[发明专利]一种交通轨迹模式分布式挖掘方法

权利要求书

1.一种交通轨迹模式分布式挖掘方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取航班的实时飞行数据；

使用消息队列，监听每一架航班，持续接收航班的轨迹点数据；轨迹点由表示，，其中，分别表示经度、维度、高度和时间，考虑到时间信息不参与后续计算，同时为了使轨迹的表示方式更具有一般性，将转换为一个的矩阵，表示一个三维空间上的点，即，则用于判断一条轨迹中轨迹点的顺序；

S2：获取需要考察的地理围栏，筛选所查询地理围栏范围内的实时轨迹点记录，使用带有空间地理数据处理能力的对象-关系型数据库检索1-30天内此地理围栏内所有的轨迹点记录，并计算平均每条轨迹所包含的轨迹点记录数量，记为；

使用地理信息系统工具软件即GIS工具软件对实时接入的轨迹点进行筛选，获取实时轨迹在所考察地理围栏内的记录，并保持跟踪，直到轨迹点超出所考察地理围栏，停止跟踪；

回溯实时轨迹，截取所考察地理围栏范围内的轨迹点记录，组成一条原始轨迹，对于包含有个轨迹点的轨迹，将其转换为一个的矩阵，即，分别为中的第1个至第个轨迹点；时间较早的轨迹点在矩阵中的行序号更低；

S3；对步骤S2中产生的每一条原始轨迹进行等距重采样，采样规则为：保留端点的两个轨迹点，对其余中间的个轨迹点使用线性插值法进行等距重采样到个轨迹点；最终，经过数据预处理的轨迹均包含个轨迹点，且一条轨迹中的每段长度均相等；经过数据后的轨迹表示为一个的矩阵；表示数据预处理后的轨迹矩阵；

S4：初始化类簇，并设定聚类阈值；

使用表示一个类簇，且，其中，表示类簇包含的轨迹序列，分别为类簇中包含的第1条至第条轨迹；为一个矩阵，为中所有表示轨迹的矩阵之和，即，为当前类簇包含的轨迹条数；用表示类簇的中心线，显然为一个的矩阵；输入第一条轨迹完成聚类的初始化；

S5：对于每一条新的轨迹，使用分布式集群，多节点并行计算该轨迹与各类簇中心轨迹的距离，并以此作为当前轨迹与各类簇的距离，距离的计算方式采用对称最小平均距离法；

设已有类簇数量为，分别使用代表，则对应的类簇中心线表示为；对于每一条输入的新轨迹，并行计算其与每一条类簇中心线的距离；

具体来说，对于轨迹矩阵，定义其对称轨迹矩阵为；设有两条已经完成重采样的轨迹，分别表示重采样后轨迹包含的第1个轨迹点至第个轨迹点，，分别表示重采样后轨迹包含的第1个轨迹点至第个轨迹点，定义其对称最小平均距离：

其中，表示空间中两个点的欧式距离，代表两条轨迹各轨迹点间一一对应距离的平均值，表示将其中一条轨迹进行颠倒后，再次一一计算对应轨迹点间的距离，并取平均值；最后，对称最小平均距离为和中较小的；

采用大数据中的MapReduce操作计算新轨迹到各已有聚类中心线的距离，Map操作表示将距离计算的过程在多个分布式节点上并行进行，Reduce操作归约所有距离中最小的一个，并设其所属的类簇序号为，最终获得最近类簇距离；

S6：判断与当前轨迹距离最近的类簇的距离和所设定的聚类阈值的大小，如果小于或等于聚类阈值，则将当前轨迹加入该距离最近的类簇，并更新类簇；如果大于聚类阈值，则将当前轨迹划分到新的类簇中，具体地：

如果，则将轨迹加入类簇，同时更新类簇信息；即如果，则将加入类簇的轨迹序列，并使；如果，则将加入类簇的轨迹序列，并使；最后，使；

如果，则表示轨迹无法被归类到现有的任何一个类簇中，将其添加至新类簇，此时，，已有类簇数量更新为。

2.根据权利要求1所述的一种交通轨迹模式分布式挖掘方法，其特征在于，所述地理围栏是一个二维多边形、三维多面体或起止点对。