CN104931041A - 一种基于用户轨迹数据的地点序列预测方法 - Google Patents

一种基于用户轨迹数据的地点序列预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于用户轨迹数据的地点序列预测方法，包括如下步骤：标定区域内的停留地点；进行轨迹中停留状态标定，将轨迹分段，计算用户的地点访问序列和访问时间；按一定时间粒度，将用户的轨迹划分为地点访问时间序列；结合当前情境特征信息的不同组合，从历史数据中划分出多个数据子集，根据数据子集，分别生成状态转移矩阵；以待用户的当前情境特征为输入，以多个状态转移矩阵为根据，计算出多个下一时刻地点分布，然后通过人为定义并调节权重做加权，最终预测出用户下一时刻的地点分布。本发明可以更加全面的考虑历史数据中的用户信息、轨迹的时空情境信息，从而获得更好的预测准确率，可更好的支撑相关的应用研究。

Description

一种基于用户轨迹数据的地点序列预测方法
技术领域
本发明属于基于用户轨迹数据的移动预测领域，涉及一种高阶移动与测试方法，具体地说，涉及一种基于用户轨迹数据的地点序列预测方法。
背景技术
近年来，基于历史轨迹数据进行移动预测是GPS数据研究领域的新主题，吸引了越来越多研究人员的关注。所谓移动预测，通常是指以大量的历史轨迹信息为基础，结合用户当前的位置、时间等情境特征信息，可以对用户接下来到达的地点做出预测。其中，历史轨迹信息主要来源于GPS传感器、手机等便携式记录设备。通过对历史轨迹的数据挖掘，包括对单个用户或群体用户的历史轨迹数据的挖掘，结合隐马尔科夫链、条件概率模型、图模型等算法，以用户当前的移动信息为基础，可以准确的预测用户将要到达的下一地点、到达时间，以及在当前位置的停留时间等信息。
通过观察不难发现，人们日常的生活轨迹中蕴含着丰富的时空规律，举例来说，人们总是来往于各个地点完成事项。以学生在大学校园的生活场景为例，学生每天早上到喜好的餐厅吃饭，然后按照课程表安排去教学楼上课，每天晚上去田径场锻炼身体，周末去超市购物等。
随着定位设备和无线通信技术的发展，移动预测研究逐渐成为近年来的热点。专利200810189561.5提出了一种预测移动对象位置的系统和方法，采用贝叶斯网络模型预测位置，但使用射频识别(RFlD)技术采集数据的适用范围比较受限。专利201310036220.5以小区为空间粒度，根据历史数据预测用户的驻留时间及接下来到达的小区，而无法预测用户未来的访问地点序列。专利201410104399.8提出了一种基于用户移动规则的位置预测方法，以基站覆盖范围网格为空间粒度，通过挖掘用户模式进行位置预测，来提高通信系统资源分配效率；专利201310507337.7提出了一种基于支持向量机的无线异构网络移动用户位置预测方法，可以根据用户位置自适应的调整预测方法，优化资源分配，改善无线网络QoS。然而，上述两个专利中的预测位置粒度很难利用到以人为中心的应用服务中。专利201110308289.X提出了一种基于历史轨迹数据挖掘的位置预测方法，预测结果用于满足各类基于位置的服务，但网格型的空间划分并不符合实际物理空间地点分布的规律。
发明内容
为了解决在高阶移动预测中由于误差积累导致准确率下降的问题，本发明提供了一种基于用户轨迹数据的地点序列预测方法，可以更加全面的考虑历史数据中的用户信息、轨迹的时空情境信息，从而获得更好的预测准确率，可更好的支撑相关的应用研究。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于用户轨迹数据的地点序列预测方法，包括如下步骤：
S1、根据地图信息，标定数据采集范围内停留地点区域各个顶点的经纬度；
S2、通过判断轨迹中的点是否属于某个多边形区域，对轨迹中点赋予地点属性；并将连续属于同一地点的轨迹点标记为停留状态；停留状态标定后，将轨迹分段，计算用户的地点访问序列和访问时间；
S3、按一定时间粒度，将用户的轨迹划分为地点访问时间序列；
S4、结合当前情境特征信息，包括用户唯一标识、周几、时间、地点四种特征的不同组合，从历史数据中划分出多个数据子集，根据每个数据子集分别生成状态转移矩阵；
S5、以待用户的当前情境特征，包括用户唯一标识(UlD)、今天周几(DAY)，当前时间(TlME)、当前地点(LOCATlON)为输入，以多个状态转移矩阵为根据，计算出多个下一时刻地点分布，通过人为定义权重做加权，最终预测出用户下一时刻的地点分布；以分布中值最大的维度对应地点作为该时刻的预测地点；
S6、循环执行步骤S5，直至预测所需时刻的地点分布，并以每个时刻地点分布中值最大的维度对应地点作为该时刻的预测地点；
S7、汇总每个时刻的预测结果，输出。
本发明具有以下有益效果：
可以更加全面的考虑历史数据中的用户信息、轨迹的时空情境信息，从而获得更好的预测准确率，可更好的支撑相关的应用研究。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于用户轨迹数据的地点序列预测方法的整体流程图。
