[发明专利]一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法

权利要求书

1.一种基于GPS数据的工业园区物流关键路段识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、根据供应商分布和工业园区的交通影响范围，划定电子围栏；

步骤2、获取电子围栏内供应商及工业园区的物流信息，包括供应商的经纬度坐标、供给物流量、工业园区入口的经纬度坐标、需求物流量；

步骤3、预处理电子围栏范围内网络拓扑结构数据，使格式统一，所述网络拓扑结构数据包括围栏范围内的节点信息和路段信息；所述节点信息包括节点编号、节点经纬度坐标、节点各相位绿信比；所述路段信息包括路段编号、路段起止点、路段等级、路段长度、路段车道数、路段设计通行速度；

步骤4、获取北斗或GPS数据，并进行预处理，数据包括物流车辆ID信息、物流车辆位置的经纬度信息与相应的时间戳、物流车辆与正北方向夹角、物流车辆所处位置海拔、物流车辆瞬时速度；

步骤5、根据步骤3的节点信息和路段信息计算节点拓扑结构参数，包括节点连接度和节点的通行能力；

节点i的连接度的计算公式如下：

其中，k_i为节点i的连接度，为第i个节点的入度，指与节点i相连且方向指向该节点的边的数目；为第i个节点的出度，指与节点i相连且由该节点指向其他节点的边的数目，N为节点数量；

节点i的通行能力CAP_i的计算公式如下：

其中，CAP_i为节点i的通行能力；CAP_i-a为第a条进口车道的通行能力；S_i-a为第a条进口车道的规划饱和流量，按照国标标准并根据路段等级确定；λ_i-a为第a条进口车道对应的相位绿信比；

步骤6、根据步骤2的供应商和工业园区的物流信息以及步骤5的节点通行能力计算节点的物流吸引力，

节点i的物流吸引力的计算公式如下：

其中，f_i-A为节点i对供应商的吸引力，f_i-Γ为节点i对工业园区入口的吸引力f_i-Γ，f_i为节点i的物流吸引力，CAP_i为节点i的通行能力，d_i-A为节点i到供应商A的距离；d_i-Γ为节点i到工业园区入口Γ的距离；W_A为供应商A的供给物流量，当某供应商的供给物流量未知时，取所有物流量的平均值计算，ω₁为对供应商A的节点i的物流吸引力的权重，ω₂为对工业园区入口Γ的节点i的物流吸引力的权重，ω₁+ω₂＝1；

步骤7、根据步骤3的路段信息和步骤5的节点连接度计算路段拓扑结构参数，包括路段连接度、路段权值和路段拓扑值；

路段a的连接度K_a的计算公式如下：

K_a＝k_i+k_j

其中，节点i和节点j分别为路段的起止点，k_i和k_j分别为两节点的连接度；

路段a的拓扑值T_a的计算公式如下：

T_a＝β₁·K_a·D_a+β₂·L_a

其中，L_a为路段长度，β₁为路段连接度K_a和路段权值D_a乘积的权重，β₂为路段长度的权重，β₁+β₂＝1，D_a根据路段等级确定；

步骤8、根据步骤4的GPS数据计算路段的动态平均速度，之后判断给定粒度的时间窗下是否有多辆车经过路段a，若是，则计算该时间窗下路段a的所有动态平均速度的平均值，记录为V_a*；

路段a的动态平均速度V_a的计算公式如下：

其中，d_ij为路段a的节点i到节点j的距离，t_i为令x＝1时，GPS数据的第x行的轨迹位置位于节点i处的时间戳，t_j为令x＝x+1时，GPS数据的第x行的轨迹位置位于节点j处的时间戳；

步骤9、根据步骤3的路段等级和步骤8路段的所有动态平均速度的平均值，确定路段a的动态服务水平S_a；

步骤10、读取步骤4的GPS数据中的全部轨迹点，进行DBSCAN聚类分析，记录聚类分析所得簇数，根据簇中点的经纬度，确定每个簇所包含的路段，之后计算路段a的动态交通量Q_a，计算公式如下：

其中，路段a属于第K个簇，节点i和j分别为路段a的起止点，σ_a为路段a对应大车比，D^*ε为每个簇平均邻域密度参数列表，为第K个簇的平均邻域密度；

步骤11、根据步骤6节点的物流吸引力计算路段a的物流吸引力，计算公式如下：

F_a＝f_i+f_j

其中，节点i和节点j分别为路段a的起止点，f_i和f_j分别为两节点的物流吸引力；

步骤12、根据步骤7的路段拓扑值、步骤9的路段动态服务水平以及步骤10的路段动态交通量，计算路段的动态通行能力，计算公式如下：

其中，E_a表示路段a的动态通行能力，表示路段a的拓扑值T_a所占权重，

表示路段a的服务水平S_a所占权重，表示路段动态交通量Q_a所占权重，且

步骤13、计算路段的动态关键度，并按降序排序，计算公式如下：

其中，R_a表示路段a的动态关键度，λ₁表示路段a的物流吸引力F_a所占权重；表示路段a物流吸引力的排序等级；λ₂表示路段动态通行能力E_a所占权重，表示路段a的动态通行能力排序等级，λ₁+λ₂＝1；

步骤14、识别关键路段数量，根据路段动态关键度顺序，动态识别物流关键路段，关键路段数量计算公式如下：

L_α＝α·L

其中，L_α为识别关键路段数量，α为预设关键路段比例，L为网络路段总数。