[发明专利]基于稀疏出租车GPS数据的大范围城市路网旅行时间估计方法

权利要求书

1.一种基于稀疏出租车GPS数据的大范围城市路网旅行时间估计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)定义路段和子路段、建立标准化的静态路网基础信息数据库：

a)定义路段和子路段：所述路段包括多条首尾相连的子路段；

b)建立标准化的静态路网基础信息数据库，包括路段信息和子路段信息；所述路段信息，包括路段起点坐标、路段的终点坐标和路段行驶方向；所述子路段信息包括子路段起点坐标、子路段终点坐标和子路段行驶方向；

(2)建立出租车GPS数据动态数据表：

首先，定位间隔定义为出租车GPS坐标数据上传的时间间隔，以秒为单位；然后，数据处理间隔定义为将一定时间段内的GPS数据进行集中处理，以分钟为单位；以数据处理间隔为界限，临时存储当前数据处理间隔内的所有出租车GPS定位数据，并对所述GPS定位数据进行预处理，得到符合预设记录格式的出租车GPS数据动态数据表；

(3)编写数据库存储过程实时抓取当前数据处理间隔内采集的GPS数据并进行经纬度坐标变换，即将WGS-84坐标系下的GPS经纬度转化为笛卡尔平面坐标，得到出租车GPS笛卡尔平面坐标数据；

(4)将步骤(3)所述出租车GPS笛卡尔平面坐标数据和步骤(1)标准化的静态路网基础信息数据相结合，进行地图匹配：将出租车GPS笛卡尔平面坐标数据转化成以路段为参考点的一维距离坐标，即，离路段参考点的距离；

(5)利用步骤(4)已经计算的一维坐标系下，单辆出租车最近四个历史坐标点的坐标、车头角度和定位时刻，判断单个出租车当前位置的实际行驶路段和方向，校准出租车的行驶轨迹；

(6)基于校准后的车辆轨迹和子路段信息，估计出租车在子路段上的行驶速度，将所有经过该子路段的出租车速度取平均值作为该子路段的平均速度，并依次计算出每个路段上所有子路段的平均速度；

(7)根据子路段的平均速度和子路段长度，计算各个子路段的旅行时间，并计算出整个路段的旅行时间和平均速度；

(8)保存估计的路段旅行时间和平均速度；重复步骤(2)-步骤(8)，估计下一数据处理间隔的路段旅行时间和平均速度。

2.根据权利要求1所述的一种基于稀疏出租车GPS数据的大范围城市路网旅行时间估计方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述路段定义为：以信号灯控路口、非灯控路口或沿街出入口为一条路段的起点或终点，并分别在数据库中存储WGS-84坐标系下的经纬度和笛卡尔坐标系两种二维坐标表示方式，且该路段具有行驶方向属性；所述子路段定义为：将单条路段按照等长度原则分别划分为不同的子路段，子路段是以路段的起点为参考点，

以子路段的长度和子路段的行驶方向采用一维坐标表示；

所述步骤(1)中所述的路段与子路段的关系为：

在式(I)中，L_ij代表从起点i到终点j的路段长度；l_ijk为起点i到终点j的路段上第k个子路段的长度；N_ij为路段包含的子路段个数；D代表同一路段中每个子路段的长度。

3.根据权利要求1所述的一种基于稀疏出租车GPS数据的大范围城市路网旅行时间估计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，临时存储当前数据处理间隔的出租车GPS定位数据包括出租车GPS设备唯一标识码、定位时刻、GPS设备上传的WGS-84经纬度坐标和车头方向字段；所述步骤(2)中所述的数据预处理包括：错误、重复和丢失数据处理阶段。

4.根据权利要求1所述的一种基于稀疏出租车GPS数据的大范围城市路网旅行时间估计方法，其特征在于，所述步骤(3)中对实时抓取的当前数据处理间隔GPS数据进行经纬度坐标变换是采用高斯克吕格算法将GPS经纬度坐标转化为笛卡尔平面坐标，以静态路网数据中路网中心点作为笛卡尔坐标轴零点，并定义自西向东和自南向北为分别为两个坐标轴的正方向。

5.根据权利要求1所述的一种基于稀疏出租车GPS数据的大范围城市路网旅行时间估计方法，其特征在于，所述步骤(4)中的地图匹配原则是点到直线的距离最短：转换后的GPS笛卡尔平面坐标投影到路段上，形成定位点o，与出租车GPS笛卡尔平面坐标距离最近且车头方向与路段行驶方向一致的路段即为当前行驶的路段。