CN101794508B - 交通信息填补方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种交通信息填补方法、装置及系统，所述方法包括：获取当前道路的交通信息；构建道路拓扑结构；根据所述道路拓扑结构，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。所述装置包括：获取模块，用于获取当前道路的交通信息；构建模块，用于构建道路拓扑结构；填补模块，用于根据所述道路拓扑结构，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。本发明适用于对道路交通信息中的缺失数据进行填补。

Description

交通信息填补方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及交通信息处理技术领域，特别涉及一种交通信息填补方法、装置及系统。
背景技术
目前，动态交通信息的生成依赖于实时采集到的交通数据。现有的交通数据采集方式通常可以分为三种：移动方式、固定采集方式和人工采集方式。尽管数据采集方式有多种多样，但是，由于交通数据采集覆盖范围有限，对于一些主要道路，如高速公路、城市主干道等，仍然会出现一段时间内采集不到交通数据的情况，从而在发布交通信息时，出现交通信息在时间或空间上的不连续，对客户体验或者动态导航应用带来不利影响。
为了对交通信息中的缺失数据进行填补，现有技术提出了均值法、最大频法及不完备数据分析法等填补方法。但是，上述方法需要获取大量的历史数据，找出数据中的统计规律，离线地对缺失数据进行填补。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
现有的交通信息填补方法计算复杂，难以满足在线实时处理的要求，用户对动态交通信息的体验质量不高。
发明内容
本发明的实施例提供一种交通信息填补方法、装置及系统，能够对交通信息中的缺失数据进行动态填补，提高用户对动态交通信息的体验质量。
本发明实施例采用的技术方案为：
一种交通信息填补方法，包括：
获取当前道路的交通信息；
构建道路拓扑结构；
根据所述道路拓扑结构，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补；
所述根据所述道路拓扑结构，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补包括：
根据当前道路在当前周期之前的多个周期的交通信息，获取时间填补值；
根据当前周期中当前道路的上下游道路的交通信息，获取空间填补值；
根据所述时间填补值和空间填补值，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。
一种交通信息填补装置，包括：
获取模块，用于获取当前道路的交通信息；
构建模块，用于构建道路拓扑结构；
填补模块，用于根据所述道路拓扑结构，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补；
所述填补模块包括：
第一获取单元，用于根据当前道路在当前周期之前的多个周期的交通信息，获取时间填补值；
第二获取单元，用于根据当前周期中当前道路的上下游道路的交通信息，获取空间填补值；
填补单元，用于根据所述时间填补值和空间填补值，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。
一种交通信息填补系统，该系统包括上述的交通信息填补装置。
本发明实施例交通信息填补方法、装置及系统，根据所构建的道路的拓扑结构，以及所获取的当前道路的交通信息，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。与现有技术相比，本发明能够对交通信息中的缺失数据进行动态填补，对交通信息的有效利用提供了有效的保障，提高了用户对动态交通信息的体验质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例一提供的交通信息填补方法流程图；
图2为本发明实施例二提供的交通信息填补方法流程图；
图3为本发明实施例二提供的道路拓扑结构示意图；
图4为本发明实施例三提供的交通信息填补装置结构示意图；
图5为本发明实施例四提供的交通信息填补装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
实施例一
本实施例提供一种交通信息填补方法，如图1所示，所述方法包括：
101、获取当前道路的交通信息；
102、构建道路拓扑结构；
103、根据所述道路拓扑结构，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。
本发明实施例交通信息填补方法，根据所构建的道路的拓扑结构，以及所获取的当前道路的交通信息，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。与现有技术相比，本发明能够对交通信息中的缺失数据进行动态填补，对交通信息的有效利用提供了有效的保障，提高了用户对动态交通信息的体验质量。
实施例二
如图2所示，所述交通信息填补方法，包括：
