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专利号: 2021109015816
申请人: 安徽师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2023-08-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于路网敏感特征的车辆轨迹聚类方法,其特征在于,所述方法具体包括如下步骤:

S1、对轨迹数据和路网数据进行预处理,对路网中的同一路段的不同方向进行区分,构建路网拓扑表;

S2、获取轨迹上各轨迹点在路网中的匹配路段,将所有轨迹点的匹配路段依次连接形成路段轨迹;

S3、连接路段轨迹的起始位置点和终止位置点,形成路段轨迹的方向向量,基于路段轨迹的方向向量与正北方向形成的夹角对路段轨迹进行方向聚类,形成若干方向簇;

S4、针对在每个方向簇,基于路网中路段的路段密度、连通性以及转角计算对应路段的敏感值,基于路段的敏感值对路段进行聚类,形成若干路段簇;

S5、基于路段簇间距离对路段簇对应的路段轨迹进行再次聚类,即完成了车辆轨迹的聚类;

其中,路网拓扑表包括:路段标识、起始道路节点、终止道路节点、传入路段、传出路段、起始道路节点和终止道路节点的经纬度坐标以及路段长度。

2.如权利要求1所述基于路网敏感特征的车辆轨迹聚类方法,其特征在于,路段簇的聚类方法具体如下:

S41、计算各方向簇中每个路段的路段密度,路段密度即包括该路段的轨迹数量;

S42、选择未访问过的密度最大的路段作为簇中心,若有多个相同密度大小的簇中心,则选择最长的路段作为唯一簇中心;

S43、基于路网拓扑表分别计算簇中心的传入路段和传出路段的敏感值CV;

S44、选取敏感值CV最大的未访问路段,检测该路段的密度是否大于或等于密度阈值α;

S45、若检测结果为是,则将该路段加入到簇中心,标记为被访问,执行步骤S44,直至所有的传入路段和传出路段均被访问,则该簇中心对应的路段簇聚类完成,查找下一个簇中心,即执行步骤S42;

S46、若检测结果为否,则该簇中心对应的路段簇聚类完成,查找下一个簇中心,即执行步骤S42,直至该方向簇中的下一个簇中心密度小于密度阈值α。

3.如权利要求2所述基于路网敏感特征的车辆轨迹聚类方法,其特征在于,传入路段ri的敏感值CV获取方法如下:

计算传入路段ri的路段密度、传入路段ri到簇中心路段的连通性及传入路段ri与簇中心路段的夹角;

对传入路段的路段密度、传入路段ri到簇中心路段的连通性及传入路段ri与簇中心路段的夹角进行归一化,获取密度因子qi,连通性因子fi和转角因子ti;

基于获取密度因子qi,连通性因子fi和转角因子ti计算传入路段ri的敏感值CV,其计算公式如下:

CV=w1·qi+w2·fi+w3·ti其中,w1,w2,w3分别表示密度因子qi,连通性因子fi和转角因子ti的权重值。

4.如权利要求2所述基于路网敏感特征的车辆轨迹聚类方法,其特征在于,传出路段rk的敏感值CV获取方法如下:

获取传出路段rk的路段密度、簇中心路段到传出路段rk的连通性及传出路段rk与簇中心路段的夹角;

对传出路段rk的路段密度、簇中心路段到传出路段rk的连通性及传出路段rk与簇中心路段的夹角进行归一化,获取密度因子qk,连通性因子fk和转角因子tk;

基于密度因子qk,连通性因子fk和转角因子tk计算传出路段rk的敏感值CV,其计算公式如下:

CV=w1·qk+w2·fk+w3·tk其中,w1,w2,w3分别表示密度因子qk,连通性因子fk和转角因子tk的权重值。

5.如权利要求1所述基于路网敏感特征的车辆轨迹聚类方法,其特征在于,路段簇的聚类方法具体如下:

S51、基于路网拓扑表生成的每个路段簇在路网中经过的道路节点,并计算它们在路网中的总长度,按照长度大小降序排列;

S52、选择序列中未被访问的最长路段簇为簇中心,将簇中心对应的路段簇标记为被访问,计算簇中心的路段簇与其他路段簇的距离;

S53、将距离小于或等于设定阈值的路段簇放入簇中心所在簇,并将路段簇标记为被访问,执行步骤S52,直至所有的路段簇均被访问。

6.如权利要求5所述基于路网敏感特征的车辆轨迹聚类方法,其特征在于,两路段簇间的距离计算方法具体如下:

基于Dijkstra算法在路网中找到簇中心的端点道路节点和另一路段簇对应端点的道路节点相连通的中间道路节点,并按照顺序连接,两路段簇间形成至少一个多边形,将多边形的面积进行累加,用累加后的面积表示两路段簇间的距离。

7.如权利要求1所述基于路网敏感特征的车辆轨迹聚类方法,其特征在于,轨迹点在路网中的匹配路段获取方法具体如下:S21、获取所有轨迹点到路网中各路段的距离,将距离值按从小到大的顺序排列,选取前n个路段作为对应轨迹点的候选路段;

S22、将当前轨迹点和下一个相邻轨迹点形成当前轨迹点的方向向量,计算当前轨迹点的方向向量与各候选路段的夹角;

S23、将当前轨迹点距各候选路段的距离、当前轨迹点的方向向量与各候选路段的夹角进行归一化,归一化后计算两者之和,将两者之和的最小值对应的路段作为当前轨迹点的匹配路段;

S24、检测当前的匹配路段是否为前一个匹配路段的传出路段,若检测结果为否,则根据Dijkstra算法将两个匹配路段之间连通。