專利名稱：利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路口的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能交通領(lǐng)域，特別涉及一種利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路口的方法。
背景技術(shù)：
交通限制是指公安機關(guān)交通管理部門根據(jù)法律法規(guī)，對車輛和行人在道路上通行以及其他與交通有關(guān)的活動所制定的帶有疏導、禁止、限制或指示性質(zhì)的具體規(guī)定。交通限制有多種形式，禁左屬于其中的一種，它是城市信號交叉路口禁止左轉(zhuǎn)彎的簡稱。浮動車rcD (Floating Car Data,TCD)技術(shù)是一種新興的交通信息采集方式。與傳統(tǒng)的道路檢測技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)等固定點采集手段相比，浮動車采集具有低成本、易安裝、易維護、抗干擾性強、測量范圍廣、測量參數(shù)多樣、采集信息具有實時性和動態(tài)性等優(yōu)勢。因而，基于浮動車的交通信息采集方式逐漸趨于主導地位?；诟榆嚨膭討B(tài)交通信息服務有其獨到的優(yōu)勢，特別是在數(shù)據(jù)量較大的情況下，采用浮動車數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠獲得較為全面的城市交通狀況。利用大量的浮動車數(shù)據(jù)，可以比較準確的得到浮動車的軌跡，目前的浮動車系統(tǒng)在環(huán)路主路和高速路上已經(jīng)取得了較高的準確率。當前，發(fā)現(xiàn)禁左路口的工作主要通過實際路測、收聽廣播等人工手段完成，這種方法不可避免的造成工作量大、時間及金錢成本高，同時禁左信息無法及時正確的更新等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路口的方法，用于自動化并準確地提取城市的道路路口禁左交限信息。
本發(fā)明提供了一種利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路口的方法，包括建立路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，在所述路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中生成候選左拐路口，將浮動車數(shù)據(jù)匹配到所述路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中，遍歷所述路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中每個候選左拐路口的出路鏈和入路鏈的浮動車數(shù)據(jù)，得到每個候選左拐路口的出路鏈與入路鏈上所匹配到的浮動車數(shù)據(jù)次數(shù)的比值，根據(jù)所述比值確定禁左交限路口。本發(fā)明針對海量的浮動車數(shù)據(jù)進行分析，對于任意左拐路口，如果找不出有左拐的車輛軌跡或者只有極少數(shù)的車輛左拐，則基本確定這條道路是禁止左拐的。本發(fā)明針對當前發(fā)現(xiàn)交限的方法中存在的問題，利用浮動車FCD技術(shù)在交通信息采集方面的優(yōu)勢，充分挖掘出其中蘊含的豐富的交通信息。通過對大量的浮動軌跡的計算和分析，自動化并準確地提取城市的道路路口交限信息。


圖I為本發(fā)明實施例提供的利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路口的方法流程圖2為本發(fā)明實施例中左拐路口的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
本發(fā)明實施例針對當前發(fā)現(xiàn)交限的方法中存在的問題，利用浮動車FCD技術(shù)在交通信息采集方面的優(yōu)勢，充分挖掘出其中蘊含的豐富的交通信息。通過對大量的浮動軌跡的計算和分析，自動化并準確地提取城市的道路路口交限信息。通過對長期積累的、海量的浮動車數(shù)據(jù)分析可知，正常情況下(即沒有禁左等交通限制)某個十字路口直行、左拐或右拐的車輛軌跡均應該存在。對于任意的一個道路路口，如果找不出有左拐的車輛軌跡或者只有極少數(shù)的車輛左拐，則基本上可以認為這條道路是禁止左拐的。如圖I所示，為本發(fā)明實施例提供的利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路口的方法流程圖，包括以下步驟步驟101、建立路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)。目前大城市路網(wǎng)密集，一些特殊道路結(jié)構(gòu)越來越復雜，同時高效的地圖匹配和路徑推測算法也應該整合相適應的路網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，單一的平面路網(wǎng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足數(shù)據(jù)處理的需要，本實施例就是通過對基本道路空間數(shù)據(jù)的分層處理和抽象，建立基于節(jié)點一路段一路鏈的三層路網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在三層路網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，每一條路鏈是由一系列有序的節(jié)點構(gòu)成的，根據(jù)節(jié)點是否為某條路鏈的端節(jié)點(起始節(jié)點或者終止節(jié)點)而分為連通性節(jié)點和普通節(jié)點，任意兩個相鄰節(jié)點之間構(gòu)成一條路段，通過遍歷每條路鏈的端節(jié)點是否與另一條路鏈的端節(jié)點相等，就可以判斷出任意兩條路鏈之間是否為彼此的前驅(qū)路鏈或者后繼路鏈(若路鏈A是路鏈B的入路鏈，則稱路鏈A是路鏈B的前驅(qū)路鏈；若路鏈C是路鏈D的出路鏈，則稱路鏈C是路鏈D的后繼路鏈)，由此得到了路網(wǎng)中路鏈之間的連接關(guān)系，從而建立起完整的路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)。