[发明专利]一种基于GPS轨迹数据的公共交通线路识别方法

权利要求书

1.一种基于GPS轨迹数据的公共交通线路识别方法，其特征在于，该方法由以下3个步骤组成：

步骤1、从运营商处获取一定时间范围内的公共交通车辆车载GPS轨迹数据，查询整理每辆公共交通车辆构建由GPS轨迹记录构成的公共交通车辆出行时空轨迹，以此构建公共交通车辆出行时空数据集，从中随机抽取若干个节点作为观察点；

步骤2、遍历每辆公共交通车辆的出行时空数据集，计算时空数据集中每个通信节点与已知公共交通线路之间的距离，计算若该公共交通车辆归属于某条公共交通线路，则该公共交通车辆在出行过程中经过该节点的概率，作为节点和公共交通线路之间归属关系的条件概率分布；

步骤3、对假定归属各公共交通线路的公共交通车辆经过各节点的概率进行统计，采用贝叶斯方法，通过计算后验概率对每辆公共交通车辆归属各条线路的先验概率进行修正，识别出公共交通车辆的公共交通线路。

2.如权利要求1所述的一种基于GPS轨迹数据的公共交通线路识别方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1.1、系统读取从运营商获取匿名后的未识别公共交通线路的公共交通车辆GPS轨迹记录数据，GPS轨迹数据在时间与空间上是连续的，包括：车载GPS编号VID、记录编号RID、通信动作发生时刻TIME、传感器所处经纬度X，Y；

步骤1.2、根据车载GPS编号ID，查询其在指定时间段内所有的通讯记录，构建由GPS轨迹构成的公共交通车辆出行时空数据集；

步骤1.3、对同一公共交通车辆的GPS轨迹数据按时间排序，构成公共交通车辆出行时空序列，该序列的每个节点都包含通信行为触发时间和瞬时所在地的经纬度；

步骤1.4、统计指定时间段内公共交通车辆出行时空序列中经纬度的边界值，按照经纬度均匀分布的原则，公共交通车辆出行时空序列中取出n个节点作为观察点。

3.如权利要求1所述的一种基于GPS轨迹数据的公共交通线路识别方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2.1、从交通管理部门获取所有的公共交通线路的线路图，将其投射到地理信息数据上，获取每条线路每段路段的起点和终点经纬度，将其存入数据库；

步骤2.2、选定未识别公共交通线路的公共交通车辆的出行时空序列，从时间起点开始遍历，计算每个节点到所有公共交通线路所有路段的距离；节点到路段的距离采用矢量法计算，假设路段m的起点为A(X1, Y1)，终点为B(X2, Y2)，节点的坐标为T(X,Y)，则矢量在上的投影长度可表示，其中为矢量和的夹角：令表示矢量在上的投影与矢量的长度之比，已知两个向量相乘的公式为，则

因此，节点T到路段m的最短距离表示为：

其中，，，dl为T点到AB线段的垂线长度dl可根据T点在AB线段的投影点计算，已知r为矢量在上的投影与矢量的长度之比，则T点在AB线段的投影点坐标为，则

步骤2.3、统计节点与单条公共交通线路中所有路段的最近直线距离，作为其与该公共交通线路的距离，其中i表示公共交通线路编号；

步骤2.4、将公共交通车辆与公共交通线路之间的归属关系转化为贝叶斯问题，假设公共交通车辆归属于各条公共交通线路的先验概率一致，若已知区域内存在I条公共交通线路，则公共交通车辆归属于各条公共交通线路的先验概率一致，均为；

步骤2.5、引入空间相互吸引力概念，基于Logistic曲线，以空间距离为要素计算节点与所有公共交通线路的空间吸引力，以此为基础确定归属于各条公共交通线路的公共交通车辆经过节点的条件概率；若公共交通车辆归属公共交通线路i，则公共交通车辆在出行过程中会经过T点的概率，概率的表达式为：

式中，为节点T到公共交通线路i的空间吸引力，h，，w为模型参数，为节点T到公共交通线路i的最短距离。

4. 如权利要求1所述的一种基于GPS轨迹数据的公共交通线路识别方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3.1、整理未识别公共交通线路的公共交通车辆出行时空序列中各个节点归属各条公共交通线路的条件概率，假设公共交通车辆x归属公共交通线路i的，其先验概率为，其经过节点j的条件概率由概率表示，即，则其在日常出行过程中经过所有n个观察节点的条件概率为

式中，N表示若公共交通车辆x属于公共交通车辆i，则其经过所有n个观察点这个事件；

步骤3.2、根据贝叶斯公式，计算公共交通车辆x归属于公共交通线路i的后验概率：

步骤3.3、从中选择出概率最大的公共交通线路LI，若其概率大于检验参数，则将该公共交通车辆归到公共交通线路LI中，否则即未通过检验，重返步骤1.2，对公共交通车辆的GPS轨迹数据重新进行观察点的选择，直到步骤3.2获得的归属概率大于检验值，则结束算法。