CN111615061B - 移动终端轨迹数据的去噪方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动终端轨迹数据的去噪方法及装置，该方法包括：基于每条移动终端轨迹数据得到包括第一、第二、第三位置及对应时间轨迹数据；计算得到第一、第二、第三距离，第一、第二时间；将第一和第二时间小于设定时长的记第一轨迹数据，将第一和/或第二时间不小于设定时长的临时确认为噪声数据，记为第二轨迹数据；计算得到第二位置夹角和第一，第二，第三速度；由获取数据判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件情况下，将其临时确定为噪声数据，记为第三轨迹数据；针对第二和第三轨迹数据中每条轨迹数据，判断第二和第三位置是否相等，相等则为噪声数据，去除其对应移动终端轨迹数据。通过上述方案，能够达到对移动终端轨迹去噪的目的。

Description

移动终端轨迹数据的去噪方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术及信息处理技术领域，尤其涉及一种移动终端轨迹数据的去噪方法及装置。

背景技术

随着我国通信网络建设的持续推进，我国的移动用户持续增长，用户在通过移动终端通信时，产生了大量的通信数据，该数据记录了用户通信所连接的基站，同时时间等信息。目前5G网络信号已经在全国有了大量试点区域，5G基站信号理想覆盖范围为250米，在复杂的城市通信环境下，覆盖的距离更短，在这样的情况下，通过信令数据里的通信基站位置+通信时间，来表征终端用户行程详情的移动终端轨迹，越来越接近用户的真实轨迹。

然而，基于轨迹的挖掘计算，对轨迹数据的质量有较高的要求，移动终端轨迹不同于GPS轨迹数据，GPS轨迹数据有着很短的时间间隔和位置精度。基于信令数据的移动终端轨迹有着不均匀的时间跨度和位置跨度，信令数据是手机用户与发射基站之间的通信数据，移动终端开机状态下就会定时产生，在通信时会大量产生。

目前对轨迹去噪的方法包括轨迹聚类、卡尔曼滤波等方法，但是这些方法主要应用于少量GPS轨迹数据集上，在面向基于信令数据的大量轨迹去噪时，无法满足性能上的需求。另外基于通信原理，移动终端的通信数据易受通信环境影响，还有其他条件下产生的噪音数据，都需给予正取的去噪处理。大量的移动终端轨迹数据去噪，对系统和方法都提出了较大的压力。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种移动终端轨迹数据的去噪方法及装置，以消除或改善现有技术中无法处理大量数据的问题。

本发明的技术方案如下：

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种移动终端轨迹数据的去噪方法，包括以下步骤：

对预先获取的每一条移动终端轨迹数据进行数据添加，得到包括第一位置、出现在第一位置的时间、第二位置、出现在第二位置的时间、第三位置、出现在第三位置的时间的轨迹数据；其中，所述第二位置表示相应移动终端轨迹数据中的位置，所述第一位置为所述第二位置的紧邻的前一位置，所述第三位置为所述第二位置的紧邻的下一位置；

通过计算第一位置到达第二位置的距离，得到第一距离；计算第一位置到达第三位置的距离，得到第二距离，计算第二位置到达第三位置的距离，得到第三距离，通过计算出现在第一位置的时间与出现在第二位置的时间的差值，得到第一时间，计算出现在第二位置的时间与出现在第三位置的时间的差值，得到第二时间；

将第一时间和第二时间均小于设定时长的轨迹数据记录为第一轨迹数据，将第一时间和/或第二时间不小于所述设定时长的轨迹数据临时确认为噪声数据，并记录为第二轨迹数据；

将第一轨迹数据中对应的第一位置与第二位置连接，得到第一直线，第二位置到第三位置连接，得到第二直线，通过计算第一直线与第二直线之间的夹角，得到第二位置点的夹角，并计算移动终端从第一位置移动到第二位置的速度，得到第一速度，通过计算移动终端从第二位置移动到第三位置的速度，得到第二速度，以及通过计算移动终端从第一位置移动到第三位置的速度，得到第三速度；

在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据；其中，所述噪声过滤条件包括第一距离不大于第一设定距离，和对应的第三距离不大于第一设定距离，和第二位置点的夹角不大于十五度；或第一速度不小于第一设定速度，和/或在第二速度不小于第一设定速度，和/或在第三速度不小于第一设定速度；

