一種異常軌跡數(shù)據(jù)的修正方法、裝置及交通管理系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明適用于信息處理【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種異常軌跡數(shù)據(jù)的修正方法、裝置及交通管理系統(tǒng)，所述方法包括：對(duì)原始軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理，生成一個(gè)軌跡的向量表示，再利用所述軌跡的向量表示，結(jié)合預(yù)設(shè)的修正閥值，以實(shí)現(xiàn)對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正。本發(fā)明，由于所述軌跡的向量表示是所有原始軌跡數(shù)據(jù)的規(guī)則化結(jié)果，該結(jié)果仍保留交通軌跡的走向特征，因此以此規(guī)則化結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行異常軌跡數(shù)據(jù)噪音的修正，不用設(shè)置復(fù)雜的噪音規(guī)則來(lái)識(shí)別噪音，算法復(fù)雜度低，效率高，速度快，易于擴(kuò)展。并且異常軌跡數(shù)據(jù)噪音的修正是基于原始軌跡數(shù)據(jù)的走向特征，因此對(duì)異常軌跡數(shù)據(jù)中的噪音識(shí)別率高，魯棒性高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種異常軌跡數(shù)據(jù)的修正方法、裝置及交通管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信息處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種異常軌跡數(shù)據(jù)的修正方法、裝置及交通管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，城市機(jī)動(dòng)車(chē)的數(shù)量急速增長(zhǎng)，引發(fā)了許多諸如堵車(chē)、停車(chē)難、打車(chē)難等嚴(yán)重影響老百姓出行質(zhì)量的問(wèn)題。同時(shí)城市的交通網(wǎng)絡(luò)也日趨復(fù)雜，對(duì)一個(gè)完善的交通管理系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。在未來(lái)構(gòu)建智能城市的藍(lán)圖中，智能交通可謂是重中之重。對(duì)于智能交通的建設(shè)，必然會(huì)涉及到對(duì)于大規(guī)模交通軌跡的處理，而進(jìn)一步地，由于衛(wèi)星導(dǎo)航的誤差、網(wǎng)絡(luò)通信的延遲以及異常信號(hào)的干擾等不可預(yù)料的原因，交通軌跡數(shù)據(jù)中存在大量異常軌跡，這些異常軌跡嚴(yán)重影響對(duì)交通軌跡分析的客觀性。于是，如何對(duì)海量軌跡數(shù)據(jù)中的異常軌跡進(jìn)行去除處理成為了一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)。
[0003]交通軌跡數(shù)據(jù)中的異常軌跡數(shù)據(jù)主要有以下特點(diǎn):(1)需要處理的數(shù)據(jù)量大，假設(shè)某城市有50000臺(tái)出租車(chē)，每臺(tái)出租車(chē)每隔5秒鐘向云服務(wù)中心發(fā)送一條包含其當(dāng)前位置、當(dāng)前時(shí)間、載人情況、司機(jī)電話號(hào)碼等的記錄，一條記錄大約100個(gè)字節(jié)，則每個(gè)月大約會(huì)產(chǎn)生2.6TB的數(shù)據(jù)量；(2)異常軌跡數(shù)據(jù)多并且復(fù)雜，軌跡數(shù)據(jù)的完整性和正確性受到衛(wèi)星定位的精度、定位設(shè)備的限制，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)等多種客觀并且不可預(yù)知的因素的影響，導(dǎo)致軌跡數(shù)據(jù)中存在大量不可預(yù)知的數(shù)據(jù)；(3)對(duì)處理速度要求高，大量軌跡數(shù)據(jù)要求在可以忍受的時(shí)間內(nèi)處理完，所以對(duì)于算法的時(shí)間復(fù)雜度有特殊要求。
