理部门和公众提供动态、准确的交通控制和诱导信息。
[0005]对浮动车数据进行处理时，首先要进行地图匹配，且进行地图匹配的目标是确定浮动车所在的路段。由于浮动车回传的GPS坐标只能反映车辆的位置，而不能直接与路网路段相关联，因此，必须依赖地图匹配方法将采用GPS返回的车辆位置与路网弧段关联起来。
[0006]现有技术的地图匹配方法是通过投影距离、车辆行驶方向与路段矢量方向差值加权的方法来进行地图匹配，判断出车辆行驶的路段。这种方法需要用车辆行驶方向的方位角作为主要参数，因此当浮动车的瞬时速度不是O时，其回传的GPS方位角是准确的，可以采用现有的方法进行地图匹配，而当浮动车的瞬时速度是O时，其回传的GPS方位角是不准确的，因此也就不能用现有的方法进行地图匹配。
[0007]目前大部分浮动车是由正常运营的装有GPS设备的出租车构成。当出租车运营时停车状态较多，这主要是由上下客、路边待客和等待信号灯等原因引起。因此采集的浮动车数据存在大量瞬时速度为O的数据点，这些速度为O的车辆记录占整个车辆数据记录的一半左右，且由于这些速度为O的停车点传回的方位角不能正确反映车辆的行驶方向，因此不能用常规的地图匹配方法确定车辆所在的路段。如果简单抛弃所有速度为O的点，在特定时间内，将大大降低单个路段样本有效数量，进而影响地图匹配的效率。而采用轨迹曲线匹配方法，会导致算法复杂，计算量大，就不能满足实时性要求。
【发明内容】
[0008]本发明的技术目的在于，为克服上述问题，本发明提供浮动车与路段匹配方法及并行获取实时路况的方法。[0009]为实现上述目的，本发明提供一种浮动车与路段匹配方法，所述的方法包含:
[0010]步骤101)
[0011]按照经纬度将路网划分为不同的路段，并对路段进行编号；
[0012]以设定的距离间隔将地图由左至右、从上到下进行均匀网格化分块，进而得到若干网格；
[0013]根据经纬度关系将路段对应到网络化区域中，即将一个网格覆盖的经纬度范围内包含的所有路段划分至该网格并记录路段的编号，进而完成若干路段与地图上一个网格的对应，并最终得到网格与路段对应关系的第一映射表；
[0014]步骤102)根据浮动车 传回的位置坐标确定该浮动车在地图上的网格区域；
[0015]基于所述第一映射表获取浮动车所在的网格区域内的所有路段作为候选路段集合，并确定该浮动车与候选路段集合中的路段的匹配关系，进而确定浮动车当前所在的实际路段，具体处理为:
[0016]当浮动车回传速度为非零时:利用速度非零的点到路段的距离、行驶方向角与路段矢量方向差值的加权，将速度非零的点匹配到路段上；
[0017]当浮动车回传速度为零时:
[0018]计算回传速度为零的浮动车到各候选路段间的投影距离Ii ;取投影距离“1斗”的所有路段作为第一筛选路段集合，获取第一筛选路段集合各个路段存储的所有浮动车回传的设备ID ;将所有的浮动车回传的设备ID与回传速度为零的浮动车的设备ID进行逐一匹配，若有一个路段所记录的设备ID与回传速度为零的浮动车的设备ID相同，则该路段为浮动车当前所在的实际路段；若有多个路段存储的由浮动车回传的回传速度为零的设备ID相同时，则取投影距离Ii最小的路段作为回传速度为零的浮动车当前所在的实际路段，保存匹配结果；
[0019]其中，L为设定值。
[0020]可选的，上述的步骤101)进一步包含:
[0021]步骤101-1)将路网划分为若干路段，再将地图划分为“m*n”个网格，且每个网格标记为 G(i, j),且 O < i〈m,0 ( j〈n ；
[0022]其中，网格区域G(i，j)的范围表示为:“经度:
【权利要求】
1.一种浮动车与路段匹配方法，所述的方法包含: 步骤101) 按照经纬度将路网划分为不同的路段，并对路段进行编号； 以设定的距离间隔将地图由左至右、从上到下进行均匀网格化分块，进而得到若干网格； 根据经纬度关系将路段对应到网络化区域中，即将一个网格覆盖的经纬度范围内包含的所有路段划分至该网格并记录路段的编号，进而完成若干路段与地图上一个网格的对应，并最终得到网格与路段对应关系的第一映射表； 步骤102)根据浮动车传回的位置坐标确定该浮动车在地图上的网格区域； 基于所述第一映射表获取浮动车所在的网格区域内的所有路段作为候选路段集合，并确定该浮动车与候选路段集合中的路段的匹配关系，进而确定浮动车当前所在的实际路段，具体处理为: 当浮动车回传速度为非零时:利用速度非零的点到路段的距离、行驶方向角与路段矢量方向差值的加权，将速度非零的点匹配到路段上； 当浮动车回传速度为零时: 计算回传速度为零的浮动车到各候选路段间的投影距离Ii ;取投影距离“li〈L”的所有路段作为第一筛选路段集合，获取第一筛选路段集合各个路段存储的所有浮动车回传的设备ID ;将所有的浮动车回传的设备ID与回传速度为零的浮动车的设备ID进行逐一匹配，若有一个路段所记录的设备ID与回传速度为零的浮动车的设备ID相同，则该路段为浮动车当前所在的实际路段；若有多个路段存储的由浮动车回传的回传速度为零的设备ID相同时，则取投影距离Ii最小的路段作为回传速度为零的浮动车当前所在的实际路段，保存匹配结果； 其中，L为设定值。
