[发明专利]一种基于多元数据融合的公交车到站时间预测方法及系统

权利要求书

1.一种基于多元数据融合的公交车到站时间预测方法，包括以下步骤：

步骤一、接收出租车GPS终端、公交车GPS终端的GPS数据并进行处理，结合电子地图构建路况信息表；

构建所述路况信息表的过程为：

步骤S1：对GPS数据进行预处理；

步骤S2：将预处理后的GPS数据与电子地图进行匹配，构建车辆GPS轨迹与电子地图路段对应关系；

步骤S3：根据出租车GPS数据和公交车GPS数据，分别计算各路段行驶速度；若该路段属于公交专用道，采用公交车GPS历史数据，否则使用出租车GPS历史数据；

步骤S31：分析过去一年的历史路况数据，建立包含路段号、星期特征日、时间段在内的路况数据库，用r(l,d,tp)表示一个路段单元；

r(l,d,tp)

＝{T₁(l,d,tp),T₂(l,d,tp),...,T_n(d)(l,d,tp)}

其中，l表示路段号，d表示星期特征日，tp表示时间段，T_i(l,d,tp)表示历史路况数据中路段号l在不同日期d和时间段tp的变化趋势，n(d)表示历史数据中具有相同的d的天数；

步骤S32：通过最大最小聚类算法对所述路况数据库中的相似数据进行合并，得到每一个路段l在每个星期特征日的d时间段tp中的速度、时间，将这些数据存入到路况信息表中；

步骤S33：采用多项式曲线对公交车GPS数据进行拟合，拟合的多项式为：

f_i(x)＝a_i,mx^m+a_i,m-1x^m-1+...+a_i,1x+a_i,0

其中，x表示时间段tp中的时间点；f_i(x)表示第i条候选曲线在时间点x处对应的道路行驶速度，m为多项式的次数；

对于公交车GPS数据，数据划分后某些时间段tp的速度是缺失的，计算缺失的路段l在d时间段tp中速度，将计算结果更新到路况信息表中；

步骤S4：根据历史数据，计算路段延迟时间并更新；

步骤S41：获取公交车在一个路段单元r(l,d,tp)中的实际运行时间T_l；

步骤S42：公交车在路段单元r(l,d,tp)中的预测运行时间为：

L_i为路段的实际长度，从路段信息表中直接得到，V_i为通过该路段的预测速度，通过步骤S3计算获得；

步骤S43：路段l在日期d和时间段tp的划分r(l,d,tp)的延迟时间为T_l-T_i，更新路段延迟时间到路况信息表；

步骤二、从路况信息表中检索每个路段的距离，根据公交车的当前位置计算公交车到达预测站点X的距离；

步骤三、根据步骤一的路况信息表和步骤二的距离，计算公交车到达当前站点的时间T_x，其中：

公交车到达站点的时间T_x＝路段行程时间T_d+站点延迟时间T_r；路段行程时间为公交车从当前位置到预测站点的行驶时间，站点延迟时间根据路段编号从路况信息表中检索获得，根据路段编号从路况信息表中检索获得公交车从当前位置到达预测站点所经过每一个路段长度和每一路段的速度；

获取一个公交车位置C和它所在的路段n-1，路段n-1的长度为L_n-1，公交车在路段n-1上已经行驶的距离为λ₁，则在路段n-1上未行驶的距离λ₂，该辆公交车达到站点X的距离为：

其中，λ₂＝L_n-1-λ₁，L_n表示路段n的距离，可以从路况信息表中检索每一个路段L_i的距离累加得到，L_ns表示路段S上的站点X距离路段起点的距离；

路段行程时间T_d由公交车从当前位置C到路段n-1终点的时间、路上n上的行驶时间、路段S的起点到站点X的行驶时间组成；

其中，V_gps为公交车当前的行驶速度，L_i和V_i为公交车从当前位置C到达站点X所经过每一个路段长度和每一路段的速度，根据路段编号从路况信息表中检索获得；L_ns表示路段S上的站点X距离路段起点的距离，V_ns表示路段S上的运行速度，根据路段编号从路况信息表中检索获得；T_si为第i个路段的延迟时间，根据路段编号从路况信息表中检索获得。