201、采用不同方式，对当前道路的交通数据进行采集。
具体地，可以采用以下几种采集方式：
(1)移动采集方式：以浮动车数据、手机信令等采集和应用为主。
(2)固定采集方式：可以分为三大类，磁频(电感线圈等)、波频(微波、超声波、雷达等)、视频(视频摄像头等)，各种数据源都有各自的特征；目前，电感线圈以其检测精度高、成本低的特点得到广泛应用。
(3)人工采集方式：数据录入人员通过广播、网络、现场等方式，实时获取交通信息(路况、事件等)，按照预定的规格进行记录入库，在多人协调整理确认之后，作为交通信息处理系统输入的有效补充。
202、分别对采用不同方式采集到的交通数据进行处理，获取多路交通信息。
对于采用不同方式采集到的交通数据，分别进行如下过程的处理：首先，对采集到的交通数据进行预处理，将一些异常值、重复值进行过滤或者标记，减少对处理结果的干扰；接着，由于交通信息与电子地图密切相关，因此在处理过程中，需要建立交通数据与电子地图之间的强关联，如地图匹配等过程；然后，计算有交通数据覆盖的道路的交通信息，如旅行时间或者拥堵状态等。最终，得到采用不同采集方式得到的交通数据所分别对应的交通信息。
203、将获取到的多路交通信息进行信息融合。
将采用不同采集方式得到的交通数据所分别对应的交通信息，作为信息融合的多路输入，通过信息融合算法(如贝叶斯网络算法、证据理论算法)进行信息融合，从而在提高交通信息覆盖率的同时，提高交通信息的准确率。
204、对经过信息融合后的交通信息进行缺失数据的填补。
由于各种交通数据本身覆盖范围的有限性，会导致城市内主要道路以及用户所关注的道路覆盖不全面的情况，进而影响到交通信息产品的用户体验和终端应用，因此，需要对经过信息融合后的交通信息进行缺失数据的填补。
所述对交通信息进行缺失数据的填补过程具体可以包括：
204a、获取所述经过信息融合后的交通信息。
204b、构建道路拓扑结构。
动态交通信息的生成与电子地图密切关联，各种采集到的交通数据需要通过各种方法(如地图匹配、映射表等)建立与电子地图之间的联系，对交通信息缺失的主要道路进行填补时，道路网络的拓扑结构可以提供一个重要的参考。
由于城市交通的演变具有流体的特征，对于一条有向的道路而言，道路上的交通流来自其上游道路，并且将流至其下游道路。因此，道路的交通信息必然受到其上下游道路的影响。道路拓扑结构可参照如下过程构建：
S1、根据电子地图中道路的通行属性，构建当前道路的上游道路的道路列表；
S2、根据电子地图中道路的通行属性，构建当前道路的下游道路的道路列表；
S3、对于可双向通行的道路，需要作为两条独立的有向道路，分别执行上述步骤S1和S2。
如图3所示，对于当前的道路Cur，其上游道路为In1和In2，下游道路为Out1和Out2。
其中，在构建道路拓扑结构时，需要考虑道路的禁行属性，如禁止左转等。
道路拓扑结构是一个全局信息，对于某个版本的电子地图，该信息是个不变量，因此，道路拓扑结构的构建过程只需要进行一次。
204c、根据所构建的道路拓扑结构，对所述经过信息融合后的交通信息进行缺失数据的填补。
由于交通流具有一定的连续性，除非突发的事件，不然产生交通信息突变的几率很小，交通流状态的变化应该为一个渐变的过程，即畅通-缓慢-拥堵-缓慢-畅通，根据各时段交通流的变化，每种状态可持续的时间不同。因此，可以从时间和空间两个维度来对道路交通信息的缺失数据进行填补。填补的方法具体如下：
Cur0＝F(Cur1，…，CurN，In1，…，Inn，Out1，…，Outm)
其中，Curi表示当前有向道路在前i个周期的交通参数，当i等于0时表示当前周期；
Ini表示当前有向道路的上游道路i在当前周期内的交通参数；
Outi表示当前有向道路的下游道路i在当前周期内的交通参数；
F表示当前有向道路与相邻道路之间的关系。
根据上述公式，从时间填补和空间填补两个方面对交通信息的填补进行描述：
L1、根据当前道路在当前周期之前的多个周期的交通信息，获取时间填补值。
如果当前周期某有向道路上没有交通信息，可根据该道路上前N个周期的交通信息对当前周期的缺失数据进行填补，其中N可以根据城市交通流的渐变特征设置，一般情况下，可以设置为3。具体填补过程如下：
L1a、记录当前道路上当前周期之前的N个周期的历史交通信息；
L1b、如果前N个周期内，当前道路至少有一个周期的交通信息有交通数据计算得出，则将具有计算结果的最近周期的交通信息中的交通数据作为时间填补值；
L1c、如果前N个周期内，当前道路的交通信息均为填补结果，则不对当前周期的交通信息的缺失数据进行填补，将时间填补值设置为空；
L1d、每过一个周期，对当前道路的历史交通信息进行刷新。
L2、根据当前周期中当前道路的上下游道路的交通信息，获取空间填补值。
具体可以包括如下步骤：
L2a、分别获取上游填补值和下游填补值；
其中，上游填补值的获取方法为：计算上游道路在当前周期内的交通参数的平均值，作为上游填补值；其中填补值不参与计算，如果均为填补值，则设置为上游填补值无效；
同样，下游填补值的获取方法与上游填补值的获取方法类似。
L2b、当上游填补值和下游填补值均存在时，计算所述上游填补值和下游填补值的平均值，作为空间填补值；
L2c、当上游填补值和下游填补值仅存在一个时，以所述上游填补值或下游填补值作为空间填补值；
L2c、当上游填补值和下游填补值均均不存在时，将空间填补值设置为无效。
