[发明专利]一种基于聚类离群分析的手机信令轨迹预处理方法

权利要求书

1.一种基于聚类离群分析的手机信令轨迹预处理方法，对基站定位数据进行合理的有效的清洗、去噪来去除异常数据，从而在保证数据原有运动特征的前提下获得相对精确的轨迹数据；所述方法包括：在去除轨迹数据的时间重复采样值和无效采样值的基础上，通过识别异常的采样间隔进行子轨迹分割；使用离群点检测算法检测出离群点，来处理较大的系统噪声；使用Kalman滤波来处理固有噪声，从而获得可以进行后续挖掘处理的轨迹数据；其主要步骤为：

步骤1：去掉时间重复采样值及无效采样值：手机信令定位数据中间隔时间过小的信令位置采样值视为重复采样值；缺失关键属性的位置采样值视为无效采样值，通过简单判断，予以去除；

所述手机信令定位数据包括经度、纬度、时间戳、用户识别码，一个用户的定位轨迹为一串按照时间排序的定位点序列；

步骤2：对用户轨迹进行子轨迹分割：根据用户的异常采样间隔对轨迹进行分割，遍历每一条子轨迹；对每一条子轨迹，不断地求取当前已经遍历过的采样间隔平均值，并将其除以波动敏感度K，其中0<K≤1，得到敏感阈值，将每一次的采样间隔和这个敏感阈值进行比较，如果大于阈值，则将之前已经遍历的记录生成一条子轨迹；K表示对于一条轨迹的采样间隔波动变化的容忍度；

步骤3：基于聚类离群点分析的系统噪声去除：使用结合模糊集理论的聚类算法识别出轨迹离群点或其簇，并将其去除，消除系统噪声；

步骤4：处理固有噪声，定位误差可以用二维高斯噪声刻画，使用具有自适应能力的Kalman滤波去噪，平滑轨迹；

步骤5：将步骤4处理后的轨迹数据进行道路映射，采用几何匹配方法，轨迹中的每个定位点选择最近的道路进行匹配；将每个轨迹点使用直接投影法映射到最近的道路上，得到在路网上的映射轨迹；

输出映射点组成的轨迹作为最终的处理结果完成手机信令轨迹预处理操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于聚类离群分析的手机信令轨迹预处理方法，其特征在于，所述步骤3中，使用模糊集理论确定离群簇，所述结合模糊集理论的离群点检测算法具体为：

设置一个集合C用于存储已经遍历过某一用户每一条子轨迹中的定位点，并按时间增大的顺序遍历子轨迹中的每一点；每次遍历当前点时，将当前遍历的点不断加入C中，同时计算当前点和上一个点之间的速度v，如果该值大于警戒阈值V，则将上一个点和当前点以及当前时刻的C的大小作为参数带入隶属度函数中计算隶属度值；如果隶属度大于0.5则判定C为一个离群簇，C中所有点都是需要清除掉的离群点，然后将C清空，继续新的迭代。

3.根据权利要求1所述的一种基于聚类离群分析的手机信令轨迹预处理方法，其特征在于，在步骤4中引入动态修正测量值的观测噪声协方差公式f(v)，如式(7)所示，

Rm=f(v)=R0vvth---(7)]]>

其中符号R₀表示初始的噪声协方差，v_th是设定的速度阈值，v代表经度或纬度方向上的速度；带入Kalman滤波器实现方程组中，对轨迹进行滤波处理。