针对第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据，判断第二位置与第三位置是否相等，若相等，则确认相应的轨迹数据为噪声数据，并去除被确认为噪声数据的轨迹数据对应的移动终端轨迹数据。

在一些实施例中，对预先获取的每一条移动终端轨迹数据进行数据添加，得到包括第一位置、出现在第一位置的时间、第二位置、出现在第二位置的时间、第三位置、出现在第三位置的时间的轨迹数据，还包括：

获取移动终端轨迹数据；

其中，获取移动终端轨迹数据，包括：

按移动终端号码对预先采集的多条信令数据分组；其中，每条信令数据包括移动终端号码和、时间戳、及基站标识；

将分组后的所有信令数据按时间顺序排序，并根据基站工参表获取各信令数据中基站标识对应的基站经纬度位置；

根据一条信令数据对应的基站经纬度位置和时间戳，得到一条移动终端轨迹数据。

在一些实施例中，在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据，包括：

在第二距离等于零且第一距离与第三距离相等且第一距离不等于零的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于移动终端来回切换基站产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

在一些实施例中，在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据，包括：

在第一距离不小于第一设定距离，且第二位置点的夹角不大于五度的情况下，和/或在第三距离不小于第一设定距离，且第二位置点的夹角不大于五度的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于信号在未更新标定的原基站与邻近新基站间跳转使第一轨迹数据中对应的位置间的直线形成尖锐角产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据；

在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据，包括：

在第一轨迹数据满足第一轨迹数据对应的第一距离不大于第一设定距离，和对应的第三距离不大于第一设定距离，和第二位置点的夹角不大于十五度的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于信号在未更新标定的原基站与邻近新基站间跳转使第一轨迹数据中对应的位置间的直线形成尖锐角产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

在一些实施例中，在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据，包括：

在第一轨迹数据满足第一轨迹数据对应的第一速度不小于第一设定速度的情况下，和/或在第二速度不小于第一设定速度的情况下，和/或在第三速度不小于第一设定速度的情况下，将第一轨迹数据临时确定为移动终端来回切换基站使移动终端的移动速度过大产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

在一些实施例中，在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据，包括：

将第一轨迹数据对应的第一速度与对应的第二速度相比较，得到最大值，并将第一轨迹数据对应的第一速度或与对应的第二速度相比较，得到最小值；

在第一轨迹数据对应的最大值与对应的最小值之比不小于第二设定速度的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于信号在未更新标定的原基站与邻近新基站间跳转使移动终端的速度突变异常产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

在一些实施例中，针对第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据，判断第二位置与第三位置是否相等，若相等，则确认相应的轨迹数据为噪声数据，并去除被确认为噪声数据的轨迹数据对应的移动终端轨迹数据，包括：

利用geohash算法，获取第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据对应的第二位置的位置字符串与第三位置的位置字符串；

将第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据对应的第二位置的位置字符串与第三位置的位置字符串进行比较；

若第二位置的位置字符串与第三位置的位置字符串不相等，则将第二位置、第三位置重新记录为移动终端轨迹数据。

在一些实施例中，将第一轨迹数据中对应的第一位置与第二位置连接，得到第一直线，第二位置到第三位置连接，得到第二直线，通过计算第一直线与第二直线之间的夹角，得到第二位置点的夹角，并计算移动终端从第一位置移动到第二位置的速度，得到第一速度，通过计算移动终端从第二位置移动到第三位置的速度，得到第二速度，以及通过计算移动终端从第一位置移动到第三位置的速度，得到第三速度，包括：

利用余弦定理，通过计算第一距离的平方与第三距离的平方之和与第二距离的平方之差，得到第一数据；计算第一距离与第三距离的乘积的二倍，得到第二数据；计算第一数据与第二数据的比值，得到第二位置点的夹角；

通过计算第一距离与第一时间的比值，得到第一轨迹数据对应的第一位置与第二位置的移动速度，得到第一速度；

通过计算第三距离与第二时间之比，得到第一轨迹数据第二位置与第三位置的移动速度，得到第二速度；

计算所述第一时间与第二时间之和，得到第三时间，通过计算第二距离与第三时间之比，得到第一轨迹数据对应的第一位置与第三位置的移动速度，得到第三速度。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述方法的步骤。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述方法的步骤。

本发明实施例的一种移动终端轨迹数据的去噪方法及装置，通过对紧邻轨迹点数据前一位置及紧邻轨迹点数据下一位置的两点数据进行判断，以用于大量的移动终端轨迹数据并行计算，从而达到利用大数据平台大规模对移动终端轨迹去噪的目的。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本发明一实施例的移动终端轨迹数据的去噪方法的流程示意图；

