一種應用GPS數據識別公交車和小汽車的方法技術

本發明專利技術公開了一種應用GPS數據識別公交車和小汽車的方法。具體識別方法分為四個步驟，即步驟1、識別車輛停止段，步驟2、擁堵和非擁堵狀態判別，步驟3、非擁堵狀態下公交車和小汽車方式識別，步驟4、擁堵狀態下公交車和小汽車方式識別。其中步驟3又分為兩個步驟，即識別公交站附近的停止段、識別公交車和小汽車方式；步驟4分為三個步驟，即識別公交站附近的停止段、識別路段上的停止段、識別公交車和小汽車方式。應用本發明專利技術所述的識別方法可以基于GPS數據識別公交車和小汽車這兩種出行方式，且識別精度高，可以為交通規劃、交通需求預測及管理決策等提供數據基礎。

Method for identifying bus and car using GPS data

The invention discloses a method for identifying a bus and a car using GPS data. The specific identification method is divided into four steps: Step 1, identify the vehicle stop, judging step 2, congestion and non congestion state, step 3, non recognition of the bus and the car congestion state, identify the bus and the car way of step 4, congestion. The 3 step is divided into two steps, namely the identification of the bus station near the stop, the bus and the car identification; step 4 is divided into three steps, namely the identification of the bus station near the stop section, identify sections of the bus and the car stop, recognition mode. The application of the identification method of the present invention can identify GPS data bus and car two travel modes based on, and the recognition precision is high, can provide the basis data for traffic planning, traffic demand forecasting and management decision-making etc..

