[发明专利]一种手机切换定位的道路匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种手机切换定位的道路匹配方法，属于手机定位和交通信息采集处理技术领域。

背景技术

近年来，随着交通运输业的快速发展，机动车保有量急剧上升，导致交通拥挤现象屡见不鲜，严重地阻碍了社会经济的发展，为了缓解和解决城市交通问题，交通信息的采集与分析变得越来越重要。传统定点交通信息采集技术，例如环形线圈检测器技术、红外检测器、超声波检测器、视频检测器技术等，只能采集有限范围内的城市道路交通信息，并且成本较高，检测精度受环境影响较大；而GPS浮动车技术与基于电子标签的采集技术，由于初期投资较高、覆盖范围有限，目前国内外还未得到广泛应用。

与现有的交通信息采集技术相比，由于具有投资小、覆盖范围广、海量数据等特点，应用手机定位技术进行交通信息的采集具有广阔的应用前景，尤其对于我国这样的发展中国家来说具有重要的现实意义。目前，我国已拥有巨大的手机保有量，而无线通讯网络、手机定位等技术的发展和成熟又为该技术的发展提供了技术保障。

手机切换定位技术就是手机定位技术中的一种，它不需要预先得到手机位置，即通过检测手机切换行为测算交通信息的技术。它通过车载手机沿道路行驶时沿路Cell发生切换所产生的通信信息来估算出路段的行程车速，继而提取相应的交通信息，其中道路匹配是其关键环节。在期刊论文《基于手机位置的实时交通信息采集技术》中对其有简要的介绍。

目前常用的通信网络称为全球移动通信系统，简称GSM。GSM网络按照基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）将服务区分成许多的基站小区（Cell），小区中的信号直接与我们的手机相连，保证我们的通话（GSM网络基站与小区图见图2）。Cell中包含有手机所处通信信道、用户所处小区ID、通话时间、用户各种操作指令等丰富的信息，因此经过处理就可以提取出用户的位置信息和时间信息。

在通信网络中，为了保证通信的连续性，当用户从一个小区移动到邻接的另一个小区时，手机从一个无线频道上的通话切换到另一个无线频道上以维持通话信道连续性，称为切换。切换的同时还伴随着手机位置在网络中的更新和新的通信信道的分配，这些信息会传回手机所处基站的控制器中进行保存。当手机接收的某小区信号降到一定阈值时，向另一个小区的信号进行切换（切换原理见图3）。

当车辆在道路上行驶时，车载手机的信号会在穿越小区和相邻小区交界处的一定范围内发生切换，产生一个切换对；当连续穿越一系列小区时则会产生一系列的切换对，形成切换序列。例如，在图4中，用户沿道路A运动，穿越小区发生的切换序列为{(C34801,C30941),(C30941,C14302),(C14302,C7722),(C7722,C4603),(C4603,4462),(C4462,C391)}，其中C391表示第391号小区。

如果以每个切换对作为道路的切割点，道路相当于被多个切换位置切割成数条路段。例如，图5中，道路A的组成路段为：{(A01,A02),(A02,A03),(A03,A04),(A04,A05), (A05,A06),(A06,A07),(A07,A08)}，其中A01和A02表示第1条路段的首尾结点。

当用户在道路上运动时，通过提取通信网络产生的手机切换数据，就可以获得在这条道路上所产生的切换序列；反之，用户在通信网络层中所产生的每一列切换序列都对应着用户在某段时间内经过的道路。

道路匹配技术就是按照给定目标的定位信息，找出该目标在道路网络中所处的路段，该技术广泛应用于车辆导航和交通信息提取领域。通过对手机切换定位进行道路匹配不仅可以获得用户的运动轨迹及交通OD数据，还可以计算路段的平均车速和判断最短路径，继而获取大量的交通信息。

地理信息系( GIS）作为获取、存储、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。它所具有的网络分析的功能广泛应用于建立交通网络、研究交通流量、进行交通规则、车辆导航等领域。ArcGIS是其代表性软件，应用此软件可以建立城市交通网络模型，对道路属性信息进行录入和动态修改，判断路网的连通性并对其进行拓扑处理。应用ArcGIS软件建立的城市路网数据为手机定位精度的提高提供了数据基础。