CN116558521B - 轨迹定位方法、设备以及计算机可读存储介质 - Google Patents

轨迹定位方法、设备以及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及空间大数据领域，尤其涉及一种轨迹定位方法、设备以及计算机可读存储介质，该方法包括：获取目标用户在移动过程中的各个进度点，并从预设的多模式交通网络图中确定各个进度点各自对应的路段端点；以各个进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至路径点为各个进度点中的终点，其中，优先队列中维护有路径点对应的路段端点和路段端点的端点代价；按照多模式交通网络图从终点回溯各个路径点得到目标用户的移动轨迹。本发明能够实现提高轨迹定位的准确率。

Description

轨迹定位方法、设备以及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及时空大数据技术领域，尤其涉及一种轨迹定位方法、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
近年来，轨迹定位的应用领域不断扩展，例如在物流跟踪、公共交通、车辆行驶和智能家居等方面都得到广泛的应用。尤其在交通领域，轨迹定位通过将用户的移动轨迹与地图拟合，记录用户在移动过程中所经过的位置、行进路线以及其他统计数据，实现对用户的移动轨迹进行的监测和分析，从而在交通领域，例如热路线查找、交通监管、城市规划和地理社会网络等方面提供更准确、优质的服务。
目前的轨迹定位方法主要有：基于几何信息进行轨迹定位，按照用户移动轨迹和路网中道路的角度和距离对进行轨迹定；基于拓扑信息进行轨迹定位，按照路网的几何信息和用户的定位数据之间的相似性进行轨迹定位；基于概率信息的轨迹定位，给用户的每个卫星定位样本点设定一个椭圆或矩形的置信区域，并根据卫星定位点和在置信区域内的位置的距离获得概率值，根据概率值来决定最佳匹配路径，以上方法存在轨迹定位准确率低的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种轨迹定位方法、设备以及计算机可读存储介质，旨在实现提高轨迹定位的准确率。
为实现上述目的，本发明提供一种轨迹定位方法，所述轨迹定位方法包括以下步骤：
获取目标用户在移动过程中的各个进度点，并从预设的多模式交通网络图中确定各个所述进度点各自对应的路段端点；
以各个所述进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至所述路径点为各个所述进度点中的终点，其中，所述优先队列中维护有所述路径点对应的路段端点和所述路段端点的端点代价；
按照所述多模式交通网络图从所述终点回溯各个所述路径点得到所述目标用户的移动轨迹。
可选地，所述以各个所述进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至所述路径点为各个所述进度点中的终点的步骤包括：
将各个所述进度点中的起点作为路径点，确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，将所述路段端点和所述端点代价维护在优先队列中，将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将所述目标端点从所述优先队列中删除得到更新后的优先队列；
对所述下一个路径点执行所述确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，将所述路段端点和所述端点代价维护在优先队列中，将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将所述目标端点从所述优先队列中删除得到更新后的优先队列的步骤，直至所述路径点为各个所述进度点中的终点。
可选地，所述确定所述路径点对应的路段端点的端点代价的步骤包括：
将所述路径点到所述进度点中的起点所历经的路段的长度确定为已选定路段代价；
将所述路径点与所述路径点对应的路段端点之间的路段确定为当前选取路段，根据所述当前选取路段的长度确定当前选取路段代价；
将以所述路径点为中心的第一预设范围内的进度点确定为代价点，根据所述代价点到所述当前选取路段的距离计算得到惩罚代价；
计算所述路段端点与下一个进度点之间的距离得到路段末端点代价；
计算所述路段端点到各个所述进度点中的终点之间的距离得到剩余进度点代价；
将所述已选定路段代价、所述当前选取路段代价、所述惩罚代价、所述路段末端点代价和所述剩余进度点代价之间的和值，作为所述路径点对应的路段端点的端点代价。
可选地，所述根据所述当前选取路段的长度确定当前选取路段代价的步骤包括：
通过高阶隐马尔可夫模型计算所述路径点与所述路段端点之间的转移概率；
通过所述转移概率乘以所述当前选取路段的长度得到当前选取路段代价。
可选地，所述根据所述代价点到所述当前选取路段的距离计算得到惩罚代价的步骤包括：
计算所述代价点到所述当前选取路段的距离得到代价点距离；
通过所述代价点距离减去所述代价点的覆盖范围的半径得到距离差值，通过所述距离差值除以所述覆盖范围的半径，得到的商值乘以预设的覆盖半径得到惩罚代价。
可选地，所述确定所述路径点对应的路段端点的端点代价的步骤包括：
计算所述路径点对应的路段端点的总代价；
根据在所述路径点之前历经的路段的路段信息从预设的同路系数中确定目标同路系数，其中，所述路段信息包括路段类型和路段名称；
通过所述目标同路系数对所述总代价进行加权得到端点代价。
