本發(fā)明涉及預(yù)測列車到站時間的技術(shù)，尤其涉及通過統(tǒng)計處理手段精確預(yù)測列車到達(dá)各站臺時間的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：目前車輛到站預(yù)測方法集中在公交領(lǐng)域，多采用車輛GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行車輛定位。主要預(yù)測方法有時間序列分析、卡爾曼濾波、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。但由于公交車輛路況復(fù)雜、公路參與交通流多、GPS與道路定位存在偏差等情況，公交到站預(yù)測的專利集中在多站間的時間預(yù)測和車輛到站距離預(yù)測兩方面。此外，在地鐵應(yīng)用方面，由于地鐵發(fā)車密度大，車輛到站預(yù)測的相關(guān)專利較少。地鐵運營公司為了提高乘客的搭乘體驗，為出行者提供準(zhǔn)確的車輛到站時間信息，能實時向調(diào)度提供車輛早晚點狀態(tài)，是其中的一種重要方式。然而，目前的現(xiàn)有技術(shù)到站預(yù)測多為站間到站預(yù)測，因此得到的預(yù)測結(jié)果實時性不強，難以給出能提供精確結(jié)果的方案?，F(xiàn)有預(yù)測方法是將兩站之間的線路等同對待，預(yù)測精度存在較大誤差。技術(shù)實現(xiàn)要素：以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。本發(fā)明的目的在于提供了一種列車全線到站時間預(yù)測方法和系統(tǒng)，通過統(tǒng)計處理列車在站間不同時段所有運行記錄，精確實時預(yù)測運營列車位于全線的時間，精確度高實時性強。本發(fā)明的技術(shù)方案為：本發(fā)明揭示了一種列車全線到站時間預(yù)測方法，其特征在于，包括：將列車的軌道全線離散化成多個點；記錄多趟列車在運行過程中經(jīng)過每個點的運行時刻，得到每個點上每一趟列車至下一個站臺的時間間隔；對于每個點至下一個站臺的時間間隔，取得多趟列車的平均值；對于列車的軌道全線中的無時間間隔值的點，采用插值算法進(jìn)行補齊，由此得到列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔；對列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔，進(jìn)行濾波平滑處理，從而得到列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔統(tǒng)計值；根據(jù)當(dāng)前列車的當(dāng)前位置，結(jié)合當(dāng)前位置至其下一站臺的時間間隔統(tǒng)計值，計算出當(dāng)前列車至其下一站臺的預(yù)測值。根據(jù)本發(fā)明的有軌電車全線到站時間預(yù)測方法的一實施例，插值算法是分段線性插值法。根據(jù)本發(fā)明的有軌電車全線到站時間預(yù)測方法的一實施例，在濾波平滑處理后還對其進(jìn)行處理以使其符合時間間隔單調(diào)遞減的規(guī)律。根據(jù)本發(fā)明的有軌電車全線到站時間預(yù)測方法的一實施例，對于預(yù)測的當(dāng)前列車的目的站與其當(dāng)前位置之間存在多個站臺時，通過該多個站臺間疊加的方法計算出當(dāng)前列車至目的站的預(yù)測值。根據(jù)本發(fā)明的有軌電車全線到站時間預(yù)測方法的一實施例，基于列車運營的不同時段，得到分時段的列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔統(tǒng)計值。本發(fā)明還揭示了一種列車全線到站時間預(yù)測系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：離散化模塊，將列車的軌道全線離散化成多個點；記錄模塊，記錄多趟列車在運行過程中經(jīng)過每個點的運行時刻，得到每個點上每一趟列車至下一個站臺的時間間隔；平均化處理模塊，對于每個點至下一個站臺的時間間隔，取得多趟列車的平均值；插值補點模塊，對于列車的軌道全線中的無時間間隔值的點，采用插值算法進(jìn)行補齊，由此得到列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔；濾波平滑模塊，對列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔，進(jìn)行均值濾波平滑處理，從而得到列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔統(tǒng)計值；到站時間預(yù)測模塊，根據(jù)當(dāng)前列車的當(dāng)前位置，結(jié)合當(dāng)前位置至其下一站臺的時間間隔統(tǒng)計值，計算出當(dāng)前列車至其下一站臺的預(yù)測值。