車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法，包括步驟：將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的預(yù)測(cè)路段內(nèi)并提取其對(duì)應(yīng)的特征值；基于特征值將每一預(yù)測(cè)路段分化到不同的聚類中；通過(guò)計(jì)算并預(yù)測(cè)獲得每個(gè)聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列；利用聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列對(duì)該聚類的任一預(yù)測(cè)路段的部分時(shí)間切片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列進(jìn)行相關(guān)性完整填充，其中填充在任一預(yù)測(cè)路段的未來(lái)時(shí)間切片內(nèi)的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列作為該預(yù)測(cè)路段的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè)值。本發(fā)明還公開(kāi)了一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的交通數(shù)據(jù)得以被人們所收集并利用。例如，在GPS設(shè) 備的普及下，大都市出租車輛均裝備了 GPS設(shè)備。通過(guò)這些設(shè)備以及其他一些相關(guān)車輛信 息采集設(shè)備，出租車可以不斷地將自己的位置信息，速度信息以及載客與否信息傳送給數(shù) 據(jù)中心。于是，數(shù)據(jù)中心便可以收集海量的交通數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)挖掘與分析任 務(wù)。由于海量交通數(shù)據(jù)富含的豐富價(jià)值，基于交通數(shù)據(jù)的挖掘工作也變成了時(shí)下一個(gè)熱活 躍的熱點(diǎn)研宄領(lǐng)域。交通數(shù)據(jù)相關(guān)的研宄工作主要包含兩個(gè)目的。其一是通過(guò)對(duì)海量交通 數(shù)據(jù)的分析，來(lái)發(fā)掘城市的一些動(dòng)態(tài)特征。這方面的研宄包括研宄城市規(guī)劃合理程度，分析 城市不同區(qū)域的功能模塊等等。而第二個(gè)目的，則是通過(guò)利用海量交通數(shù)據(jù)，從而為用戶提 供與交通相關(guān)的服務(wù)。例如，根據(jù)歷史交通車輛的行進(jìn)軌跡對(duì)用戶做最優(yōu)路線推薦，以及通 過(guò)出租車行駛歷史數(shù)據(jù)提供優(yōu)化的打車推薦服務(wù)，幫助用戶更加容易打到出租車，也使得 出租車更容易找到用戶等等。
[0003] 基于交通數(shù)據(jù)的研宄，一方面，由于大城市出租車數(shù)量眾多且它們均會(huì)頻繁發(fā)送 車輛信息，數(shù)據(jù)中心會(huì)收集到海量數(shù)據(jù)，對(duì)挖掘提出了數(shù)據(jù)規(guī)模上的挑戰(zhàn)。而另一方面，由 于出租車僅僅占大城市所有車輛中的一個(gè)微小的部分，對(duì)于這類數(shù)據(jù)開(kāi)展的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù) 同時(shí)又面臨著數(shù)據(jù)稀缺的挑戰(zhàn)。然而，在眾多對(duì)于交通數(shù)據(jù)進(jìn)行的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)中，對(duì)于道 路行進(jìn)開(kāi)銷的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)尤為重要，因?yàn)樗缪葜鴮?duì)于其他數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)提供基礎(chǔ)的角 色。比如知道各個(gè)道路的行進(jìn)開(kāi)銷有助于城市建設(shè)規(guī)劃，同時(shí)，也方便于系統(tǒng)提供合理路線 給用戶而完成旅行路線推薦的服務(wù)。由此，此項(xiàng)對(duì)道路行進(jìn)開(kāi)銷估計(jì)與預(yù)測(cè)的工作有著強(qiáng) 烈的動(dòng)機(jī)。
[0004] 道路行進(jìn)開(kāi)銷的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)，具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)采集交通數(shù)據(jù)，將這些交通數(shù) 據(jù)歸類到相應(yīng)的道路上，并通過(guò)這些交通數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算不同時(shí)間段上這條道路的車輛行進(jìn)單 位距離所需要的時(shí)間耗費(fèi)。所以，道路行進(jìn)開(kāi)銷的數(shù)據(jù)挖掘也可以理解成對(duì)于道路期望的 行進(jìn)速度的計(jì)算，因?yàn)橐坏┪覀兛梢哉莆盏缆菲谕男羞M(jìn)速度，此道路上車輛行進(jìn)單位距 離所需要耗費(fèi)的時(shí)間也可以自然快捷地計(jì)算出來(lái)。需要指出的是，不同車輛在同一條道路 同一個(gè)時(shí)間段的行進(jìn)開(kāi)銷有所不同，這跟駕駛員的駕駛習(xí)慣，當(dāng)時(shí)道路上的具體道路交通 狀況有關(guān)。這里所說(shuō)的道路行進(jìn)開(kāi)銷的計(jì)算是相對(duì)于此道路在這一特定時(shí)間段的車輛行進(jìn) 開(kāi)銷期望而言。這個(gè)行進(jìn)開(kāi)銷值可以對(duì)這條路段這個(gè)時(shí)間的交通狀況提供一個(gè)合理的參 考。