可选地，所述将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点的步骤包括：
检测所述优先队列是否为空队列；
若所述优先队列为空队列，则将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点；
若所述优先队列不为空队列，则将在所述目标端点之后的符合所述端点条件的进度点确定为下一个路径点。
可选地，所述获取目标用户在移动过程中的各个进度点的步骤包括：
获取目标用户与基站进行通信的信令事件序列，其中，所述信令事件序列包括按照时间先后进行排序的信令事件，所述信令事件包括与所述目标用户进行通信的通信基站和通信时间戳；
通过有限状态识别机对所述信令事件序列中的各个所述信令事件依次进行识别，以识别所述目标用户的状态；
在识别到所述目标用户处于移动状态时，根据移动状态下的各个信令事件确定所述目标用户在移动过程中的进度点。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种轨迹定位设备，所述轨迹定位设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的轨迹定位程序，所述轨迹定位程序被所述处理器执行时实现如上述中的轨迹定位方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的轨迹定位方法的步骤。
本发明通过获取目标用户在移动过程中的各个进度点，并从预设的多模式交通网络图中确定各个进度点各自对应的路段端点；以各个进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至路径点为各个进度点中的终点，其中，优先队列中维护有路径点对应的路段端点和路段端点的端点代价；按照多模式交通网络图从终点回溯各个路径点得到目标用户的移动轨迹。
相比于现有的轨迹定位方法，本发明在轨迹定位的过程中考虑了目标用户在移动过程中的每一个进度点，基于每一个进度点进行轨迹定位，提高了轨迹定位的准确性，并且本发明通过包含多种交通道路的多模式网络图对用户进行轨迹定位，相比于使用传统的路网进行轨迹定位，本发明引入了不同的交通方式，进一步提高了轨迹定位的准确性。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及轨迹定位设备的硬件运行的结构示意图；
图2是本发明轨迹定位方法一实施例的流程示意图；
图3是本发明轨迹定位方法一实施方式涉及的示意图；
图4是本发明轨迹定位系统的结构关系示意图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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，图1是本发明实施例方案涉及轨迹定位设备的硬件运行环境的结构示意图。
需要说明的是，图1即可为轨迹定位设备的硬件运行环境的结构示意图。本发明实施例轨迹定位设备可以是针对基于nand flash为存储介质的存储器，执行本发明提供的轨迹定位方法的设备，该轨迹定位设备具体可以是移动终端、数据存储控制终端、PC或者便携计算机等终端。
如图1所示，该轨迹定位设备可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是非易失性存储器(如，Flash存储器)、高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的轨迹定位设备结构并不构成对轨迹定位设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机可读存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及轨迹定位程序。其中，操作系统是管理和控制样本轨迹定位设备硬件和软件资源的程序，支持轨迹定位程序以及其它软件或程序的运行。
在图1所示的轨迹定位设备中，用户接口1003主要用于与各个终端进行数据通信；网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的轨迹定位程序，并执行以下操作：
获取目标用户在移动过程中的各个进度点，并从预设的多模式交通网络图中确定各个所述进度点各自对应的路段端点；
以各个所述进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至所述路径点为各个所述进度点中的终点，其中，所述优先队列中维护有所述路径点对应的路段端点和所述路段端点的端点代价；
按照所述多模式交通网络图从所述终点回溯各个所述路径点得到所述目标用户的移动轨迹。
进一步地，所述以各个所述进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至所述路径点为各个所述进度点中的终点的步骤包括：
将各个所述进度点中的起点作为路径点，确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，将所述路段端点和所述端点代价维护在优先队列中，将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将所述目标端点从所述优先队列中删除得到更新后的优先队列；
对所述下一个路径点执行所述确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，将所述路段端点和所述端点代价维护在优先队列中，将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将所述目标端点从所述优先队列中删除得到更新后的优先队列的步骤，直至所述路径点为各个所述进度点中的终点。