根據(jù)本發(fā)明的列車全線到站時間預(yù)測系統(tǒng)的一實施例，插值補點模塊采用分段線性插值法。根據(jù)本發(fā)明的列車全線到站時間預(yù)測系統(tǒng)的一實施例，濾波平滑模塊中還包括單調(diào)遞減處理單元，在均值平滑處理后還對其進(jìn)行處理以使其符合時間間隔單調(diào)遞減的規(guī)律。根據(jù)本發(fā)明的列車全線到站時間預(yù)測系統(tǒng)的一實施例，到站時間預(yù)測模塊對于預(yù)測的當(dāng)前列車的目的站與其當(dāng)前位置之間存在多個站臺時，通過該多個站臺間疊加的方法計算出當(dāng)前列車至目的站的預(yù)測值。根據(jù)本發(fā)明的列車全線到站時間預(yù)測系統(tǒng)的一實施例，系統(tǒng)基于列車運營的不同時段，得到分時段的列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔統(tǒng)計值。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果：本發(fā)明的特點在于：1、把列車運行線路數(shù)據(jù)離散化，使得后續(xù)記錄、統(tǒng)計、預(yù)測成為可能。因為離散化全線線路數(shù)據(jù)，統(tǒng)計列車全線耗時數(shù)據(jù)，因此可對運營列車全線任意位置的到站時間做出預(yù)測，且時效性高。2、列車運行時刻記錄并轉(zhuǎn)換為到站耗時，使得多趟車次的運行時刻可以作求和、平均等運算。3、采用分段插值法補齊線路上無記錄的點。4、對得到的全線線路數(shù)據(jù)進(jìn)行均值濾波平滑，并確保每站內(nèi)的耗時數(shù)據(jù)符合單調(diào)遞減的規(guī)律。5、利用全線路段列車運行耗時數(shù)據(jù)，對給定當(dāng)前運營列車任意位置的到站耗時做出預(yù)測。6、通過制作不同時段的列車運行耗時數(shù)據(jù)，可更精確對不同時段的列車到站耗時進(jìn)行預(yù)測，使得預(yù)測數(shù)據(jù)精確可靠。附圖說明圖1示出了本發(fā)明的列車全線到站時間預(yù)測方法的較佳實施例的流程圖。圖2示出了本發(fā)明的列車全線到站時間預(yù)測系統(tǒng)的較佳實施例的原理圖。具體實施方式在結(jié)合以下附圖閱讀本公開的實施例的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類似的相關(guān)特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標(biāo)記。列車全線到站時間預(yù)測方法的實施例圖1示出了本發(fā)明的列車全線到站時間預(yù)測方法的較佳實施例的流程圖。請參見圖1，本實施例的列車全線到站時間預(yù)測方法的實施步驟詳述如下。步驟S1：將列車的軌道全線離散化成多個點。有軌電車以下行方向首站為起點，經(jīng)過一個完整的運行周期，列車回到下行方向首站起點。定義運行線路長度為len米，全線線路區(qū)間屬于[0,2*len]，以米為單位，將線路離散為2*len個點，后續(xù)記錄、統(tǒng)計、預(yù)測均以此點為單位。從下行方向首站開始依次記錄全線站臺Stk，表示線路上第k個站臺的位置。上行方向各站臺初始位置數(shù)據(jù)為Stk+len。步驟S2：記錄多趟列車在運行過程中經(jīng)過每個點的運行時刻，得到每個點上每一趟列車至下一個站臺的時間間隔。列車運行過程中，車載計算機定周期向系統(tǒng)發(fā)送列車實時位置信息xi，xij表示系統(tǒng)記錄的第j趟列車位于第i米的線路位置上運行的運行時刻，如x536,3＝10:26:37表示第3趟列車位于536米處的時刻為10點26分37秒。其中車輛的位置數(shù)據(jù)可以是車載計算機定期向系統(tǒng)發(fā)送的車輛位置數(shù)據(jù)，也可以采用車輛GPS發(fā)送的車輛位置數(shù)據(jù)，并不以此為限。以一天為周期，當(dāng)天運營結(jié)束時，通過歷史記錄的運行時刻數(shù)據(jù)，計算每趟車次線路上每點到達(dá)下一站的時間yijk。例如x536,3的下一站為站臺St2，到站時刻因此得到當(dāng)前點到下一站yijk＝95秒。步驟S3：對于每個點至下一個站臺的時間間隔，取得多趟列車的平均值。隨著時間的積累，對線路上同一個軌道點，系統(tǒng)會記錄存在多趟列車多個時間段的值，需要對其作平均，即其中n為列車數(shù)量。