車輛行進(jìn)開銷的估計方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法，包括步驟：將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的時空分割路段內(nèi)，從而形成有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段并分別提取其對應(yīng)的特征值；基于特征值將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征；通過計算任一有數(shù)據(jù)時空分割路段的所有數(shù)據(jù)的車輛行進(jìn)速度的平均值以作為其車輛行進(jìn)開銷估計值；通過計算任一無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值的平均值以作為其車輛行進(jìn)開銷估計值。本發(fā)明還公開了一種車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)。
【專利說明】車輛行進(jìn)開銷的估計方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的交通數(shù)據(jù)得以被人們所收集并利用。例如，在GPS設(shè)備的普及下，大都市出租車輛均裝備了 GPS設(shè)備。通過這些設(shè)備以及其他一些相關(guān)車輛信息采集設(shè)備，出租車可以不斷地將自己的位置信息，速度信息以及載客與否信息傳送給數(shù)據(jù)中心。于是，數(shù)據(jù)中心便可以收集海量的交通數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)挖掘與分析任務(wù)。由于海量交通數(shù)據(jù)富含的豐富價值，基于交通數(shù)據(jù)的挖掘工作也變成了時下一個熱活躍的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。交通數(shù)據(jù)相關(guān)的研究工作主要包含兩個目的。其一是通過對海量交通數(shù)據(jù)的分析，來發(fā)掘城市的一些動態(tài)特征。這方面的研究包括研究城市規(guī)劃合理程度，分析城市不同區(qū)域的功能模塊等等。而第二個目的，則是通過利用海量交通數(shù)據(jù)，從而為用戶提供與交通相關(guān)的服務(wù)。例如，根據(jù)歷史交通車輛的行進(jìn)軌跡對用戶做最優(yōu)路線推薦，以及通過出租車行駛歷史數(shù)據(jù)提供優(yōu)化的打車推薦服務(wù)，幫助用戶更加容易打到出租車，也使得出租車更容易找到用戶等等。
[0003]基于交通數(shù)據(jù)的研究，一方面，由于大城市出租車數(shù)量眾多且它們均會頻繁發(fā)送車輛信息，數(shù)據(jù)中心會收集到海量數(shù)據(jù)，對挖掘提出了數(shù)據(jù)規(guī)模上的挑戰(zhàn)。而另一方面，由于出租車僅僅占大城市所有車輛中的一個微小的部分，對于這類數(shù)據(jù)開展的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)同時又面臨著數(shù)據(jù)稀缺的挑戰(zhàn)。然而，在眾多對于交通數(shù)據(jù)進(jìn)行的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)中，對于道路行進(jìn)開銷的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)尤為重要，因為它扮演著對于其他數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)提供基礎(chǔ)的角色。比如知道各個道路的行進(jìn)開銷有助于城市建設(shè)規(guī)劃，同時，也方便于系統(tǒng)提供合理路線給用戶而完成旅行路線推薦的服務(wù)。由此，此項對道路行進(jìn)開銷估計與預(yù)測的工作有著強(qiáng)烈的動機(jī)。
[0004]道路行進(jìn)開銷的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)，具體來說，就是通過采集交通數(shù)據(jù)，將這些交通數(shù)據(jù)歸類到相應(yīng)的道路上，并通過這些交通數(shù)據(jù)來計算不同時間段上這條道路的車輛行進(jìn)單位距離所需要的時間耗費(fèi)。所以，道路行進(jìn)開銷的數(shù)據(jù)挖掘也可以理解成對于道路期望的行進(jìn)速度的計算，因為一旦我們可以掌握道路期望的行進(jìn)速度，此道路上車輛行進(jìn)單位距離所需要耗費(fèi)的時間也可以自然快捷地計算出來。需要指出的是，不同車輛在同一條道路同一個時間段的行進(jìn)開銷有所不同，這跟駕駛員的駕駛習(xí)慣，當(dāng)時道路上的具體道路交通狀況有關(guān)。這里所說的道路行進(jìn)開銷的計算是相對于此道路在這一特定時間段的車輛行進(jìn)開銷期望而言。這個行進(jìn)開銷值可以對這條路段這個時間的交通狀況提供一個合理的參考。
[0005]這項工作中設(shè)計到的道路行進(jìn)開銷的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)涉及了兩方面。第一方面，是對于道路行進(jìn)開銷的估計。這一部分，主要著重于時間點(diǎn)的當(dāng)下，由于出租車數(shù)據(jù)的稀疏特性，部分路段在特定時間段并沒有出租車覆蓋，也沒有相應(yīng)的交通數(shù)據(jù)，因此其道路行進(jìn)開銷并不能通過簡單根據(jù)其上車輛行進(jìn)速度計算而得到。然而，對于收集到交通數(shù)據(jù)的路段和未收集到交通數(shù)據(jù)的路段，我們都需要對其當(dāng)前的車輛行進(jìn)開銷進(jìn)行估計。第二方面，是對于道路行進(jìn)開銷的預(yù)測。這一部分，主要著重于時間點(diǎn)的未來，我們根據(jù)當(dāng)前收集到的交通數(shù)據(jù)，對于路段在未來時間的車輛行進(jìn)開銷進(jìn)行預(yù)測。這一部分的工作相對第一部分更為重要，因為對于一些行進(jìn)路徑推薦的服務(wù)，了解未來的道路行進(jìn)開銷對于優(yōu)化路徑的提出有著重要的意義。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于道路車輛行進(jìn)開銷的估計與道路車輛行進(jìn)開銷的預(yù)測，均有相關(guān)工作展開。