进一步地，所述确定所述路径点对应的路段端点的端点代价的步骤包括：
将所述路径点到所述进度点中的起点所历经的路段的长度确定为已选定路段代价；
将所述路径点与所述路径点对应的路段端点之间的路段确定为当前选取路段，根据所述当前选取路段的长度确定当前选取路段代价；
将以所述路径点为中心的第一预设范围内的进度点确定为代价点，根据所述代价点到所述当前选取路段的距离计算得到惩罚代价；
计算所述路段端点与下一个进度点之间的距离得到路段末端点代价；
计算所述路段端点到各个所述进度点中的终点之间的距离得到剩余进度点代价；
将所述已选定路段代价、所述当前选取路段代价、所述惩罚代价、所述路段末端点代价和所述剩余进度点代价之间的和值，作为所述路径点对应的路段端点的端点代价。
进一步地，所述根据所述当前选取路段的长度确定当前选取路段代价的步骤包括：
通过高阶隐马尔可夫模型计算所述路径点与所述路段端点之间的转移概率；
通过所述转移概率乘以所述当前选取路段的长度得到当前选取路段代价。
进一步地，所述根据所述代价点到所述当前选取路段的距离计算得到惩罚代价的步骤包括：
计算所述代价点到所述当前选取路段的距离得到代价点距离；
通过所述代价点距离减去所述代价点的覆盖范围的半径得到距离差值，通过所述距离差值除以所述覆盖范围的半径，得到的商值乘以预设的覆盖半径得到惩罚代价。
进一步地，所述确定所述路径点对应的路段端点的端点代价的步骤包括：
计算所述路径点对应的路段端点的总代价；
根据在所述路径点之前历经的路段的路段信息从预设的同路系数中确定目标同路系数，其中，所述路段信息包括路段类型和路段名称；
通过所述目标同路系数对所述总代价进行加权得到端点代价。
进一步地，所述将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点的步骤包括：
检测所述优先队列是否为空队列；
若所述优先队列为空队列，则将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点；
若所述优先队列不为空队列，则将在所述目标端点之后的符合所述端点条件的进度点确定为下一个路径点。
进一步地，所述获取目标用户在移动过程中的各个进度点的步骤包括：
获取目标用户与基站进行通信的信令事件序列，其中，所述信令事件序列包括按照时间先后进行排序的信令事件，所述信令事件包括与所述目标用户进行通信的通信基站和通信时间戳；
通过有限状态识别机对所述信令事件序列中的各个所述信令事件依次进行识别，以识别所述目标用户的状态；
在识别到所述目标用户处于移动状态时，根据移动状态下的各个信令事件确定所述目标用户在移动过程中的进度点。
进一步地，所述从预设的多模式交通网络图中确定各个所述进度点各自对应的路段端点的步骤包括：
若所述进度点为起点或者终点，将预设的多模式交通网络图中以所述进度点为中心的第二预设范围内的路段端点，作为所述进度点对应的路段端点，其中，所述第二预设范围小于所述通信基站的通信范围；
若所述进度点不为起点或者终点，将所述多模式交通网络图中以所述进度点为中心的所述通信范围内的路段端点，作为所述进度点对应的路段端点。
基于上述的结构，提出本发明轨迹定位方法的各个实施例。
请参照图2，图2为本发明轨迹定位方法第一实施例的流程示意图。
本发明实施例提供了轨迹定位方法的实施例，本发明实施例轨迹定位方法应用于上述轨迹定位设备，具体可以是服务器、计算机等设备，在此不进行限制，以下为方便描述省略执行主体进行各实施例的阐述。需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。本实施例中，本发明轨迹定位方法包括：
步骤S10，获取目标用户在移动过程中的各个进度点，并从预设的多模式交通网络图中确定各个所述进度点各自对应的路段端点；
本实施例中，将需要进行轨迹定位的用户称为目标用户，将目标用户在移动过程中的定位点称为进度点，获取目标用户在移动过程中的各个进度点。具体地，在一可行实施方式中，可以是根据目标用户与基站进行通信的信令数据中确定进度点；在另一可行实施方式中，也可以是根据通信过程中的MR(Measurement Report，测量报告)数据，也即用户终端所测量的网络原始数据，基于MR数据中携带的上下行无线链路的相关信息可以确定进度点；在另一可行实施方式中，还可以是根据OTT(OverTheTop，指越过运营商通过互联网向用户提供各种应用服务)数据确定进度点；在另一可行实施方式中，还可以是根据目标用户的卫星定位数据确定进度点，具体可以根据实际需求设置，在此不做限制。
本实施例中，从预设的多模式交通网络图中确定各个进度点各自对应的路段端点。具体地，将多模式交通网络图中以进度点为中心的预设范围内的交叉点或者转折点确定为路段端点，其中，预设范围可以根据实际需求进行设置，示例性地，在一可行实施方式中，预设范围可以是基站的通信范围。
在具体实施方式中，多模式交通网络图可以是直接从路网数据库下载得到，也可以是根据路网数据配置得到。示例性地，在一可行实施方式中，配置路网数据的过程可以是：采用开源的OSM(OpenStreetMap，公开地图)路网数据库，其路段信息含有普通路段、地铁、高铁和普通铁路等。将OSM路网信息格式化，处理成node、node_tag、way_id、way_tag四类数据。其中node表示路网路段端点，包括转折点、交叉点等；node_tag表示路段端点类型；way_id表示路网路段编号，way_tag表示路网路段标签。
