專利名稱：一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方式識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方式識(shí)別方法，用于從手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)這 種全新數(shù)據(jù)源中挖掘出行方式方面的交通需求信息，可為交通規(guī)劃、交通需求管理、交通政 策評(píng)估以及交通運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)，屬于交通規(guī)劃與管理方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
出行方式組成結(jié)構(gòu)是重要的交通需求信息，對(duì)于合理的推行公交優(yōu)先戰(zhàn)略、優(yōu)化 城市多模式換乘效率、實(shí)施結(jié)構(gòu)性的交通需求管理、有針對(duì)性地開展引導(dǎo)性的基礎(chǔ)設(shè)施建 設(shè)、并最終緩解交通擁堵狀況，有著重要的數(shù)據(jù)支持作用。近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)蓬勃開展，土地利用性質(zhì)變 化很快。伴隨著各種先進(jìn)的交通運(yùn)輸工具和信息化交通管理手段的應(yīng)用，交通基礎(chǔ)設(shè)施與 交通運(yùn)行模式都在迅速地發(fā)生變化。因此，現(xiàn)代化的交通規(guī)劃與管理工作對(duì)于出行方式相 關(guān)信息的時(shí)效性和動(dòng)態(tài)性要求都隨之顯著提高。出行方式信息的傳統(tǒng)獲取手段是在居民出行調(diào)查過程中直接向出行者進(jìn)行詢問。 由于傳統(tǒng)的居民出行調(diào)查方法耗費(fèi)成本高、涉及人員多、組織難度大，這種信息獲取手段通 常只能在較大規(guī)模的城市才可能得以實(shí)施，并且實(shí)施周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)年。這樣就只能獲取對(duì)應(yīng) 較長(zhǎng)一段時(shí)間的準(zhǔn)靜態(tài)的出行方式信息，無(wú)法迅速地反映較短時(shí)間內(nèi)的交通模式上的變化 規(guī)律。這種傳統(tǒng)的出行方式信息獲取手段，已經(jīng)無(wú)法完全滿足新時(shí)代交通規(guī)劃和管理的需 要。隨著通信技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用普及，現(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中蘊(yùn)含的手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)規(guī)模 不斷擴(kuò)大，可以從中提取出海量的出行軌跡信息，因而使手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)成為挖掘動(dòng)態(tài)交通 需求信息的全新數(shù)據(jù)源?；诤Ａ渴謾C(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)來獲取動(dòng)態(tài)的交通需求信息，也成為最新 的技術(shù)發(fā)展方向。出行方式信息是交通需求信息中不可或缺的重要組成部分。為了充分利用手機(jī)信 號(hào)數(shù)據(jù)這種全新數(shù)據(jù)源來滿足現(xiàn)代化交通規(guī)劃與管理工作的需要，迫切需要一種能夠基于 出行者的手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行出行方式識(shí)別的方法，來獲取滿足較高時(shí)效性和動(dòng)態(tài)性的出行 方式相關(guān)信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用出行者在出行過程中的手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)來識(shí)別其所 采取的出行方式的方法，其輸入數(shù)據(jù)是對(duì)應(yīng)一個(gè)出行者的一次完整出行過程的手機(jī)信號(hào)數(shù) 據(jù)。該方法可以實(shí)現(xiàn)軌道交通、地面公交、私人機(jī)動(dòng)車、自行車和步行五種常規(guī)出行方式的 識(shí)別，從而可以基于海量的手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)用自動(dòng)化的手段獲取極具時(shí)效性和動(dòng)態(tài)性的出行 方式相關(guān)信息。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方 式識(shí)別方法，其特征在于，步驟為步驟1、建立由虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)和路段構(gòu)成的虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)，在該虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)中 包括軌道交通專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)和地面公交專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)；
步驟2、根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)配置五種出行方式的三個(gè)屬性的合理取值范圍，其中，五種出行 方式分別為軌道交通、地面公交、私人機(jī)動(dòng)車、自行車和步行，三個(gè)屬性為出行距離、旅行時(shí) 間和平均速度，合理取值范圍用分段線性函數(shù)來表示，稱為可能性映射函數(shù)，每個(gè)屬性的每 種出行方式對(duì)應(yīng)一個(gè)分段線性函數(shù)，即共有15個(gè)分段線性函數(shù)，分段線性函數(shù)的自變量為 屬性數(shù)值，分段線性函數(shù)的值為某個(gè)出行者的某次出行屬于五種出行方式中的一種的可能 性；
步驟3、獲取某個(gè)出行者在一次完整出行過程中的所有手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)；