[0005] 這項(xiàng)工作中設(shè)計(jì)到的道路行進(jìn)開(kāi)銷的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)涉及了兩方面。第一方面，是 對(duì)于道路行進(jìn)開(kāi)銷的估計(jì)。這一部分，主要著重于時(shí)間點(diǎn)的當(dāng)下，由于出租車數(shù)據(jù)的稀疏特 性，部分路段在特定時(shí)間段并沒(méi)有出租車覆蓋，也沒(méi)有相應(yīng)的交通數(shù)據(jù)，因此其道路行進(jìn)開(kāi) 銷并不能通過(guò)簡(jiǎn)單根據(jù)其上車輛行進(jìn)速度計(jì)算而得到。然而，對(duì)于收集到交通數(shù)據(jù)的路段 和未收集到交通數(shù)據(jù)的路段，我們都需要對(duì)其當(dāng)前的車輛行進(jìn)開(kāi)銷進(jìn)行估計(jì)。第二方面，是 對(duì)于道路行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)。這一部分，主要著重于時(shí)間點(diǎn)的未來(lái)，我們根據(jù)當(dāng)前收集到的交 通數(shù)據(jù)，對(duì)于路段在未來(lái)時(shí)間的車輛行進(jìn)開(kāi)銷進(jìn)行預(yù)測(cè)。這一部分的工作相對(duì)第一部分更 為重要，因?yàn)閷?duì)于一些行進(jìn)路徑推薦的服務(wù)，了解未來(lái)的道路行進(jìn)開(kāi)銷對(duì)于優(yōu)化路徑的提 出有著重要的意義。
[0006] 在現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于道路車輛行進(jìn)開(kāi)銷的估計(jì)與道路車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)，均有 相關(guān)工作展開(kāi)。其中，關(guān)于道路車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)的工作，在本發(fā)明之前也有進(jìn)行。在現(xiàn) 有技術(shù)中，對(duì)于一個(gè)路段，收集其不同時(shí)間段中的車輛行進(jìn)開(kāi)銷，并將這一系列的車輛行進(jìn) 開(kāi)銷作為時(shí)間序列，運(yùn)用時(shí)間序列預(yù)測(cè)的方法對(duì)未來(lái)的車輛行進(jìn)開(kāi)銷作預(yù)測(cè)。另一項(xiàng)工作， 假設(shè)同一路段每天同一時(shí)間的車輛行進(jìn)開(kāi)銷相同，并且通過(guò)計(jì)算歷史數(shù)據(jù)每天同一時(shí)間的 車輛行進(jìn)開(kāi)銷的平均值對(duì)未來(lái)某天同一時(shí)間的車輛行進(jìn)開(kāi)銷作預(yù)測(cè)。這些先前工作均忽略 了出租車數(shù)據(jù)的稀疏特性。它們只能對(duì)于有交通數(shù)據(jù)的路段進(jìn)行未來(lái)的車輛行進(jìn)開(kāi)銷預(yù) 測(cè)，而對(duì)于大部分沒(méi)有被出租車覆蓋到的路段或者某些時(shí)間段缺乏數(shù)據(jù)的路段，均無(wú)法進(jìn) 行準(zhǔn)確有效的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的提供一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有解 決的數(shù)據(jù)稀疏問(wèn)題，從而可以完整地對(duì)于任意路段都可以完成未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法，包括步驟：
[0009] A、將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的預(yù)測(cè)路段內(nèi)，并基于每一 所述預(yù)測(cè)路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對(duì)應(yīng)的特征值；
[0010] B、基于所述特征值將每一所述預(yù)測(cè)路段分化到不同的聚類中，使得同一個(gè)聚類中 的所有預(yù)測(cè)路段有著相似的特征；
[0011] C、將同一個(gè)聚類的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到其對(duì)應(yīng)的過(guò)去連續(xù)的多個(gè)特定時(shí) 間切片內(nèi)，并計(jì)算出每個(gè)時(shí)間切片內(nèi)的平均車輛行進(jìn)開(kāi)銷值，從而得到按照時(shí)間先后次序 排列的聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列；
[0012] D、根據(jù)所述聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，利用時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法得到其對(duì)應(yīng)的 多個(gè)未來(lái)時(shí)間切片的聚類的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，所述聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列和 聚類的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列構(gòu)成聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列；
[0013] E、利用所述聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列對(duì)該聚類的任一預(yù)測(cè)路段的部分時(shí)間 切片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列進(jìn)行相關(guān)性完整填充，其中填充在任一預(yù)測(cè)路段的未來(lái)時(shí)間切片 內(nèi)的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列作為該預(yù)測(cè)路段的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè)值。