【技術實現步驟摘要】
一種應用GPS數據識別公交車和小汽車的方法
本專利技術涉及居民出行調查和數據處理分析領域，涉及一種基于GPS(全球衛星定位)技術的調查數據劃分公交車和小汽車出行方式的方法。
技術介紹
居民出行調查是交通規劃與管理的重要基礎，傳統的居民調查主要是問卷調查方式，這種調查方式主要依賴于被調查者的主觀認知，提供的信息存在很多偏差和錯誤，如時間和位置信息不準確，出行路徑信息缺失，同時存在漏報、錯報等問題，而且花費大量的人力物力財力，受訪者負擔重、拒訪高，調查成功率低。而且一般大規模的出行調查通常調查間隔較長，因此數據更新較慢，難以滿足交通規劃與管理工作的需求。隨著技術的發展，全球定位系統(GPS)技術越來越多地應用于居民出行研究中，GPS設備記錄的軌跡可以精確地提取出行位置、時間、速度等，但GPS數據記錄的是一個個軌跡點的數據，無法直接獲取出行方式、出行時長及出行目的等信息。依據GPS數據識別出行方式是將GPS數據應用到交通規劃及管理工作的重要環節之一。以往研究中，一些研究應用機器算法識別公交車和小汽車方式，但是過程較為復雜，運算量大，難以大規模進行，例如專利技術專利201510109872.6、2012102239139.5和201510549482.0、論文(1)基于手機網絡定位的OD調查的出行方式劃分研究.北京交通大學碩士論文(2010)、論文(2)TransportationmoderecognitionusingGPSandaccelerometerdata.TransportationResearchPartC,2013,37:118-130等。另外一些出行方式識別研究沒有區分公交車和小汽車，或者對公交車和小汽車的識別精度較低，例如專利技術專利201210185649.6、201210185649.6和201510109872.6、論文(3)基于GPS技術的出行OD調查研究.北京交通大學碩士論文(2011)等。一些學者提出了利用GPS數據識別出行和活動的方法，例如專利技術專利201410736368.4、論文(4)基于GPS調查數據的出行-活動-中途駐停識別.吉林大學碩士論文(2015)等，但是這些只識別了出行和活動，沒有進行出行方式的識別。基于上述研究背景，本專利技術提出一種識別過程簡單、識別精度高的公交車和小汽車識別方法。
技術實現思路
為了克服以上缺點，本專利技術提出一種利用GPS數據，并結合公交線網GIS信息，識別公交車和小汽車這兩種出行方式的方法。由于車輛在擁堵和非擁堵這兩種狀態下的運行特性有差異，因此本專利技術針對擁堵和非擁堵狀態，分別提出了公交車和小汽車的識別方法，并對識別結果進行了精度檢驗。本專利技術是采用如下技術方案實現的，結合附圖說明如下：步驟1、識別車輛停止段將一次出行記錄的所有GPS數據點按記錄時間先后標號為1，2，3…，將此標號稱為GPS數據點序號；將任意兩個相鄰的GPS數據點連接組成一個數據段；將平均速度小于或等于5km/h且長度小于或等于1m的數據段定義為停止段、其狀態定義為停止，否則定義為運行段、其狀態定義為運行，其中，長度定義為數據段首末數據點間的距離、平均速度定義為長度與數據段首末數據點記錄時間差之比；將相鄰的停止段與停止段或運行段與運行段合并；將持續時長小于2s的停止段轉化為運行段，將持續時長小于2s的運行段轉化為停止段；繼續將相鄰的停止段與停止段或運行段與運行段合并，直到最后得到停止狀態和運行狀態交替的數據段；提取所有停止段，將總的停止段個數記為N，對任意停止段，按其起終點的GPS數據點序號做標記，記為Sm,n，其中m為起點的GPS數據點序號，n為終點的GPS數據點序號；步驟2、擁堵和非擁堵狀態判別如果所有GPS數據點所在路段的平均路段飽和度，即交通流量與通行能力之比，小于或等于0.9，則認為該次出行處于非擁堵狀態，執行步驟3；如果所有GPS數據點所在路段的平均路段飽和度大于0.9，則認為該次出行處于擁堵狀態，執行步驟4；步驟3、非擁堵狀態下公交車和小汽車方式識別步驟3.1、識別公交站附近的停止段若停止段Sm,n的起終點到最近公交站的距離dm和dn都小于或等于60m，且停止段Sm,n的持續時長tm,n大于2s，則該停止段Sm,n為公交站附近的停止段，并記錄一次出行中公交站附近的停止段總數為ns；步驟3.2、識別公交車和小汽車方式步驟3.2.1、提取識別參數識別參數包括所有GPS數據點瞬時速度的95分位數v95％、所有GPS數據點到最近公交站的距離的平均值所有GPS數據點到最近公交站距離的45分位數d45％、公交站附近停止頻率f非s、公交站附近的停止段總數ns占總的停止段個數N的百分比p非s，其中f非s和p非s分別根據公式1、公式2和公式3求得：其中，di為一次出行中任一GPS數據點到最近公交站的距離，i為GPS數據點序號，i＝1,2,3…n；步驟3.2.2、識別公交車和小汽車若參數v95％、d45％、f非s和p非s同時滿足以下條件：①v95％小于或等于40km/h；②小于或等于120m；③d45％小于或等于100m；④f非s大于或等于0.6；⑤p非s大于或等于0.3；則該次出行的出行方式為公交車，否則為小汽車；步驟4、擁堵狀態下公交車和小汽車方式識別步驟4.1、識別公交站附近的停止段若停止段Sm,n的起終點到最近公交站的距離dm和dn都小于或等于60m，且停止段Sm,n的持續時長tm,n大于2s，則該停止段Sm,n為公交站附近的停止段，并記錄一次出行中公交站附近的停止段總數為ns；步驟4.2、識別路段上的停止段步驟4.2.1、從步驟1識別出的所有停止段中剔除步驟4.1識別出的公交站附近的停止段，得到新的停止段集合，對其中的任一停止段，按其起終點的GPS數據點序號做標記，記為Ks,e，其中s為起點的GPS數據點序號，e為終點的GPS數據點序號；步驟4.2.2、若停止段Ks,e的起終點到最近交叉口的距離dis和die都大于150m，且停止段Ks,e的持續時長ts,e大于2s，則該停止段Ks,e為路段上的停止段，并記錄路段上的停止段總數為nr；步驟4.3、識別公交車和小汽車方式步驟4.3.1、提取識別參數識別參數包括所有GPS數據點到最近公交站的距離的平均值d、所有GPS數據點到最近公交站距離的45分位數d45％、公交站附近停止頻率f擁s、公交站附近的停止段總數ns和路段上的停止段總數nr之和占總的停止段個數N的百分比p擁s，其中d采用公式1計算，f擁s和p擁s分別根據公式4和公式5得到：步驟4.3.2、識別公交車和小汽車若參數d45％、f擁s和p擁s同時滿足以下條件：①小于或等于100m；②d45％小于或等于120m；③f擁s大于或等于0.8；④p擁s大于或等于0.5；則該次出行的出行方式為公交車，否則為小汽車。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：1、本專利技術所述的一種應用GPS數據識別公交車和小汽車的方法，可以將運行特性相似的公交車和小汽車識別出來，且識別精度較高，可以為交通規劃及管理決策提供有效的數據支持；2、本專利技術所述的一種應用GPS數據識別公交車和小汽車的方法，采取基于規則的識別方法，識別過程較為簡單，大大減少了方式識別的運算量，提高效率。附圖說明圖1是本專利技術的應用GPS數據識別本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用GPS數據識別公交車和小汽車的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1、識別車輛停止段將一次出行記錄的所有GPS數據點按記錄時間先后標號為1，2，3…，將此標號稱為GPS數據點序號；將任意兩個相鄰的GPS數據點連接組成一個數據段；將平均速度小于或等于5km/h且長度小于或等于1m的數據段定義為停止段、其狀態定義為停止，否則定義為運行段、其狀態定義為運行，其中，長度定義為數據段首末數據點間的距離、平均速度定義為長度與數據段首末數據點記錄時間差之比；將相鄰的停止段與停止段或運行段與運行段合并；將持續時長小于2s的停止段轉化為運行段，將持續時長小于2s的運行段轉化為停止段；繼續將相鄰的停止段與停止段或運行段與運行段合并，直到最后得到停止狀態和運行狀態交替的數據段；提取所有停止段，將總的停止段個數記為N，對任意停止段，按其起終點的GPS數據點序號做標記，記為S

