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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于大規(guī)模浮動(dòng)車數(shù)據(jù)的城市路網(wǎng)交通狀態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)布系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 城市出租車GPS每天記錄著大量的出行信息，通過(guò)分析出租車的定位點(diǎn)、瞬時(shí)速度和行程時(shí)間估計(jì)城市路網(wǎng)的交通狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一系列整合和處理，包括地圖匹配，速度估算和擁堵指標(biāo)計(jì)算，以獲得城市路網(wǎng)的速度、擁堵指數(shù)等交通信息，并基于B/S架構(gòu)，采用Silverlight結(jié)合WebGis技術(shù)搭建一個(gè)網(wǎng)站式的交通信息發(fā)布平臺(tái)。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著人們對(duì)交通運(yùn)輸安全性，高效性，舒適性要求的提高，智能交通成為一種在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)合智能交通技術(shù)的研究成果，本課題通過(guò)分析浮動(dòng)車（全廣州市近20000輛出租車）GPS數(shù)據(jù)，從而獲得精確的城市道路交通狀況信息，為交通管理者提供一個(gè)城市實(shí)時(shí)交通信息的查看和分析平臺(tái)，為普通出行者提供出行決策支持。 出租車是城市浮動(dòng)車中最主要的組成部分，其GPS數(shù)據(jù)每天記錄著大量的出行信息。本作品設(shè)計(jì)了一套移植性強(qiáng)的浮動(dòng)車數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳接口，通過(guò)分析出租車GPS數(shù)據(jù)的定位點(diǎn)、瞬時(shí)速度和定位時(shí)間，提出了一種基于置信點(diǎn)與最大延時(shí)約束動(dòng)態(tài)時(shí)間窗新型浮動(dòng)車數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)地圖配算法，并采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法搜索最合理匹配路徑；設(shè)計(jì)了速度-時(shí)間積分模型、車輛跟蹤模型與直接估算模型計(jì)算路段區(qū)間平均行駛速度；建立了一個(gè)考慮時(shí)空累積量的路網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，制定了擁堵性指標(biāo)、運(yùn)行效率指標(biāo)、高峰穩(wěn)定性指標(biāo)等三大類指標(biāo)。同時(shí)，設(shè)計(jì)了一種分布式多進(jìn)程協(xié)作機(jī)制，解決了大規(guī)模浮動(dòng)車數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理問(wèn)題。基于B/S架構(gòu)，采用Silverlight結(jié)合WebGIS技術(shù)搭建了網(wǎng)站式的交通信息發(fā)布平臺(tái)，以輔助交通管理者指揮調(diào)度和整治決策，并可向普通出行者發(fā)布實(shí)時(shí)交通信息。本作品已經(jīng)在廣州市交委投入試用，并在評(píng)價(jià)亞運(yùn)前后禁行措施、發(fā)掘交通黑點(diǎn)等方面獲得好評(píng)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1，浮動(dòng)車數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地圖匹配 作品引入了置信點(diǎn)和最大延時(shí)約束動(dòng)態(tài)時(shí)間窗概念，綜合了權(quán)重匹配算法、道路拓?fù)湫畔?、車輛的時(shí)間可達(dá)性以及最合理匹配路徑搜索算法，可以在設(shè)定的最大延時(shí)約束下，考慮最少的車輛歷史軌跡和最小的延時(shí)車輛信息，獲得最合理的匹配效果。 2，速度估算 由路段組合、速度估算、數(shù)據(jù)修復(fù)和數(shù)據(jù)平滑4部分組成。分別設(shè)計(jì)了速度-時(shí)間積分法、跟蹤法和直接法估算路段區(qū)間速度。修復(fù)和平滑部分利用歷史數(shù)據(jù)和結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的Kalman濾波方法解決了出租車樣本量不足導(dǎo)致誤差偏大的問(wèn)題。 3，路網(wǎng)交通狀態(tài)判別 根據(jù)速度計(jì)算得到的路段特征級(jí)交通信息（車輛平均速度，路段行程時(shí)間，路段有效浮動(dòng)車數(shù)量等），采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練交通狀態(tài)判別器，用于交通狀態(tài)的判別。 4，路網(wǎng)運(yùn)行狀況評(píng)價(jià)指標(biāo) 本研究中將傳統(tǒng)的速度單因素評(píng)價(jià)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為多因素綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，分為擁堵性指標(biāo)、運(yùn)行效率指標(biāo)、高峰穩(wěn)定性指標(biāo)三大類指標(biāo)，以全面反映城市路網(wǎng)交通狀況。 5，基于共享協(xié)作表的分布式計(jì)算 該系統(tǒng)采用了基于共享任務(wù)協(xié)作表的數(shù)據(jù)協(xié)作處理方法，將應(yīng)用程序多模塊進(jìn)程部署到不同的服務(wù)器上，以滿足系統(tǒng)巨大計(jì)算量和對(duì)實(shí)時(shí)性的需求。 6，基于GIS的交通信息發(fā)布平臺(tái) 交通信息發(fā)布平臺(tái)是基于B/S架構(gòu)，采用Silverlight與WebGIS相結(jié)合的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的?？蛻舳藷o(wú)需安裝，有Web瀏覽器即可，可以直接放在廣域網(wǎng)上，交互性較強(qiáng)，B/S架構(gòu)無(wú)需升級(jí)多個(gè)客戶端，升級(jí)服務(wù)器即可。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1 該研究中所提地圖匹配算法中給出一個(gè)可以很好地適用于城市浮動(dòng)車數(shù)據(jù)地圖匹配的框架，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法匹配精度高且穩(wěn)定性好。 2，速度估算綜合了多種情況，提出了多種適應(yīng)于不同道路特性的算法模型，通過(guò)實(shí)地的交通調(diào)查驗(yàn)證了所提方法的估算精度較高。 