2.根据权利要求1所述的基于浮动车数据的路段匹配方法，其特征在于，所述的步骤101)进一步包含: 步骤101-1)将路网划分为若干路段，再将地图划分为“m*n”个网格，且每个网格标记为 G(i，j)，且 O ≤ i〈m，0 ≤ j〈n;
3.根据权利要求1或2所述的基于浮动车数据的路段匹配方法，其特征在于，所述的步骤102)进一步包含: 步骤102-1)第一浮动车回传的经纬度坐标点为(lonk，Iatk)，依据该经纬度坐标确定第一浮动车在地图上对应的网格区域，具体计算方法如下:
4.根据权利要求3所述的基于浮动车数据的路段匹配方法，其特征在于，步骤102-2)还包含:当第一浮动车回传的速度为零时的匹配过程，具体为: 步骤102-2-21)查找第一映射表获取第一浮动车所在网格内的所有路段作为候选路段集合，计算第一浮动车到候选路段集合中各路段间的投影距离Ii ; 步骤102-2-22)取投影距离“li〈L”的所有路段R，查找第二映射表获取所有路段R上存储的由各浮动车回传的设备ID，并获得的所有设备ID号与第一浮动车的设备ID进行匹配，若有一个路段存储的设备ID号与第一浮动车的设备ID相同，则该路段为浮动车当前所在的实际路段； 若有多个路段所存储的设备ID号与第一浮动车的设备ID相同，则取投影距离Ii最小的路段作为第一浮动车当前所在的实际路段。
5.根据权利要求3或4所述的基于浮动车数据的路段匹配方法，其特征在于，所述步骤102-2-14)或步骤102-2-24)之后还包含: 保存匹配结果，保存的数据格式为IroadID(道路编号)，Vi(该浮动车数据记录点的速度)};并将浮动车数据记录点的设备ID记录到路段Ri的属性中，且记录的数据格式为{roadID,[设备ID1,设备ID2…设备IDi…]}。
6.一种并行的基于浮动车回传数据的实时路况获取方法，该方法采用权利要求1-5任意一条权利要求记载的方法确定浮动车当前所在的实际路段，所述的方法包含: 步骤101)将多台计算机组成一个计算集群，其中一台计算机作为计算集群控制主节点，其余计算机作为计算集群从节点，计算机之间由以太网连接；其中，所述计算集群控制主节点需部署FTP服务器； 步骤102) 数据客户端向计算集群控制主节点发起提交浮动车日志数据的请求； 计算集群控制主节点通知提交客户端向指定的计算集群从节点，并指定写入文件的文件名和写入文件的大小； 提交客户端直接将浮动车日志数据提交给指定的计算集群从节点，并告知文件名和文件的大小； 步骤103)向计算集群控制主节点中的FTP服务器提交路网结构数据； 步骤104)生成分布式实时路况计算任务方案，具体为:根据提交的浮动车日志数据和各计算集群从节点本地保存的浮动车日志数据文件的情况，为每个本地保存的浮动车日志数据生成的文件创建一个计算任务； 步骤105)分配分布式实时路况计算任务，计算集群控制主节点将依据生成的分布式实时路况计算任务，向各个计算集群从节点发布计算任务指令，指令中将指明计算任务所需的本地文件的文件名； 步骤106)启动和运行分布式实时路况计算任务，具体为: 首先，计算集群从节点将从指明的本地文件中读入浮动车日志数据； 然后，从计算集群主节点下载计算实时路况所需的路网结构数据，并载入内存； 再然后，读入一条浮动车记录，进行浮动车与路段的匹配，进而确定各浮动车当前所在的路段； 最后，判断是否有剩余浮动车记录没有完成匹配，如果有则重复上述匹配记录过程，否则将全部的匹配结果提交给计算集群控制主节点； 步骤106)汇总匹配后的浮动车数据，根据与路段匹配的浮动车数据计算路段的平均速度，完成实时路况计算的任务； 提交分布式实时路况计算任务结果，计算集群从节点将一次任务中产生的全部匹配结果上传至计算集群控制主节点的FTP服务器； 步骤107)计算集群控制主节点汇总分布式实时路况计算任务结果，将各个分布式实时路况计算任务的全部匹配结果进行汇总，按照匹配结果中的路段编号字段对全部匹配结果进行分组，且相同的路段编号分为一组，最后计算匹配结果中的速度的平均值，即为各路段编号对应的路段的速度。
【文档编号】G06F17/30GK103927873SQ201410175588
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】陈远迁, 王法岩, 雷利军, 王振华, 聂炜, 景泽涛, 单雅文, 荆长林, 万蔚, 于渊, 田启华, 张丹 申请人:中国航天系统工程有限公司
最新回复(0)