其中，對于道路車輛行進(jìn)開銷的估計，之前的工作通過僅僅收集大量出租車行進(jìn)軌跡路徑以及耗費(fèi)總時間并運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法去推測出租車消耗在各個所經(jīng)過路段的時間花費(fèi)。通過這樣對大量出租車軌跡的挖掘，進(jìn)行道路車輛行進(jìn)開銷的估計。這種方法，一方面，只利用了整體交通車輛軌跡的總共時間花費(fèi)信息與軌跡路徑信息，而忽略了軌跡中各個交通車輛信息點(diǎn)的具體信息，因此這種方法得到的行進(jìn)開銷的估計結(jié)果可以得到進(jìn)一步的提升。另一方面，由于根據(jù)整體交通車輛軌跡信息進(jìn)行具體信息的推測，在運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法中進(jìn)行不斷迭代會耗費(fèi)掉大量計算資源。因此，這種方法在真實世界中對于實際海量交通數(shù)據(jù)下的道路車輛行進(jìn)開銷的估計很難進(jìn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的提供一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法及系統(tǒng)，可以運(yùn)用完整的交通數(shù)據(jù)信息并且避開反復(fù)機(jī)器學(xué)習(xí)迭代造成的計算資源耗費(fèi)，從而能夠更加實際地運(yùn)用到現(xiàn)實的海量數(shù)據(jù)場景中。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法，包括步驟:
[0009]A、將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的時空分割路段內(nèi)，從而形成有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段；其中，所述時空分割路段定義為給定時間段下的一個路段；
[0010]B、基于每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對應(yīng)的特征值；
[0011]C、基于所述特征值將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征；
[0012]D、對于任一有數(shù)據(jù)時空分割路段，通過計算該有數(shù)據(jù)時空分割路段的所有數(shù)據(jù)的車輛行進(jìn)速度的平均值，從而作為該有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值；
[0013]E、對于任一所述無數(shù)據(jù)時空分割路段，通過計算該無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值的平均值，從而作為該無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值。
[0014]本發(fā)明還提供了另一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法，包括步驟:
[0015]A、將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的時空分割路段內(nèi)，從而形成有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段；其中，所述時空分割路段定義為給定時間段下的一個路段；
[0016]B、基于每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對應(yīng)的特征值；
[0017]C、基于所述特征值將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征；
[0018]D、對于任一有數(shù)據(jù)時空分割路段，通過計算該有數(shù)據(jù)時空分割路段的所有數(shù)據(jù)的車輛行進(jìn)速度的平均值，從而作為該有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值；
[0019]E、對于任一所述無數(shù)據(jù)時空分割路段，通過構(gòu)建并獲得該無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有有數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值和車輛行進(jìn)開銷估計值的對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)該無數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值和所述對應(yīng)關(guān)系獲得該無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值。
[0020]本發(fā)明提供了一種車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)，包括:
[0021]時空分割路段分化單元，用于將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的時空分割路段內(nèi)，從而形成有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段；其中，所述時空分割路段定義為給定時間段下的一個路段；
[0022]時空分割路段特征值提取單元，基于每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對應(yīng)的特征值；
[0023]時空分割路段聚類單元，基于所述特征值將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征；
[0024]有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計單元，通過計算任一有數(shù)據(jù)時空分割路段的所有數(shù)據(jù)的車輛行進(jìn)速度的平均值，并將該平均值從而作為該有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值；以及