步骤S201，以各个所述进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至所述路径点为各个所述进度点中的终点，其中，所述优先队列中维护有所述路径点对应的路段端点和所述路段端点的端点代价；
本实施例中，以各个进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至路径点为各个进度点中的终点，其中，优先队列中维护有路径点对应的路段端点和路段端点的端点代价。
步骤S30，按照所述多模式交通网络图从所述终点回溯各个所述路径点得到所述目标用户的移动轨迹。
按照多模式交通网络图从终点回溯各个路径点得到目标用户的移动轨迹。
进一步地，在一可行实施方式中，所述步骤S20：以各个所述进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至所述路径点为各个所述进度点中的终点，包括：
步骤S201，将各个所述进度点中的起点作为路径点，确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，将所述路段端点和所述端点代价维护在优先队列中，将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将所述目标端点从所述优先队列中删除得到更新后的优先队列；
本实施方式中，将各个进度点中的起点作为路径点，确定路径点对应的路段端点的端点代价，将路径点对应的路段端点和端点代价维护在优先队列中。将优先队列中端点代价最小的路段端点(以下称为目标端点以示区分)确定为下一个进行轨迹定位的路径点，此时，将目标端点从优先队列中删除得到更新后的优先队列。
步骤S202，对所述下一个路径点执行所述确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，将所述路段端点和所述端点代价维护在优先队列中，将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将所述目标端点从所述优先队列中删除得到更新后的优先队列的步骤，直至所述路径点为各个所述进度点中的终点；
本实施方式中，对下一个路径点执行确定路径点对应的路段端点的端点代价，将路径点对应的路段端点和端点代价维护在优先队列中，将优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将目标端点从优先队列中删除得到更新后的优先队列的步骤，直至路径点为各个进度点中的终点。
进一步地，在一可行实施方式中，所述步骤S10：获取目标用户在移动过程中的各个进度点，可以包括：
步骤S101，获取目标用户与基站进行通信的信令事件序列，其中，所述信令事件序列包括按照时间先后进行排序的信令事件，所述信令事件包括与所述目标用户进行通信的通信基站和通信时间戳；
本实施方式中，获取目标用户与基站进行通信的连续的信令事件组成的序列，也即信令事件序列，其中，信令事件序列包括按照时间先后进行排序的信令事件，信令事件包括与目标用户进行通信的通信基站和通信时间戳。具体地，信令事件表示移动用户与基站进行通信的事件，可以表示为：(ci，t)，其中ci表示编号为i的基站，t∈N表示用户与基站通信的时间戳(基站接收到的时长)，信令事件序列表示目标用户的连续信令事件，具体可以表示为：T＝(o1,o2,...on)，其中，信令事件oi＝(ci,t)按时间戳t排序。
步骤S102，通过有限状态识别机对所述信令事件序列中的各个所述信令事件依次进行识别，以识别所述目标用户的状态；
通过有限状态识别机对信令事件序列中的各个信令事件依次进行识别，以识别目标用户的状态。
在具体实施方式中，将用户的状态分为四种状态：驻点状态，驻留时间超过30分钟；临时驻点状态，驻留时间超过10分钟；道路状态，用户处于移动状态；未知状态，因样本较少，状态未能识别。本实施例中，通过识别连续的信令事件的基站是否发生变化，以及处于同一基站的时长，确定用户的状态。具体识别过程在此不做赘述。
步骤S103，在识别到所述目标用户处于移动状态时，根据移动状态下的各个信令事件确定所述目标用户在移动过程中的进度点。
本实施例中，在识别到目标用户处于移动状态时，也即有限状态识别机识别到连续多个信令事件的基站发生变化时，根据移动状态下的各个信令事件确定目标用户在移动过程中的进度点。
进一步地，在一可行实施方式中，所述步骤S10：从预设的多模式交通网络图中确定各个所述进度点各自对应的路段端点，可以包括：
本实施方式中，以进度点为中心在预设范围内确定路段端点，具体地，根据进度点的不同设置不同的范围。本实施方式中，若进度点为起点或者终点，将预设的多模式交通网络图中以进度点为中心的预设范围(以下称为第二预设范围以示区分)内的路段端点，作为进度点对应的路段端点，其中，第二预设范围小于通信基站的通信范围，以缩小起点和终点的可选端点范围，提高在终点和起点附近进行轨迹定位的精确度，从而提高轨迹定位的准确性。
若进度点不为起点或者终点，将多模式交通网络图中以进度点为中心的通信范围内的路段端点，作为进度点对应的路段端点。
进一步地，在一可行实施方式中，路段端点的选取规则可以是：通过路段形状，选取在基站半径覆盖最外层交界的路段对应的路段端点加入到路段端点中。本实施方式中，筛选了大量重复的端点导航，极大的提高了程序导航的效率。
本实施例中，通过获取目标用户在移动过程中的各个进度点，并从预设的多模式交通网络图中确定各个进度点各自对应的路段端点；以各个进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至路径点为各个进度点中的终点，其中，优先队列中维护有路径点对应的路段端点和路段端点的端点代价；按照多模式交通网络图从终点回溯各个路径点得到目标用户的移动轨迹。