多趟列車在軌道上運行是連續(xù)的，車輛的加速和減速通常也是較慢的，突發(fā)緊急剎車制動的影響通過多趟列車數(shù)據(jù)平均的方法消除了。步驟S4：對于列車的軌道全線中的無時間間隔值的點，采用插值算法進(jìn)行補齊，由此得到列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔?？梢圆捎梅侄尉€性插值算法對其進(jìn)行補齊。對線路所有軌道位置點xi和其耗時均值構(gòu)造[0,2*len]間的分段線性插值多項式。分段表達(dá)式為式中xi＜x＜xi+1，0＜xi＜2*Len為已知軌道上的點，為軌道上的xi到第點Stk對應(yīng)的耗時均值，x為線路數(shù)存在的無耗時記錄的點。當(dāng)然還可以采用其他的插值算法，這里的分段線性插值僅為舉例。步驟S5：對列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔，進(jìn)行均值濾波平滑處理，從而得到列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔統(tǒng)計值。先采用均值濾波原理進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，這里僅以均值濾波作為舉例，當(dāng)然也可以采用其他的濾波算法。由于列車在軌道上運行速度通常處于36km/h和72km之間，對應(yīng)列車每秒運行10米至20米，而系統(tǒng)精確預(yù)測到站時間的單位為秒，每個離散點代表的距離為1米，因此平滑窗寬設(shè)置為11，得到濾波公式為在本步驟中，在通過均值濾波平滑處理后，還需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以確保每一站內(nèi)的數(shù)據(jù)，符合時間間隔單調(diào)遞減的規(guī)律。在每一站內(nèi)的所有點，符合下式。yi+1={yi+1yi+1≤yiyiyi+1>yi,i∈(Stk,Stk+1]]]>至此完成全線路段列車運行耗時數(shù)據(jù)的制作。步驟S6：根據(jù)當(dāng)前列車的當(dāng)前位置，結(jié)合當(dāng)前位置至其下一站臺的時間間隔統(tǒng)計值，計算出當(dāng)前列車至其下一站臺的預(yù)測值。完成列車運行耗時數(shù)據(jù)后，便可在系統(tǒng)中應(yīng)用。對于當(dāng)前列車位置xi，索引列車運行耗時數(shù)據(jù)，得到本次列車到站耗時預(yù)測值為yi。但列車位于上行區(qū)間時，對于給定的xi，需要轉(zhuǎn)換為xi+len，得到到站耗時預(yù)測值為yi+len。此外，如果預(yù)測的目的站與列車當(dāng)前位置間存在一個或多個站，即需要預(yù)測第二個站或第N個站的時間，需要通過多個站間耗時疊加的方法。其中j≥2，yi為本次列車到下一站耗時預(yù)測值，表示前方站到第j個站的耗時(也稱為時間間隔)。列車一天中的運營分為高峰期、平峰期、低峰期等多種時段，不同時段列車運行周期不同，因此可針對每個時段，制作全線路段列車運行耗時數(shù)據(jù)。在該時段預(yù)測時，使用該時段的耗時數(shù)據(jù)，從而得到更精確的預(yù)測結(jié)果。列車全線到站時間預(yù)測系統(tǒng)的實施例圖2示出了本發(fā)明的列車全線到站時間預(yù)測系統(tǒng)的較佳實施例的原理圖。請參見圖2，本實施例的列車全線到站時間預(yù)測系統(tǒng)包括：離散化模塊1、記錄模塊2、平均化處理模塊3、插值補點模塊4、濾波平滑模塊5、到站時間預(yù)測模塊6。離散化模塊1將列車的軌道全線離散化成多個點。有軌電車以下行方向首站為起點，經(jīng)過一個完整的運行周期，列車回到下行方向首站起點。定義運行線路長度為len米，全線線路區(qū)間屬于[0,2*len]，以米為單位，將線路離散為2*len個點，后續(xù)記錄、統(tǒng)計、預(yù)測均以此點為單位。從下行方向首站開始依次記錄全線站臺Stk，表示線路上第k個站臺的位置。上行方向各站臺初始位置數(shù)據(jù)為Stk+len。記錄模塊2記錄多趟列車在運行過程中經(jīng)過每個點的運行時刻，得到每個點上每一趟列車至下一個站臺的時間間隔。列車運行過程中，車載計算機定周期向系統(tǒng)發(fā)送列車實時位置信息xi，xij表示系統(tǒng)記錄的第j趟列車位于第i米的線路位置上運行的運行時刻，如x536,3＝10:26:37表示第3趟列車位于536米處的時刻為10點26分37秒。其中車輛的位置數(shù)據(jù)可以是車載計算機定期向系統(tǒng)發(fā)送的車輛位置數(shù)據(jù)，也可以采用車輛GPS發(fā)送的車輛位置數(shù)據(jù)，并不以此為限。以一天為周期，當(dāng)天運營結(jié)束時，通過歷史記錄的運行時刻數(shù)據(jù)，計算每趟車次線路上每點到達(dá)下一站的時間yijk。