[0004]現(xiàn)有的技術(shù)是通過(guò)設(shè)置過(guò)濾規(guī)則來(lái)對(duì)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，但是需要設(shè)置的過(guò)濾規(guī)則非常復(fù)雜，并且執(zhí)行效率低，另外如果異常軌跡數(shù)據(jù)過(guò)多，可能會(huì)導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)被過(guò)濾掉,這種過(guò)度的過(guò)濾同樣對(duì)數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生負(fù)面影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種異常軌跡數(shù)據(jù)的修正方法、裝置及交通管理系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，并且執(zhí)行效率低，另外如果異常軌跡數(shù)據(jù)過(guò)多，可能會(huì)導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)被過(guò)濾掉，這種過(guò)度的過(guò)濾同樣對(duì)數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生負(fù)面影響的問(wèn)題。
[0006]一方面，提供一種異常軌跡數(shù)據(jù)的修正方法，所述方法包括:
[0007]將原始軌跡數(shù)據(jù)定義在第一二維空間中，并生成基于所述第一二維空間坐標(biāo)軸的第一處理數(shù)據(jù)集；
[0008]將所述第一二維空間的坐標(biāo)軸按預(yù)設(shè)的方向旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)的角度，生成第二二維空間；
[0009]將第一處理數(shù)據(jù)集中的所有點(diǎn)轉(zhuǎn)換成基于第二二維空間坐標(biāo)軸S’的點(diǎn)，形成第二處理數(shù)據(jù)集；
[0010]將所述第二處理數(shù)據(jù)集中的點(diǎn)轉(zhuǎn)換成為有序的線段集合L ；
[0011]在所述第二二維空間，對(duì)所述有序的線段集合L進(jìn)行處理，生成一個(gè)軌跡的向量表不;
[0012]利用所述軌跡的向量表示，結(jié)合預(yù)設(shè)的修正閥值，對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正。
[0013]另一方面，提供一種異常軌跡數(shù)據(jù)的修正裝置，所述裝置包括:
[0014]第一數(shù)據(jù)集生成單元，用于將原始軌跡數(shù)據(jù)定義在第一二維空間中，并生成基于所述第一二維空間坐標(biāo)軸的第一處理數(shù)據(jù)集；
[0015]空間轉(zhuǎn)換單元，用于將所述第一二維空間的坐標(biāo)軸按預(yù)設(shè)的方向旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)的角度，生成第二二維空間；
[0016]第二數(shù)據(jù)集生成單元，用于將第一處理數(shù)據(jù)集中的所有點(diǎn)轉(zhuǎn)換成基于第二二維空間坐標(biāo)軸S’的點(diǎn)，形成第二處理數(shù)據(jù)集；
[0017]線段集合生成單元，用于將所述第二處理數(shù)據(jù)集中的點(diǎn)轉(zhuǎn)換成為有序的線段集合L ；
[0018]軌跡向量生成單元，用于在所述第二二維空間，對(duì)所述有序的線段集合L進(jìn)行處理，生成一個(gè)軌跡的向量表不;
[0019]軌跡修正單元，用于利用所述軌跡的向量表示，結(jié)合預(yù)設(shè)的修正閥值，對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正。
[0020]再一方面，提供一種交通管理系統(tǒng)，所述交通管理系統(tǒng)包括如上所述的異常軌跡數(shù)據(jù)的修正裝置。
[0021]在本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)原始軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理，生成一個(gè)軌跡的向量表示，再利用所述軌跡的向量表示，結(jié)合預(yù)設(shè)的修正閥值，以實(shí)現(xiàn)對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正。由于所述軌跡的向量表示是所有原始軌跡數(shù)據(jù)的規(guī)則化結(jié)果，該結(jié)果仍保留交通軌跡的走向特征，因此以此規(guī)則化結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行異常軌跡數(shù)據(jù)噪音的修正，不用設(shè)置復(fù)雜的噪音規(guī)則來(lái)識(shí)別噪音，算法復(fù)雜度低，效率高，速度快，易于擴(kuò)展。