[0014] 本發(fā)明提供了一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括：
[0015] 預(yù)測(cè)路段分化單元，用于將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的預(yù)測(cè) 路段內(nèi)；
[0016] 預(yù)測(cè)路段特征值提取單元，基于每一所述預(yù)測(cè)路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提 取其對(duì)應(yīng)的特征值；
[0017] 預(yù)測(cè)路段聚類單元，基于所述特征值將每一所述預(yù)測(cè)路段分化到不同的聚類中， 使得同一個(gè)聚類中的所有預(yù)測(cè)路段有著相似的特征；
[0018] 聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列計(jì)算單元，用于將同一個(gè)聚類的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù) 據(jù)分化到其對(duì)應(yīng)的過(guò)去連續(xù)的多個(gè)特定時(shí)間切片內(nèi)，并計(jì)算出每個(gè)時(shí)間切片內(nèi)的平均車輛 行進(jìn)開(kāi)銷值，從而得到按照時(shí)間先后次序排列的聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列；
[0019] 聚類的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列預(yù)測(cè)單元，用于根據(jù)所述聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷 序列，利用時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法得到其對(duì)應(yīng)的多個(gè)未來(lái)時(shí)間切片的聚類的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷 序列，所述聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列和聚類的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列構(gòu)成聚類的完整 車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列；以及
[0020] 預(yù)測(cè)路段的行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè)單元，利用所述聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列對(duì)該聚類 的任一預(yù)測(cè)路段的部分時(shí)間切片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列進(jìn)行相關(guān)性完整填充，其中填充在任 一預(yù)測(cè)路段的未來(lái)時(shí)間切片內(nèi)的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列作為該預(yù)測(cè)路段的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷 預(yù)測(cè)值。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)的車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)具有如下有益效 果：通過(guò)各個(gè)交通車輛信息點(diǎn)的具體信息來(lái)劃預(yù)測(cè)路段，并尋找分類相似的預(yù)測(cè)路段，然后 基于同一個(gè)聚類中的所有預(yù)測(cè)路段有著相似的特征的原則，通過(guò)計(jì)算聚類的完整車輛行進(jìn) 開(kāi)銷序列模式后來(lái)對(duì)該聚類的任一預(yù)測(cè)路段的部分時(shí)間切片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列進(jìn)行相 關(guān)性完整填充，從而使填充在任一預(yù)測(cè)路段的未來(lái)時(shí)間切片內(nèi)的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列作為該 預(yù)測(cè)路段的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè)值。因此，本發(fā)明通過(guò)找尋相似路段，并且認(rèn)為相似路段 的車輛行進(jìn)開(kāi)銷的變化模式相似來(lái)進(jìn)行車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)。通過(guò)這一方法，可以克服先 前工作沒(méi)有解決的數(shù)據(jù)稀疏問(wèn)題，從而可以完整地對(duì)于任意路段都可以完成未來(lái)車輛行進(jìn) 開(kāi)銷的預(yù)測(cè)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法的流程示意圖。
[0023] 圖2是圖1所示的一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法中的步驟S103的具體流程示意 圖。
[0024] 圖3是圖1所示的一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法中的步驟S106的具體流程示意 圖。
[0025] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖5是圖4所示的一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)路段聚類單元的結(jié)構(gòu)示意 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 參見(jiàn)圖1，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法的流程示意圖，包 括步驟：