[0025]無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計單元，通過計算任一無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值的平均值，并將該平均值作為該無數(shù)據(jù)時空分割路段車輛行進(jìn)開銷估計值。
[0026]本發(fā)明還提供了另一種車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)，包括:
[0027]時空分割路段分化單元，用于將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的時空分割路段內(nèi)，從而形成有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段；其中，所述時空分割路段定義為給定時間段下的一個路段；
[0028]時空分割路段特征值提取單元，基于每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對應(yīng)的特征值；
[0029]時空分割路段聚類單元，基于所述特征值將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征；
[0030]有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計單元，通過計算任一有數(shù)據(jù)時空分割路段的所有數(shù)據(jù)的車輛行進(jìn)速度的平均值，從而作為該有數(shù)據(jù)時空分割路段車輛行進(jìn)開銷估計值；
[0031]無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計單元，通過構(gòu)建并獲得任一無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有有數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值和車輛行進(jìn)開銷估計值的對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)該無數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值和所述對應(yīng)關(guān)系獲得該無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的車輛行進(jìn)開銷的估計方法及系統(tǒng)具有如下有益效果:通過各個交通車輛信息點(diǎn)的具體信息來劃分時空分割路段，從而形成有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段；對于有數(shù)據(jù)時空分割路段通過計算所有數(shù)據(jù)的車輛行進(jìn)速度的平均值即可得該有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值；而對于無數(shù)據(jù)時空分割路段，則通過尋找分類相似的時空分割路段，并基于同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征的原則，通過計算同個聚類有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值的平均值而得到無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值或通過構(gòu)建同個聚類有數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值和車輛行進(jìn)開銷估計值的對應(yīng)關(guān)系來計算得到無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值。因此，可以運(yùn)用完整的交通數(shù)據(jù)信息并且避開反復(fù)機(jī)器學(xué)習(xí)迭代造成的計算資源耗費(fèi)，從而能夠更加實際地運(yùn)用到現(xiàn)實的海量數(shù)據(jù)場景；而且可以克服先前工作沒有解決的數(shù)據(jù)稀疏問題，從而可以完整地對于任意路段都可以完成車輛行進(jìn)開銷的估計。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明實施例1中一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法的流程示意圖。
[0034]圖2是圖1所示的一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法中的步驟S104的具體流程示意圖。
[0035]圖3是本發(fā)明實施例2中一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法的流程示意圖。
[0036]圖4是圖3所示的一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法中的步驟S206的具體流程示意圖。
[0037]圖5是本發(fā)明實施例3中一種車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖6是圖5所示的一種車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)的時空分割路段聚類單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖7是本發(fā)明實施例4中一種車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0040]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041]實施例1
[0042]參見圖1，是本發(fā)明實施例提供的一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法的流程示意圖，包括步驟:
[0043]S101、接收包括交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)；
[0044]其中，所述交通數(shù)據(jù)至少包括車輛不同時間點(diǎn)的當(dāng)前時間信息、位置經(jīng)度信息和行進(jìn)速度信息，所述地圖數(shù)據(jù)包括路段的起始終止經(jīng)緯度信息。
[0045]S102、將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的時空分割路段內(nèi)，從而形成有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段；其中，所述時空分割路段定義為給定時間段下的一個路段；
