[发明专利]一种基于手机信令的道路状态识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于移动通信技术与GIS技术领域，具体涉及一种基于手机信令的道路状态识别方法。

背景技术

随着城市的不断发展以及城市化进程的加速，交通拥堵日益加剧将影响城市功能的正常发挥，为了缓解城市交通拥堵的状况，智能交通系统的建设已迫在眉睫。在智能交通系统中交通数据的采集与交通状态的识别密切相关，是该系统的重要组成部分。

目前主流的交通数据采集技术主要有感应线圈检测法和GPS定位检测法。其中感应线圈检测法是依靠埋在路面下的一个或一组感应线圈产生的电感应变化，来检测通过的车辆。其有如下几点不足：(1)采集内容有限、采集数据不全，一般在高速路、国道、省道以1000米的距离埋线圈，这样采集的数据只是线圈两端的数据，而对于中间的速度数据采集是无能为力的；(2)投资很大，采集的成本很高，由于线圈的价格昂贵，因此大量的铺设线圈会使得整体投资巨大；(3)容易损坏，维护成本高。由于线圈是埋在道路下面通过传感的方式获取交通的数据，传感设备本身寿命短暂，而且一旦损坏需要挖开道路进行更替，因此维护成本高。GPS定位检测法通过采集道路车流中行驶的装配GPS定位装置的车辆自身的行驶数据，以车辆为探针获取其在道路上的位置、速度等信息，以车辆速度反映道路的拥堵现状；该类方法有以下几点不足：

(1)获取测量数据成本提高；

(2)开通GPS用户数量或者具有车载的设备相对较少；

(3)在密集城区，测量的误差会变大；

(4)几乎无法识别用户出行的方式。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提出一种基于手机信令的道路状态识别方法，该方法是以手机为探针，通过手机信令获取车辆在道路上的位置、速度等信息，以车辆速度反映道路的拥堵现状。以车辆内的手机作为“探针”，这些“探针”在一定时间周期内将所探测的交通状态主动进行报告，从而动态把握整个城市道路网络的交通运行状态。基于手机信令道路状态识别方式在成本、信息获取便捷度方面优于感应线圈检测法和GPS定位检测法，是一种低成本的城市智能交通数据采集方法，具有巨大的推广价值和市场发展潜力。

本发明的目的通过以下方案实现：一种基于手机信令的道路状态识别方法，包括如下步骤：

步骤1、手机信令采集。基于移动运营商的BSS域数据管理系统，对目标城市手机用户进行追踪，采集城市范围内手机用户的信令数据。信令数据主要包括：IMSI(匿名加密用户唯一标识)、CELL_ID(基站小区编号)、TIME(时间戳)、LOCATION(经纬度)、EVENT(事件类型)。

步骤2、用户和道路的匹配与识别。首先，将基站以500米作为缓冲半径，与道路进行叠加分析，把基站拟合到道路上，并载入GIS。然后，将每条道路上基站进行序列编号，以此作为道路的基站切换序列，记为R_l＝(n_l1,n_l2,…,n_lL)，R_l表示第l条道路的基站切换序列，n_lk(k＝1,2,…,L)表示第l条道路的基站序列中第k个基站；同时，将采集到的用户手机信令数据按照时间维度进行排列，可以得到每个用户经过的一系列基站的切换序列U_m＝(n₁,n₂,…,n_M)。最后，对每个用户的移动切换序列与道路的基站切换序列进行相似度计算，获得与该用户移动轨迹与道路匹配的信息，从而筛选出相似度最高的道路作为匹配路段。本发明采用的相似度测量方法如下，表达式为：

d＝(R_l-U_m)(R_l-U_m)^T/2，

式中，T表示手机信令采集的周期，R_l表示第l条道路的基站切换序列，U_m表示用户经过的基站切换序列。

步骤3、道路用户定位。由于基站的覆盖范围较大，对于在道路上的用户，无法精准定位该用户所处具体的某个路段。因此，针对已经匹配到道路上的用户，需要进一步对其精准定位，从而反映更加真实的交通状况。

首先通过三维射线追踪模型建立定位指纹库，包括覆盖范围内移动台接收到的服务基站信息。然后将道路进行网格划分，计算出每个道路网格的观测矩阵和基站接收概率矩阵。最后，根据用户的移动手机切换信令的基站序列与定位指纹库的观测矩阵进行相似度计算。