L3、根据所述时间填补值和空间填补值，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。
如果所述时间填补值和空间填补值均存在，则计算所述时间填补值和空间填补值的平均值，作为交通信息的填补值对交通信息中的缺失数据进行填补；
如果所述时间填补值和空间填补值仅存在一个，则以所述时间填补值或空间填补值作为交通信息的填补值，对交通信息中的缺失数据进行填补；
如果时间填补值和空间填补值均不存在，则不对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。
205、将所述经过缺失数据填补的交通信息进行发布。
可以通过多种途径进行发布，如调频广播、无线网络、互联网等。根据各种不同通道的特征，如带宽、传输时间等，发布前需要对交通信息进行编码，以便将尽可能丰富的交通信息及时地提供给用户。
本发明实施例交通信息填补方法，以城市交通流渐变特征为基础，针对城市交通流在时间上的相似性以及空间上的连续性，结合电子地图的道路拓扑结构，根据所获取的当前道路的交通信息，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。与现有技术相比，本发明能够对交通信息中的缺失数据进行时空关联上的动态填补，对交通信息的有效利用提供了有效的保障，提高了用户对动态交通信息的体验质量。
实施例三
本实施例提供一种交通信息填补装置，如图4所示，所述装置包括：
获取模块41，用于获取当前道路的交通信息；
其中，所述获取模块41获取的当前道路的交通信息为：将采用不同采集方式得到的交通数据所分别对应的交通信息进行融合后得到的交通信息。
构建模块42，用于构建道路拓扑结构；
填补模块43，用于根据所述道路拓扑结构，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。
本发明实施例交通信息填补装置，根据所构建的道路的拓扑结构，以及所获取的当前道路的交通信息，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。与现有技术相比，本发明能够对交通信息中的缺失数据进行动态填补，对交通信息的有效利用提供了有效的保障，提高了用户对动态交通信息的体验质量。
实施例四
如图5所示，所述交通信息填补装置，包括：
获取模块51，用于获取当前道路的交通信息；
其中，所述获取模块51获取的当前道路的交通信息为：将采用不同采集方式得到的交通数据所分别对应的交通信息进行融合后得到的交通信息。
构建模块52，用于构建道路拓扑结构；
具体地，所述构建模块52构建道路拓扑结构可以按照以下过程进行：
如果当前道路为单向通行的道路，则根据电子地图中道路的通行属性，分别构建当前道路的上游道路和下游道路的道路列表；
如果当前道路为双向通行的道路，则将当前道路作为两条独立的有向道路，分别构建两条独立的有向道路的上游道路和下游道路的道路列表。
填补模块53，用于根据所述道路拓扑结构，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。
进一步地，所述填补模块53可以包括：
第一获取单元531，用于根据当前道路在当前周期之前的多个周期的交通信息，获取时间填补值；
第二获取单元532，用于根据当前周期中当前道路的上下游道路的交通信息，获取空间填补值；
填补单元533，用于根据所述时间填补值和空间填补值，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。
进一步地，所述第一获取单元531可以包括：
记录子单元5311，用于记录在当前道路上当前周期之前的多个周期的交通信息；
第一获取子单元5312，用于由所述当前周期之前的多个周期的交通信息中，获取包含交通数据的最近周期的交通信息中的交通数据，作为时间填补值。
进一步地，所述第一获取单元531还包括：
刷新子单元5313，用于在每过一个周期时，对当前道路的交通信息进行刷新。
进一步地，所述第二获取单元532包括：
第二获取子单元5321，用于分别获取上游填补值和下游填补值；
其中，所述上游填补值的获取方法为：计算上游道路在当前周期内的交通参数的平均值，作为上游填补值；同样，下游填补值的获取方法与上游填补值的获取方法类似。
计算子单元5322，用于计算所述上游填补值和下游填补值的平均值；
输出子单元5323，用于将上游填补值或下游填补值，或者上游填补值和下游填补值的平均值作为空间填补值。
进一步地，所述填补单元533包括：
第一填补子单元5331，用于当所述时间填补值和空间填补值均存在时，计算所述时间填补值和空间填补值的平均值，作为交通信息的填补值对交通信息中的缺失数据进行填补；
第二填补子单元5332，用于当所述时间填补值和空间填补值仅存在一个时，以所述时间填补值或空间填补值作为交通信息的填补值，对交通信息中的缺失数据进行填补。
本发明实施例交通信息填补装置，以城市交通流渐变特征为基础，针对城市交通流在时间上的相似性以及空间上的连续性，结合电子地图的道路拓扑结构，根据所获取的当前道路的交通信息，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。与现有技术相比，本发明能够对交通信息中的缺失数据进行时空关联上的动态填补，对交通信息的有效利用提供了有效的保障，提高了用户对动态交通信息的体验质量。
