[发明专利]基于R*‑tree索引的手机信令数据路网匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通领域，具体涉及一种基于R*-tree索引的手机信令数据路网匹配方法。

背景技术

随着城市化进程加快，城市交通问题日益突出，利用智能交通系统来解决城市交通问题越来越受到人们的关注。而科学有效地获取居民出行数据是城市智能交通规划的重要前提。传统的获取市民交通信息的方法或者实时性差，或者需要耗费过多的人力财力，都无法获得全面准确的信息。一些更现代的方法是利用车载GPS定位获取出行数据，即浮动车(Floating Car Data)技术，但是安装车载GPS终端初期投资比较高，浮动车不能覆盖所有的出行车辆，限制了浮动车技术大规模的使用。同时，GPS定位功耗过大、在市内甚至建筑物密集的地方表现较差等缺点使得GPS定位在移动电话上非常有局限性。基站定位数据以其覆盖范围广、获取成本低、实时性好等优点成为交通信息采集的一个重要信息源。但是在实际应用中，基站定位技术会受到多种干扰而产生定位误差，精度较差，因此研究如何克服误差对基站定位数据的应用十分有益，路网匹配技术是一种有效的方法。

目前大多数的地图路网匹配技术都是基于GPS数据，基于手机定位数据的地图路网匹配技术相对不成熟，并且相关研究的实际定位数据较难获得，多采用仿真数据。手机定位数据较GPS定位数据的不同在于，其定位精度差且定位数据时间间隔长，定位点稀疏，造成两个定位点之间的路径信息丢失，因此传统的针对高采样率GPS数据的地图路网匹配算法不适用于手机定位数据。

目前国内外关于手机定位数据的地图路网匹配算法研究进展如下：

张星霞在文献“基于手机定位信息的地图匹配算法”软件导刊,2006(19):35-37中针对手机定位数据较GPS定位数据误差大、采样频率低的特点，采用了改进的误差函数算法来实现地图路网匹配。文献首先根据距离规则和相交性规则确定单个定位点的误差函数，然后累加获得曲线的误差函数，利用路网的连通性来完成地图匹配。通过仿真试验证实该算法在采样率较高的时候匹配准确率高于点到点和点到曲线的匹配算法，但是匹配准确率随着采样时间的增加而降低。

杨飞、惠英在文献“基于手机切换变化模式的道路匹配方法”系统工程,2007,25(11):6-13.中提出一种基于手机切换变化模式的路网匹配算法。其原理是将手机切换小区序列和经过的路段序列进行标定，当待定位移动台的切换序列与已知切换序列部分或者全部相同时，就将该移动台匹配到标定道路上。这种方法不必获得用户的定位数据，主要依靠用户的小区切换序列来进行地图匹配，但是算法的工作量大，标定过程复杂，而且容易受到平行或者相近路段的干扰。

文献“基于手机基站定位数据的地图匹配研究”交通信息与安全,2011,29(4):52-57中范秋明、何兆成在基于基站切换序列的地图匹配算法基础上，提出了一种基站切换和基站经纬度信息相结合的混合地图匹配算法。该算法能够缩小候选路段集，有效地处理平行路段和道路交叉口等复杂情况，提高了匹配的准确率，并且用实际数据验证了算法的可行性。但是这种方法需要基站的位置信息，并且需要标定基站和道路，较为复杂。

张鹏飞等人在文献“基于手机位置信息的地图匹配算法”计算机应用,2015(S2):294-297中使用一种适应手机定位数据误差特性的优化的隐马尔科夫模型来进行地图路网匹配，算法在得到匹配概率和转移概率之后用Viterbi算法反推出最佳匹配路径。并且使用真实的手机定位数据和GPS定位数据对算法进行了检验，结果表明该算法在采样率较高时可以很好地匹配，但是对于采样率低的手机定位数据容易出现误匹配。这种方法的缺点是实现时较为复杂。

申请号为201210562295.2的中国专利公开了一种基于Cell-ID定位技术的地图匹配方法，在基站连接序列数据进行预处理之后，建立HMM模型，然后使用Viterbi算法对HMM模型进行解码，获得匹配道路。