考慮gps數(shù)據(jù)延遲影響的實(shí)時(shí)公交到站時(shí)間預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于城市智能公共交通信息處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)時(shí)公交到站時(shí) 間預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著公交電子站牌的廣泛投入及應(yīng)用，我國(guó)的公共交通服務(wù)水平得到了極大改 善，通過(guò)向乘客提供實(shí)時(shí)的公交車(chē)到站信息，為乘客的出行帶來(lái)了方便。和傳統(tǒng)的公交站牌 相比，乘客根據(jù)從電子站牌獲取的車(chē)輛預(yù)計(jì)到站時(shí)間等信息，能夠更加合理的安排出行。因 此，發(fā)布實(shí)時(shí)可靠的公交車(chē)到站時(shí)間信息對(duì)提升公交信息服務(wù)水平非常重要。
[0003] 現(xiàn)有主要的車(chē)輛定位技術(shù)包括信標(biāo)定位技術(shù)、航跡推算技術(shù)、GPS定位技術(shù)等。信 標(biāo)定位技術(shù)的定位精度依賴(lài)于信號(hào)桿設(shè)置的疏密程度，靈活性低，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入大，因 而應(yīng)用范圍有限，通常作為一種輔助定位手段。航跡推算技術(shù)具有較強(qiáng)的自主性，獲取的定 位信息受外界環(huán)境影響小，但定位誤差會(huì)隨行駛里程的增加而逐漸增加。由于GPS定位技 術(shù)具有采集的信息連續(xù)性高、精度高、誤差有界、成本低等優(yōu)點(diǎn)，GPS定位數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)公 交到站時(shí)間預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。
[0004] 利用公交GPS定位數(shù)據(jù)，公開(kāi)號(hào)為CN103578267A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利"一種基于公交 GPS數(shù)據(jù)的公交到站預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)"按照設(shè)定的時(shí)間間隔獲取拓?fù)潢P(guān)系中各線路公交車(chē) 的站內(nèi)時(shí)間、站間時(shí)間以及到下一站時(shí)間，考慮了 GPS數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確的提供公交車(chē)進(jìn)出站 時(shí)刻的情形，通過(guò)設(shè)定一個(gè)圓形區(qū)域確定了車(chē)輛的進(jìn)出站時(shí)刻。公開(kāi)號(hào)為CN101388143A 的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利"基于浮動(dòng)車(chē)數(shù)據(jù)的公交到站時(shí)間預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)"則根據(jù)實(shí)時(shí)GPS數(shù)據(jù) 中的車(chē)輛位置及速度信息來(lái)推算公交車(chē)的行程時(shí)間和到站時(shí)間，在對(duì)線路進(jìn)行分區(qū)的基礎(chǔ) 上，根據(jù)公交車(chē)的實(shí)際到站時(shí)間統(tǒng)計(jì)分區(qū)到前方各站的歷史到站時(shí)間，進(jìn)而使預(yù)測(cè)結(jié)果能 夠不斷更新，提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。然而在這些實(shí)時(shí)公交到站時(shí)間預(yù)測(cè)方法中，都忽略了 GPS 數(shù)據(jù)延遲所帶來(lái)的影響，導(dǎo)致發(fā)布信息的可靠性降低。
[0005] GPS定位技術(shù)能夠準(zhǔn)確全天候的獲取公交車(chē)定位信息，但在高樓林立的城市中衛(wèi) 星信號(hào)容易受到建筑物等的遮擋，造成GPS定位信號(hào)出現(xiàn)缺失等問(wèn)題，之后再通過(guò)GPRS對(duì) 數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，在上傳間隔一定的情況下，由于延遲的存在，數(shù)據(jù)的實(shí)際接收間隔往往具有 不確定性。當(dāng)接收的GPS數(shù)據(jù)延遲時(shí)，將對(duì)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性產(chǎn)生影響，延遲時(shí)間長(zhǎng)到 一定程度后，則會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)的到站時(shí)間出現(xiàn)較大偏差，直接利用GPS數(shù)據(jù)提供的車(chē)輛信息 無(wú)法滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用的需求。