[0046]S103、基于每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對應(yīng)的特征值；
[0047]S104、基于所述特征值將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征；
[0048]S105、對于任一有數(shù)據(jù)時空分割路段，通過計算該有數(shù)據(jù)時空分割路段的所有數(shù)據(jù)的車輛行進(jìn)速度的平均值，從而作為該有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值；
[0049]S106、對于任一無數(shù)據(jù)時空分割路段，通過計算該無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值的平均值，從而作為該無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值。
[0050]在步驟S102中，基于步驟SlOl輸入的交通數(shù)據(jù)與地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行路段的時空分割，同時由于交通數(shù)據(jù)中有車輛的位置信息和當(dāng)前時間信息，所以各個數(shù)據(jù)點(diǎn)可以根據(jù)此類時空信息分化到其應(yīng)該屬于的相關(guān)時空分割路段中。
[0051]其中，“時空分割路段”即是在給定時間段下的一個路段，在本實施例中，這里的時間段長度默認(rèn)為三十分鐘。定義在這個短暫時間段中一個路段的車輛行進(jìn)開銷保持不變或者變化微小可以忽略。所以，每一個時空分割路段，就是本發(fā)明進(jìn)行車輛行進(jìn)開銷估計的最小目標(biāo)對象，對于車輛行進(jìn)開銷的估計將對于各個不同的時空分割路段而開展。其中，對于路段車輛行進(jìn)開銷的估計主要著重于當(dāng)前時間片內(nèi)所有時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷的計算。
[0052]將所有的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)根據(jù)其相關(guān)的位置信息與時間信息分化到各自相應(yīng)的時空分割路段內(nèi)之后，會產(chǎn)生有數(shù)據(jù)時空分割路段與無數(shù)據(jù)時空分割路段兩種時空分割路段。由于出租車數(shù)據(jù)的稀疏特性，部分路段在特定時間段并沒有出租車覆蓋，也沒有相應(yīng)的交通數(shù)據(jù)，因此會產(chǎn)生有數(shù)據(jù)的時空分割路段與無數(shù)據(jù)的時空分割路段兩種時空分割路段。
[0053] 在步驟S103中，本實施例為每一個時空分割路段提取特征值以對其進(jìn)行描述。在實施例中，每一個時空分割路段提取的特征值包括為靜態(tài)特征和動態(tài)特征兩類。其中，靜態(tài)特征主要用于描述時空分割路段及其附近時空分割路段的路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，這些特征在長期是相對穩(wěn)定不變的特征，被歸為靜態(tài)特征一類。而動態(tài)特征旨在提取該時空分割路段的動態(tài)信息，主要包括該時空分割路段及其近鄰時空分割路段的車輛平均行進(jìn)速度的相關(guān)信息。該類信息相關(guān)于實時的車輛行進(jìn)情況，會不斷地發(fā)生變化，被歸為動態(tài)特征一類。對于每一時空分割路段提取的完整特征其及相關(guān)描述總結(jié)與表1中:
[0054]

【權(quán)利要求】
1.一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法，其特征在于，包括步驟: A、將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的時空分割路段內(nèi)，從而形成有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段；其中，所述時空分割路段定義為給定時間段下的一個路段； B、基于每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對應(yīng)的特征值； C、基于所述特征值將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征； D、對于任一有數(shù)據(jù)時空分割路段，通過計算該有數(shù)據(jù)時空分割路段的所有數(shù)據(jù)的車輛行進(jìn)速度的平均值，從而作為該有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值； E、對于任一無數(shù)據(jù)時空分割路段，通過計算該無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值的平均值，從而作為該無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛行進(jìn)開銷的估計方法，其特征在于，所述特征值靜態(tài)特征值和動態(tài)特征值，所述靜態(tài)特征值包括但不限于時空分割路段類型、時空分割路段長度、時空分割路段的近鄰時空分割路段平均類型、時空分割路段的近鄰時空分割路段平均長度、時空分割路段的近鄰時空分割路段類型方差、時空分割路段的近鄰時空分割路段長度方差以及時空分割路段的近鄰時空分割路段數(shù)量；所述動態(tài)特征值包括但不限于時空分割路段的近鄰時空分割路段第i個時間段平均行進(jìn)速度以及時空分割路段的近鄰時空分割路段第i個時間段行進(jìn)速度方差；其中，i = O時表示同一時間段內(nèi)，i = I與i = -1分別表示下一個時間段內(nèi)和上一個時間段內(nèi)，依此類推。
3.如權(quán)利要求1所述的車輛行進(jìn)開銷的估計方法，其特征在于，所述步驟C具體包括: Cl、通過公式(I)對每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值進(jìn)行歸一化處理，，從而減少各個特征值的大小差距:
其中，Ligin是每個時空分割路段的初始特征值，F(xiàn)max是此類特征的最大值，F(xiàn)norm為歸一化后的特征值，因此歸一化后的特征值均處于零到一之間； C2、基于經(jīng)過歸一化處理后的特征值并通過K-Means的聚類方法將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，從而使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征，具體包括: C21、初始化定義K個聚類中心； C22、根據(jù)公式(2)中定義的時空分割路段與聚類中心的距離，將各個時空分割路段歸類到其距離最近的聚類中心處:
其中，Disa。表示任一時空分割路段到任一個聚類中心的距離，fj代表該時空分割路段的第i個特征值，而代表該聚類中心的第i個特征值； C23、根據(jù)每個聚類中的時空分割路段的平均特征值更新該聚類的中心，直至?xí)r空分割路段的平均特征值與聚類中心完全重合無法更新為止。
4.一種車輛行進(jìn)開銷的估計方法，其特征在于，包括步驟: A、將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的時空分割路段內(nèi)，從而形成有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段；其中，所述時空分割路段定義為給定時間段下的一個路段； B、基于每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對應(yīng)的特征值； C、基于所述特征值將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征； D、對于任一有數(shù)據(jù)時空分割路段，通過計算該有數(shù)據(jù)時空分割路段的所有數(shù)據(jù)的車輛行進(jìn)速度的平均值，從而作為該有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值； E、對于任一無數(shù)據(jù)時空分割路段，通過構(gòu)建并獲得該無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有有數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值和車輛行進(jìn)開銷估計值的對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)該無數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值和所述對應(yīng)關(guān)系獲得該無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值。
5.如權(quán)利要求4所述的車輛行進(jìn)開銷的估計方法，其特征在于，所述特征值靜態(tài)特征值和動態(tài)特征值，所述靜態(tài)特征值包括但不限于時空分割路段類型、時空分割路段長度、時空分割路段的近鄰時空分割路段平均類型、時空分割路段的近鄰時空分割路段平均長度、時空分割路段的近鄰時空分割路段類型方差、時空分割路段的近鄰時空分割路段長度方差以及時空分割路段的近鄰時空分割路段數(shù)量；所述動態(tài)特征值包括但不限于時空分割路段的近鄰時空分割路段第i個時間段平均行進(jìn)速度以及時空分割路段的近鄰時空分割路段第i個時間段行進(jìn)速度方差；其中，i = O時表示同一時間段內(nèi)，i = I與i = -1分別表示下一個時間段內(nèi)和上一個時間段內(nèi)，依此類推。
6.如權(quán)利要求4所述的車輛行進(jìn)開銷的估計方法，其特征在于，所述步驟C具體包括: Cl、通過公式(I)對每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值進(jìn)行歸一化處理，，從而減少各個特征值的大小差距:
其中，Ligin是每個時空分割路段的初始特征值，F(xiàn)max是此類特征的最大值，F(xiàn)norm為歸一化后的特征值，因此歸一化后的特征值均處于零到一之間； C2、基于經(jīng)過歸一化處理后的特征值并通過K-Means的聚類方法將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，從而使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征，具體包括: C21、初始化定義K個聚類中心； C22、根據(jù)公式(2)中定義的時空分割路段與聚類中心的距離，將各個時空分割路段歸類到其距離最近的聚類中心處:
其中，Disa。表示任一時空分割路段到任一個聚類中心的距離，fia代表該時空分割路段的第i個特征值，而代表該聚類中心的第i個特征值； C23、根據(jù)每個聚類中的時空分割路段的平均特征值更新該聚類的中心，直至?xí)r空分割路段的平均特征值與聚類中心完全重合無法更新為止。
7.如權(quán)利要求4所述的車輛行進(jìn)開銷的估計方法，其特征在于，所述步驟E具體包括步驟: El、對于每一所述無數(shù)據(jù)時空分割路段，將該無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的每一個有數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值與其車輛行進(jìn)開銷估計值作為一組訓(xùn)練數(shù)據(jù)和對應(yīng)的訓(xùn)練標(biāo)記； E2、通過定義神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元層數(shù)、個數(shù)以及神經(jīng)元間連接邊來構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；其中，連接邊表示了信息的流動方向，同時連接邊上的參數(shù)標(biāo)記了各條連接邊上傳遞的信息對于下一層神經(jīng)元上新信息合成的貢獻(xiàn)權(quán)重值； E3、向所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入訓(xùn)練數(shù)據(jù)，該訓(xùn)練數(shù)據(jù)經(jīng)過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的轉(zhuǎn)換函數(shù)后輸出預(yù)測值，該轉(zhuǎn)換函數(shù)如公式(3)所示:
E4、將輸出的預(yù)測值與該訓(xùn)練數(shù)據(jù)對應(yīng)的訓(xùn)練標(biāo)記作比較，根據(jù)二者的差異修改神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中各連接邊的參數(shù)； E5、重復(fù)步驟E3和E4以將該無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有訓(xùn)練數(shù)據(jù)輸入對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練直到收斂，從而獲得訓(xùn)練的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)記憶下有數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值到其對應(yīng)車輛行進(jìn)開銷估計值的對應(yīng)關(guān)系； E6、基于同一個聚類的時空分割路段特征相似的原則，根據(jù)該無數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值和經(jīng)過E5步驟得到的對應(yīng)關(guān)系，獲得該無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值。
8.—種車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)，其特征在于，包括: 時空分割路段分化單元，用于將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的時空分割路段內(nèi)，從而形成有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段；其中，所述時空分割路段定義為給定時間段下的一個路段； 時空分割路段特征值提取單元，基于每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對應(yīng)的特征值； 時空分割路段聚類單元，基于所述特征值將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征； 有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計單元，通過計算任一有數(shù)據(jù)時空分割路段的所有數(shù)據(jù)的車輛行進(jìn)速度的平均值，并將該平均值從而作為該有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值；以及 無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計單元，通過計算任一無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值的平均值，并將該平均值作為該無數(shù)據(jù)時空分割路段車輛行進(jìn)開銷估計值。
9.如權(quán)利要求8所述的車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)，其特征在于，所述特征值靜態(tài)特征值和動態(tài)特征值，所述靜態(tài)特征值包括但不限于時空分割路段類型、時空分割路段長度、時空分割路段的近鄰時空分割路段平均類型、時空分割路段的近鄰時空分割路段平均長度、時空分割路段的近鄰時空分割路段類型方差、時空分割路段的近鄰時空分割路段長度方差以及時空分割路段的近鄰時空分割路段數(shù)量；所述動態(tài)特征值包括但不限于時空分割路段的近鄰時空分割路段第i個時間段平均行進(jìn)速度以及時空分割路段的近鄰時空分割路段第i個時間段行進(jìn)速度方差；其中，i = O時表示同一時間段內(nèi)，i = I與i = -1分別表示下一個時間段內(nèi)和上一個時間段內(nèi)，依此類推。
10.如權(quán)利要求8所述的車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)，其特征在于，所述時空分割路段聚類單元具體包括: 歸一化模塊，用于通過公式(I)對所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值進(jìn)行歸一化處理，從而減少各個特征值的大小差距:
其中，Ligin是每個時空分割路段的初始特征值，F(xiàn)max是此類特征的最大值，F(xiàn)norm為歸一化后的特征值，因此歸一化后的特征值均處于零到一之間；，和 K-Means聚類模塊，基于經(jīng)過歸一化處理后的特征值并通過K-Means的聚類方法將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，從而使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征； 所述K-Means聚類模塊通過以下步驟將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中: (1)、初始化定義K個聚類中心； (2)、根據(jù)公式(2)中定義的時空分割路段與聚類中心的距離，將各個時空分割路段歸類到其距離最近的聚類中心處:
其中，Disa。表示任一時空分割路段到任一個聚類中心的距離，fj代表該時空分割路段的第i個特征值，而代表該聚類中心的第i個特征值； (3)、根據(jù)每個聚類中的時空分割路段的平均特征值更新該聚類的中心，直至?xí)r空分割路段的平均特征值與聚類中心完全重合無法更新為止。
11.一種車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)，其特征在于，包括: 時空分割路段分化單元，用于將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的時空分割路段內(nèi)，從而形成有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段；其中，所述時空分割路段定義為給定時間段下的一個路段； 時空分割路段特征值提取單元，基于每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對應(yīng)的特征值； 時空分割路段聚類單元，基于所述特征值將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征； 有數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計單元，通過計算任一有數(shù)據(jù)時空分割路段的所有數(shù)據(jù)的車輛行進(jìn)速度的平均值，從而作為該有數(shù)據(jù)時空分割路段車輛行進(jìn)開銷估計值； 無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計單元，通過構(gòu)建并獲得任一無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有有數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值和車輛行進(jìn)開銷估計值的對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)該無數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值和所述對應(yīng)關(guān)系獲得該無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值。