本发明实施例还提供一种交通信息填补系统，该系统包括具有上述功能的交通信息填补装置，通过该装置实现对道路交通信息中的缺失数据进行填补。
本发明实施例提供的交通信息填补装置及系统可以实现上述提供的方法实施例。本发明实施例提供的交通信息填补方法、装置及系统可以适用于对道路交通信息中的缺失数据进行填补，但不仅限于此。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种交通信息填补方法，其特征在于，包括：
获取当前道路的交通信息；
构建道路拓扑结构；
根据所述道路拓扑结构，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补；
所述根据所述道路拓扑结构，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补包括：
根据当前道路在当前周期之前的多个周期的交通信息，获取时间填补值；
根据当前周期中当前道路的上下游道路的交通信息，获取空间填补值；
根据所述时间填补值和空间填补值，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建道路拓扑结构包括：
如果当前道路为单向通行的道路，则根据电子地图中道路的通行属性，分别构建当前道路的上游道路和下游道路的道路列表；
如果当前道路为双向通行的道路，则将当前道路作为两条独立的有向道路，分别构建两条独立的有向道路的上游道路和下游道路的道路列表。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据当前道路在当前周期之前的多个周期的交通信息，获取时间填补值包括：
记录在当前道路上当前周期之前的多个周期的交通信息；
由所述当前周期之前的多个周期的交通信息中，获取包含交通数据的最近周期的交通信息中的交通数据，作为时间填补值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据当前周期中当前道路的上下游道路的交通信息，获取空间填补值包括：
分别获取上游填补值和下游填补值；
当上游填补值和下游填补值均存在时，计算所述上游填补值和下游填补值的平均值，作为空间填补值；
当上游填补值和下游填补值仅存在一个时，以所述上游填补值或下游填补值作为空间填补值。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述时间填补值和空间填补值，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补包括：
当所述时间填补值和空间填补值均存在时，计算所述时间填补值和空间填补值的平均值，作为交通信息的填补值对交通信息中的缺失数据进行填补；
当所述时间填补值和空间填补值仅存在一个时，以所述时间填补值或空间填补值作为交通信息的填补值，对交通信息中的缺失数据进行填补。
6.一种交通信息填补装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取当前道路的交通信息；
构建模块，用于构建道路拓扑结构；
填补模块，用于根据所述道路拓扑结构，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补；
所述填补模块包括：
第一获取单元，用于根据当前道路在当前周期之前的多个周期的交通信息，获取时间填补值；
第二获取单元，用于根据当前周期中当前道路的上下游道路的交通信息，获取空间填补值；
填补单元，用于根据所述时间填补值和空间填补值，对当前道路的交通信息中的缺失数据进行填补。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一获取单元包括：
记录子单元，用于记录在当前道路上当前周期之前的多个周期的交通信息；
第一获取子单元，用于由所述当前周期之前的多个周期的交通信息中，获取包含交通数据的最近周期的交通信息中的交通数据，作为时间填补值。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元包括：
第二获取子单元，用于分别获取上游填补值和下游填补值；
计算子单元，用于计算所述上游填补值和下游填补值的平均值；
输出子单元，用于将上游填补值或下游填补值，或者上游填补值和下游填补值的平均值作为空间填补值。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述填补单元包括：
第一填补子单元，用于当所述时间填补值和空间填补值均存在时，计算所述时间填补值和空间填补值的平均值，作为交通信息的填补值对交通信息中的缺失数据进行填补；
第二填补子单元，用于当所述时间填补值和空间填补值仅存在一个时，以所述时间填补值或空间填补值作为交通信息的填补值，对交通信息中的缺失数据进行填补。
10.一种交通信息填补系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求6至9任一项所述的交通信息填补装置。
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