例如x536,3的下一站為站臺St2，到站時刻因此得到當(dāng)前點到下一站yijk＝95秒。平均化處理模塊3對于每個點至下一個站臺的時間間隔，取得多趟列車的平均值。隨著時間的積累，對線路上同一個軌道點，系統(tǒng)會記錄存在多趟列車多個時間段的值，需要對其作平均，即其中n為列車數(shù)量。多趟列車在軌道上運行是連續(xù)的，車輛的加速和減速通常也是較慢的，突發(fā)緊急剎車制動的影響通過多趟列車數(shù)據(jù)平均的方法消除了。插值補點模塊4對于列車的軌道全線中的無時間間隔值的點，采用插值算法進(jìn)行補齊，由此得到列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔。插值補點模塊4采用分段線性插值法對其進(jìn)行補齊。對線路所有軌道位置點xi和其耗時均值構(gòu)造[0,2*len]間的分段線性插值多項式。分段表達(dá)式為式中xi＜x＜xi+1，0＜xi＜2*Len為已知軌道上的點，為軌道上的xi到第點Stk對應(yīng)的耗時均值，x為線路數(shù)存在的無耗時記錄的點。當(dāng)然還可以采用其他的插值算法，這里的分段線性插值僅為舉例。濾波平滑模塊5對列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔，進(jìn)行均值濾波平滑處理，從而得到列車的軌道全線中的所有點至其下一站臺的時間間隔統(tǒng)計值。先采用均值濾波原理進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，這里僅以均值濾波作為舉例，當(dāng)然也可以采用其他的濾波算法。由于列車在軌道上運行速度通常處于36km/h和72km之間，對應(yīng)列車每秒運行10米至20米，而系統(tǒng)精確預(yù)測到站時間的單位為秒，每個離散點代表的距離為1米，因此平滑窗寬設(shè)置為11，得到濾波公式為濾波平滑模塊5中還包括單調(diào)遞減處理單元50，在均值平滑處理后還對其進(jìn)行處理以使其符合時間間隔單調(diào)遞減的規(guī)律。在每一站內(nèi)的所有點，符合下式。yi+1={yi+1yi+1≤yiyiyi+1>yi,i∈(Stk,Stk+1]]]>至此完成全線路段列車運行耗時數(shù)據(jù)的制作。到站時間預(yù)測模塊6根據(jù)當(dāng)前列車的當(dāng)前位置，結(jié)合當(dāng)前位置至其下一站臺的時間間隔統(tǒng)計值，計算出當(dāng)前列車至其下一站臺的預(yù)測值。完成列車運行耗時數(shù)據(jù)后，便可在系統(tǒng)中應(yīng)用。對于當(dāng)前列車位置xi，索引列車運行耗時數(shù)據(jù)，得到本次列車到站耗時預(yù)測值為yi。但列車位于上行區(qū)間時，對于給定的xi，需要轉(zhuǎn)換為xi+len，得到到站耗時預(yù)測值為yi+len。此外，較佳的，到站時間預(yù)測模塊6還可以對于預(yù)測的當(dāng)前列車的目的站與其當(dāng)前位置之間存在多個站臺時，通過該多個站臺間疊加的方法計算出當(dāng)前列車至目的站的預(yù)測值。如果預(yù)測的目的站與列車當(dāng)前位置間存在一個或多個站，即需要預(yù)測第二個站或第N個站的時間，需要通過多個站間耗時疊加的方法。其中j≥2，yi為本次列車到下一站耗時預(yù)測值，表示前方站到第j個站的耗時(也稱為時間間隔)。列車一天中的運營分為高峰期、平峰期、低峰期等多種時段，不同時段列車運行周期不同，因此可針對每個時段，制作全線路段列車運行耗時數(shù)據(jù)。在該時段預(yù)測時，使用該時段的耗時數(shù)據(jù)，從而得到更精確的預(yù)測結(jié)果。盡管為使解釋簡單化將上述方法圖示并描述為一系列動作，但是應(yīng)理解并領(lǐng)會，這些方法不受動作的次序所限，因為根據(jù)一個或多個實施例，一些動作可按不同次序發(fā)生和/或與來自本文中圖示和描述或本文中未圖示和描述但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他動作并發(fā)地發(fā)生。本領(lǐng)域技術(shù)人員將進(jìn)一步領(lǐng)會，結(jié)合本文中所公開的實施例來描述的各種解說性邏輯板塊、模塊、電路、和算法步驟可實現(xiàn)為電子硬件、計算機軟件、或這兩者的組合。為清楚地解說硬件與軟件的這一可互換性，各種解說性組件、框、模塊、電路、和步驟在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此類功能性是被實現(xiàn)為硬件還是軟件取決于具體應(yīng)用和施加于整體系統(tǒng)的設(shè)計約束。