相比于现有的轨迹定位方法，本实施例在轨迹定位的过程中考虑了目标用户在移动过程中的每一个进度点，基于每一个进度点进行轨迹定位，提高了轨迹定位的准确性，并且本实施例通过包含多种交通道路的多模式网络图对用户进行轨迹定位，相比于使用传统的路网进行轨迹定位，本实施例引入了不同的交通方式，进一步提高了轨迹定位的准确性。
进一步地，基于上述第一实施例，提出本发明估计定位方法第二实施例，本实施例中，所述步骤S2011：确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，包括：
步骤S2011，将所述路径点到所述进度点中的起点所历经的路段的长度确定为已选定路段代价；
本实施例中，将路径点到进度点中的起点所历经的路段称为已选定路段，将已选定路段的长度确定为已选定路段代价。
步骤S2012，将所述路径点与所述路径点对应的路段端点之间的路段确定为当前选取路段，根据所述当前选取路段的长度确定当前选取路段代价；
本实施例中，将路径点与路径点对应的路段端点之间的路段确定为当前选取路段，根据当前选取路段的长度确定当前选取路段代价。
步骤S2013，将以所述路径点为中心的第一预设范围内的进度点确定为代价点，根据所述代价点到所述当前选取路段的距离计算得到惩罚代价；
本实施例中，将以路径点为中心的第一预设范围内的进度点确定为代价点，根据代价点到当前选取路段的距离计算得到惩罚代价，其中，惩罚代价可以表征进度点和实际路径之间的拟合程度，通过惩罚代价惩可以让实际的移动轨迹尽可能的接近进度点的轨迹。
步骤S2014，计算所述路段端点与下一个进度点之间的距离得到路段末端点代价；
本实施例中，计算路径点对应的路段端点与下一个进度点之间的距离得到路段末端点代价。
步骤S2015，计算所述路段端点到各个所述进度点中的终点之间的距离得到剩余进度点代价；
本实施例中，计算路径点对应的路段端点到各个进度点中的终点之间的距离得到剩余进度点代价。
步骤S2016，将所述已选定路段代价、所述当前选取路段代价、所述惩罚代价、所述路段末端点代价和所述剩余进度点代价之间的和值，作为所述路径点对应的路段端点的端点代价。
将已选定路段代价、当前选取路段代价、惩罚代价、路段末端点代价和剩余进度点代价之间的和值，作为路径点对应的路段端点的端点代价。
本实施例中，考虑了进度点和实际路径之间的拟合程度，通过惩罚代价惩可以让实际的移动轨迹尽可能的接近进度点的轨迹，从而提高了轨迹定位的准确性。
示例性地，在一实施方式中，参照图3，图3为本发明轨迹定位方法一实施方式涉及的示意图。如图3中所示，通过建立一个代价函数F＝GF+GC+HN+HT+EF来实现对路段拟合，其中GF代表已选定的路段代价和，也即已选定路段代价；GC代表本进度到当前点所付出的总代价，也即当前选取路段代价；HN代表选取路段末端点到下一个位置点距离，也即路段末端点代价；HT代表剩余位置点道路和，也即剩余进度点代价；EF代表位置点到选取路段距离，也即惩罚代价。在图3中，node为路段端点，next为下一个进度点，current为当前进度点。
进一步地，在一可行实施方式中，所述步骤S2012：根据所述当前选取路段的长度确定当前选取路段代价，包括：
步骤S20121，通过高阶隐马尔可夫模型计算所述路径点与所述路段端点之间的转移概率；
本实施方式中，通过高阶隐马尔可夫模型计算路径点与路径点对应的路段端点之间的转移概率。具体地，转移概率可以是：
其中，i，j分别表示路径点和路径点对应的路段端点。
步骤S20122，通过所述转移概率乘以所述当前选取路段的长度得到当前选取路段代价。
本实施例中，通过转移概率乘以当前选取路段的长度得到当前选取路段代价，在计算端点代价时考虑了目标用户的自主选择，从而提高了轨迹定位的准确性。
进一步地，在一可行实施方式中，所述步骤S2013：根据所述代价点到所述当前选取路段的距离计算得到惩罚代价，包括：
步骤S20131，计算所述代价点到所述当前选取路段的距离得到代价点距离；
本实施例中，计算代价点到当前选取路段的距离得到代价点距离。具体可以是根据点到线距离计算方式进行计算，具体在此不做赘述。
步骤S20132，通过所述代价点距离减去所述代价点的覆盖范围的半径得到距离差值，通过所述距离差值除以所述覆盖范围的半径，得到的商值乘以预设的覆盖半径得到惩罚代价。
本实施方式中，通过代价点距离减去代价点的覆盖范围的半径得到距离差值，通过距离差值除以覆盖范围的半径，得到的商值乘以预设的覆盖半径得到惩罚代价。具体计算公式可以是：
其中，其中d代表实际运动轨迹与进度点之间的距离，r代表进度点覆盖的半径。
进一步地，在一可行实施方式中，确定惩罚代价的过程还可以是：如果是路段端点是岔路口端点，则计算当前遍历路段的斜率；通过(端点前一路段的斜率-当前遍历路段的斜率)％PI/PI*200计算出惩罚值；如果从大路转小路，需要在惩罚值的基础上额外再加(端点前一路段的通行权重-当前路段的通行权重)*200，得到总的惩罚代价。
进一步地，在一可行实施方式中，所述步骤S201：确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，包括：
步骤S2017，计算所述路径点对应的路段端点的总代价；
本实施方式中，计算路径点对应的路段端点的总代价，具体计算方式可以参照上述步骤S2011～S2016，在此不做赘述。
步骤S2018，根据在所述路径点之前历经的路段的路段信息从预设的同路系数中确定目标同路系数，通过所述目标同路系数对所述总代价进行加权得到端点代价，其中，所述路段信息包括路段类型和路段名称。
根据在路径点之前历经的路段的路段信息从预设的同路系数中确定目标同路系数，通过目标同路系数对总代价进行加权得到端点代价，其中，路段信息包括路段类型和路段名称。