3，完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的提出， 本研究中將傳統(tǒng)的速度單因素評(píng)價(jià)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為多因素綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，分為擁堵性指標(biāo)、運(yùn)行效率指標(biāo)、高峰穩(wěn)定性指標(biāo)三大類指標(biāo)，以全面反映城市路網(wǎng)交通狀況。 4，分布式計(jì)算框架的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)采用了基于共享任務(wù)協(xié)作表的數(shù)據(jù)協(xié)作處理方法，將應(yīng)用程序多模塊進(jìn)程部署到不同的服務(wù)器上，以滿足系統(tǒng)巨大計(jì)算量和對(duì)實(shí)時(shí)性的需求。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年4月30日獲得廣東省挑戰(zhàn)杯科技大賽2等將 發(fā)表論文： [1] She Xiwei, He Zhaocheng, Yang Wenchen etc. On-line Map-matching algorithm for Long Time Interval Floating Car Data. The 11th International Conference of Chinese Transportation Professionals, 2011. (Accepted , EI) [2] Zeng Weiliang, He Zhaocheng, She Xiwei. Real Time Data Repair Method for Urban Link Speed Estimation. The 11th International Conference of Chinese Transportation Professionals, 2011. (Accepted, EI) [2] 曾偉良，聶佩林，何兆成，佘錫偉. BP網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)融合在城市路段車速估計(jì)中的應(yīng)用.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究.(核心期刊，已錄用)
作品所處階段
- 在廣州交委公共交通數(shù)據(jù)管理中心部署使用，并在廣州亞運(yùn)會(huì)期間單雙號(hào)限行對(duì)交通狀況的影響作出準(zhǔn)確的分析
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 可協(xié)商轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物，錄像，圖片等形式
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 第一，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套移植性很強(qiáng)的浮動(dòng)車數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳接口。 第二，在地圖匹配模塊中，提出了一種新型浮動(dòng)車數(shù)據(jù)匹配算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法對(duì)整個(gè)路網(wǎng)具有較高的匹配精度和穩(wěn)定度。 第三，在速度估算模塊，分別設(shè)計(jì)了速度-時(shí)間積分法、跟蹤法和直接法估算路段區(qū)間速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本作品算法的估算結(jié)果相比要明顯優(yōu)于同類算法。 第四，在道路擁堵指標(biāo)計(jì)算模塊，確定了擁堵性指標(biāo)、運(yùn)行效率指標(biāo)、高峰穩(wěn)定性指標(biāo)三大類指標(biāo)，并制定一個(gè)合理的路網(wǎng)運(yùn)行狀況評(píng)價(jià)體系. 第五，采用了基于共享任務(wù)協(xié)作表的數(shù)據(jù)協(xié)作處理方法，將應(yīng)用程序多模塊進(jìn)程部署到不同的服務(wù)器上，滿足了系統(tǒng)巨大的計(jì)算量和實(shí)時(shí)性要求。 第六，基于B/S架構(gòu)，采用Silverlight 與 WebGIS 技術(shù)，擁有良好的可視化操作界面和交互性，并且方便后期的維護(hù)、升級(jí)。 2 適用范圍和推廣前景 第一，可作為公共出行的交通信息指引。 第二，可推廣到全國(guó)各大中城市的交通管理部門，作為其交通管理手段的決策依據(jù)。
同類課題研究水平概述
- 1 國(guó)內(nèi)外浮動(dòng)車系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 由于浮動(dòng)車系統(tǒng)擁有的眾多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)，基于浮動(dòng)車的交通信息采集技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了積極的研究和推廣應(yīng)用[1]。 1.1 國(guó)外浮動(dòng)車系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 1.1.1 美國(guó) 美國(guó)的Transtar系統(tǒng)與ADVANCE項(xiàng)目是國(guó)際上研究較早的浮動(dòng)車項(xiàng)目。其中，Transtar系統(tǒng)采用浮動(dòng)車技術(shù)，研究利用浮動(dòng)車進(jìn)行旅行時(shí)間采集，ADVANCE項(xiàng)目利用GPS浮動(dòng)車和感應(yīng)線圈數(shù)據(jù)的融合以檢測(cè)交通事故、預(yù)測(cè)旅行時(shí)間，最終達(dá)到路線導(dǎo)航的目的[2]。 1.1.2 德國(guó) 德國(guó)BMW的DDG項(xiàng)目提出了第二代浮動(dòng)車的概念，能通過(guò)車輛行為特性自動(dòng)濾除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)；通過(guò)雨刷、速度、ABS和車頭燈信號(hào)反應(yīng)出天氣情況和路面情況；通過(guò)計(jì)算車輛速度和加速度得到交通狀態(tài)。 1.1.3 日本 VICS（車輛信息和通訊系統(tǒng)）于1996年4月開(kāi)始應(yīng)用，目前該系統(tǒng)已覆蓋日本全國(guó)80%的地區(qū)。系統(tǒng)能夠提供多種信息包括實(shí)時(shí)路況、旅行時(shí)間預(yù)測(cè)、停車場(chǎng)信息、交通事件和天氣狀況。 1.2 國(guó)內(nèi)浮動(dòng)車系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)浮動(dòng)車技術(shù)發(fā)展比較晚，但是在浮動(dòng)車技術(shù)用于車輛定位，出租車調(diào)度等方面有了一定的研究。目前國(guó)內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)、高等院校也先后開(kāi)始開(kāi)展浮動(dòng)車交通信息采集與處理技術(shù)的國(guó)際合作或自主研發(fā)工作。