图2为本发明一具体实施例的移动终端轨迹数据的去噪方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

图1是本发明一实施例的移动终端轨迹数据的去噪方法的流程示意图，如图1所示，该实施例的移动终端轨迹数据的去噪方法可包括以下步骤S110至步骤S160。

下面将对步骤S110至步骤S160的具体实施方式进行详细说明。

步骤S110：对预先获取的每一条移动终端轨迹数据进行数据添加，得到包括第一位置、出现在第一位置的时间、第二位置、出现在第二位置的时间、第三位置、出现在第三位置的时间的轨迹数据；其中，所述第二位置表示相应移动终端轨迹数据中的任一位置，所述第一位置为所述第二位置的紧邻的前一位置，所述第三位置为所述第二位置的紧邻的下一位置。

在步骤S110之前，图1所示方法还可包括步骤：S101，按移动终端号码对预先采集的多条信令数据分组；其中，每条信令数据包括移动终端号码和、时间戳、及基站标识；S102，将分组后的所有信令数据按时间顺序排序，并根据基站工参表获取各信令数据中基站标识对应的基站经纬度位置；S103，根据一条信令数据对应的基站经纬度位置和时间戳，得到一条移动终端轨迹数据。

在步骤S101中，移动终端号码可以为手机号、对移动终端的设备进行编号等其他区分移动终端方式的号码；并且，信令数据可以为手机的信令数据、物联网的信令数据等其他终端设备的信令数据。信令数据中包含了移动终端号码、通信基站、通信类型、通信时间等信息。而且预先采集的信令数据是通过移动通信运营商系统来进行采集的，还可以通过Kafka系统获得实时信令数据。

在步骤S102中，基站工参表内可以包括基站的经纬度、基站名称、基站天线的方位角、基站发射信号的覆盖半径、基站所属街道等信息；从而根据信令数据内的基站标识以及基站工参表可以获得基站的经纬度，进而获得移动终端对应的基站的具体位置。

在步骤S103中，根据步骤S102中移动终端通信时的位置，即移动终端通信时对应的基站具体位置和移动终端通信时对应的时间可以形成移动终端的轨迹数据。并且，移动终端只要进行使用，就可以产生轨迹数据，因此，移动轨迹数据具有持续时间长的特点。同时，由于基站的建设覆盖全国，则轨迹数据还具有轨迹覆盖范围广、数据量巨大的特点。

在步骤S110中，第二位置可以表示预先获取的多条移动终端轨迹数据中的任一终端轨迹数据中对应的位置，第一位置表示为第二位置紧邻的前一位置，第三位置表示为第二位置紧邻的下一位置，例如，第一位置表示为loc1，第二位置为loc2，第三位置表示为loc3，那么，该移动终端设备的下一条轨迹数据对应的位置是loc3，则在此条数据中，第一位置对应表示为loc2，第二位置对应表示为loc3，第三位置对应表示为与loc3位置紧邻的下一位置loc4；对于移动终端设备的轨迹数据loc4及loc4之后的轨迹数据来说，当loc4作为第二位置时，则loc4中添加的数据与loc2、loc3作为第二位置时，添加的数据的选择方式相同。与此同时，在添加位置数据时，要同样添加其对应的时间数据。

步骤S120：通过计算第一位置到达第二位置的距离，得到第一距离；计算第一位置到达第三位置的距离，得到第二距离，计算第二位置到达第三位置的距离，得到第三距离，通过计算出现在第一位置的时间与出现在第二位置的时间的差值，得到第一时间，计算出现在第二位置的时间与出现在第三位置的时间的差值，得到第二时间。

在步骤S120中，通过对每条轨迹数据中移动终端设备从第一位置移动到第二位置的路程、从第二位置移动到第三位置的路程、以及第一位置移动到第三位置的路程进行计算。例如，计算两个位置点之间的直线距离可以通过计算第二位置与第一位置之差，得到第一距离；计算第三位置与第一位置之差，得到第二距离；计算第三位置与第二位置之差，得到第三距离。第一位置可以表示为a，第二位置可以表示为b，第三位置可以表示为c，第一距离可以表示为ab，第二距离可以表示为ac，第三距离可以表示为bc。其中，第一距离、第二距离、第三距离、第一时间、以及第二时间以在使用噪声条件筛选噪声时使用。