【技術特征摘要】
1.一種應用GPS數據識別公交車和小汽車的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1、識別車輛停止段將一次出行記錄的所有GPS數據點按記錄時間先后標號為1，2，3…，將此標號稱為GPS數據點序號；將任意兩個相鄰的GPS數據點連接組成一個數據段；將平均速度小于或等于5km/h且長度小于或等于1m的數據段定義為停止段、其狀態定義為停止，否則定義為運行段、其狀態定義為運行，其中，長度定義為數據段首末數據點間的距離、平均速度定義為長度與數據段首末數據點記錄時間差之比；將相鄰的停止段與停止段或運行段與運行段合并；將持續時長小于2s的停止段轉化為運行段，將持續時長小于2s的運行段轉化為停止段；繼續將相鄰的停止段與停止段或運行段與運行段合并，直到最后得到停止狀態和運行狀態交替的數據段；提取所有停止段，將總的停止段個數記為N，對任意停止段，按其起終點的GPS數據點序號做標記，記為Sm,n，其中m為起點的GPS數據點序號，n為終點的GPS數據點序號；步驟2、擁堵和非擁堵狀態判別如果所有GPS數據點所在路段的平均路段飽和度，即交通流量與通行能力之比，小于或等于0.9，則認為該次出行處于非擁堵狀態，執行步驟3；如果所有GPS數據點所在路段的平均路段飽和度大于0.9，則認為該次出行處于擁堵狀態，執行步驟4；步驟3、非擁堵狀態下公交車和小汽車方式識別步驟3.1、識別公交站附近的停止段若停止段Sm,n的起終點到最近公交站的距離dm和dn都小于或等于60m，且停止段Sm,n的持續時長tm,n大于2s，則該停止段Sm,n為公交站附近的停止段，并記錄一次出行中公交站附近的停止段總數為ns；步驟3.2、識別公交車和小汽車方式步驟3.2.1、提取識別參數識別參數包括所有GPS數據點瞬時速度的95分位數v95％、所有GPS數據點到最近公交站的距離的平均值所有GPS數據點到最近公交站距離的45分位數d45％、公交站附近停止頻率f非s、公交站附近的停止段總數ns占總的停止段個數N的百分比p非s，其中f非s和p非s分別根據公式1、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宗芳，袁義欣，唐明，焦玉玲，路峰瑞，齊厚成，王瀟，于萍，吳挺，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：吉林,22