12.如權(quán)利要求11所述的車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)，其特征在于，所述特征值靜態(tài)特征值和動態(tài)特征值，所述靜態(tài)特征值包括但不限于時空分割路段類型、時空分割路段長度、時空分割路段的近鄰時空分割路段平均類型、時空分割路段的近鄰時空分割路段平均長度、時空分割路段的近鄰時空分割路段類型方差、時空分割路段的近鄰時空分割路段長度方差以及時空分割路段的近鄰時空分割路段數(shù)量；所述動態(tài)特征值包括但不限于時空分割路段的近鄰時空分割路段第i個時間段平均行進(jìn)速度以及時空分割路段的近鄰時空分割路段第i個時間段行進(jìn)速度方差；其中，i = O時表示同一時間段內(nèi)，i = I與i = -1分別表示下一個時間段內(nèi)和上一個時間段內(nèi)，依此類推。
13.如權(quán)利要求11所述的車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)，其特征在于，所述時空分割路段聚類單元具體包括: 歸一化模塊，用于通過公式(I)對所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值進(jìn)行歸一化處理，從而減少各個特征值的大小差距:
其中，Ligin是每個時空分割路段的初始特征值，F(xiàn)max是此類特征的最大值，F(xiàn)norm為歸一化后的特征值，因此歸一化后的特征值均處于零到一之間；，和 K-Means聚類模塊，基于經(jīng)過歸一化處理后的特征值并通過K-Means的聚類方法將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中，從而使得同一個聚類中的所有時空分割路段有著相似的特征； 所述K-Means聚類模塊通過以下步驟將每一所述有數(shù)據(jù)時空分割路段和無數(shù)據(jù)時空分割路段分化到不同的聚類中: (1)、初始化定義K個聚類中心； (2)、根據(jù)公式(2)中定義的時空分割路段與聚類中心的距離，將各個時空分割路段歸類到其距離最近的聚類中心處:
其中，Disa。表示任一時空分割路段到任一個聚類中心的距離，fia代表該時空分割路段的第i個特征值，而代表該聚類中心的第i個特征值； (3)、根據(jù)每個聚類中的時空分割路段的平均特征值更新該聚類的中心，直至?xí)r空分割路段的平均特征值與聚類中心完全重合無法更新為止。
14.如權(quán)利要求11所述的車輛行進(jìn)開銷的估計系統(tǒng)，其特征在于，所述無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計單元通過以下步驟計算得到任一無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值: (1)、對于每一所述無數(shù)據(jù)時空分割路段，將該無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的每一個有數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值與其車輛行進(jìn)開銷估計值作為一組訓(xùn)練數(shù)據(jù)和對應(yīng)的訓(xùn)練標(biāo)記； (2)、通過定義神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元層數(shù)、個數(shù)以及神經(jīng)元間連接邊來構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；其中，連接邊表示了信息的流動方向，同時連接邊上的參數(shù)標(biāo)記了各條連接邊上傳遞的信息對于下一層神經(jīng)元上新信息合成的貢獻(xiàn)權(quán)重值； (3)、向所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入訓(xùn)練數(shù)據(jù)，該訓(xùn)練數(shù)據(jù)經(jīng)過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的轉(zhuǎn)換函數(shù)后輸出預(yù)測值，該轉(zhuǎn)換函數(shù)如公式(3)所示:
(4)、將輸出的預(yù)測值與該訓(xùn)練數(shù)據(jù)對應(yīng)的訓(xùn)練標(biāo)記作比較，根據(jù)二者的差異修改神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中各連接邊的參數(shù)； (5)、重復(fù)步驟E3和E4以將該無數(shù)據(jù)時空分割路段所在的聚類中的所有訓(xùn)練數(shù)據(jù)輸入對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練直到收斂，從而獲得訓(xùn)練的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)記憶下有數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值到其對應(yīng)車輛行進(jìn)開銷估計值的對應(yīng)關(guān)系； (6)、基于同一個聚類的時空分割路段特征相似的原則，根據(jù)該無數(shù)據(jù)時空分割路段的特征值和經(jīng)過E5步驟得到的對應(yīng)關(guān)系，獲得該無數(shù)據(jù)時空分割路段的車輛行進(jìn)開銷估計值。
【文檔編號】G06F17/30GK104183135SQ201410453719
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】葉子豪, 高民, 譚浩宇 申請人:廣州市香港科大霍英東研究院