技術(shù)人員對于每種特定應(yīng)用可用不同的方式來實現(xiàn)所描述的功能性，但這樣的實現(xiàn)決策不應(yīng)被解讀成導(dǎo)致脫離了本發(fā)明的范圍。結(jié)合本文所公開的實施例描述的各種解說性邏輯板塊、模塊、和電路可用通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯器件、分立的門或晶體管邏輯、分立的硬件組件、或其設(shè)計成執(zhí)行本文所描述功能的任何組合來實現(xiàn)或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器，但在替換方案中，該處理器可以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器、或狀態(tài)機。處理器還可以被實現(xiàn)為計算設(shè)備的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個微處理器、與DSP核心協(xié)作的一個或多個微處理器、或任何其他此類配置。結(jié)合本文中公開的實施例描述的方法或算法的步驟可直接在硬件中、在由處理器執(zhí)行的軟件模塊中、或在這兩者的組合中體現(xiàn)。軟件模塊可駐留在RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動盤、CD-ROM、或本領(lǐng)域中所知的任何其他形式的存儲介質(zhì)中。示例性存儲介質(zhì)耦合到處理器以使得該處理器能從/向該存儲介質(zhì)讀取和寫入信息。在替換方案中，存儲介質(zhì)可以被整合到處理器。處理器和存儲介質(zhì)可駐留在ASIC中。ASIC可駐留在用戶終端中。在替換方案中，處理器和存儲介質(zhì)可作為分立組件駐留在用戶終端中。在一個或多個示例性實施例中，所描述的功能可在硬件、軟件、固件或其任何組合中實現(xiàn)。如果在軟件中實現(xiàn)為計算機程序產(chǎn)品，則各功能可以作為一條或更多條指令或代碼存儲在計算機可讀介質(zhì)上或藉其進(jìn)行傳送。計算機可讀介質(zhì)包括計算機存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)兩者，其包括促成計算機程序從一地向另一地轉(zhuǎn)移的任何介質(zhì)。存儲介質(zhì)可以是能被計算機訪問的任何可用介質(zhì)。作為示例而非限定，這樣的計算機可讀介質(zhì)可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存儲或其它磁存儲設(shè)備、或能被用來攜帶或存儲指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的合意程序代碼且能被計算機訪問的任何其它介質(zhì)。任何連接也被正當(dāng)?shù)胤Q為計算機可讀介質(zhì)。例如，如果軟件是使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數(shù)字訂戶線(DSL)、或諸如紅外、無線電、以及微波之類的無線技術(shù)從web網(wǎng)站、服務(wù)器、或其它遠(yuǎn)程源傳送而來，則該同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL、或諸如紅外、無線電、以及微波之類的無線技術(shù)就被包括在介質(zhì)的定義之中。如本文中所使用的盤(disk)和碟(disc)包括壓縮碟(CD)、激光碟、光碟、數(shù)字多用碟(DVD)、軟盤和藍(lán)光碟，其中盤(disk)往往以磁的方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而碟(disc)用激光以光學(xué)方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述的組合也應(yīng)被包括在計算機可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。提供對本公開的先前描述是為使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員皆能夠制作或使用本公開。對本公開的各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都將是顯而易見的，且本文中所定義的普適原理可被應(yīng)用到其他變體而不會脫離本公開的精神或范圍。由此，本公開并非旨在被限定于本文中所描述的示例和設(shè)計，而是應(yīng)被授予與本文中所公開的原理和新穎性特征相一致的最廣范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3