步驟4、通過虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)地理譯碼得到每個(gè)手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的虛擬傳感器節(jié) 點(diǎn)組成虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列，并從每個(gè)手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)中獲取該出行者在路網(wǎng)上的實(shí)際位置 fn息；
步驟5、將虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列與軌道交通專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路徑匹配，計(jì) 算得到本次出行位于軌道交通線路上的出行距離Lrail、旅行時(shí)間Trail和平均速度屬性
Vrail，根據(jù)匹配結(jié)果計(jì)算步驟3所述的出行者本次出行符合軌道交通線路的可能性數(shù)值 0 ；
步驟6、將虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列與地面公交專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路徑匹配， 計(jì)算得到本次出行位于地面公交線路上的出行距離Lbus、旅行時(shí)間Tbus和平均速度屬性 Vbus，根據(jù)匹配結(jié)果計(jì)算步驟3所述的出行者本次出行符合地面公交線路的可能性數(shù)值
步驟7、根據(jù)出行過程中各個(gè)手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的發(fā)生時(shí)刻與空間位置，計(jì)算步驟3所述的 出行者本次出行的三個(gè)屬性，即出行距離L、旅行時(shí)間T和平均速度V ；
步驟8、分別將步驟5、步驟6及步驟7得到的三個(gè)屬性值帶入步驟2得到的可能性映射 函數(shù)，得到每種出行方式基于每種屬性的每個(gè)可能性數(shù)值，即一共得到15個(gè)可能性數(shù)值；
步驟9、基于步驟5得到的可能性數(shù)值以、步驟6得到的可能性數(shù)值β2及步驟8得到 的可能性數(shù)值，計(jì)算步驟3所述的出行者本次出行屬于每一種出行方式的可能性，將可能 性最大的出行方式作為出行方式判斷結(jié)果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是充分依托現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)資源，采用結(jié)構(gòu)靈活、易于擴(kuò)展、 計(jì)算簡(jiǎn)單的方法，以出行者的單次完整出行過程的手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)作為輸入，實(shí)現(xiàn)五種常規(guī) 出行方式的自動(dòng)化識(shí)別，進(jìn)而獲取極具時(shí)效性的出行方式相關(guān)信息。


圖1為本發(fā)明提供的一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行出行方式識(shí)別的流程。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例來具體說明本發(fā)明。實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方式識(shí)別方法，其步驟 為
步驟1、建立虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)；虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點(diǎn)和路段構(gòu)成；其中，虛擬傳感器 節(jié)點(diǎn)定義為在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與道路網(wǎng)絡(luò)的交叉區(qū)域中因?yàn)槭謾C(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)變化而產(chǎn)生無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 事件的點(diǎn)；通過該虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)可以獲得每一個(gè)虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)到實(shí)際路網(wǎng)上的 空間位置；由于識(shí)別方法中要用到軌道交通和地面公交這兩種出行方式在線路確定性上 的特征，所以，在虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)中，還包含了軌道交通專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)和地面公 交專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)；在兩種子網(wǎng)絡(luò)中，可以獲得由具有連通關(guān)系的一系列虛擬傳 感器節(jié)點(diǎn)序列構(gòu)成的路徑的長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度為沿著軌道交通線路或地面公交線路行駛的實(shí) 際里程，而不是簡(jiǎn)單的點(diǎn)間直線距離之和。虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)的建立方法公開在申請(qǐng)?zhí)枮?200910048300. 6 的專利中。步驟2、根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)配置五種出行方式的三個(gè)屬性的合理取值范圍；該取值范 圍用分段線性函數(shù)來表示，稱為可能性映射函數(shù)；函數(shù)的自變量為屬性數(shù)值，函數(shù)值為本次 出行屬于特定出行方式的可能性，是一個(gè)無(wú)量綱的數(shù)值，函數(shù)的定義域?yàn)榉秦?fù)實(shí)數(shù)，函數(shù)的 值域?yàn)閃，l]；五種出行方式包括軌道交通、地面公交、私人機(jī)動(dòng)車、自行車和步行；三個(gè) 屬性包括出行距離、旅行時(shí)間和平均速度；在本實(shí)施例中，五種出行方式、各三種屬性，共計(jì) 15個(gè)可能性映射函數(shù)，其函數(shù)公式如表1所示；
權(quán)利要求