并且異常軌跡數(shù)據(jù)噪音的修正是基于原始軌跡數(shù)據(jù)的走向特征，因此對(duì)異常軌跡數(shù)據(jù)中的噪音識(shí)別率高，魯棒性高。另外，進(jìn)行修正時(shí)，可通過(guò)參數(shù)修正閥值控制異常軌跡數(shù)據(jù)的噪音修正的幅度，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)度修正的問(wèn)題。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的異常軌跡數(shù)據(jù)的修正方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的異常軌跡數(shù)據(jù)的修正裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]在本發(fā)明實(shí)施例中，先將原始軌跡數(shù)據(jù)定義在第一二維空間中；再將所述第一二維空間的坐標(biāo)軸按預(yù)設(shè)的方向旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)的角度，生成第二二維空間；再次將由有向的GPS坐標(biāo)點(diǎn)集合組成的原始軌跡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為有序的線段集合S ;然后在所述第二二維空間，對(duì)所述有序的線段集合S進(jìn)行處理，生成一個(gè)軌跡的向量表示；最后利用所述軌跡的向量表示，結(jié)合預(yù)設(shè)的修正閥值，對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正。[0026]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0027]實(shí)施例一
[0028]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例一提供的異常軌跡數(shù)據(jù)的修正方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下:
[0029]在步驟SlOl中，將原始軌跡數(shù)據(jù)定義在第一二維空間中，并生成基于所述第一二維空間坐標(biāo)軸的第一處理數(shù)據(jù)集。
[0030]在本實(shí)施例中，首先通過(guò)查詢(xún),獲取原始軌跡數(shù)據(jù)的GPS坐標(biāo)點(diǎn),將GPS坐標(biāo)點(diǎn)的表示定義在第一二維空間中，該第一二維空間的坐標(biāo)軸包括X軸和y軸，將X軸對(duì)應(yīng)的維度稱(chēng)為經(jīng)度，將I軸對(duì)應(yīng)的維度稱(chēng)為緯度，每個(gè)GPS坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)由經(jīng)度和緯度組成。再次獲得經(jīng)過(guò)任意兩個(gè)GPS坐標(biāo)點(diǎn)之間的所有軌跡，比如該兩個(gè)GPS坐標(biāo)點(diǎn)在第一二維空間中的坐標(biāo)分別為(xs，ys)和(xd，yd)，對(duì)于起點(diǎn)(xs，ys)，設(shè)置一個(gè)距離閥值ε，對(duì)于任何GPS坐標(biāo)(X' s, y' s),如果 X' s e (Xs - ε，Xs+ε )并且 y' s e (ys - ε，ys+ε )，則經(jīng)過(guò)該 GPS 坐標(biāo)的所有軌跡都被放進(jìn)軌跡備選列表中；對(duì)于終點(diǎn)(xd，yd)，設(shè)置一個(gè)距離閥值ε'，對(duì)于任何GPS坐標(biāo)(X' d, y' d)，如果X' d e Ud - ε，xd+ε)并且y' d e (yd- ε，yd+ε )，貝1J把軌跡備選列表中所有經(jīng)過(guò)(X' d，y, d)的軌跡放入處理列表形成原始軌跡數(shù)據(jù)的處理數(shù)據(jù)集，即基于第一二維空間坐標(biāo)軸的第一處理數(shù)據(jù)集。該第一處理數(shù)據(jù)集由基于第一二維空間坐標(biāo)軸的有向的GPS坐標(biāo)點(diǎn)集合組成。
[0031]在步驟S102中，將所述第一二維空間的坐標(biāo)軸按預(yù)設(shè)的方向旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)的角度，生
成第二二維空間。
[0032]在本實(shí)施例中，將(xs，ys)和(xd，yd)之間的連線，記為L(zhǎng)，假設(shè)L與第一二維空間的X軸之間的夾角為α，則將第一二維空間的坐標(biāo)軸向左旋轉(zhuǎn)α+45°，生成第二二維空間，將該第二二維空間對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸記為S’。需要說(shuō)明的是，在具體執(zhí)行時(shí)，第一二維空間的旋轉(zhuǎn)方向以及旋轉(zhuǎn)的角度都可以不做限制。