[0006] 因此，需要對(duì)GPS數(shù)據(jù)延遲產(chǎn)生的影響加以考慮，建立一種具有較高精度和可靠 性的實(shí)時(shí)公交到站時(shí)間預(yù)測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種考慮GPS數(shù)據(jù)延遲影響的實(shí)時(shí)公交到站時(shí) 間預(yù)測(cè)方法，精度和可靠性更高。
[0008] 公交GPS數(shù)據(jù)采集及傳輸過(guò)程中，信息延遲無(wú)法避免，由于難以從微觀上建立精 確地?cái)?shù)學(xué)模型對(duì)信息延遲進(jìn)行描述，因此，只有通過(guò)從宏觀上分析信息的延遲特征，把握信 息延遲規(guī)律，盡可能的減小信息延遲對(duì)實(shí)時(shí)公交到站時(shí)間預(yù)測(cè)效果的影響，從而提高到站 時(shí)間預(yù)測(cè)的精度和可靠性，保證信息服務(wù)水平。
[0009] 基于此，選取重慶市多條公交線路的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，測(cè)得各條線路GPS數(shù)據(jù)延 遲時(shí)間序列D tips= W1, d2, ...，dn} (d>0)。由于測(cè)得延遲數(shù)據(jù)中存在少數(shù)終端故障引起的異 常數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行剔除處理。在剔除終端故障引起的異常數(shù)據(jù)后，對(duì)兩條線代表線路GPS數(shù) 據(jù)延遲數(shù)據(jù)序列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出95%左右的GPS數(shù)據(jù)延遲時(shí)間在一分鐘以內(nèi)，絕大多 數(shù)GPS數(shù)據(jù)的延遲程度都不高，只有少數(shù)GPS數(shù)據(jù)的延遲會(huì)非常長(zhǎng)，對(duì)公交到站時(shí)間預(yù)測(cè)效 果會(huì)產(chǎn)生明顯影響，前者將影響信息的時(shí)效性，后者將影響信息的穩(wěn)定性，如車(chē)輛到站信息 突然出現(xiàn)中斷。從時(shí)間序列中分析得出影響信息時(shí)效性和穩(wěn)定性最大的GPS數(shù)據(jù)延遲時(shí)間 t閾值。
[0010] 在以上宏觀分析GPS數(shù)據(jù)延遲規(guī)律的基礎(chǔ)上，為達(dá)到精度和可靠性更高目的，本 發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0011] 考慮GPS數(shù)據(jù)延遲影響的實(shí)時(shí)公交到站時(shí)間預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：
[0012] 1)接收公交車(chē)GPS終端采集到的實(shí)時(shí)GPS數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除處 理；
[0013] 2)從靜態(tài)車(chē)輛列表中讀取待預(yù)測(cè)公交線路的車(chē)輛信息，根據(jù)接收到的實(shí)時(shí)GPS數(shù) 據(jù)，確定各輛車(chē)最近更新的車(chē)輛位置、速度信息，計(jì)算信息更新時(shí)間與基準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)間差 t Tnow TUpjate，
[0014] 3)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有更新位置信息的車(chē)輛進(jìn)行判斷，剔除處于非營(yíng)運(yùn)狀態(tài)下的車(chē)輛信 息，對(duì)處于各營(yíng)運(yùn)中的車(chē)輛位置信息進(jìn)行修正，得到車(chē)輛當(dāng)前實(shí)際所在位置；
[0015] 4)根據(jù)修正后的車(chē)輛位置信息，比較車(chē)輛的里程信息大小，確定出距離目標(biāo)站點(diǎn) 最近的車(chē)輛；
[0016] 5)預(yù)測(cè)最近車(chē)到達(dá)目標(biāo)站點(diǎn)的時(shí)間：
[0017] 當(dāng)GPS數(shù)據(jù)延遲時(shí)間Λ t小于￥時(shí)，最近車(chē)到達(dá)目標(biāo)站點(diǎn)的時(shí)間t通過(guò)下式計(jì) 算：
[0018]
