[发明专利]一种基于ETC大数据的高速公路全路段车速测量方法

权利要求书

1.一种基于ETC大数据的高速公路全路段车速测量方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤1，提取规定时间内通过目标路段的目标车辆的ETC交易数据，按照车辆的交易时间对龙门架交易数据进行排序得到每个区段的车辆经过的龙门架轨迹Ntraj；龙门架轨迹Ntraj表示车辆通过区段QD所形成的龙门架轨迹；

步骤2，构建龙门架邻接矩阵，根据门架连接关系通过图理论的方式来对所有门架之间的连接关系进行建模，具体表达式如下：

其中，G_i,j表示两点之间的连接关系，i,j为高速公路上任意两个门架或者收费站，∞表示两个门架不可以直接相通，1表示i,j两节点相邻且可直接联通，当为同一个节点时则为0；

步骤3，根据龙门架邻接矩阵判断需求解的区段是否连通；是则，根据已知的门架经纬度信息利用地图API接口从对应的地图上获取连通区段的距离；否则，载明对应区段不连通且距离不存在，进而构建龙门架距离矩阵；龙门架距离矩阵计算步骤如下：

步骤3-1，获取龙门架邻接矩阵G和龙门架位置信息即已知的龙门架经纬度信息；

步骤3-2，从龙门架邻接矩阵中提取高速公路区段QD数据；两个相邻节点Node构成一个高速公路区段QD；

步骤3-3，初始化当前高速公路区段为起始的第一个高速公路区段；

步骤3-4，查询门架邻接矩阵判断当前高速公路区段是否连通；是则，执行步骤3-5；否则，执行步骤3-7；

步骤3-5，提取当前高速公路区段的起止节点的位置；

步骤3-6，根据当前高速公路区段的起止节点之间的位置计算当前高速公路区段QD的距离；步骤3-7，判断是否为最后一个高速公路区段；是则，结束查询并反馈输出由所有高速公路区段QD的距离构成的龙门架距离矩阵D；否则，选取下一高速公路区段作为当前高速公路区段并执行步骤3-4；

龙门架距离矩阵D的具体表达式如下：

其中，D_i,j为龙门架i与龙门架j之间的距离；dis值表示能够连通的两龙门架之间的距离，单位为m；0表示两个节点之间为同一个节点；inf表示两个节点之间不连通；

步骤4，基于龙门架距离矩阵，得到龙门架轨迹Ntraj中相邻龙门架之间的距离，并叠加得到累计行驶里程S_all，计算公式如下：

其中，D_ij为相邻的龙门架i和龙门架j之间的距离，i为车辆经过的龙门架轨迹Ntraj中的时间相对前节点，取值范围为Node₁至Node_n-1；j为车辆经过的龙门架轨迹Ntraj中的时间相对后节点，取值范围为Node₂至Node_n；其中高速公路各门架、收费站进出口统称为节点Node，n为某省某高速公路上门架的顺序编号；

步骤5，从ETC交易数据提取车辆经过的龙门架轨迹Ntraj中的起始节点交易时间t_start和终止节点的交易时间t_end；

步骤6，计算车辆通过目标路段时的行驶速度，计算公式如下：

其中，S_all为目标路段之间的总行驶里程，t_start、t_end分别为起始节点和终止节点的交易时间，V_all为车辆通过目标路段的行驶速度。

2.根据权利要求1所述的一种基于ETC大数据的高速公路全路段车速测量方法，其特征在于：步骤3-4中查询门架邻接矩阵中对应高速公路区段邻接数值是否为1；邻接数值为1表示高速公路区段连通；邻接数值不为1表示高速公路区段不连通。

3.根据权利要求1所述的一种基于ETC大数据的高速公路全路段车速测量方法，其特征在于：步骤3-5提取当前高速公路区段的起止节点的位置的具体步骤如下：

步骤3-5-1，从龙门架邻接矩阵提取当前高速公路区段的起始节点；

步骤3-5-2，从龙门架邻接矩阵提取当前高速公路区段的终止节点；

步骤3-5-3，从龙门架位置信息中获取起始节点的位置；

步骤3-5-4，从龙门架位置信息中获取终止节点的位置。

4.根据权利要求2所述的一种基于ETC大数据的高速公路全路段车速测量方法，其特征在于：步骤3-5中利用地图平台提供的地图API基于当前高速公路区段的起止节点之间的位置计算当前高速公路区段QD的距离。