1. 一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方式識(shí)別方法，其特征在于，步驟為 步驟1、建立由虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)和路段構(gòu)成的虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)，在該虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)中 包括軌道交通專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)和地面公交專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)；步驟2、根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)配置五種出行方式的三個(gè)屬性的合理取值范圍，其中，五種出行 方式分別為軌道交通、地面公交、私人機(jī)動(dòng)車、自行車和步行，三個(gè)屬性為出行距離、旅行時(shí) 間和平均速度，合理取值范圍用分段線性函數(shù)來表示，稱為可能性映射函數(shù)，每個(gè)屬性的每 種出行方式對(duì)應(yīng)一個(gè)分段線性函數(shù)，即共有15個(gè)分段線性函數(shù)，分段線性函數(shù)的自變量為 屬性數(shù)值，分段線性函數(shù)的值為某個(gè)出行者的某次出行屬于五種出行方式中的一種的可能 性；步驟3、獲取某個(gè)出行者在一次完整出行過程中的所有手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)； 步驟4、通過虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)地理譯碼得到每個(gè)手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的虛擬傳感器節(jié) 點(diǎn)組成虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列，并從每個(gè)手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)中獲取該出行者在路網(wǎng)上的實(shí)際位置 fn息；步驟5、將虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列與軌道交通專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路徑匹配，計(jì) 算得到本次出行位于軌道交通線路上的出行距離Lrail、旅行時(shí)間Trail和平均速度屬性 Vrail，根據(jù)匹配結(jié)果計(jì)算步驟3所述的出行者本次出行符合軌道交通線路的可能性數(shù)值 β ；步驟6、將虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列與地面公交專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路徑匹配， 計(jì)算得到本次出行位于地面公交線路上的出行距離Lbus、旅行時(shí)間Tbus和平均速度屬性 Vbus，根據(jù)匹配結(jié)果計(jì)算步驟3所述的出行者本次出行符合地面公交線路的可能性數(shù)值步驟7、根據(jù)出行過程中各個(gè)手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的發(fā)生時(shí)刻與空間位置，計(jì)算步驟3所述的 出行者本次出行的三個(gè)屬性，即出行距離L、旅行時(shí)間T和平均速度V ；步驟8、分別將步驟5、步驟6及步驟7得到的三個(gè)屬性值帶入步驟2得到的可能性映射 函數(shù)，得到每種出行方式基于每種屬性的每個(gè)可能性數(shù)值，即一共得到15個(gè)可能性數(shù)值；步驟9、基于步驟5得到的可能性數(shù)值0、步驟6得到的可能性數(shù)值圾及步驟8得到 的可能性數(shù)值，計(jì)算步驟3所述的出行者本次出行屬于每一種出行方式的可能性，將可能 性最大的出行方式作為出行方式判斷結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方式識(shí)別方法，其特征在于，步 驟4所述實(shí)際位置信息采用平面直角坐標(biāo)來表示。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方式識(shí)別方法，其特征在于，所 述步驟5包括步驟5. 1、將虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列中無(wú)法與軌道交通專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)中的虛 擬傳感器節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為NULL節(jié)點(diǎn)；步驟5. 2、在忽略虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列中的NULL節(jié)點(diǎn)的前提下，虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列 中其余所有節(jié)點(diǎn)都可以按順序、連續(xù)或不連續(xù)地對(duì)應(yīng)到軌道交通專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò) 的某條虛擬傳感器路徑上，若實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)超過給定閾值時(shí)，則匹配成功，進(jìn)入步驟 5. 3，否則匹配失敗，將本次出行符合軌道交通線路的可能性數(shù)值β〗設(shè)置為0 ；步驟5. 3、記錄匹配上的具體軌道交通線路，根據(jù)虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)中包含的路徑長(zhǎng)度信 息，計(jì)算本次出行位于軌道交通線路上的出行距離Lrail、旅行時(shí)間Trail和平均速度屬性 Vrail ；步驟5. 4、計(jì)算步驟5. 2中實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)占據(jù)虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列長(zhǎng)度的比例 Rrail，根據(jù)以下公式所描述的函數(shù)，計(jì)算本次出行符合軌道交通線路的可能性數(shù)值01