步骤S130：将第一时间和第二时间均小于设定时长的轨迹数据记录为第一轨迹数据，将第一时间和/或第二时间不小于所述设定时长的轨迹数据临时确认为噪声数据，并记录为第二轨迹数据。

在步骤S130中，设定时长可以设置为1h、2h、3h等其他时长。例如，将第一时间表示为d1、第二时间表示为d2，并且将设定时长表示为2h，在轨迹数据同时满足d1<＝2h并且d2<＝2h时，则将满足条件的轨迹数据继续进行去噪。

其中，使用设定时长对数据进行判断是由于移动终端设备可能会出现关机、信号丢失以及对设备开启飞行模式等长时间不产生信号的情况，因此会导致较长时间内无法产生信令数据，以及在较长时间间隔内无法获取轨迹点数据，从而不能表示连续的轨迹。步骤S140：将第一轨迹数据中对应的第一位置与第二位置连接，得到第一直线，第二位置到第三位置连接，得到第二直线，通过计算第一直线与第二直线之间的夹角，得到第二位置点的夹角，并计算移动终端从第一位置移动到第二位置的速度，得到第一速度，通过计算移动终端从第二位置移动到第三位置的速度，得到第二速度，以及通过计算移动终端从第一位置移动到第三位置的速度，得到第三速度。

在步骤S140中，通过使用第一时间、第二时间均满足设定时长条件的轨迹数据计算出用于对噪声数据条件判断的数据。只计算第二位置点的夹角是由于被添加数据的每条轨迹数据中的第二位置表示为每条轨迹数据中的原始数据。

在一些实施例中，利用余弦定理，通过计算第一距离的平方与第三距离的平方之和与第二距离的平方之差，得到第一数据；计算第一距离与第三距离的乘积的二倍，得到第二数据；计算第一数据与第二数据的比值，得到第二位置点的夹角；例如，利用余弦定理的公式可以得到第二位置点的夹角：

其中，B表示为第二位置的夹角，cos B表示为第二位置点的夹角的余弦值，ab表示为第一距离，bc表示为第三距离，ac表示为第二距离。

通过计算第一距离与第一时间的比值，得到第一轨迹数据对应的第一位置与第二位置的移动速度，得到第一速度；例如，可以通过如下公式得到第一速度：

其中，s1表示为第一速度，ab表示为第一距离，d1表示为第一时间。

通过计算第三距离与第二时间之比，得到第一轨迹数据第二位置与第三位置的移动速度，得到第二速度；例如，可以通过如下公式得到第二速度：

其中，s2表示为第二速度，bc表示为第三距离，d2表示为第二时间。

计算所述第一时间与第二时间之和，得到第三时间，通过计算第二距离与第三时间之比，得到第一轨迹数据对应的第一位置与第三位置的移动速度，得到第三速度；例如，可以通过如下公式得到第三速度：

ac＝ab+bc，

其中，s3表示为第三速度，ac表示为第二距离，ab表示为第一距离，bc表示为第三距离，d1表示为第一时间，d2表示为第二时间。

步骤S150：在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据；其中，所述噪声过滤条件包括第一距离不大于第一设定距离，和对应的第三距离不大于第一设定距离，和第二位置点的夹角不大于十五度；或第一速度不小于第一设定速度，和/或在第二速度不小于第一设定速度，和/或在第三速度不小于第一设定速度。

在步骤S150中，第一轨迹数据与第三轨迹数据中包含的是每一条轨迹数据中的第二位置。通过对第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度是否满足噪声过滤条件以判断轨迹数据是否为噪声数据。由于移动终端设备在通信的过程中，通信数据容易受到环境的影响进而产生噪声数据。而噪声数据可以包括由于移动终端在相邻的两个或多个基站信号覆盖范围内，不断地在两个或多个基站之间频繁切换从而产生噪声数据；还可以由于旧基站在新基站建设后仍未对旧基站的标定进行更新从而产生噪声数据等其他产生噪声数据的原因。

在一些实施例中，在第二距离等于零且第一距离与第三距离相等且第一距离不等于零的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于移动终端来回切换基站产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

其中，满足条件的轨迹数据被判定为由于通信的过程中，移动终端来回切换基站而产生的噪声数据，将判定的噪声数据保留并记录为第三轨迹数据以用于二次判断以免该轨迹数据并非噪声数据。第三轨迹数据中包含的是第二位置，因为每一个第二位置表示为每一条轨迹数据中的原始数据。而第一位置与第三位置的判定均通过第一位置与第三位置作为第二位置的情况下进行判断。