[0030] S101、接收包括交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)；
[0031] 其中，所述交通數(shù)據(jù)至少包括車輛不同時(shí)間點(diǎn)的當(dāng)前時(shí)間信息、位置經(jīng)度信息和 行進(jìn)速度信息，所述地圖數(shù)據(jù)包括路段的起始終止經(jīng)煒度信息。
[0032] S102、將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的預(yù)測(cè)路段內(nèi)，并基于每 一所述預(yù)測(cè)路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對(duì)應(yīng)的特征值；
[0033] S103、基于所述特征值將每一所述預(yù)測(cè)路段分化到不同的聚類中，使得同一個(gè)聚 類中的所有預(yù)測(cè)路段有著相似的特征；
[0034] S104、將同一個(gè)聚類的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到其對(duì)應(yīng)的過(guò)去連續(xù)的多個(gè)特定 時(shí)間切片內(nèi)，并計(jì)算出每個(gè)時(shí)間切片內(nèi)的平均車輛行進(jìn)開(kāi)銷值，從而得到按照時(shí)間先后次 序排列的聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列；
[0035] S105、根據(jù)所述聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，利用時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法得到其對(duì) 應(yīng)的多個(gè)未來(lái)時(shí)間切片的聚類的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，所述聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序 列和聚類的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列構(gòu)成聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列；
[0036] S106、利用所述聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列對(duì)該聚類的任一預(yù)測(cè)路段的部分時(shí) 間切片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列進(jìn)行相關(guān)性完整填充，其中填充在任一預(yù)測(cè)路段的未來(lái)時(shí)間切 片內(nèi)的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列作為該預(yù)測(cè)路段的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè)值。
[0037] 在步驟S102中，基于步驟SlOl輸入的交通數(shù)據(jù)與地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行路段的時(shí)空分割， 同時(shí)由于交通數(shù)據(jù)中有車輛的位置信息和當(dāng)前時(shí)間信息，所以各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)可以根據(jù)此類時(shí) 空信息分化到其應(yīng)該屬于的相關(guān)預(yù)測(cè)路段中。
[0038] 其中，每一所述預(yù)測(cè)路段可以由連續(xù)的多個(gè)屬于此路段的時(shí)空分割路段表示，所 述時(shí)空分割路段定義為給定時(shí)間段下的特定長(zhǎng)度路段，且所述給定時(shí)間段與所述特定時(shí)間 切片一致。優(yōu)選的，所述預(yù)測(cè)路段與所述特定長(zhǎng)度路段的路段長(zhǎng)度相同。
[0039] "時(shí)空分割路段"即是在給定時(shí)間段下的特定長(zhǎng)度路段，在本實(shí)施例中，這里的時(shí) 間段長(zhǎng)度默認(rèn)為三十分鐘。定義在這個(gè)短暫時(shí)間段中一個(gè)路段的車輛行進(jìn)開(kāi)銷保持不變或 者變化微小可以忽略。
[0040] 由于定義的時(shí)空分割路段是將一個(gè)路段在時(shí)間軸上按照三十分鐘為一個(gè)時(shí)間片 進(jìn)行切片，因此，本實(shí)施例的預(yù)測(cè)路段可以由連續(xù)的四十八個(gè)屬于此路段的時(shí)空分割路段 表示，這樣可以表現(xiàn)出完整一天的預(yù)測(cè)路段。于是，預(yù)測(cè)路段的特征可以由所有完整一天的 時(shí)空分割路段的特征并集來(lái)表示。
[0041] 在步驟S102中，本實(shí)施例為每一個(gè)預(yù)測(cè)路段中的每一個(gè)時(shí)空分割路段提取特征 值以對(duì)其進(jìn)行描述。在實(shí)施例中，每一個(gè)時(shí)空分割路段提取的特征值包括為靜態(tài)特征和動(dòng) 態(tài)特征兩類。其中，靜態(tài)特征主要用于描述時(shí)空分割路段及其附近時(shí)空分割路段的路網(wǎng)的 結(jié)構(gòu)，這些特征在長(zhǎng)期是相對(duì)穩(wěn)定不變的特征，被歸為靜態(tài)特征一類。而動(dòng)態(tài)特征旨在提取 該時(shí)空分割路段的動(dòng)態(tài)信息，主要包括該時(shí)空分割路段及其近鄰時(shí)空分割路段的車輛平均 行進(jìn)速度的相關(guān)信息。該類信息相關(guān)于實(shí)時(shí)的車輛行進(jìn)情況，會(huì)不斷地發(fā)生變化，被歸為動(dòng) 態(tài)特征一類。對(duì)于每一時(shí)空分割路段提取的完整特征其及相關(guān)描述總結(jié)與表1中：