[0019] 其中，i為車(chē)輛下游最近站點(diǎn)編號(hào)，η為目標(biāo)站點(diǎn)標(biāo)號(hào)，?(Μ + 1)為估計(jì)得到的待預(yù) 測(cè)線路公交車(chē)在站點(diǎn)i和站點(diǎn)i+Ι之間的行程時(shí)間，1為直接根據(jù)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)信息得到 的與下游最近站點(diǎn)的距離，V為該車(chē)輛的平均速度，Λ t為步驟2)中得到的由于GPS數(shù)據(jù) 延遲產(chǎn)生的時(shí)間差。
[0020] 當(dāng)GPS數(shù)據(jù)延遲時(shí)間Λ t大于或等于￥時(shí)，最近車(chē)到達(dá)目標(biāo)站點(diǎn)的時(shí)間t計(jì)算 方式如下：
[0021]
[0022] 其中，i為車(chē)輛下游最近站點(diǎn)編號(hào)，η為目標(biāo)站點(diǎn)標(biāo)號(hào)，"/,/十1)為估計(jì)得到的待預(yù) 測(cè)線路公交車(chē)在站點(diǎn)i和站點(diǎn)i+Ι之間的行程時(shí)間，1為直接根據(jù)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)信息得到 的與下游最近站點(diǎn)的距離，V為該車(chē)輛的平均速度，Λ 1為步驟3)中對(duì)車(chē)輛實(shí)際位置的修 正量。
[0023] 進(jìn)一步，所述步驟1)中，異常數(shù)據(jù)包括重復(fù)數(shù)據(jù)和無(wú)效數(shù)據(jù)。
[0024] 進(jìn)一步，所述步驟2)中，采用GPS時(shí)間作為基準(zhǔn)。
[0025] 進(jìn)一步，所述步驟3)，采用如下方法對(duì)處于各營(yíng)運(yùn)中的車(chē)輛位置信息進(jìn)行修正：
[0026] L' = L+ Λ I = L+ Λ t*V路段；
[0027] L'為修正后的車(chē)輛距離起點(diǎn)站的里程信息，L為直接從GPS數(shù)據(jù)中得到的車(chē)輛距 離起點(diǎn)站的里程信息，V sa為車(chē)輛當(dāng)前所在路段的路段平均速度，利用通過(guò)該路段的前車(chē)信 息計(jì)算得到：
[0028]
[0029] 其中，巧為前車(chē)i通過(guò)該路段的平均速度，k為一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)該路段的前車(chē)數(shù)。
[0030] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可靠性高，能夠?qū)崿F(xiàn)公交到站時(shí)間的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。 其特點(diǎn)在于考慮了實(shí)時(shí)車(chē)輛定位數(shù)據(jù)延遲對(duì)尋找目標(biāo)站點(diǎn)的最近車(chē)輛以及到站時(shí)間預(yù)測(cè) 結(jié)果可靠性的影響，有利于減少信息偏差，提高實(shí)時(shí)公交信息服務(wù)水平。同時(shí)，由于利用了 前車(chē)提供的行程時(shí)間信息，能夠充分反映實(shí)時(shí)路況，可以進(jìn)一步提高到站時(shí)間長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)的 精度和可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1示出了考慮GPS數(shù)據(jù)延遲影響的實(shí)時(shí)公交到站時(shí)間預(yù)測(cè)方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方 式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0033] 參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例的考慮GPS數(shù)據(jù)延遲影響的實(shí)時(shí)公交到站時(shí)間預(yù)測(cè)方法，包括 對(duì)實(shí)時(shí)接收到的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、計(jì)算各輛車(chē)最新傳回信息的時(shí)間與當(dāng)前基準(zhǔn)時(shí)間的 時(shí)間差、對(duì)處于運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的車(chē)輛位置進(jìn)行修正、確定距離目標(biāo)站點(diǎn)的最近車(chē)、預(yù)測(cè)最近車(chē) 到達(dá)目標(biāo)站點(diǎn)的時(shí)間五個(gè)步驟。具體如下：
[0034] 1)接收公交車(chē)GPS終端采集到的實(shí)時(shí)GPS數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除處 理；所述異常數(shù)據(jù)包括重復(fù)數(shù)據(jù)和無(wú)效數(shù)據(jù)；
[0035] 2)從靜態(tài)車(chē)輛列表中讀取待預(yù)測(cè)公交線路的車(chē)輛信息，根據(jù)接收到的實(shí)