并且，在不满足第二距离等于零且第一距离与第三距离相等且第一距离不等于零的情况下，则第一轨迹数据则不为噪声数据，可以继续保留为轨迹数据。

在一些实施例中，在第一距离不小于第一设定距离，且第二位置点的夹角不大于五度的情况下，和/或在第三距离不小于第一设定距离，且第二位置点的夹角不大于五度的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于信号在未更新标定的原基站与邻近新基站间跳转使第一轨迹数据中对应的位置间的直线形成尖锐角产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

其中，第一设定距离可以为4500m、5000m、5500m等其他距离。并且，由于移动轨迹中的两个位置之间的距离比较远的情况下，比如说6000m，那么第二位置点的夹角就可以比较小，但是不能小于5°，才不会出现噪音。

在一些实施例中，在第一轨迹数据满足第一轨迹数据对应的第一距离不大于第一设定距离，和对应的第三距离不大于第一设定距离，和第二位置点的夹角不大于十五度的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于信号在未更新标定的原基站与邻近新基站间跳转使第一轨迹数据中对应的位置间的直线形成尖锐角产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

其中，因为考虑到可以出现移动轨迹中的两个位置之间的距离过远的情况下，则还可以出现移动轨迹中的两个位置之间的距离过近的情况，那么，在移动轨迹中的两个位置之间的距离过近的情况，而移动轨迹中的两个位置之间的直线距离则会比较短，那么第二位置点的夹角就不能过小，则至少大于15°，才不会出现噪音。

在一些实施例中，在第一轨迹数据满足第一轨迹数据对应的第一速度不小于第一设定速度的情况下，和/或在第二速度不小于第一设定速度的情况下，和/或在第三速度不小于第一设定速度的情况下，将第一轨迹数据临时确定为移动终端来回切换基站使移动终端的移动速度过大产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

其中，第一设定速度的速度范围可以为100km/h～150km/h，例如，第一设定速度可以为100km/h、120km/h、130km/h等。例如，将第一设定速度为120km/h，在第一速度不小于120km/h、或第二速度不小于120km/h、或第三速度不小于120km/h的情况下，才可以判定轨迹数据为噪声数据，并记录为第三数据。此时，该噪声数据可以称为超速噪音，由于移动终端来回切换基站或者说是基站漂移产生的。

在一些实施例中，将第一轨迹数据对应的第一速度与对应的第二速度相比较，得到最大值，并将第一轨迹数据对应的第一速度或与对应的第二速度相比较，得到最小值；在第一轨迹数据对应的最大值与对应的最小值之比不小于第二设定速度的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于信号在未更新标定的原基站与邻近新基站间跳转使移动终端的速度突变异常产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

并且，通过上述实施例中的噪声条件对轨迹数据进行判断后，得到的满足条件的数据并不是表示这些数据均为噪声数据，因为经过上述条件判断后很可能会出现过拟合的情况发生，致使正常数据被误判为噪声数据，因此，需要在下一步骤进行过拟合处理。

步骤S160：针对第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据，判断第二位置与第三位置是否相等，若相等，则确认相应的轨迹数据为噪声数据，并去除被确认为噪声数据的轨迹数据对应的移动终端轨迹数据。

在步骤S160中，若第二位置与第三位置不相等，则可以将判定为噪声的轨迹数据重新记录为轨迹数据并不判定为噪声数据。

在一些实施例中，利用geohash算法，获取第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据对应的第二位置的位置字符串与第三位置的位置字符串；将第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据对应的第二位置的位置字符串与第三位置的位置字符串进行比较；若第二位置的位置字符串与第三位置的位置字符串不相等，则将第二位置、第三位置重新记录为移动终端轨迹数据。

其中，geohash算法是一种地址编码方法，能够将二维空间的经纬度数据编码成一个字符串。通过geohash算法将轨迹数据对应的经纬度编码成字符串，并进行比较。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述方法的步骤。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述方法的步骤。

