[发明专利]一种基于GPS数据流的路段均速估计系统

说明书

本发明涉及一种基于GPS数据流的路段均速估计系统，数据采集模块采集目标路网在目标日期及前一天的出租车GPS数据，获得第一数据集和实时数据集；数据预处理模块剔除第一数据集中位于路网交叉口的数据和噪声数据，获得第二数据集；数据有效性判别模块实时剔除实时数据集中的无效数据，获得第三数据集；单路段内单车均速计算模块根据第三数据集计算每辆出租车在单个路段上的单车均速，获得第四数据集；单路段均速估计模块根据第四数据集计算目标路网内各路段在目标日期的路段均速；路段均速传输模块通过地图匹配获取路段名称，将路段名称及对应的路段均速传输至移动终端。与现有技术相比，本发明响应快速，低延迟，能长时间稳定运行。

技术领域

本发明涉及交通控制领域，尤其是涉及一种基于GPS数据流的路段均速估计系统。

背景技术

随着城市商品运输以及个体交通出行需求的持续增长，商用私用车辆数量的迅速提高，交通拥堵状况持续加重。解决这些道路交通问题的传统方式是进行路面加宽，改造路网系统，即从“硬件”方面解决这些问题。然而城市道路不可能一直扩张，北京、上海这样的大都市已经陷入了无地可用、无路可修的困境。在这样的背景下，智能交通系统应运而生。

智能交通系统通过相应的数据采集技术来获取实时交通流数据，监控道路状况，及时发现和解决道路拥堵问题，并且可提前将前方路段的道路拥堵情况告知驾驶者，以便驾驶者及时调整线路和车速。其中出租车GPS数据具有经济性强，数据获取容易，数据覆盖面积广等优点被广泛采用。然而数据采集、存储和计算量大，数据价值密度相对较低，以上多种因素导致常规的智能交通系统已经难以在目标响应时间之内完成GPS流数据的处理。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于GPS数据流的路段均速估计系统，响应快速，低延迟，能长时间稳定运行。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于GPS数据流的路段均速估计系统，包括：

数据采集模块，用于采集目标路网在目标日期前一天的出租车GPS数据，获得第一数据集，动态采集目标路网在目标日期的出租车GPS数据，获得实时数据集；

数据预处理模块，用于通过二次密度峰值聚类剔除第一数据集中位于路网交叉口的数据和噪声数据，获得第二数据集；

数据有效性判别模块，根据第二数据集，通过数据流网格聚类算法实时剔除实时数据集中的无效数据，获得第三数据集；

单路段内单车均速计算模块，用于根据第三数据集计算每辆出租车在单个路段上的单车均速，获得第四数据集；

单路段均速估计模块，用于根据第四数据集计算目标路网内各路段在目标日期的路段均速；

路段均速传输模块，用于对第一数据集进行地图匹配，获取路段名称，再将路段名称及对应的路段均速传输至移动终端。

进一步地，所述的出租车GPS数据包括单车编号、记录时刻和经纬度。

进一步地，所述的二次密度峰值聚类的具体过程包括：

31)根据经纬度计算第一数据集中相邻数据点之间欧式距离，获得第一欧氏距离矩阵，对第一欧氏距离矩阵进行第一次密度峰值聚类，获得第一数据集中位于交叉口位置的第一出租车GPS数据标号，根据该标号剔除第一数据集中对应的出租车GPS数据，获得中间数据集；

32)根据经纬度计算中间数据集中相邻数据点之间欧式距离，获得第二欧氏距离矩阵，对第二欧氏距离矩阵进行第二次密度峰值聚类，获得中间数据集中位于各路段内部的第二出租车GPS数据标号，剔除中间数据集中除第二出租车GPS数据标号对应的出租车GPS数据外的其余数据，获得第二数据集。

进一步地，所述的欧式距离的计算公式为：