[发明专利]针对轨迹数据的城市道路交通状态精细划分与识别的方法

权利要求书

1.一种针对稀疏轨迹数据的城市道路交通状态精细划分与识别的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1:采集城市出租车稀疏轨迹点的速度值,计算出租车轨迹点相对于每条路段行驶方向终点的距离作为其空间相对位置值；

步骤S2:根据轨迹点速度值和空间相对位置值，拓展速度-空间域，计算前后车辆速度-空间域的相交面积，以此为基础对路段上的轨迹点构建车辆队列，依据戴维森堡丁指数选取最佳队列；

步骤S3：对最佳车辆队列进行二次处理，得到各路段交通状态精细划分的分割点；

步骤S4:设置交通状态类别数，结合GA/T115-2020《道路交通拥堵度评价方法》得到各类别交通状态的划分阈值；将精细划分各局部路段中车辆队列的速度值与各类别交通状态的划分阈值作比较，得到各路段的交通状态，用以实现城市交通状态的识别；

所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤21：对任一出租车轨迹点，对其速度、空间相对位置值进行拓展，得到其速度-空间域面积为S；

S＝4·dx·dy

dx＝k·α

dy＝v₀

式中，dx表示空间相对位置方向拓展长度，k表示城市道路上行驶两车之间的平均距离；α表示扩展因子，α∈[1,n)且α∈N^*；dy表示速度方向拓展长度，v₀表示城市道路上同一个交通流中不同车辆之间的速度差异值；

步骤S22：计算轨迹点i与当前初始队列中心的速度-空间拓展域的重叠面积，若大于阈值S₀，则加入队列并更新队列中心，此处否则，以轨迹点i作为另一个队列的起始点c，继续遍历轨迹点集合，直至遍历至最后一个轨迹点；

步骤S23：根据不同α值构建车辆队列，并计算相应的戴维森堡丁指数；戴维森堡丁指数的计算公式为：

式中，k表示队列个数；S_i表示队列i内部分散程度；Dis(i,j)表示队列间距，用第i个队列中心与第j个队列中心的欧式距离表示；则用来衡量第i个队列与第j个队列的相似程度；在同一个队列中轨迹点的相似度越高，则DBI分子越小；若队列间差异性越大，则DBI分母越大；因此DBI指数值越小，则表明车辆队列划分的效果越好；

选取戴维森堡丁指数值最小值所对应的车辆队列Q作为最佳车辆队列；

所述步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S31：每条路段上依次遍历相邻车辆队列直至最后一个车辆队列；以路段上任一车辆队列为对象，判断相邻车辆队列间距是否＞10·αm，若是，则不做处理，否则判断车辆队列中车辆数量是否都＞2，若不是，则将相邻两个队列合并，新车辆队列长度为原前车辆队列起点至原后车辆队列终点的距离，速度为两车辆队列速度平均值，否则，继续判断车辆队列速度差是否＞15km/h，若是，则不做处理，否则，将相邻车辆队列进行合并，新车辆队列长度为原前车辆队列起点至原后车辆队列终点的距离，速度为两车辆队列速度平均值；

步骤32：以处理结果集中前车辆队列的终点至后车辆队列的起点的中点作为分割点对路段进行划分。

2.根据权利要求1所述的一种针对稀疏轨迹数据的城市道路交通状态精细划分与识别的方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括以下步骤：

步骤S41：结合GA/T115-2020《道路交通拥堵度评价方法》，获得不同限速条件下各类交通状态的划分阈值；默认情况下交通状态类别数为4，分为畅通、轻度拥堵、中度拥堵和严重拥堵四类；设置交通状态类别数C，C∈N^*且C∈[2,4]，若C＝2，则将畅通与轻度拥堵合并为畅通类，中度拥堵与严重拥堵合并为拥堵类，畅通类速度取值范围为原轻度拥堵类速度下限至原畅通类速度上限，拥堵类速度取值范围为原严重拥堵类速度下限至原中度拥堵类速度上限；若C＝3，则将畅通与轻度拥堵合并为畅通类，畅通类速度取值范围为原轻度拥堵类速度下限至原畅通类速度上限，剩下两个类别速度范围与默认分类相同，不作改变；若C＝4，则交通状态分类按默认情况分类，速度取值范围按默认类别速度范围取值；

步骤S42：将精细划分各局部路段中车辆队列的速度值与各类别交通状态的划分阈值作比较，得到路段的交通状态，实现城市交通状态的精细识别。

3.根据权利要求2所述的一种针对稀疏轨迹数据的城市道路交通状态精细划分与识别的方法，其特征在于：所述步骤S42的具体内容为：

令局部路段中车辆队列的速度值为V；分为以下三种情况：

若C＝4，交通状态类别数为4，此时共有3个速度阈值{V₁,V₂,V₃}，其中V₁＜V₂＜V₃；若V≤V₁，则该车辆队列所在路段位置的交通状态为严重拥堵；若V₁＜V≤V₂，则该车辆队列所在路段位置的交通状态为中度拥堵；若V₂＜V≤V₃，则该车辆队列所在路段位置的交通状态为轻度拥堵；若V＞V₃，则该车辆队列所在路段位置的交通状态为畅通；若C＝3，交通状态类别数为3，此时共有2个速度阈值{V₁,V₂}，其中V₁＜V₂；若V≤V₁，则该车辆队列所在路段位置的交通状态为严重拥堵；若V₁＜V≤V₂，则该车辆队列所在路段位置的交通状态为中度拥堵；若V＞V₂，则该车辆队列所在路段位置的交通状态为畅通；若C＝2，交通状态类别数为2，此时共有1个速度阈值{V₁}；若V≤V₁，则该车辆队列所在路段位置的交通状态为拥堵；若V＞V₁，则该车辆队列所在路段位置的交通状态为畅通。