步驟102、在路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中生成候選左拐路口。根據(jù)生成的路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，結(jié)合路口的定義，找出最原始的左拐路口。如圖2所示，本實施例中，將某個路鏈的角度定義為此路鏈與正北方向的夾角，范圍是(Γ360。。當入路鏈與出路鏈的夾角滿足一定條件時就構(gòu)成左拐路口，該條件為定義入路鏈的角度為anglel，出路鏈的角度為angle2，同時定義兩個正整數(shù)min和max (0〈min、max〈180、min〈max),符合以下三種情況之一就構(gòu)成一個左拐路口 當anglel < min 時，angle2 滿足anglel+360_max ^ angle2 ^ anglel+360_min ；當min ^ anglel ^ max 時，angle2 滿足angle2 ^ anglel-min 或angle2 ^ anglel+360-max ；當anglel > max 時，angle2 滿足anglel_max ^ angle2 ^ anglel-min。另外，為了便于之后的地圖匹配，需要對左拐路口做一個補充定義構(gòu)成左拐路口的入路鏈和出路鏈的長度均不小于150米，且二者的等級(路鏈本身的屬性，地圖輸入數(shù)據(jù)中的等級字段就代表了某個路鏈的屬性)均大于等于2。因此，需要對挑選出來的左拐路口的入路鏈和出路鏈進行擴展，分別找到與此路口的入路鏈和出路鏈夾角最小的前驅(qū)路鏈和后繼路鏈，并把此路鏈加入到路口的入路鏈和出路鏈中，繼續(xù)進行路口擴展，使每一個路口的入路鏈和出路鏈的長度之和都不小于150米，以保證浮動車能夠順利的匹配到某一條路鏈上。這一過程稱之為路口擴展。路口經(jīng)過擴展以后，很有可能會變?yōu)橥粋€路口，因為擴展后每個路口的入路鏈和出路鏈可能由多條路鏈構(gòu)成(這種情況通常發(fā)生在路口是交叉點內(nèi)link時，就是通常意義上理解的路口里面的路鏈，比如構(gòu)成“ 口 ”字形路口的4條路鏈均為交叉點內(nèi)link)，如果不進行去重操作的話，程序的效率會降低，同時如果這個路口確實是交限路口的話，程序返回的結(jié)果也會有重復，這樣就會影響正確率。這一過程稱之為去重，具體可以根據(jù)路口的出、入路鏈完全一致判斷兩個路口是否重復，對于重復的路口只保留一個路口即可。經(jīng)過以上擴展和去重處理，就得到了候選左拐路口。 步驟103、浮動車數(shù)據(jù)預處理。由于本實施例基于大量的浮動車數(shù)據(jù)進行計算，同時需要考慮時段因素，而目前的浮動車原始數(shù)據(jù)是以5分鐘一個文件的形式保存的，所以需要將這些分散的數(shù)據(jù)重新組織，并按時段分別積累成一個個的新數(shù)據(jù)形式，將每5分鐘的文件按照禁左交限時段合并成新的文件。步驟104、將浮動車數(shù)據(jù)匹配到路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中(禁左交限時段內(nèi)的數(shù)據(jù)是由多條記錄構(gòu)成的，逐條記錄進行匹配)。浮動車信息處理的主要對象是浮動車發(fā)送來的GPS定位數(shù)據(jù)，由于存在著GPS定位誤差、坐標系轉(zhuǎn)換誤差、道路電子地圖精度誤差等，會造成車輛GPS定位點偏離車輛行駛道路的情況。這就需要進行地圖匹配，目的是確定車輛在路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中的準確位置。按照固定的經(jīng)緯度間距，將城市路網(wǎng)分割成一定數(shù)量的小網(wǎng)格，并進行標號，通過GPS點所在的經(jīng)緯度，可以判斷出此GPS點所在的小網(wǎng)格號，同時由于路鏈也是由節(jié)點構(gòu)成，因此可以知道每個小網(wǎng)格內(nèi)包含哪些路鏈，引入匹配函數(shù)的公式，計算GPS點所在的小網(wǎng)格內(nèi)每條路鏈的匹配函數(shù)值，取匹配函數(shù)值最小的路鏈作為GPS點所在的路鏈。步驟105、遍歷每一個候選左拐路口的出、入路鏈，獲取每一個候選左拐路口出路鏈上匹配到的浮動車數(shù)據(jù)次數(shù)與入路鏈上匹配到的浮動車數(shù)據(jù)次數(shù)的比值。分別計數(shù)匹配到路口的出路鏈和入路鏈上浮動車數(shù)據(jù)的次數(shù)，當計算完所有累積的浮動車GPS數(shù)據(jù)時，得到每一個候選左拐路口分別匹配到出路鏈和入路鏈的數(shù)目。將一個路口的出路鏈上匹配到的浮動車GPS數(shù)據(jù)次數(shù)與入路鏈上匹配到的GPS數(shù)據(jù)次數(shù)的比值定義為F值，F(xiàn)為
權(quán)利要求