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括步驟： A、 將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的預(yù)測(cè)路段內(nèi)，并基于每一所述 預(yù)測(cè)路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其對(duì)應(yīng)的特征值； B、 基于所述特征值將每一所述預(yù)測(cè)路段分化到不同的聚類中，使得同一個(gè)聚類中的所 有預(yù)測(cè)路段有著相似的特征； C、 將同一個(gè)聚類的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到其對(duì)應(yīng)的過(guò)去連續(xù)的多個(gè)特定時(shí)間切 片內(nèi)，并計(jì)算出每個(gè)時(shí)間切片內(nèi)的平均車輛行進(jìn)開(kāi)銷值，從而得到按照時(shí)間先后次序排列 的聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列； D、 根據(jù)所述聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，利用時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法得到其對(duì)應(yīng)的多個(gè) 未來(lái)時(shí)間切片的聚類的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，所述聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列和聚類 的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列構(gòu)成聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列； E、 利用所述聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列對(duì)該聚類的任一預(yù)測(cè)路段的部分時(shí)間切片 的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列進(jìn)行相關(guān)性完整填充，其中填充在任一預(yù)測(cè)路段的未來(lái)時(shí)間切片內(nèi)的 車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列作為該預(yù)測(cè)路段的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè)值。
2. 如權(quán)利要求1所述的車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，每一所述預(yù)測(cè)路段可 以由連續(xù)的多個(gè)屬于此路段的時(shí)空分割路段表示，所述時(shí)空分割路段定義為給定時(shí)間段下 的特定長(zhǎng)度路段，且所述給定時(shí)間段與所述特定時(shí)間切片一致。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述特征值靜態(tài) 特征值和動(dòng)態(tài)特征值，所述靜態(tài)特征值包括但不限于時(shí)空分割路段類型、時(shí)空分割路段長(zhǎng) 度、時(shí)空分割路段的近鄰時(shí)空分割路段平均類型、時(shí)空分割路段的近鄰時(shí)空分割路段平均 長(zhǎng)度、時(shí)空分割路段的近鄰時(shí)空分割路段類型方差、時(shí)空分割路段的近鄰時(shí)空分割路段長(zhǎng) 度方差以及時(shí)空分割路段的近鄰時(shí)空分割路段數(shù)量；所述動(dòng)態(tài)特征值包括但不限于時(shí)空分 割路段的近鄰時(shí)空分割路段第i個(gè)時(shí)間段平均行進(jìn)速度以及時(shí)空分割路段的近鄰時(shí)空分 割路段第i個(gè)時(shí)間段行進(jìn)速度方差；其中，i= 〇時(shí)表示同一時(shí)間段內(nèi)，i= 1與i= -1分 別表示下一個(gè)時(shí)間段內(nèi)和上一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，依此類推。
4. 如權(quán)利要求1所述的車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟B具體包括： B1、通過(guò)公式（1)將每一所述預(yù)測(cè)路段的特征值進(jìn)行歸一化處理，從而減少各個(gè)特征 值的大小差距：
其中，F(xiàn)"igin是每個(gè)時(shí)空分割路段的初始特征值，F(xiàn)_是此類特征的最大值，F(xiàn)n_為歸一 化后的特征值，因此歸一化后的特征值均處于零到一之間。 B2、基于經(jīng)過(guò)歸一化處理后的特征值并通過(guò)K-Means的聚類方法將每一所述預(yù)測(cè)路段 分化到不同的聚類中，從而使得同一個(gè)聚類中的所有預(yù)測(cè)路段有著相似的特征，具體包括 步驟： B21、初始化定義K個(gè)聚類中心； B22、根據(jù)公式（2)中定義的預(yù)測(cè)路段與聚類中心的距離，將各個(gè)預(yù)測(cè)路段歸類到其距 離最近的聚類中心處：
其中，Disa。表示任一預(yù)測(cè)路段到任一個(gè)聚類中心的距離，fV代表該預(yù)測(cè)路段的第i個(gè) 特征值，而V代表該聚類中心的第i個(gè)特征值； B23、根據(jù)每個(gè)聚類中的預(yù)測(cè)路段的平均特征值更新該聚類的中心，直至預(yù)測(cè)路段的平 均特征值與聚類中心完全重合無(wú)法更新為止。
5. 如權(quán)利要求1所述的車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟E具體包括步 驟： E1、定義所述聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列與該聚類中的任一預(yù)測(cè)路段的部分時(shí)間切 片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列的距離如公式（4)所示：