为使本领域技术人员更好地了解本发明，下面将以具体实施例说明本发明的实施方式。

图2是本发明一实施例的移动终端轨迹数据的去噪方法的流程图。如图2所示，在一具体实施例中，移动终端轨迹数据的去噪方法，包括以下步骤S1至S6：

S1，信令数据采集。

通过采集手机、物联网等信令数据，解析成特定格式。并通过移动通信运营商的通信服务系统采集信令数据，使用Kafka系统接入实时信令数据。

在步骤S1中，移动终端号码可以为手机号、对移动终端的设备进行编号等其他区分移动终端方式的号码；并且，信令数据可以为手机的信令数据、物联网的信令数据等其他终端设备的信令数据。信令数据中包含了移动终端号码、通信基站、通信类型、通信时间等信息。而且预先采集的信令数据是通过移动通信运营商系统来进行采集的，还可以通过Kafka系统获得实时信令数据。

S2，轨迹数据提取。

将每天的信令数据，按移动终端号分组，并按时间排序。结合手机基站工参表，获取每个基站的经纬度位置，最后获取到每个移动终端当天的位置+时间序列，即轨迹表数据。

在S2中，基站工参表内可以包括基站的经纬度、基站名称、基站天线的方位角、基站发射信号的覆盖半径、基站所属街道等信息；从而根据信令数据内的基站标识以及基站工参表可以获得基站的经纬度，进而获得移动终端对应的基站的具体位置。

根据移动终端通信时的位置，即移动终端通信时对应的基站具体位置和移动终端通信时对应的时间可以形成移动终端的轨迹数据。并且，移动终端只要进行使用，就可以产生轨迹数据，因此，移动轨迹数据具有持续时间长的特点。同时，由于基站的建设覆盖全国，则轨迹数据还具有轨迹覆盖范围广、数据量巨大的特点。

S3，轨迹序列变换。

通过对移动终端的轨迹表数据进行处理，使得每条轨迹点数据包含其前后两个位置点的位置和时间数据，最后获取到：移动终端号、前一位置点、出现在前一位置点时间、当前位置点、出现在当前位置点时间、下一位置点、出现在下一位置点时间。每个移动终端号的当天的轨迹表中的第一条数据，没有前一位置点和时间，最后一条数据，没有下一位置点和时间。

S4，轨迹数据去噪。

对轨迹序列变换后的数据进行处理，设每条轨迹点数据里的前一位置点、当前位置点、下一位置点三点分布为a、b、c三点，ab表示a、b两点之间的距离，同理，bc、ac分别表示相应点之间的距离。d1表示前一个位置到到当前位置时的时间间隔，d2表当前位置到下一位置时的时间间隔。

使用数据变量ab、bc、ac进行计算。根据通信原理，在关机、信号丢失、飞行模式等情况，会在较长时间内不产生信令数据，较长时间间隔的轨迹点数据，不能表示连续的轨迹，所以只对第5步的数据里的d1<＝2小时并且d2<＝2小时的轨迹点进行去噪。对满足时间间隔轨迹点，计算ab、ac、bc三边的长度，根据余弦定理：