在具体实施方式中，如果连续三个之前历经的路段对应的路段名称或路段编号相同，则确定用户倾向于同路，此时取预设同路系数中较小的系数作为目标通路系数；如果连续三个之前历经的路段对应的路段名称或路段编号不同，则确定用户不倾向于同路，此时取预设同路系数中较大的系数作为目标通路系数。具体地，在一可行实施方式中，可以设置两个同路系数，分别为0.4和0.6，如果连续三个之前历经的路段对应的路段名称或路段编号相同，同时对应的路段夹角大于90度，则确定用户倾向于同路，此时取0.4作为目标通路系数；如果连续三个之前历经的路段对应的路段名称或路段编号不同，则确定用户不倾向于同路，此时取0.6作为目标通路系数。
本实施方式中，考虑到用户在移动时会倾向于相同路段或相邻路段，因此引入同路系数对端点代价进行加速，提高端点代价的准确性，从而提高轨迹定位的准确性。
进一步地，在一可行实施方式中，所述步骤S201：将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点的步骤之前，还包括：
步骤S203，检测所述优先队列是否为空队列；
本实施方式中，检测优先队列是否为空队列，以确定优先队列是否异常，从而却是哪个是否可以进行轨迹定位。
步骤S204，若所述优先队列为空队列，则将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点；
若优先队列为空队列，则将优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点。
步骤S205，若所述优先队列不为空队列，则将在所述目标端点之后的符合所述端点条件的进度点确定为下一个路径点。
若优先队列不为空队列，则将在目标端点之后的符合端点条件的进度点确定为下一个路径点。本实施方式保证了在优先队列异常的情况下轨迹定位能够正常进行，提高了轨迹定位的鲁棒性。
进一步地，在一可行实施方式中，从优先队列中选取端点代价最小的目标端点，如果目标端点到进度点中的终点的距离与目标端点的下一个进度点到终点的第二距离的差值不在预设距离范围内，例如差值的范围可以是(-5，5)，则确定目标端点所在进度到终点的距离，和已到达的最大进度到终点的距离之间的差值超过5公里，此时放弃该目标端点。
进一步地，在一可行实施方式中，检测从确定路径点到确定下一个路径点的处理时长，如果处理时长超过预设时长，将优先队列清空，以控制轨迹定位的搜索成本，保证轨迹定位的性能。例如，在一可行实施方式中，预设时长可以是5秒。
本实施例中，将已选定路段代价、当前选取路段代价、惩罚代价、路段末端点代价和剩余进度点代价之间的和值，作为路径点对应的路段端点的端点代价。相比于现有的路径搜索方法，本实施例考虑了进度点和实际路径之间的拟合程度，通过惩罚代价惩可以让实际的移动轨迹尽可能的接近进度点的轨迹，从而提高了轨迹定位的准确性；并且本实施例考虑了剩余进度点代价，在轨迹定位过程中考虑了全局，避免了现有技术中分段搜索路径的片面性，降低累计误差，提高轨迹定位的准确性；并且本实施的端点代价兼顾综合性与计算效能，不仅能快速计算代价，还能更充分体现路段选取时需要综合考虑的种种因素，在提高轨迹定位准确性的同时，还提高轨迹定位的效率。
示例性地，在一可行实施方式中，通过目标用户与基站之间的信令事件确定目标用户在定位过程中的进度点，具体地，信令事件表示移动用户与基站进行通信，使用二元组表示：(ci，t)，其中ci表示编号为i的基站，t∈N表示用户与基站通信的时间戳(基站接收到的时长)。T＝(o1,o2,...on)表示目标用户的连续信令事件组成的序列，也即信令事件序列，其中oi＝(ci,t)按时间戳t排序。
本实施方式中，定义多模式交通网络图G＝(V,E,L,ψ)。其中V表示路段端点、E表示路网的线路，L表示可能的交通出行方式，比如步行、车辆、地铁、铁路和高铁，ψ函数代表线路与端点间可能的交通出行方式的映射，比如地铁线路对应地铁、高铁线路对应高铁。
本实施方式中，通过采用FSM(Finite State Machine，有限状态机)基于信令事件序列进行用户运动状态识别，具体地，用户的状态具体分为四种状态：驻点状态，驻留时间超过30分钟；临时驻点状态，驻留时间超过10分钟；路段状态，用户处于移动状态；未知状态，因样本较少，状态未能识别。
本实施方式中，当接入信令事件序列时，将信令事件序列分为两种序列：确定序列和未确定序列。确定序列是表示已经确定目标用户在某个时间段的状态是停留还是移动；未确定序列包含两类，一类是经处理后的确定序列，另一类是未处理的还未确定部分的序列。针对未知状态识别过程可以是：根据信令事件序列建立通信小区拉链表和实时通信小区序列，比较判断用户运动状态，根据通信小区变化的时间差和距离差来识别用户的状态。
本实施方式中，从进度点中的起点开始，将起点的进度点的路段端点加入到优先队列中，将优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，对下一个路径点执行确定路径点对应的路段端点的端点代价，将路径点对应的路段端点和端点代价维护在优先队列中，将优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将目标端点从优先队列中删除得到更新后的优先队列的步骤，直至路径点为各个进度点中的终点。
具体地，本实施方式中，通过建立一个代价函数F＝GF+GC+HN+HT+EF来实现路段拟合，其中GF代表已选定的路段代价和，也即已选定路段代价；GC代表本进度到当前点所付出的总代价，也即当前选取路段代价；HN代表选取路段末端点到下一个位置点距离，也即路段末端点代价；HT代表剩余位置点道路和，也即剩余进度点代价；EF代表位置点到选取路段距离，也即惩罚代价。计算惩罚代价的计算公式可以是：
