[发明专利]一种基于频繁模式挖掘的车辆运输效率分析方法

权利要求书

1.一种基于频繁模式挖掘的车辆运输效率分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：通过车载GPS传感器获取车辆数据，车辆数据包括GNSS数据集、车辆发动机数据集、车辆行驶数据集、车辆部件数据集以及车辆油耗数据集；其中，GNSS数据集包括重型商用卡车的数据产生时间、数据接收时间、经度数据、纬度数据、海拔高度数据、行驶瞬时速度数据、定位标记、纬度标记以及经度标记，车辆发动机数据集包括数据产生时间、数据接收时间、仪表盘瞬时车速、发动机瞬时转速以及仪表盘里程数据，车辆行驶数据集包括车辆的VIN码、车辆行驶日期、车辆的怠速时长、车辆的空档滑行次数以及车辆的空档滑行时长，车辆部件数据集包括车辆的VIN码、车辆轮胎型号、车辆轮胎滚动半径、车辆变速箱型号以及后桥速比，车辆油耗数据集包括燃气类型、车辆行驶日期、车辆当日的耗油耗气量、车辆当日行驶里程、车辆百公里油耗、车辆当日加油量以及车辆当日加气量；

步骤二：对车辆数据进行预处理，得到完整的车辆数据；具体过程如下：

1)同一车辆GNSS数据集中速度数据的缺失通过确定发动机数据集中时间相同时的速度值进行填充；车辆GNSS数据集中高度数据缺失，通过抽取前后采集点的同类高度数据均值进行插补；

2)发动机转速与瞬时速度不匹配、行驶里程和车辆油耗不一致以及各数据集车辆ID时间不匹配等情况，采取了样本删除操作；

3)重型商用卡车在道路行驶的限速值作为速度阈值，当车辆瞬时行驶速度连续大于阈值，则对该条数据进行删除；

步骤三：对步骤二中完整的车辆数据进行计算，得到车辆属性信息；其中，车辆属性数据包括车辆的加减速信息、车辆的平均速度信息、车辆上下坡信息、车辆的档位信息、车辆的行驶路线信息、车辆的离合信息、车辆的怠速时长信息以及车辆的空挡滑行次数信息；车辆的行驶路线信息通过以下过程确定：本行驶数据进行真实地图匹配，用以对数据点进行纠正和分析，确定重型商用车在地图上的行驶路线；

车辆的加减速信息通过下式得到：

其中，a为车辆的加速度，a为正值，表示加速，a为负值，表示减速，v_i+1表示i+1采样时刻的瞬时速度，v_i表示i采样时刻的瞬时速度，t表示i+1时刻和i时刻之间的时间间隔；

车辆的平均速度信息通过下式得到：

其中，v表示车辆一天的平均速度，s表示车辆一天的总行驶里程，t表示车辆一天的总行驶时间；

车辆上下坡信息通过以下过程得到：

坡度计算公式如下：

其中，α表示坡度，h表示坡面的铅直高度，s表示坡面的水平宽度；若A为上一时刻的采样点，B为下一时刻的采样点；

车辆上下坡信息具体如下：

1)若B点高程比A高，则坡度为正值，则表示上坡，

2)若B点高程比A低，则坡度为负值，则表示下坡，

车辆的档位信息通过下式得到：

其中，i_g为变速箱速比，n_l为轮胎转速，n_e为发动机转速，i₀为驱动桥速比，v为车速，r为车辆轮胎半径，j为单位转换常量；

如果i_g≥18或者i_g≤0.5，则判断为空挡；

某挡位的i_g下限值＜i_g≤该挡位的i_g上限值，则判断为相应档位；

1挡的i_g下限值＝(1挡的标准速比+2挡的标准速比)/2；1挡的i_g上限值＝18；

2挡的i_g下限值＝(2挡的标准速比+3挡的标准速比)/2；

2挡的i_g上限值＝(1挡的标准速比+2挡的标准速比)/2；

最高挡的i_g下限值＝0.5；

最高挡的i_g上限值＝(最高挡的标准速比+次高挡的标准速比)/2；

车辆的离合信息：根据档位信息统计离合器使用次数，统计档位变换次数，根据档位变换次数确定车辆离合器使用的次数；

步骤四：对步骤三中得到的车辆属性信息进行大数据感知，得到包含车辆属性的数据库；

步骤五：通过基于频繁模式的Apriori-H算法确定包含车辆属性的数据库中各个属性数据之间的相关性，得到对燃油消耗影响最大的相关性因素，从而确定影响燃油消耗的最主要因素；具体过程如下：

1)首先，通过扫描包含车辆属性的数据库，累计每个项的计数，并收集满足最小支持度的项，找出频繁1项集的集合，该集合记为L1，然后，使用L1找出频繁2项集的集合L2，使用L2找出L3，如此下去，直到不能再找出频繁k项集；

2)根据步骤1)找出的频繁项集，通过计算提升度，得到属性之间的相关性；

步骤六：将车辆的GPS数据信息通过地图匹配，得到车辆的行驶路线信息。