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方式識(shí)別方法，其特征在于，所 述步驟6包括步驟6. 1、將虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列中無(wú)法與地面公交專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò)中的虛 擬傳感器節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為NULL節(jié)點(diǎn)；步驟6. 2、在忽略虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列中的NULL節(jié)點(diǎn)的前提下，虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列 中其余所有節(jié)點(diǎn)都可以按順序、連續(xù)或不連續(xù)地對(duì)應(yīng)到地面公交專用的虛擬傳感器子網(wǎng)絡(luò) 的某條虛擬傳感器路徑上，若實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)超過給定閾值時(shí)，則匹配成功，進(jìn)入步驟 6. 3，否則匹配失敗，將本次出行符合地面公交線路的可能性數(shù)值β2設(shè)置為ο ;步驟6. 3、記錄匹配上的具體地面公交線路，根據(jù)虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)中包含的路徑長(zhǎng)度 信息，計(jì)算本次出行位于地面公交線路上的出行距離Lbus、旅行時(shí)間Tbus和平均速度屬性 Vbus ；步驟6. 4、計(jì)算步驟6. 2中實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)占據(jù)虛擬傳感器節(jié)點(diǎn)序列長(zhǎng)度的比例 Rbus，根據(jù)以下公式所述的函數(shù)，計(jì)算本次出行符合地面公交線路的可能性數(shù)值β2
5.如權(quán)利要求2所述的一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方式識(shí)別方法，其特征在于，所 述步驟7包括步驟7. 1、若各個(gè)手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)N個(gè)位置點(diǎn)，形成N-I個(gè)相鄰的位置點(diǎn)對(duì)，則分 別計(jì)算任一對(duì)相鄰位置點(diǎn)i (Xi，Yi)、j (Xj，Yj)之間的直角折線距離，計(jì)算公式為 L(i — j) = IXi-Xj I +1 Yi-Yj I，然后，將N-I個(gè)直角折線距離累加在一起，其和值為本次出行 的出行距離L ；步驟7. 2、將出行過程中的首、末兩個(gè)手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的時(shí)間戳之差作為本次出行的旅行 時(shí)間T ；步驟7. 3、用出行距離除以旅行時(shí)間，計(jì)算得到平均速度數(shù)值V。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方式識(shí)別方法，其特征在于，所 述步驟8包括步驟8. 1、對(duì)于軌道交通和地面公交，在可能性數(shù)值辺或可能性數(shù)值β2為ο時(shí)，不再 進(jìn)行此步計(jì)算，直接將各個(gè)屬性對(duì)應(yīng)的可能性數(shù)值設(shè)置為0 ；在線路符合可能性大于0時(shí)，將步驟5及步驟6中計(jì)算得到的出行距離Lrail、旅行時(shí)間Trail和平均速度屬性Vrail及 出行距離Lbus、旅行時(shí)間Tbus和平均速度屬性Vbus，代入相應(yīng)的可能性映射函數(shù)，計(jì)算得 到6個(gè)可能性數(shù)值；步驟8. 2、對(duì)于私人機(jī)動(dòng)車、自行車和步行三種出行方式，由于其出行線路不具有確定 性，因此認(rèn)為其符合線路的可能性數(shù)值恒為1，將步驟7中得到的出行距離L、旅行時(shí)間T和 平均速度V，代入相應(yīng)的可能性映射函數(shù)，計(jì)算得到9個(gè)可能性數(shù)值。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方式識(shí)別方法，其特征在于，所 述步驟9中計(jì)算步驟3所述的出行者本次出行屬于每一種出行方式的可能性的步驟為將 每一種出行方式的三個(gè)屬性所對(duì)應(yīng)的可能性數(shù)值相乘，并乘以符合軌道交通線路的可能性 數(shù)值辺、或符合地面公交線路的可能性數(shù)值、或乘以1。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)的出行方式識(shí)別方法，其特征在于，步驟為先建立虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)，隨后根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)配置五種出行方式的三個(gè)屬性的合理取值范圍，該取值范圍用分段線性函數(shù)來表示，稱為可能性映射函數(shù)，然后獲取手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)，通過基于虛擬傳感器網(wǎng)絡(luò)的路徑匹配計(jì)算基于線路的可能性數(shù)值，再計(jì)算基于距離、時(shí)耗、速度三個(gè)屬性的可能性數(shù)值，通過可能性數(shù)值判斷該手機(jī)用戶的該次出行是屬于哪種方式。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是充分依托現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)資源，采用結(jié)構(gòu)靈活、易于擴(kuò)展、計(jì)算簡(jiǎn)單的方法，以出行者的單次完整出行過程的手機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)作為輸入，實(shí)現(xiàn)五種常規(guī)出行方式的自動(dòng)化識(shí)別，進(jìn)而獲取極具時(shí)效性的出行方式相關(guān)信息。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102136192SQ20111003383
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者冉斌, 劉勝平, 孫立光, 裘煒毅, 邱志軍, 陳明威 申請(qǐng)人:上海美慧軟件有限公司