其中，CP表示聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，R表示任一預(yù)測(cè)路段的部分時(shí)間切片 的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，R.tc表示該預(yù)測(cè)路段已擁有的部分時(shí)間切片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷值， CP.correspondingTc表示聚類完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷時(shí)間序列中對(duì)應(yīng)于R.tc同一時(shí)間片段中 的車輛行進(jìn)開(kāi)銷值； E2、將聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列的數(shù)據(jù)整體放大/縮小α倍，從而使得公式（4) 中的距離Distance(CP，R)最?。黄渲?，α為正實(shí)數(shù)； Ε3、將縮放后的所述聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列中的對(duì)應(yīng)數(shù)值填補(bǔ)到所述預(yù)測(cè)路段 的部分時(shí)間切片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列的缺失值處，填充完整后形成預(yù)測(cè)路段的車輛行進(jìn)開(kāi) 銷序列，并使該預(yù)測(cè)路段的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列與所述聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列的相關(guān) 性最尚； Ε4、對(duì)于填充完整后的所述預(yù)測(cè)路段的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，提取填充在該預(yù)測(cè)路段的 未來(lái)時(shí)間切片內(nèi)的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列作為該預(yù)測(cè)路段的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè)值。
6. -種車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 預(yù)測(cè)路段分化單元，用于將接收到的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分化到各自相應(yīng)的預(yù)測(cè)路段 內(nèi)； 預(yù)測(cè)路段特征值提取單元，基于每一所述預(yù)測(cè)路段內(nèi)的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，提取其 對(duì)應(yīng)的特征值； 預(yù)測(cè)路段聚類單元，基于所述特征值將每一所述預(yù)測(cè)路段分化到不同的聚類中，使得 同一個(gè)聚類中的所有預(yù)測(cè)路段有著相似的特征； 聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列計(jì)算單元，用于將同一個(gè)聚類的交通數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)分 化到其對(duì)應(yīng)的過(guò)去連續(xù)的多個(gè)特定時(shí)間切片內(nèi)，并計(jì)算出每個(gè)時(shí)間切片內(nèi)的平均車輛行進(jìn) 開(kāi)銷值，從而得到按照時(shí)間先后次序排列的聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列； 聚類的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列預(yù)測(cè)單元，用于根據(jù)所述聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序 列，利用時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法得到其對(duì)應(yīng)的多個(gè)未來(lái)時(shí)間切片的聚類的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷序 列，所述聚類的歷史車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列和聚類的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列構(gòu)成聚類的完整車 輛行進(jìn)開(kāi)銷序列；以及 預(yù)測(cè)路段的行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè)單元，利用所述聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列對(duì)該聚類的任 一預(yù)測(cè)路段的部分時(shí)間切片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列進(jìn)行相關(guān)性完整填充，其中填充在任一預(yù) 測(cè)路段的未來(lái)時(shí)間切片內(nèi)的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列作為該預(yù)測(cè)路段的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè) 值。
7. 如權(quán)利要求6所述的車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，每一所述預(yù)測(cè)路段可 以由連續(xù)的多個(gè)屬于此路段的時(shí)空分割路段表示，所述時(shí)空分割路段定義為給定時(shí)間段下 的特定長(zhǎng)度路段，且所述給定時(shí)間段與所述特定時(shí)間切片一致。