图2为本发明实施例一种基于用户轨迹数据的地点序列预测方法中循环预测细节图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于用户轨迹数据的地点序列预测方法，包括如下步骤：
S1、根据地图信息，标定数据采集范围内停留地点区域各个顶点的经纬度；
S2、通过判断轨迹中的点是否属于某个多边形区域，对轨迹中点赋予地点属性；并将连续属于同一地点的轨迹点标记为停留状态；停留状态标定后，将轨迹分段，计算用户的地点访问序列和访问时间；
S3、按一定时间粒度，将用户的轨迹划分为地点访问时间序列；
S4、结合当前情境特征信息，包括用户唯一标识、周几、时间、地点四种特征的不同组合，从历史数据中划分出多个数据子集，根据数据子集，分别生成状态转移矩阵；
S5、以待用户的当前情境特征，包括用户唯一标识(UlD)、今天周几(DAY)，当前时间(TlME)、当前地点(LOCATlON)为输入，以多个状态转移矩阵为根据，计算出多个下一时刻地点分布，根据实际情况人为地分配权重做加权，最终预测出用户下一时刻的地点分布。以分布中值最大的维度对应地点作为该时刻的预测地点；
S6、如图2所示，循环执行步骤S5，直至预测所需时刻的地点分布，并以每个时刻地点分布中值最大的维度对应地点作为该时刻的预测地点；
S7、汇总每个时刻的预测结果，输出。
实施例
步骤1、根据地图信息，标注数据采集范围内重要地点区域各个顶点的经纬度，如此一来，一个地点即为一个多边形，地点分别表示为L1，L2，……，LV，V表示地点总数；
步骤2、通过判断轨迹中的点是否属于某个多边形区域，对轨迹中点赋予地点属性；并将连续属于同一地点的轨迹点标记为停留状态。停留状态标定后，轨迹被停留状态分段，计算用户的地点访问序列和访问时间；
步骤3、按一定时间粒度to，将用户的停留状态分为地点访问时间序列，<t1，l1>，<t2，l2>，……，<tN，lN>。举例说明，to为10分钟，当前时刻为某个周三(DAY为周三)上午11：40：00，用户(UlD为0001)的当前位置是教学楼。其中，11：40：00表示11：40：00-11：50：00这一时间段；
步骤4、如步骤3中举例，当前情境特征信息为，用户唯一标识(UlD)、今天周几DAY、当前时间to、当前地点分布为(如举例中所述，这里分布中只有一个地点对应的维度值为1，即教学楼，其他地点对应的维度值均为0)。根据四种特征信息的不同组合，从而将总体数据划分出多个数据子集S1，S2，……，SK；根据数据子集，分别生成不同的状态转移矩阵M1，M2，……，MK。接下来，解释说明数据子集和状态转移矩阵：比如说，S1表示从总体数据中划分出UlD为0001、DAY为周三、to为11：40：00的数据子集，然后统计其中从当前时刻(11：40：00)到下一时刻(即11：50：00)的地点转移矩阵，即M1；同理，S2表示从总体数据中划分出UlD为0001、to为11：40：00的数据子集(相较S1可以看出，数据子集S2不再限定DAY特征，且有)，并转化为状态转移矩阵M2；其他数据子集和转移矩阵来源同理，分别来自于不同的特征组合限定出的不同的数据子集并转为状态转移矩阵。需要说明的是，数据子集之间可能存在包含的关系(如S1，S2)，部分数据子集被多次计算(如S1)；由于后续步骤中存在加权计算，且权重由人工赋值，所以这种情况并不影响结果。
步骤5、以待用户的当前情境特征，以状态转移矩阵为基础，预测用户下一时刻的地点分布其中，以分布中值最大的维度对应地点作为该时刻的预测地点，用表示；
步骤6、循环执行第5步，其中pk为各部分数据集的权重，根据实际情况人为地分配权重(可多次调节取优)，且保证以分布中值最大的维度对应地点作为该时刻的预测地点，如其中ti+1为当前时刻，循环直至预测所需时刻的地点分布；
步骤7、汇总每个时刻的预测结果并输出，即指定的将来一段时间内用户的地点序列，即 ……，其中tT为最后一个时刻。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于用户轨迹数据的地点序列预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据地图信息，标定数据采集范围内停留地点区域各个顶点的经纬度；
S2、通过判断轨迹中的点是否属于某个多边形区域，对轨迹中点赋予地点属性；并将连续属于同一地点的轨迹点标记为停留状态；停留状态标定后，将轨迹分段，计算用户的地点访问序列和访问时间；
S3、按一定时间粒度，将用户的轨迹划分为地点访问时间序列；
S4、结合当前情境特征信息的不同组合，从历史数据中划分出多个数据子集，根据数据子集，分别生成状态转移矩阵；
S5、以待用户的当前情境特征为输入，以多个状态转移矩阵为根据，计算出多个下一时刻地点分布，通过人为定义权重做加权，最终预测出用户下一时刻的地点分布；以分布中值最大的维度对应地点作为该时刻的预测地点；
S6、循环执行步骤S5，直至预测所需时刻的地点分布，并以每个时刻地点分布中值最大的维度对应地点作为该时刻的预测地点；
S7、汇总每个时刻的预测结果，输出。
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