[0033]在步驟S103中，將第一處理數(shù)據(jù)集中的所有點(diǎn)轉(zhuǎn)換成基于第二二維空間坐標(biāo)軸S’的點(diǎn)，形成第二處理數(shù)據(jù)集。
[0034]在本實(shí)施例中，將基于第一二維空間坐標(biāo)軸的第一處理數(shù)據(jù)集中的所有點(diǎn)轉(zhuǎn)換成基于第二二維空間坐標(biāo)軸的點(diǎn)，形成新的處理數(shù)據(jù)集，即第二處理數(shù)據(jù)集。從這里開(kāi)始，以下的所有步驟都是基于S’和這個(gè)新的處理數(shù)據(jù)集的。該第二處理數(shù)據(jù)集由基于第二二維空間坐標(biāo)軸的有向的GPS坐標(biāo)點(diǎn)集合組成。
[0035]在步驟S104中，將所述第二處理數(shù)據(jù)集中的點(diǎn)轉(zhuǎn)換成為有序的線段集合L。
[0036]在本實(shí)施例中，將第二處理數(shù)據(jù)集中的相鄰的坐標(biāo)點(diǎn)連接，把第二處理數(shù)據(jù)集中的所有點(diǎn)轉(zhuǎn)換成一個(gè)有序的線段集合L。
[0037]在步驟S105中，在所述第二二維空間，對(duì)所述有序的線段集合L進(jìn)行處理，生成一個(gè)軌跡的向量表示。
[0038]在本實(shí)施例中,通過(guò)以下步驟生成一個(gè)軌跡的向量表示。
[0039]步驟1、在所述有序的線段集合L的起點(diǎn)和終點(diǎn)范圍內(nèi)，在所述第二二維空間的兩個(gè)維度分別取樣，得到兩個(gè)有序取樣點(diǎn)集合。
[0040]在本實(shí)施例中，基于S’坐標(biāo)軸，轉(zhuǎn)換后的起點(diǎn)坐標(biāo)是(xs"，ys")，轉(zhuǎn)換后的終點(diǎn)坐標(biāo)是(xD〃，yD")在S’的X軸的[xs"，xD"]范圍內(nèi)，依次取η個(gè)點(diǎn),記為一個(gè)有序取樣點(diǎn)集合X=Ix1，…，xn};同樣的方法，在S’的y軸的[ys〃，yD"]上取m個(gè)點(diǎn)，記為有序取樣點(diǎn)集合Y= Iy1…，yj，X和Y為得到的兩個(gè)有序取樣點(diǎn)集合
[0041]步驟2、根據(jù)所述有序的線段集合L，計(jì)算得到的所述兩個(gè)有序取樣點(diǎn)集合中的每個(gè)取樣點(diǎn)在另外一個(gè)維度的映射，得到兩個(gè)映射集合。
[0042]在本實(shí)施例中，根據(jù)所述有序的線段集合L，計(jì)算有序取樣點(diǎn)集合X中的取樣點(diǎn)Xi(Xi e X)在y軸上的映射，記為有序投影集合Y’ ={y/…，yn’}，其中有序取樣點(diǎn)集合X中的Xi與有序投影集合Y’中y/ —一對(duì)應(yīng)。
[0043]根據(jù)所述有序的線段集合L，計(jì)算有序取樣點(diǎn)集合Y中的取樣點(diǎn)yi Cyi E Y)在x軸上的映射，記為有序投影集合Χ’ = {χ/，…，xm’ }，其中有序取樣點(diǎn)集合Y中的Ji與有序投影集合X’中的Xi' —一對(duì)應(yīng)。
[0044]步驟3、組合所述兩個(gè)映射集合，形成一個(gè)軌跡的向量表示。
[0045]在本實(shí)施例中，組合有序投影集合Y’和有序投影集合V，形成一個(gè)軌跡的向量表示Y’ +X’ ={yi’，…，yn’，X1'，…，xm’ }，放到結(jié)果數(shù)據(jù)集R中，直至處理完所有的軌跡。
[0046]在步驟S106中，利用所述軌跡的向量表示，結(jié)合預(yù)設(shè)的修正閥值，對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正。
[0047]在本實(shí)施例中，首先對(duì)步驟S105生成的軌跡的向量表示進(jìn)行聚類(lèi)處理，再根據(jù)聚類(lèi)處理結(jié)果以及預(yù)設(shè)的修正閥值，對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正。
[0048]示例性的，先對(duì)R中的所有軌跡的規(guī)則化結(jié)果進(jìn)行聚類(lèi)，聚類(lèi)的結(jié)果是k個(gè)類(lèi)，類(lèi)的中心是〔C1, C2,..., ck〕。
[0049]再設(shè)置一個(gè)修正閥值I對(duì)于每個(gè)軌跡的規(guī)則化結(jié)果r,屬于第j個(gè)類(lèi)，進(jìn)行如
下計(jì)算:
[0050]
【權(quán)利要求】