8. 如權(quán)利要求6所述的車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述特征值靜態(tài)特征 值和動(dòng)態(tài)特征值，所述靜態(tài)特征值包括但不限于時(shí)空分割路段類型、時(shí)空分割路段長(zhǎng)度、時(shí) 空分割路段的近鄰時(shí)空分割路段平均類型、時(shí)空分割路段的近鄰時(shí)空分割路段平均長(zhǎng)度、 時(shí)空分割路段的近鄰時(shí)空分割路段類型方差、時(shí)空分割路段的近鄰時(shí)空分割路段長(zhǎng)度方差 以及時(shí)空分割路段的近鄰時(shí)空分割路段數(shù)量；所述動(dòng)態(tài)特征值包括但不限于時(shí)空分割路段 的近鄰時(shí)空分割路段第i個(gè)時(shí)間段平均行進(jìn)速度以及時(shí)空分割路段的近鄰時(shí)空分割路段 第i個(gè)時(shí)間段行進(jìn)速度方差；其中，i= 〇時(shí)表示同一時(shí)間段內(nèi)，i= 1與i= -1分別表示 下一個(gè)時(shí)間段內(nèi)和上一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，依此類推。
9. 如權(quán)利要求6所述的車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)路段聚類單 元具體包括： 歸一化模塊，用于通過(guò)公式（1)將每一所述預(yù)測(cè)路段的特征值進(jìn)行歸一化處理，從而 減少各個(gè)特征值的大小差距：
其中，Ligin是每個(gè)預(yù)測(cè)路段的初始特征值，F(xiàn)_是此類特征的最大值，F(xiàn)_為歸一化后 的特征值，因此歸一化后的特征值均處于零到一之間； K-Means聚類模塊，基于經(jīng)過(guò)歸一化處理后的特征值并通過(guò)K-Means的聚類方法將每 一所述預(yù)測(cè)路段分化到不同的聚類中，從而使得同一個(gè)聚類中的所有預(yù)測(cè)路段有著相似的 特征； 所述K-Means聚類模塊通過(guò)以下步驟將每一所述預(yù)測(cè)路段分化到不同的聚類中： (1) 、初始化定義K個(gè)聚類中心； (2) 、根據(jù)公式（2)中定義的預(yù)測(cè)路段與聚類中心的距離，將各個(gè)預(yù)測(cè)路段歸類到其距 離最近的聚類中心處：
其中，Disa。表示任一預(yù)測(cè)路段到任一個(gè)聚類中心的距離，fV代表該預(yù)測(cè)路段的第i個(gè) 特征值，而V代表該聚類中心的第i個(gè)特征值； (3)、根據(jù)每個(gè)聚類中的預(yù)測(cè)路段的平均特征值更新該聚類的中心，直至預(yù)測(cè)路段的平 均特征值與聚類中心完全重合無(wú)法更新為止。
10.如權(quán)利要求6所述的車輛行進(jìn)開(kāi)銷的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)路段的行進(jìn) 開(kāi)銷預(yù)測(cè)單元通過(guò)以下步驟計(jì)算預(yù)測(cè)路段的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè)值： (1) 定義所述聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列與該聚類中的任一預(yù)測(cè)路段的部分時(shí)間切 片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列的距離如公式（4)所示：
其中，CP表示聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，R表示任一預(yù)測(cè)路段的部分時(shí)間切片 車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，R.tc表示該預(yù)測(cè)路段已擁有的部分時(shí)間切片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷值， CP.correspondingTc表示聚類完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷時(shí)間序列中對(duì)應(yīng)于R.tc同一時(shí)間片段中 的車輛行進(jìn)開(kāi)銷值； (2) 將聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列的數(shù)據(jù)整體放大/縮小α倍，從而使得公式（4) 中的距離Distance(CP，R)最??；其中，α為正實(shí)數(shù)； (3) 將縮放后的所述聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列中的對(duì)應(yīng)數(shù)值填補(bǔ)到所述預(yù)測(cè)路段 的部分時(shí)間切片的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列的缺失值處，填充完整后形成預(yù)測(cè)路段的車輛行進(jìn)開(kāi) 銷序列，并使該預(yù)測(cè)路段的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列與所述聚類的完整車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列的相關(guān) 性最尚； (4) 對(duì)于填充完整后的所述預(yù)測(cè)路段的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列，提取填充在該預(yù)測(cè)路段的 未來(lái)時(shí)間切片內(nèi)的車輛行進(jìn)開(kāi)銷序列作為該預(yù)測(cè)路段的未來(lái)車輛行進(jìn)開(kāi)銷預(yù)測(cè)值。
【文檔編號(hào)】G08G1/01GK104464280SQ201410453712
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】丁燁, 高民, 譚浩宇, 倪明選 申請(qǐng)人:廣州市香港科大霍英東研究院