求出b点的夹角。

计算a到b点移动速度：s1＝ab/d1；

计算b到c点移动速度：s2＝bc/d2；

计算a到c点平均速度：s3＝(ab+bc)/(d1+d2)。

对得到的长度数据进行处理，根据不同的噪音造成的数据变化，形成以下的过滤条件：

来回切换基站噪音：ac＝＝0且ab＝bc且ab！＝0；

尖锐角噪音：ab>＝5000m或bc>＝5000m且∠B＝<5°；

尖锐角噪音：ab<5000m且bc<5000m且∠B＝<15°；

超速噪音：s1>＝120或s2>＝120或s3>120；

速度突变异常噪音：max(s1,s2)/min(s1,s2)>＝10；

对满足过滤条件的轨迹数据，则标定为噪音数据。

S5，过拟合处理。

为防止噪音过滤规则出现过拟合数据的情况，则需要对标定为噪音的数据，执行以下条件进行判定：

设geoB为b点位置的6位geohash方格，geoC为c点位置的geohash方格。如果geoB！＝geoC则保留数据不判定为噪音。

其中，geohash算法是一种地址编码方法，能够将二维空间的经纬度数据编码成一个字符串。通过geohash算法将轨迹数据对应的经纬度编码成字符串，并进行比较。

S6，去噪后轨迹存储。

具体地，将处理好的轨迹数据进行保存，并用于之后的数据处理。

综上所述，本发明实施例的移动终端轨迹数据的去噪方法及装置，通过对预先获取的每一条移动终端轨迹数据进行数据添加，得到包括第一位置、出现在第一位置的时间、第二位置、出现在第二位置的时间、第三位置、出现在第三位置的时间的轨迹数据；通过对对每条轨迹点数据进行了预处理获取到前后两个轨迹点，对前中后三点位置的计算，去除噪音数据。通过计算第一位置到达第二位置的距离，得到第一距离；计算第一位置到达第三位置的距离，得到第二距离，计算第二位置到达第三位置的距离，得到第三距离，通过计算出现在第一位置的时间与出现在第二位置的时间的差值，得到第一时间，计算出现在第二位置的时间与出现在第三位置的时间的差值，得到第二时间；将第一时间和第二时间均小于设定时长的轨迹数据记录为第一轨迹数据，将第一时间和/或第二时间不小于所述设定时长的轨迹数据临时确认为噪声数据，并记录为第二轨迹数据；将第一轨迹数据中对应的第一位置与第二位置连接，得到第一直线，第二位置到第三位置连接，得到第二直线，通过计算第一直线与第二直线之间的夹角，得到第二位置点的夹角，并计算第一轨迹数据对应的第一位置与第二位置的移动速度，得到第一速度；通过计算第一轨迹数据对应的第二位置与第三位置的移动速度，得到第二速度，通过计算第一轨迹数据对应的第一位置与第三位置的移动速度，得到第三速度；在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据；通过对基站位置、移动速度、夹角上等多方面处理，达到去噪目的。针对第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据，判断第二位置与第三位置是否相等，若相等，则确认相应的轨迹数据为噪声数据，并去除被确认为噪声数据的轨迹数据对应的移动终端轨迹数据，以对轨迹中的噪音数据进行合理去噪，并且通过一定的方法来避免算法对数据的过拟合，从而将去噪率维持在一个合理区间内。最终，通过对终端轨迹的序列变换，结合计算方法，可以融合大数据计算平台的并行计算思想并行的计算去噪运算。

本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动终端轨迹数据的去噪方法，其特征在于，包括：

对预先获取的每一条移动终端轨迹数据进行数据添加，得到包括第一位置、出现在第一位置的时间、第二位置、出现在第二位置的时间、第三位置、出现在第三位置的时间的轨迹数据；其中，所述第二位置表示相应移动终端轨迹数据中的位置，所述第一位置为所述第二位置的紧邻的前一位置，所述第三位置为所述第二位置的紧邻的下一位置；

通过计算第一位置到达第二位置的距离，得到第一距离；计算第一位置到达第三位置的距离，得到第二距离，计算第二位置到达第三位置的距离，得到第三距离，通过计算出现在第一位置的时间与出现在第二位置的时间的差值，得到第一时间，计算出现在第二位置的时间与出现在第三位置的时间的差值，得到第二时间；

将第一时间和第二时间均小于设定时长的轨迹数据记录为第一轨迹数据，将第一时间和/或第二时间不小于所述设定时长的轨迹数据临时确认为噪声数据，并记录为第二轨迹数据；

将第一轨迹数据中对应的第一位置与第二位置连接，得到第一直线，第二位置到第三位置连接，得到第二直线，通过计算第一直线与第二直线之间的夹角，得到第二位置点的夹角，并计算移动终端从第一位置移动到第二位置的速度，得到第一速度，通过计算移动终端从第二位置移动到第三位置的速度，得到第二速度，以及通过计算移动终端从第一位置移动到第三位置的速度，得到第三速度；

在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据；其中，所述噪声过滤条件包括第一距离不大于第一设定距离，和对应的第三距离不大于第一设定距离，和第二位置点的夹角不大于十五度；或第一速度不小于第一设定速度，和/或在第二速度不小于第一设定速度，和/或在第三速度不小于第一设定速度；

针对第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据，判断第二位置与第三位置是否相等，若相等，则确认相应的轨迹数据为噪声数据，并去除被确认为噪声数据的轨迹数据对应的移动终端轨迹数据。

2.如权利要求1所述的移动终端轨迹数据的去噪方法，其特征在于，对预先获取的每一条移动终端轨迹数据进行数据添加，得到包括第一位置、出现在第一位置的时间、第二位置、出现在第二位置的时间、第三位置、出现在第三位置的时间的轨迹数据，还包括：