其中，其中d代表实际运动轨迹与进度点之间的距离，r代表进度点覆盖的半径。
本实施方式中，若优先队列为空队列，则将优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点。本实施方式中，从优先队列中选取端点代价最小的目标端点，如果目标端点到进度点中的终点的距离与目标端点的下一个进度点到终点的第二距离的差值不在预设距离范围(-5，5)内，则确定目标端点所在进度到终点的距离，和已到达的最大进度到终点的距离之间的差值超过5公里，此时放弃该目标端点。本实施方式中，检测从确定路径点到确定下一个路径点的处理时长，如果处理时长超过5s，将优先队列清空，以控制轨迹定位的搜索成本，保证轨迹定位的性能。
此外，请参照图4，本发明实施例还提出一种轨迹定位装置，本发明轨迹定位装置包括：
获取模块10，用于获取目标用户在移动过程中的各个进度点，并从预设的多模式交通网络图中确定各个所述进度点各自对应的路段端点；
更新模块20，用于以各个所述进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至所述路径点为各个所述进度点中的终点，其中，所述优先队列中维护有所述路径点对应的路段端点和所述路段端点的端点代价；
轨迹定位模块30，用于按照所述多模式交通网络图从所述终点回溯各个所述路径点得到所述目标用户的移动轨迹。
进一步地，所述更新模块20，还用于：
将各个所述进度点中的起点作为路径点，确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，将所述路段端点和所述端点代价维护在优先队列中，将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将所述目标端点从所述优先队列中删除得到更新后的优先队列；
对所述下一个路径点执行所述确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，将所述路段端点和所述端点代价维护在优先队列中，将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将所述目标端点从所述优先队列中删除得到更新后的优先队列的步骤，直至所述路径点为各个所述进度点中的终点。
进一步地，所述更新模块20，还用于：
将所述路径点到所述进度点中的起点所历经的路段的长度确定为已选定路段代价；
将所述路径点与所述路径点对应的路段端点之间的路段确定为当前选取路段，根据所述当前选取路段的长度确定当前选取路段代价；
将以所述路径点为中心的第一预设范围内的进度点确定为代价点，根据所述代价点到所述当前选取路段的距离计算得到惩罚代价；
计算所述路段端点与下一个进度点之间的距离得到路段末端点代价；
计算所述路段端点到各个所述进度点中的终点之间的距离得到剩余进度点代价；
将所述已选定路段代价、所述当前选取路段代价、所述惩罚代价、所述路段末端点代价和所述剩余进度点代价之间的和值，作为所述路径点对应的路段端点的端点代价。
进一步地，所述更新模块20，还用于：
通过高阶隐马尔可夫模型计算所述路径点与所述路段端点之间的转移概率；
通过所述转移概率乘以所述当前选取路段的长度得到当前选取路段代价。
进一步地，所述更新模块20，还用于：
计算所述代价点到所述当前选取路段的距离得到代价点距离；
通过所述代价点距离减去所述代价点的覆盖范围的半径得到距离差值，通过所述距离差值除以所述覆盖范围的半径，得到的商值乘以预设的覆盖半径得到惩罚代价。
进一步地，所述更新模块20，还用于：
计算所述路径点对应的路段端点的总代价；
根据在所述路径点之前历经的路段的路段信息从预设的同路系数中确定目标同路系数，其中，所述路段信息包括路段类型和路段名称；
通过所述目标同路系数对所述总代价进行加权得到端点代价。
进一步地，所述更新模块20，还用于：
检测所述优先队列是否为空队列；
若所述优先队列为空队列，则将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点；
若所述优先队列不为空队列，则将在所述目标端点之后的符合所述端点条件的进度点确定为下一个路径点。
进一步地，所述获取模块10，还用于：
获取目标用户与基站进行通信的信令事件序列，其中，所述信令事件序列包括按照时间先后进行排序的信令事件，所述信令事件包括与所述目标用户进行通信的通信基站和通信时间戳；
通过有限状态识别机对所述信令事件序列中的各个所述信令事件依次进行识别，以识别所述目标用户的状态；
在识别到所述目标用户处于移动状态时，根据移动状态下的各个信令事件确定所述目标用户在移动过程中的进度点。
本发明轨迹定位装置的各个功能模块在控制器运行时所实现的步骤，可参照上述本发明轨迹定位方法的实施例，此处不再赘述。
此外，本发明实施例还提出一种轨迹定位设备，该轨迹定位设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的轨迹定位程序，该轨迹定位程序被所述处理器执行时实现如上述中的轨迹定位方法的步骤。
其中，在所述处理器上运行的轨迹定位程序被执行时所实现的步骤可参照本发明轨迹定位方法的各个实施例，此处不再赘述。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，应用于计算机，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有轨迹定位程序，所述轨迹定位程序被处理器执行时实现如上所述的轨迹定位方法的步骤。