1.一種異常軌跡數(shù)據(jù)的修正方法，其特征在于，所述方法包括: 將原始軌跡數(shù)據(jù)定義在第一二維空間中，并生成基于所述第一二維空間坐標(biāo)軸的第一處理數(shù)據(jù)集； 將所述第一二維空間的坐標(biāo)軸按預(yù)設(shè)的方向旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)的角度，生成第二二維空間；將第一處理數(shù)據(jù)集中的所有點(diǎn)轉(zhuǎn)換成基于第二二維空間坐標(biāo)軸s’的點(diǎn)，形成第二處理數(shù)據(jù)集； 將所述第二處理數(shù)據(jù)集中的點(diǎn)轉(zhuǎn)換成為有序的線段集合L ； 在所述第二二維空間，對(duì)所述有序的線段集合L進(jìn)行處理，生成一個(gè)軌跡的向量表示； 利用所述軌跡的向量表示，結(jié)合預(yù)設(shè)的修正閥值，對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第二二維空間，對(duì)所述有序的線段集合L進(jìn)行處理,生成一個(gè)軌跡的向量表示具體包括: 在所述有序的線段集合L的起點(diǎn)和終點(diǎn)范圍內(nèi)，在所述第二二維空間的兩個(gè)維度分別取樣，得到兩個(gè)有序取樣點(diǎn)集合； 根據(jù)所述有序的線段集合L，計(jì)算得到的所述兩個(gè)有序取樣點(diǎn)集合中的每個(gè)取樣點(diǎn)在另外一個(gè)維度的映射，得到兩個(gè)映射集合； 組合所述兩個(gè)映射集合，形成一個(gè)軌跡的向量表示。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述軌跡的向量表示，結(jié)合預(yù)設(shè)的修正閥值，對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正具體包括: 對(duì)所述軌跡的向量表示進(jìn)行聚類(lèi)處理 ； 根據(jù)聚類(lèi)處理結(jié)果以及所述預(yù)設(shè)的修正閥值，對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正。
4.一種異常軌跡數(shù)據(jù)的修正裝置，其特征在于，所述裝置包括: 第一數(shù)據(jù)集生成單元，用于將原始軌跡數(shù)據(jù)定義在第一二維空間中，并生成基于所述第一二維空間坐標(biāo)軸的第一處理數(shù)據(jù)集； 空間轉(zhuǎn)換單元，用于將所述第一二維空間的坐標(biāo)軸按預(yù)設(shè)的方向旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)的角度，生成第二二維空間； 第二數(shù)據(jù)集生成單元，用于將第一處理數(shù)據(jù)集中的所有點(diǎn)轉(zhuǎn)換成基于第二二維空間坐標(biāo)軸S’的點(diǎn)，形成第二處理數(shù)據(jù)集； 線段集合生成單元，用于將所述第二處理數(shù)據(jù)集中的點(diǎn)轉(zhuǎn)換成為有序的線段集合L ；軌跡向量生成單元，用于在所述第二二維空間，對(duì)所述有序的線段集合L進(jìn)行處理，生成一個(gè)軌跡的向量表不; 軌跡修正單元，用于利用所述軌跡的向量表示，結(jié)合預(yù)設(shè)的修正閥值，對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述軌跡向量生成單元包括: 取樣點(diǎn)集合生成模塊，用于在所述有序的線段集合L的起點(diǎn)和終點(diǎn)范圍內(nèi)，在所述第二二維空間的兩個(gè)維度分別取樣，得到兩個(gè)有序取樣點(diǎn)集合； 映射集合生成模塊，用于根據(jù)所述有序的線段集合L，計(jì)算得到的所述兩個(gè)有序取樣點(diǎn)集合中的每個(gè)取樣點(diǎn)在另外一個(gè)維度的映射，得到兩個(gè)映射集合； 軌跡向量生成模塊，用于組合所述兩個(gè)映射集合，形成一個(gè)軌跡的向量表示。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述軌跡修正單元包括:聚類(lèi)處理模塊，用于對(duì)所述軌跡的向量表示進(jìn)行聚類(lèi)處理； 軌跡修正模塊，用于根據(jù)聚類(lèi)處理結(jié)果以及所述預(yù)設(shè)的修正閥值，對(duì)異常軌跡進(jìn)行識(shí)別并修正。
7.—種交通管理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括如權(quán)利要求4至6任一項(xiàng)所述的異常軌跡數(shù)據(jù)的修正裝置?！?br> 【文檔編號(hào)】G08G1/00GK103853900SQ201210499093
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
【發(fā)明者】鄒瑜斌, 張帆, 李曄, 白雪, 須成忠 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院