获取移动终端轨迹数据；

其中，获取移动终端轨迹数据，包括：

按移动终端号码对预先采集的多条信令数据分组；其中，每条信令数据包括移动终端号码和、时间戳、及基站标识；

将分组后的所有信令数据按时间顺序排序，并根据基站工参表获取各信令数据中基站标识对应的基站经纬度位置；

根据一条信令数据对应的基站经纬度位置和时间戳，得到一条移动终端轨迹数据。

3.如权利要求1所述的移动终端轨迹数据的去噪方法，其特征在于，在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据，包括：

在第二距离等于零且第一距离与第三距离相等且第一距离不等于零的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于移动终端来回切换基站产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

4.如权利要求1所述的移动终端轨迹数据的去噪方法，其特征在于，在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据，包括：

在第一距离不小于第一设定距离，且第二位置点的夹角不大于五度的情况下，和/或在第三距离不小于第一设定距离，且第二位置点的夹角不大于五度的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于信号在未更新标定的原基站与邻近新基站间跳转使第一轨迹数据中对应的位置间的直线形成尖锐角产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据；

在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据，包括：

在第一轨迹数据满足第一轨迹数据对应的第一距离不大于第一设定距离，和对应的第三距离不大于第一设定距离，和第二位置点的夹角不大于十五度的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于信号在未更新标定的原基站与邻近新基站间跳转使第一轨迹数据中对应的位置间的直线形成尖锐角产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

5.如权利要求1所述的移动终端轨迹数据的去噪方法，其特征在于，在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据，包括：

在第一轨迹数据满足第一轨迹数据对应的第一速度不小于第一设定速度的情况下，和/或在第二速度不小于第一设定速度的情况下，和/或在第三速度不小于第一设定速度的情况下，将第一轨迹数据临时确定为移动终端来回切换基站使移动终端的移动速度过大产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

6.如权利要求1所述的移动终端轨迹数据的去噪方法，其特征在于，在根据第一距离、第二距离、第三距离、第二位置点的夹角，第一速度、第二速度、及第三速度判断第一轨迹数据满足噪声过滤条件的情况下，将第一轨迹数据临时确定为噪声数据，并记录为第三轨迹数据，包括：

将第一轨迹数据对应的第一速度与对应的第二速度相比较，得到最大值，并将第一轨迹数据对应的第一速度或与对应的第二速度相比较，得到最小值；

在第一轨迹数据对应的最大值与对应的最小值之比不小于第二设定速度的情况下，则将第一轨迹数据临时确定为由于信号在未更新标定的原基站与邻近新基站间跳转使移动终端的速度突变异常产生的噪声数据，并记录为第三轨迹数据。

7.如权利要求1所述的移动终端轨迹数据的去噪方法，其特征在于，针对第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据，判断第二位置与第三位置是否相等，若相等，则确认相应的轨迹数据为噪声数据，并去除被确认为噪声数据的轨迹数据对应的移动终端轨迹数据，包括：

利用geohash算法，获取第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据对应的第二位置的位置字符串与第三位置的位置字符串；

将第二轨迹数据和第三轨迹数据中每条轨迹数据对应的第二位置的位置字符串与第三位置的位置字符串进行比较；

若第二位置的位置字符串与第三位置的位置字符串不相等，则将第二位置、第三位置重新记录为移动终端轨迹数据。

8.如权利要求1所述的移动终端轨迹数据的去噪方法，其特征在于，将第一轨迹数据中对应的第一位置与第二位置连接，得到第一直线，第二位置到第三位置连接，得到第二直线，通过计算第一直线与第二直线之间的夹角，得到第二位置点的夹角，并计算移动终端从第一位置移动到第二位置的速度，得到第一速度，通过计算移动终端从第二位置移动到第三位置的速度，得到第二速度，以及通过计算移动终端从第一位置移动到第三位置的速度，得到第三速度，包括：

利用余弦定理，通过计算第一距离的平方与第三距离的平方之和与第二距离的平方之差，得到第一数据；计算第一距离与第三距离的乘积的二倍，得到第二数据；计算第一数据与第二数据的比值，得到第二位置点的夹角；

通过计算第一距离与第一时间的比值，得到第一轨迹数据对应的第一位置与第二位置的移动速度，得到第一速度；

通过计算第三距离与第二时间之比，得到第一轨迹数据第二位置与第三位置的移动速度，得到第二速度；

计算所述第一时间与第二时间之和，得到第三时间，通过计算第二距离与第三时间之比，得到第一轨迹数据对应的第一位置与第三位置的移动速度，得到第三速度。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。

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