其中，在所述处理器上运行的轨迹定位程序被执行时所实现的步骤可参照本发明轨迹定位方法的各个实施例，此处不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质(如Flash存储器、ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台轨迹定位设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)中，用于控制该存储介质进行数据读写操作的控制器执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种轨迹定位方法，其特征在于，所述轨迹定位方法包括以下步骤：
获取目标用户在移动过程中的各个进度点，并从预设的多模式交通网络图中确定各个所述进度点各自对应的路段端点；
以各个所述进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至所述路径点为各个所述进度点中的终点，其中，所述优先队列中维护有所述路径点对应的路段端点和所述路段端点的端点代价；
按照所述多模式交通网络图从所述终点回溯各个所述路径点得到所述目标用户的移动轨迹；
其中，所述获取目标用户在移动过程中的各个进度点的步骤包括：
获取目标用户与基站进行通信的信令事件序列，其中，所述信令事件序列包括按照时间先后进行排序的信令事件，所述信令事件包括与所述目标用户进行通信的通信基站和通信时间戳；
通过有限状态识别机对所述信令事件序列中的各个所述信令事件依次进行识别，以识别所述目标用户的状态；
在识别到所述目标用户处于移动状态时，根据移动状态下的各个信令事件确定所述目标用户在移动过程中的进度点；
其中，所述以各个所述进度点中的起点作为路径点对优先队列进行迭代更新直至所述路径点为各个所述进度点中的终点的步骤包括：
将各个所述进度点中的起点作为路径点，确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，将所述路段端点和所述端点代价维护在优先队列中，将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将所述目标端点从所述优先队列中删除得到更新后的优先队列；
对所述下一个路径点执行所述确定所述路径点对应的路段端点的端点代价，将所述路段端点和所述端点代价维护在优先队列中，将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点，并将所述目标端点从所述优先队列中删除得到更新后的优先队列的步骤，直至所述路径点为各个所述进度点中的终点。
2.如权利要求1所述的轨迹定位方法，其特征在于，所述确定所述路径点对应的路段端点的端点代价的步骤包括：
将所述路径点到所述进度点中的起点所历经的路段的长度确定为已选定路段代价；
将所述路径点与所述路径点对应的路段端点之间的路段确定为当前选取路段，根据所述当前选取路段的长度确定当前选取路段代价；
将以所述路径点为中心的第一预设范围内的进度点确定为代价点，根据所述代价点到所述当前选取路段的距离计算得到惩罚代价；
计算所述路段端点与下一个进度点之间的距离得到路段末端点代价；
计算所述路段端点到各个所述进度点中的终点之间的距离得到剩余进度点代价；
将所述已选定路段代价、所述当前选取路段代价、所述惩罚代价、所述路段末端点代价和所述剩余进度点代价之间的和值，作为所述路径点对应的路段端点的端点代价。
3.如权利要求2所述的轨迹定位方法，其特征在于，所述根据所述当前选取路段的长度确定当前选取路段代价的步骤包括：
通过高阶隐马尔可夫模型计算所述路径点与所述路段端点之间的转移概率；
通过所述转移概率乘以所述当前选取路段的长度得到当前选取路段代价。
4.如权利要求2所述的轨迹定位方法，其特征在于，所述根据所述代价点到所述当前选取路段的距离计算得到惩罚代价的步骤包括：
计算所述代价点到所述当前选取路段的距离得到代价点距离；
通过所述代价点距离减去所述代价点的覆盖范围的半径得到距离差值，通过所述距离差值除以所述覆盖范围的半径，得到的商值乘以预设的覆盖半径得到惩罚代价。
5.如权利要求1所述的轨迹定位方法，其特征在于，所述确定所述路径点对应的路段端点的端点代价的步骤包括：
计算所述路径点对应的路段端点的总代价；
根据在所述路径点之前历经的路段的路段信息从预设的同路系数中确定目标同路系数，其中，所述路段信息包括路段类型和路段名称；
通过所述目标同路系数对所述总代价进行加权得到端点代价。
6.如权利要求1所述的轨迹定位方法，其特征在于，在所述将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点的步骤之前，还包括：
检测所述优先队列是否为空队列；
若所述优先队列为空队列，则将所述优先队列中端点代价最小的目标端点确定为下一个路径点；
若所述优先队列不为空队列，则将在所述目标端点之后的符合所述端点条件的进度点确定为下一个路径点。
7.一种轨迹定位设备，其特征在于，所述轨迹定位设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的轨迹定位程序，所述轨迹定位程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的轨迹定位方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的轨迹定位方法的步骤。
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