1.ー種利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路ロ的方法，其特征在于，包括 建立路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，在所述路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中生成候選左拐路ロ，將浮動車數(shù)據(jù)匹配到所述路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中，遍歷所述路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中每個候選左拐路ロ的出路鏈和入路鏈的浮動車數(shù)據(jù)，得到每個候選左拐路ロ的出路鏈與入路鏈上所匹配到的浮動車數(shù)據(jù)次數(shù)的比值，根據(jù)所述比值確定禁左交限路ロ。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路ロ的方法，其特征在于，在將浮動車數(shù)據(jù)匹配到所述路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的步驟之前，還進一歩包括對浮動車數(shù)據(jù)進行預處理，將每5分鐘的浮動車數(shù)據(jù)文件按照禁左交限時段合并成新的文件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路ロ的方法，其特征在于，在根據(jù)所述比值確定禁左交限路ロ的步驟前還進一歩包括對每個時段的候選左拐路ロ的出路鏈與入路鏈上所匹配到的浮動車數(shù)據(jù)次數(shù)的比值F做均值平滑處理Fi = (Fi-JFdFw)/^ 其中，F(xiàn)wFpFw分別代表了第i_l、i、i+l時段的F值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路ロ的方法，其特征在于，所述在路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中生成候選左拐路ロ的步驟具體包括 設置入路鏈的角度為angle I，出路鏈的角度為angle2，同時設置兩個正整數(shù)min和max,其中0〈min、max〈180, min〈max,則符合以下三個條件之一就構(gòu)成一個左拐路ロ 當 anglel < min 時，angle2 滿足anglel+360_max angle2 anglel+360-min ； 當 min anglel max 時，angle2 倆足angle2 務 anglel-min 或angle2 - anglel+3o0-max ；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路ロ的方法，其特征在干，生成候選左拐路ロ后的步驟還進ー步包括 對左拐路ロ的入路鏈和出路鏈進行擴展，分別找到與所述入路鏈和出路鏈夾角最小的前驅(qū)路鏈和后繼路鏈，并把所述前驅(qū)路鏈和后繼路鏈分別加入到所述入路鏈和出路鏈，直到擴展后的入路鏈和出路鏈的長度都不小于150米； 如果擴展后的入路鏈和出路鏈完全一致，則進行去重處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路ロ的方法，其特征在于，所述得到每個候選左拐路ロ的出路鏈與入路鏈上所匹配到的浮動車數(shù)據(jù)次數(shù)的比值的步驟具體包括 設置所述比值為F，則F為 n esmnKlftltaka+s^' x 100% 其中，ID為該候選左拐路ロ的序號，Linkl為該路ロ的入路鏈，Link3為該路ロ的左拐出路鏈，e為兩個GPS投影點之間的有效時間間隔，T為要加載多長時間的浮動車數(shù)據(jù)；count (ID, Link, e，T)表示在T時期內(nèi)，在有效的時間間隔e條件下，某路ロ的某路鏈上匹配到的浮動車數(shù)據(jù)；當count (ID，Link，e，T)等于0吋，F(xiàn)值定義為“_1”。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路ロ的方法，其特征在干，所述根據(jù)所述比值確定禁左交限路ロ的步驟具體為當F值大于O,并且小于第一閾值，同時count (ID, Link, ε , T)大于第二閾值時,則該候選左拐路口存在禁左交限，分時段提取出有禁左交限的路口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路口的方法，其特征在于，當原始浮動車的數(shù)據(jù)為一個月時期內(nèi)的數(shù)據(jù)時，則所述第一閾值為1%，所述第二閾值為100。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用浮動車數(shù)據(jù)確定禁左交限路口的方法，屬于智能交通領(lǐng)域，包括建立路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，在所述路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中生成候選左拐路口，將浮動車數(shù)據(jù)匹配到路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中，遍歷路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中每個候選左拐路口的出路鏈和入路鏈的浮動車數(shù)據(jù)，得到每個候選左拐路口的出路鏈與入路鏈上所匹配到的浮動車數(shù)據(jù)次數(shù)的比值，根據(jù)所述比值確定禁左交限路口。本發(fā)明針對當前發(fā)現(xiàn)交限的方法中存在的問題，利用浮動車FCD技術(shù)在交通信息采集方面的優(yōu)勢，充分挖掘出其中蘊含的豐富的交通信息。通過對大量的浮動軌跡的計算和分析，自動化并準確地提取城市的道路路口交限信息。
文檔編號G08G1/01GK102663890SQ20121018003
公開日2012年9月12日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者吳東東, 毛澤鵬, 諸彤宇 申請人:北京航空航天大學