[发明专利]一种基于浮动车GPS实时数据的城市交通拥堵指数计算平台

摘要

一种基于浮动车GPS实时数据的城市交通拥堵指数计算平台，属于智能交通系统与计算机信息服务领域。该平台通过数据融合、统计建模、数学建模计算城市道路实时交通指数。该平台框架采用独立构件架构设计，使用多进程处理数据，并使用消息进行进程间的通信。将需要处理的数据，通过共享文件的方式依次传送处理。处理数据模块之间通过异步消息中传递控制流信息。数据的处理流程，通过spring的配置文件动态配置。总的数据流程是GPS数据由数据接收器接收，并按照配置的频率形成数据文档，通知下一级功能处理模块。下一级模块从上级输出文件夹中，读取数据处理，并形成结果发送至下级处理模块中。

主权项

1.一种基于浮动车GPS实时数据的城市交通拥堵指数计算平台，其特征在于：该平台框架采用独立构件架构设计，使用多进程处理数据，并使用消息进行进程间的通信；将需要处理的数据，通过共享文件的方式依次传送处理；处理数据模块之间通过异步消息中传递控制流信息；数据的处理流程，通过spring的配置文件动态配置；总的数据流程是GPS数据由数据接收器接收，并按照配置的频率形成数据文档，通知下一级功能处理模块；下一级模块从上级输出文件夹中，读取数据处理，并形成结果发送至下级处理模块中；该计算平台的实现包括如下步骤：(1)GPS实时数据接收具体而言，按照网络通信传输协议格式808/809协议或者用户选择的其他协议，从出租车公司或调度中心通过TCP/IP协议，实时、准确地从调度中心接收浮动车GPS实时数据到交通拥堵指数计算服务平台中；由于调度中心与交通拥堵指数计算服务平台之间的网络传输协议有所不同，需要开发原始GPS数据接收程序，以方便后续计算；为提高程序的处理效率，只有当接收到的数据达到指定数量时，才统一处理，对每接收5分钟GPS原始数据才统一处理一次；同时在处理过程中，忽略对于逻辑不满足或数据字段丢失的数据；GPS数据接收完成后，通过Socket监听方式，对所有连接上的IP转发以GPS内部数据处理标准格式编码的GPS数据；(2)地图匹配路链结构中，图层数据结构由Link，LinkSection，LinkPoint，LinkMatrix，LinkGrid构成；Link为道路路链，由导航图自然划分的路链组成，对应导航图中R表；LinkSection为导航图提取节点后数据，由起点和终点构成；每个LinkSection对象为一条直线线段；LinkPoint为Link上的一点；LinkMatrix使用m*n个网格，定义了整个路网网络，其中m、n分别为路链栅格的长度和宽度；LinkGrid定义Matrix中的单个网格；地图匹配模块的输入是出租车按照时间排序好的GPS数据，地图匹配由工具类MapMatchHandler完成；MapMatchHandler接收GPS坐标的数据，并输出地图匹配结果；(3)路径推测路径推测功能由PathPrediction类实现；PathPrediction的输入是同一辆车的某个时间段内的GPS数据输入，输出是连续多个点之间的行驶路径；PathPrediction的输入为List的CarGps类，记录了车辆单个Gps点的关键数据；List中的Gps数据按照数据时间排序；PathTree类定义了路径搜索树及树操作的关键方法；PathTreeNode定义了树的叶子节点；PathPrediction计算完成后，以List<EstimatedResult>类输出；EstimatedResult定义了车辆的起点匹配结果，终点匹配结果，两点之间的多个路段或路链，路线行驶情况，匹配权值；(4)旅行时间根据单车匹配的路链结果，匹配gps点的时间计算单路链平均速度及旅行时间；多个匹配点路链移动距离的计算公式为：根据多个点得到距离后，经过如下公式得到近似的路链平均速度：通过平均速度，经过如下公式得到路链的旅行时间：其中，v表示速度，t表示时间，d表示两个gps点之间的距离，L表示路链长度，tn表示浮动车的第n个gps点；(5)道路融合读取某个时间区间内的link旅行时间平均速度，相同Link的平均速度放到同一个List中；将Link速度，按照交通部标准，划分到严重拥堵、中度拥堵、轻度拥堵、基本畅通、畅通中；道路路况通过DS证据推理理论，计算最终的Link平均速度及道路状况并保存。